DE102011107208A1

DE102011107208A1 - Mobiles Solarsegler-Weltraumkraftwerk und gekoppelte Solarsegler Kraftwerke für weltraumbasierte Energiegewinnung und Erzeugung

Info

Publication number: DE102011107208A1
Application number: DE102011107208A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2013-01-17
Also published as: GB201211479D0; US9150312B2; GB2492879A; AU2012205275A1; GB2492879B; US20120138749A1

Abstract

Vorgestellt wird ein mobiles Solarsegler Kraftwerk zur weltraum-basierten Energiegewinnung, das auf der Roller-Reefing Technologie beruht. Ursprünglich nur für Solarsegler gedacht, hat sich Roller-Reefing weiterentwickelt und erlaubt nun, sowohl den Direkt-Launch großer bzw. sich vergrößernder als auch die Weltraummontage riesiger Solarsegler-Weltraumkraftwerke. Die Verwendung von Dünnfilm-Solarzellenfolien ermöglicht darüber hinaus zum einen die Energiegewinnung und zum anderen auch die Verwendung als Antrieb bzw. zur Lageregelung. Diese Technologie kombiniert Solarsegeln mit weltraum-basierter Energiegewinnung, während die reichlich vorhandene elektrische Energie es zulässt, grosse mobile Weltraumkraftwerke mit elektrischen Hochgeschwindigkeitsantrieben anzutreiben. Das mobile Weltraum Kraftwerk, dass in dieser Erfindung beschrieben wird, kann auch automatisch zu einer Kraftwerkskette durch Eindocken von Verbindungs-Tochtereinheiten in die Kraftwerke gekoppelt werden. Zusätzlich bietet die Erfindung eine Sendeeinheit mit treibstoffloser Lagekontrolle und Zielausrichtung, die sich automatisch durch Tochter-Verbindungseinheiten einkoppeln läßt.

Description

REFERENZ ZU ÄHNLICHEN ANWENDUNGEN
Dieser Antrag ist eine Weiterentwicklung von früheren deutschen Patenten des Erfinders und seines letzten US Patents 007913953 (Solar Sail Launch System) unter Verwendung einer verbesserten „*

*: Anmerkung des Übersetzers – „Roller Reefing” ist ein amerikanischer Ausdruck dafür, Segel eines Segelschiffes durch Auf- und Abrollen zu setzen und zu reffen.

Das Solarsegler Mutterschiff, eines der beiden Hauptthemen der genannten US-Erfindung verwendet elektrische Antriebe als zweite Antriebsmöglichkeit und erlaubt gleichzeitig mehrere Tochtereinheiten zu transportieren. Die Eigenschaften dieses US-Patents werden hiermit durch Verweis offenbart.
Die Roller-Reefing Technologie wurde erstmals durch den Erfinder im deutschen Patentantrag DE 10 2005 028 3780 für riesige Solarsegler-Raumfahrzeuge, die im Weltraum montiert werden, eingeführt. Im bereits genannten US-Patent 007913953 des Autors wird diese Technologie auch für kleinere, direkt startbare Mutterschiff Solarsegler eingeführt, die sich im Weltraum (ohne Montage) selbst vergrößern und einsatzfähig installieren.
Weitere verwandte, das Einsatzgebiet betreffende Patentanträge sind: „Solar Sail for power generation” ( US 6194790 ) das ein Solarsegel zur Energiegewinnung betrifft, das aus Solarzellen zur Energiegewinnung gefertigt oder mit diesen bedeckt ist, sowie das Grundkonzept der Weltraum Stromkraftwerke, 1973 zuerst patentiert durch Dr. Peter Glaser ( US 3781647 ).
Außerdem wird derzeit bereits ein Solarsegler im Weltraum betrieben. Ikaros, ist ein japanisches Solarsegler Raumfahrzeug, das bewiesen hat, dass solarsegeln, also die Nutzung des Strahlungsdruckes der Sonne (solar radiation pressure – SRP) zur Beschleunigung im Weltraum funktioniert. Dieser Solarsegler hat auch schon einige Solarzellen zur Energiegewinnung auf dem Solarsegel befestigt.
Verwandte Schriften

Frank Ellinghaus, Solar Sailing and solar power generation by „Roller-Reefing" ISSS 2010, New York, 20.–22. Juli 2010.
Frank Ellinghaus, Solar Sail Power Station, ISSS 2010, New York, Presentation vom 22.07.2010.

