Was ist eine Satelliten-Solarstromanlage? Ist ein Weltraumkraftwerk Science-Fiction oder Realität?

Das als „Weltraumkraftwerk“ bezeichnete Satelliten-Solarstromerzeugungssystem ist ein Name voller Technologie, der uns sofort in die Welt der Science-Fiction führen könnte, aber dies ist keine Science-Fiction, sondern Realität. Noch überraschender ist, dass das System zur Erzeugung von Solarstrom durch Satelliten bereits 1968 patentiert wurde und der Inhaber dieses Patents der Luft- und Raumfahrtingenieur Peter Glaser war.

Peter Glaser ist Patentinhaber des „Weltraumkraftwerks“, er war jedoch nicht der erste, der dieses Konzept vorgeschlagen hat. Die Geschichte des Raumkraftwerks lässt sich bis ins Jahr 1941 zurückverfolgen. Der erste, der dieses Konzept vorschlug, war der berühmte Science-Fiction-Autor Isaac Asimov. Was genau ist eine Satelliten-Solarstromanlage? Tatsächlich handelt es sich, wie der Name schon sagt, um ein System, das Sonnenenergie im Weltraum sammelt. Einfacher ausgedrückt geht es darum, Solarmodule im Weltraum zu installieren. Reicht es nicht aus, Sonnenenergie auf dem Boden zu sammeln? Warum müssen wir Solarmodule in den Weltraum bringen? Dies liegt daran, dass die Menge an Sonnenenergie, die auf der Erde gesammelt werden kann, sehr begrenzt ist.

Die Sonne setzt durch die Kernfusion von Wasserstoff in jedem Moment enorme Energiemengen frei. Basierend auf der aktuellen Rate des menschlichen Energieverbrauchs könnte die von der Sonne in einer Sekunde freigesetzte Energie von der gesamten Menschheit 250.000 Jahre lang genutzt werden.

Die von der Sonne freigesetzte Energie ist so enorm, dass der Physiker Freeman Dyson das berühmte Konzept der „Dyson-Sphäre“ vorschlug. Dabei handelt es sich um den Bau eines Energiesammelgeräts um die Sonne, um die Sonnenenergie zu sammeln. Gegenwärtig betrachten die Menschen die Dyson-Sphäre als Symbol für die Verwirklichung der zweiten kosmischen Zivilisation. Für Menschen, die die erste kosmische Zivilisation noch nicht erreicht haben, ist das Konzept der Dyson-Sphäre offensichtlich zu avantgardistisch. Dyson-Sphären sind nicht möglich, aber der Bau von Weltraumkraftwerken ist machbar. Der Grund, warum Solarmodule in den Weltraum gebracht werden müssen, liegt darin, dass auf der Erde nicht viel Energie gesammelt werden kann. Rechnet man die Energie, die die Sonne pro Sekunde auf die Erde überträgt, in Watt um, so beträgt sie etwa 1,7 Billionen Watt. Wie viel Energie können wir bei so viel Energie sammeln?

An der südwestlichen und zentralen Grenze des Alxa Left Banner in der Autonomen Region Innere Mongolei, meinem Land, gibt es ein Wüstengebiet mit einer Gesamtfläche von 43.000 Quadratkilometern. Wir nennen sie die „Tengger-Wüste“. Hier hat mein Land den weltweit größten Solarpark mit der größten Stromerzeugungskapazität errichtet. Auf einer Fläche von 43 Quadratkilometern sind, soweit das Auge reicht, Photovoltaik-Solarmodule dicht an dicht angeordnet. Dieser Solarpark versorgt das Land mit 1.500 Megawatt Stromerzeugung.

