Jacob Hoover
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Anmerkung des Herausgebers: Die nächste geheime Mission der US-Raumstreitkräfte eines Roboter-Raumflugzeugs X-37B wurde durch schlechtes Wetter verzögert. Ein weiterer Startversuch wird am Sonntagmorgen (17. Mai) unternommen..
Ein geheimes militärisches Raumflugzeug wird bald die Idee testen, mit Mikrowellenstrahlen Sonnenenergie aus dem Weltraum zur Erde zu senden. Das Raumflugzeug X-37B der US-Luftwaffe wird voraussichtlich am Samstag (16. Mai) mit einem Experiment an Bord in den Orbit starten, das die Möglichkeit testet.
Das Photovoltaic Radiofrequency Antenna Module Flight Experiment (PRAM-FX) ist der erste Orbital-Test einer Science-Fiction-Technologie, die erstmals im 19. Jahrhundert vorgestellt wurde - Sonnensatellitenstrom. Bauen Sie eine große Solaranlage im Orbit, und es könnte genug Sonnenlicht (ungefiltert durch atmosphärische Effekte oder Wolken) gesammelt werden, um einen starken Mikrowellenstrahl zu erzeugen. Eine Sammelstation auf der Erde würde diesen Strahl dann in Nutzleistung umwandeln. Starten Sie einen Satelliten in eine ausreichend hohe Umlaufbahn und er erhält einen nahezu konstanten Sonnenstrahl mit nur kurzen Durchgängen durch den Erdschatten. Eine ganze Konstellation von Solaranlagen bietet möglicherweise ununterbrochenen Strom rund um die Uhr.
"Die Idee fand große Beachtung und kam in den späten 60er und frühen 70er Jahren auf ihre Kosten, als es unerlässlich wurde, andere Energiequellen als fossile Brennstoffe zu erforschen", als die Versorgung mit fossilen Brennstoffen instabil wurde und die Preise in die Höhe schossen Paul Jaffe, ziviler Elektronikingenieur am US Naval Research Laboratory (NRL) und Leiter der Strahlenergieforschung des NRL.
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Diese Forschung ließ nach, als die Kraftstoffpreise fielen, sagte Jaffe. Aber im Jahr 2007 nahm das Verteidigungsministerium den Staffelstab. Ein Satellitenstrahl sei eine viel sicherere und effizientere Möglichkeit, eine Militärbasis in Übersee mit Strom zu versorgen, als Konvois von Tanklastwagen, sagte er. Diese mit brennbarem Kraftstoff gefüllten Lastwagen können angegriffen und zerstört werden und das Leben ihrer Fahrer und Wachen gefährden. Ein Mikrowellenstrahl geht jedoch unsichtbar durch die Atmosphäre. Sie können nicht darauf schießen.
Mit der Zeit könnten die Strahlen auch Militärdrohnen antreiben, wie sie jetzt zum Ausspähen und Töten in Übersee eingesetzt werden. Angetrieben von einem Mikrowellenstrahl konnten die Drohnen endlos über ihnen summen, ohne jemals landen zu müssen, um zu tanken. (Noch weiter unten könnte es natürlich zivile Anwendungen für die Technologie geben.)
Bisher kann PRAM-FX nichts davon. Es bietet dem NRL-Team jedoch die erste Möglichkeit, eine Schlüsselkomponente eines Solarstromsatelliten in der Umgebung zu testen, in der er letztendlich funktionieren würde.
Laut Chris DePuma, einem Elektronikingenieur am NRL, der ebenfalls an dem Projekt arbeitet, liegt die Elektronik des experimentellen Geräts zwischen einem Solar-Array und einer Backplate. Das Solar-Array sammelt Energie von der Sonne, wandelt sie in elektrischen Gleichstrom um und versorgt dann mit diesem Strom eine 2,45-Gigahertz-Mikrowelle, "die theoretisch in Zukunft von einer Antenne gesendet wird, die auf einen Empfängerstandort gerichtet ist", sagte DePuma .
Für die Zwecke von PRAM-FX landet die Mikrowellenenergie jedoch auf einem Koaxialkabel, das sie in ein Instrument "abführt", das zur Aufzeichnung von Daten verwendet wird, sagte DePuma. Die NRL-Forscher werden diese Leistung mit der Energie vergleichen, die bei der Verwendung des Solar-Arrays verbraucht wird, um die Effizienz ihres Aufbaus herauszufinden.
"Dies wird die Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit von Solarenergiesatelliten beeinflussen", sagte Jaffe .
Dies ist nicht das erste Mal, dass diese Forscher die Geräte testen. Experimente in Vakuumkammern auf der Erde, bei denen Lampen verwendet wurden, um die Auswirkungen der Orbitalsonne nachzuahmen, haben Hinweise auf die Funktionsweise von PRAM-FX geliefert. Aber es gibt nichts Schöneres, als dort oben zu sein, sagten die Forscher.
Die geheime Plattform
PRAM-FX wird eine von mehreren Forschungsnutzlasten an Bord der X-37B sein, wenn sie am Samstag von Cape Canaveral, Florida, aus startet. Das ist ungewöhnlich: In den letzten fünf Missionen hat die Luftwaffe die X-37B mit wissenschaftlichen Nutzlasten nicht erwähnt. In den insgesamt sieben Jahren und zehn Monaten im Orbit wurden niemals Details über die Nutzlasten oder den genauen Zweck des Raumflugzeugs bekannt gegeben.