Diese Schriften können von der Website des Erfinders und Autors (solar-thruster-sailor.info) heruntergeladen werden.
STELLUNGNAHME ZU STAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG – Nicht anwendbar
AUF CD ÜBERMITTELTES MATERIAL – nicht anwendbar
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die Erfindung betrifft Stromgewinnung, Energie-Transfer und Nutzung im Weltraum durch ein mobiles Solarsegler Kraftwerks-Raumfahrzeug, das die Roller-Reefing Technologie nutzt, um treibstofflos den Orbit beizubehalten, die Lageregelung und Ausrichtung zu übernehmen, sowie in Kombination mit der zusätzlichen Nutzung der Solarsegel als große Solarzellenflächen, eine erhöhte Stromerzeugung zu gewährleisten.
Stand der Technik
Das verwandte US-Patent US 6194790 behandelt ein Solarsegel aus Solarzellen, bzw. das mit diesen bedeckt ist, welches mit Hilfe von Antrieben in Richtung Sonne gehalten wird, um elektrische Energie zu erzeugen sowie diese über ein angeschlossenes Stromkabel zu einem nahen Satelliten zu übertragen.
Ein Schwachpunkt dieses Konzepts ist, dass das Energie-Solarsegel Treibstoff benötigt, um im Orbit zu bleiben und seine Lage zu regeln, während es elektrische Energie produziert. Außerdem ist es für eher immobilen Einsatz vorgesehen. Die Antriebe sind dazu gedacht, das Segel auf die Sonne hin ausgerichtet in seiner Position zu halten, während der solare Strahlungsdruck es von der Sonne wegstößt.
Weltraum basierte Kaftwerkssatelliten (– SBPS – für „space based solar power satellltes”) können nur elektrische Energie erzeugen, wenn sie mit ihren Solarzellen oder großen Spiegeln zu einem hohen Grad in die Richtung der Sonne orientiert sind. Während sie zur Sonne ausgerichtet sind, drückt diese sie mit ihrem Strahlungsdruck von ca. 4,5 N pro km² Folienfläche (auf Erdhöhe) weg, wenn es sich um nicht reflektierende Folie handelt.
Kraftwerk-Satelliten müssen „station keeping”, Lageregelung und Steuerung gewährleisten, während Sie einerseits mit ihren Solarzellenflächen der Kollektoreinheit zur Sonne zeigen und die übertragende Antenne, bzw. Lasereinheit gleichzeitig zur Erde hin ausgerichtet sein soll. Obwohl der Strahlungsdruck den Satelliten von der Sonne wegdrückt, soll der Satellit gleichzeitig in GEO bleiben (Anm. des Übersetzers GEO = geosynchroner Erd-Orbit).
Für Jahre der Operation von großen Solarkraftwerk Satelliten würden Tonnen von Treibstoff benötigt, die nach GEO geliefert werden müssen, wenn Antriebe benutzt werden, um im Orbit zu bleiben und die Lageregelung zu gewährleisten. Nur um einen großen SBPS in einem stabilen GEO-Orbit zu halten und Lageregelung sowie Steuerung des Satelliten sicher zu stellen, während der Satellit die Erde umkreist und ständig seine Ausrichtung zur Sonne ändern muß.
Solarsegler wiederum sind für den treibstofflosen Transport vorgesehen, obwohl die meisten Designs die Kapazität vermissen lassen, sowohl Ladung als auch Tochtereinheiten zu handhaben, während Solarenergie nicht oder nur in geringem Umfang gewonnen wird.