Diese Zahl ist beeindruckend, aber im Vergleich zu der Energie, die uns die Sonne liefert, unbedeutend. Dies liegt daran, dass die dichte Atmosphäre einen großen Teil der Sonnenenergie außerhalb der Erde blockiert, sodass wir Solarmodule in den Weltraum bringen müssen. Verfügt der Mensch heute über diese Fähigkeit? Ja, das stimmt. Der aktuelle Stand der Ingenieurtechnologie kann den Anforderungen für den Bau von Weltraumkraftwerken voll gerecht werden. Daher führen viele Länder, darunter auch unser Land, Machbarkeitsstudien für Weltraumkraftwerke durch. Einige Länder haben sogar Sonden gestartet, um entsprechende Erkundungsforschung zu betreiben.

Obwohl der Bau eines Weltraumkraftwerks nicht schwierig ist, stellt die Rückübertragung der gesammelten Sonnenenergie ein Problem dar.

Am einfachsten ist die Nutzung von Mikrowellen zur Energierückübertragung, da Mikrowellen von der Erdatmosphäre nicht absorbiert werden. Daher kann das Weltraumkraftwerk an einem höheren Standort, beispielsweise in einer geostationären Umlaufbahn, platziert werden. Der Vorteil der Platzierung eines Weltraumkraftwerks in einer geostationären Umlaufbahn besteht darin, dass das Kraftwerk nicht die Erde umkreisen muss und sich immer an der gleichen Position relativ zur Erde befinden kann. Daher muss lediglich eine entsprechende Mikrowellenempfangseinrichtung auf der Erde errichtet werden. Das Problem besteht jedoch darin, dass die Mikrowellen mit zunehmender Übertragungsdistanz nach außen hin divergieren, sodass das Empfangsgerät am Boden ebenfalls sehr groß sein muss, mit einem Durchmesser von mehreren Kilometern oder sogar mehr als zehn Kilometern.

Wenn wir kein so großes Bodenempfangsgerät bauen möchten, können wir zur Energierückübertragung nur Laser verwenden. Da Laserstrahlen nicht divergieren, ist nur ein sehr kleiner Empfänger erforderlich. Das Problem besteht jedoch darin, dass die Laserstrahlen von der Atmosphäre absorbiert werden. Um die Verluste zu verringern, können wir die Höhe des Weltraumkraftwerks nur verringern.

Aufgrund der Höhenabsenkung des Raumkraftwerks kann dieses nicht in der geosynchronen Umlaufbahn geortet werden. Um einen Absturz zu vermeiden, kann es nur um die Erde kreisen und die Rotationsgeschwindigkeit muss hoch genug sein. Daher müssen in dem der Betriebsumlaufbahn des Raumkraftwerks gegenüberliegenden Bereich eine Vielzahl von Bodenempfangsgeräten errichtet werden. Auch dies ist sehr schwierig und beinhaltet komplexe Fragen der internationalen Zusammenarbeit.

Natürlich muss die vom Weltraumkraftwerk gesammelte Energie nicht zurückgesendet werden, sie kann auch „gesammelt und sofort genutzt“ werden. Wo wird es verwendet? Elektroautos erfreuen sich in Flugzeugen zunehmender Beliebtheit, die Entwicklung von Elektroflugzeugen kommt jedoch nur langsam voran. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Energiedichte von Batterien gering ist und das Mitführen von Batterien in Flugzeugen deren Eigenlast erheblich erhöht. Wenn jedoch ein Gerät zum Empfangen von Laserenergie direkt im Flugzeug installiert ist, kann die vom Weltraumkraftwerk empfangene Energie direkt an das Flugzeug übertragen werden. Das Problem wird gelöst und Sie schlagen zwei Fliegen mit einer Klappe. Einerseits lösen Elektroflugzeuge das Energieproblem, andererseits lösen Weltraumkraftwerke auch das Problem der Energierückgewinnung. Daher ist es wahrscheinlich, dass in Zukunft neben Elektroflugzeugen auch Weltraumkraftwerke auf den Markt kommen.

Für weitere Informationen folgen Sie bitte dem offiziellen Account: sunmonarch