Diesmal werden jedoch etwas mehr Informationen angeboten. Laut einer Space Force-Erklärung wird die X-37B mit der ersten Nutzlast wissenschaftlicher Experimente des Raumflugzeugs ein "Servicemodul" in den Weltraum befördern. Es wird einen Satelliten namens FalconSat-8 mit einigen Experimenten an Bord bereitstellen, während PRAM-FX und ein weiteres Experiment an der X-37B angeschlossen bleiben.
(Die X-37B gehört zur Luftwaffe, aber die Space Force kümmert sich um den Start. Die Space Force ist ein aufstrebender Zweig des Militärs, der im Dezember 2019 von Präsident Donald Trump gegründet und mit der Abwicklung des Weltraumkriegs beauftragt wurde.)
Ein wesentlicher Vorteil der Anbringung von PRAM-FX am X-37B besteht laut Jaffe darin, dass sein Team die Kommunikationssysteme, den Antrieb und andere Ressourcen des X-37B nutzen kann. Dies erspart dem NRL-Team die Mühe und die Kosten, alle Maschinen einzubauen, die für den Betrieb eines frei schwebenden Satelliten erforderlich sind. Und die Umlaufbahn des X-37B bietet viele verschiedene Sonnenwinkel, unter denen die Ausrüstung getestet werden kann, sagte DePuma.
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Das ungeschraubte Raumflugzeug funktioniert ein bisschen wie ein kleineres Roboter-Space-Shuttle - es startet auf einer Atlas-V-Rakete und bleibt monatelang im Orbit. Die vorherige fünfte Mission dauerte 780 Tage, bevor die Maschine am 27. Oktober 2019 zur Erde zurückgleitete.
NRL-Forscher erwogen andere Möglichkeiten, um PRAM-FX ins All zu bringen, einschließlich einer Nachschubmission der NASA-Raumstation, bevor sie auf der X-37B landeten.
"Wir haben eine Reihe verschiedener Hosts als Möglichkeiten untersucht, und letztendlich bot dies die beste Kombination aus Verfügbarkeit für den Flug und Integrationsfähigkeit - da unser Experiment aufgrund seiner [sperrigen] Dimensionen nicht gut geeignet ist, ein eigener Satellit zu sein. "Sagte Jaffe.
Dies wird zumindest nach Angaben der Wissenschaftler des Verteidigungsministeriums nicht zu einer Waffe führen
Wenn Sie das Spiel SimCity gespielt haben, kennen Sie möglicherweise ein fiktives Szenario, in dem der Strahl eines solchen Sonnensatelliten abgelenkt wird und die Umgebung in Brand setzt. Es ist auch leicht vorstellbar, dass ein orbitaler Mikrowellenstrahl als Waffe verwendet wird.
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Während es technisch nicht unmöglich sein könnte, eine Katastrophensituation zu konstruieren, sagte Jaffe, ist es auch nicht wahrscheinlich.
"Die meisten Leute hören 'Mikrowelle' und stellen sich das Ding in ihrer Küche vor, das Dinge kocht", sagte Jaffe.
Mikrowellenfrequenzen werden aber auch in Wi-Fi- und Bluetooth-Systemen Ihres Telefons verwendet, und sie sind nicht von Natur aus gefährlich. Und sie sind keine besonders effiziente Methode, um Dinge über große Entfernungen in Brand zu setzen, da sie eine relativ geringe Leistungsdichte haben.
"Eine Möglichkeit, über die Leistungsdichte nachzudenken, ist, wenn Sie an einem klaren Nachmittag in die Sonne gehen, nicht in Flammen aufgehen ... sondern in demselben Sonnenlicht, das Sie nicht in Flammen aufgehen lässt, wenn Sie eine Lupe nehmen kann damit etwas in Brand setzen ", sagte Jaffe. "Nicht weil Sie Energie hinzufügen, sondern weil Sie die Energie, die auf die Lupe fällt, so konzentrieren, dass sie auf einen sehr kleinen Punkt fällt."
Das ist hier kein realistisches Szenario, sagte Jaffe.
"Für Mikrowellen ist es sehr schwierig, sie so zu fokussieren, wie eine Lupe das Sonnenlicht fokussiert", sagte Jaffe. "Deshalb brauchst du diese wirklich großen Antennen."
Je größer die Antenne ist, desto höher ist die Leistungsdichte, die Sie auf der Erde erzeugen können. Aber selbst riesige Antennen, die mehr als ein paar Meilen lang sind, würden Schwierigkeiten haben, die Leistung aus den erforderlichen hohen Umlaufbahnen auf gefährliche Werte zu konzentrieren.
"Ein mikrowellenbasierter Solarsatellit wäre sehr schwer zu bewaffnen, wenn er überhaupt hergestellt werden könnte", sagte Jaffe.
Sollte es dennoch zu einer vollständigen Konstellation von Solarenergiesatelliten kommen, sei es wichtig, diese so zu gestalten, dass sie die bereits von den Strahlenschutzregulatoren zur Begrenzung von Krebs und Bränden festgelegten Grenzwerte für die Mikrowellenleistung nicht überschreiten.
In naher Zukunft, sagte Jaffe, wird diese Technologie für das Militär entwickelt. Aber später hofft er, dass dies zu einer futuristischen, sauberen Energiequelle führen wird, von der alle profitieren könnten - und den USA ein neues Monopol über eine globale Energieversorgung verleihen.
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