Ikaros, des japanische Raumfahrzeug, das sich derzeit als erster Solarsegler im Weltraum bewegt und durch den Strahlungsdruck der Sonne (SRP) beschleunigt wird, hat bereits einige Solarzellen auf den Segelfolien integriert, hat jedoch keine Vorrichtungen zum Handhaben von Nutzlasten und ist aufgrund seiner Rotations-Stabilisierung (und des hieraus resultierenden Beharrungsvermögens der sich drehenden großen Fläche) schwer zu steuern.
Ein derartiges rotierendes Raumfahrzeug wäre nicht in der Lage, gleichzeitig sowohl zur Erde als auch zur Sonne ausgerichtet zu sein.
Die nach dem Stand der Technik bereits vorhandenen Solarsegler Designs des Erfinders weisen bereits eine zentrale Nutzlast- und Docking-Station der Mutterschiffe auf und kombinieren einfaches Segelsetzen und -reffen durch „Roller-Reefing” mit der Möglichkeit, diese Technik auch für Steuerung, Lageregelung und station keeping einzusetzen.
Roller-Reefing ist sowohl für große, im Weltraum montierte Solarsegler (s. deutschen Patentantrag des Erfinders DE 10 2005 028 3780 ) als auch für direkt gelaunchte Segler, die nicht mehr im Weltraum montiert werden müssen (s. US-Patent US 6194790 ), verfügbar.
Die Möglichkeit, Solarzellen zur Energiegewinnung in der Raumfahrzeug-Struktur zu integrieren, existiert bereits, jedoch nur in geringem Umfang. Die Nutzung der vollen Größe der Segelfolien eines Solarseglers mit Roller-Reefing Technologie zur Weltraum Energiegewinnung wurde erstmals durch den Erfinder anlässlich des 2. Internationalen Symposiums über Solarsegeln in New York, (20.–22. Juli 2010) vorgeschlagen und publiziert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt das Solarsegel/die Solarzellenfolie 2.9 teilweise abgerollt auf der Rolle 1.11. Die Zugleinen/-fäden 2.9.4 dienen sowohl als Strukturbestandteil um die Zugbelastung von den Segelfolien zu nehmen, als auch als Stromleitung, die die durch die Dünnfilm-Solarzellen erzeugte elektrische Energie weiter leitet.
2 ist ein Stand der Technik Design eines vergrößerbaren Solarsegler-Mutterschiffes wie beschrieben in US 007913953 (hier gezeigt im Nutzlastabteil des Launchers).
3 zeigt ein betriebsfertig vergrößertes Solarsegler Kraftwerk (SSPS) und seine Rotationsachsen, die durch Roller-Reefing und solar elektrische Antriebe mit Doppelthruster-Einheiten (DTU-Lageregelung) gebildet werden. Diese Drehachsen ersetzen die übliche 3-Achsen-Lageregelung.
4.a–4.c repräsentieren 3 von einer Vielzahl möglicher Tochtereinheiten, bei denen es sich um unabhängige Raumfahrzeuge handelt, die vom Mutterschiff transportiert werden können.
4.a ist das Grunddesign einer flachen Tochtereinheit, mit einem Netz innerhalb seiner Ringstruktur, an dem Geräte und Ausrüstung befestigt werden können.
4.b zeigt eine Mikrowellen-Übertragungseinheit, die mit dem Mutterschiff über ein CNT-Stromkabel verbunden wird.
4.c zeigt eine mobile Antriebs-Tochtereinheit (MTU), die, wenn sie eingedockt ist, dem Mutterschiff als austauschbarer booster dient. Der Austausch der booster erlaubt einfaches mobiles Nachtanken.
5 zeigt einen SSPS-Verbund, der aus zwei Kollektor Einheiten besteht, die zwischen sich eine Sendeeinheit balancieren. Die Verbindung der Kollektor-Einheiten ist mit Stromkabeln über zwei Verbindungs Tochtereinheiten sichergestellt, die jeweils in die Dockingstation einer Kollektor-Einheit eingedockt sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung basiert auf dem Roller-Reefing Solarsegler Design des Erfinders, wie es insbesondere in US 07913953 beschrieben wurde. Dieses Design ist hiermit durch Angabe als Referenz beschrieben.
3 dieses angegebenen US Patents ist die Grundlage der unter 2 im hiermit vorliegenden Antrag gezeigten, direkt launchfähigen Mutterschiff Raumfahrzeuges, das im Weltraum vergrößert wird. Es transportiert die Segelfolien aufgerollt auf Segelfolien-Rollen, die an der Spitze von Masten befestigt sind, wobei die Folien durch Winden abgerollt werden, die diese in Richtung einer zentralen Ringstruktur ziehen, die eine zentrale Dockingstation für Tochtereinheiten beinhaltet. Auf- und Abrollen der Segelfolien, insbesondere derjenigen mit einem Ballast-Folien-Teil, bewegt sowohl das Massezentrum als auch das Zentrum der SRP-Kraft in entgegengesetzte Richtungen zu einander.
4 des referenzierten Antrages US 007913953 zeigt das Design eines vorzugsweise Quadratkilometer großen, im Weltraum montierten Solarsegler-Mutterschiffes mit einem äußeren Antriebsring. Diese im Weltraum montierte Mutterschiff-Designs sind die Basis für die in 5 dieses vorliegenden Antrages gezeigten Kollektor-Einheiten. Hier werden die Segelfolien-Rollen an dem Außenring montiert, welcher zusätzlich SEP-Thruster-Doppel-Einheiten (DTU) trägt.
Die Roller-Reefing Lageregelung ist dieselbe wie für das direkt launchbare Design, wiederum durch Verlagerung, Aufrollen und Abrollen der Folien mit elektrischen Rollen und Winden. Die elektrischen Winden sind wiederum an einer Innenring-Konstruktion befestigt, die eine zentrale Docking- und Ladestation beinhaltet.
Die hiermit vorliegende Erfindung unterscheidet sich von den erwähnten Designs durch die Konfiguration als große Solarzellenflächen, die sowohl der Lageregelung und Steuerung als auch der Energieerzeugung dienen. Eine weitere Neuheit ist die Einführung unabhängiger Tochtereinheiten als Sender und als Konnektoren zwischen zwei oder mehreren Mutterschiff Einheiten.
Die Erfindung ist sowohl für Weltraum montierte als auch für direkt launchfähige Solarsegler-Mutterschiffe einsetzbar, die hierdurch in mobile Solarsegler-Kraftwerk-Mutterschiffe umgewandelt werden.
Roller-Reefing hat zwei Hauptvorteile für Solarsegler Raumfahrzeuge.

a) Die Einfachheit, mit der sehr große Solarsegel-Folien entrollt oder im Weltraum montiert werden können. Dies wird durch die Aufteilung der Folienflächen auf mehrere Folienbahnen, die auf Rollen aufgerollt, abgerollt oder bei Weltraumkonstruktion im Weltraum montiert werden, erreicht.
b) Es erlaubt die Segelfolien zur treibstofflosen Beibehaltung des Orbits und Zur hoch präzisen Steuerung und Lageregelung zu verwenden, einfach durch Auf- und Abrollen der Segelfolien auf und von deren Rollen. Es erlaubt zusätzlich die Folien wieder zu reffen, falls erforderlich (z. B. anläßlich von Rückkehr-Missionen zu erdnahen Umlaufbahnen, wie z. B. dem Orbit der ISS).

Während konventionelle treibstofflose Solarsegel-Steuerungsstrategien meistens die Verlagerung des Massezentrums oder/und die Ausrichtung des Seglers in die gewünschte Richtung steuern, verlagert Roller-Reefing beides, sowohl das Massezentrum als auch das Zentrum des Strahlungsdruckes und das in entgegengesetzte Richtungen.
Die Verlagerungsvorgänge der beiden Zentren addieren sich, wodurch die Drehleistung erhöht wird.
Obwohl existierende Roller-Reefing-Designs bereits Solarzellenflächen tragen, (hauptsächlich auf der zentralen Tragestruktur) würde die Verwendung der kompletten Segelflächen als Solarzellenflächen zur Energiegewinnung und Nutzung einen riesigen Leistungsschub bewirken.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein mobiles Solarsegler-Weltraumkraftwerk oder eine Kraftwerkskette zur weltraumbasierten Energieerzeugung und/oder für mobile Weltraummissionen mit sehr hohem Energiebedarf – wie Asteroiden-Erforschung und Satellitendienste zu schaffen und diese mit den Roller-Reefing-Solarsegler-Eigenschaften in einem Mutterschiff zu kombinieren.
Dabei soll die volle Größe der Solarsegel-Folien der bereits existierenden Roller-Reefing Solarsegler Designs zur Energiegewinnung und Verteilung genutzt werden können, ohne die Steuerbarkeit und Mobilität des Solarsegler-Raumfahrzeuges zu verlieren.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die einfache automatische Verbindung zweier oder mehrerer Mutterschiffe und einer oder mehrerer Tochtereinheiten um die Formation eines noch größeren Solarkraftwerk/Satelliten zu ermöglichen.
Diese Aufgaben werden durch die hiermit in diesem Patentantrag und den dazugehörigen Patentansprüchen beschriebene Erfindung erfüllt.
1 zeigt die Verbesserung des Stands der Technik anhand einer Solarsegel-Folie 2.9, teilweise abgerollt auf einer Segelfolien-Rolle 1.11. Das Design war zunächst nur für die Lageregelung durch „Roller-Reefing” bei Solarseglern vorgesehen.
Anstelle von einfachen Segelfolien werden die nunmehr benutzten Folien mit Dünnfilm-Solarzellenfolien beschichtet oder aus diesen gefertigt und nunmehr auch zur Energiegewinnung durch die Solarzellen verwendet. Die Plus- und Minuspole der Solarzellen sind mit den Zugfäden 2.9.4 verbunden, von denen einer die Minusleitung und der andere die Plusleitung der DC-Energietransmission übernimmt.
Die Zugfäden 2.9.4 und 2.9.2 dienen zwei Zwecken zur selben Zeit. Sie sind sowohl Bestandteile der Tragestruktur, die die Lasten der Zugkräfte aufnehmen und diese von den Folien fernhalten, zum anderen dienen sie auch als Stromleitungen, die die von den Solarzellen produzierte elektrische Energie weiterleiten – üblicherweise Richtung Zentrum des Raumfahrzeuges.
Dort/von dort kann die elektrische Energie verwendet, gespeichert oder Richtung Erde gesendet werden. Die scheinbar kleinen Feature-Änderungen der Segelfolien erlauben nunmehr, das komplette Solarsegler-Mutterschiff als Kollektor-Einheit zu verwenden.
Wegen der exzellenten Weltraum-Belastbarkeit, Widerstandsfähigkeit bei Zugbelastung, sowie der guten Stromleitung wäre isoliertes Karbon-Nanotube (CNT) für die Zug- und Stromleitungen das bevorzugte Material.
Da beide Solarsegler-Mutterschiff Designs des Erfinders bereits integrierte Roller-Reefing Lageregelung, kombiniert mit solarelektrischem Antrieb und Steuerung besitzen, werden für die Kollektor-Einheit, bei der es sich außer den bereits genannten Designänderungen um den Stand der Technik handelt, keine weiteren Änderungen benötigt.
Da ein Weltraum-basiertes Kraftwerk Energie gewinnt, während es die Erde in GEO umkreist und die Kollektor-Einheit auf die Sonne ausgerichtet ist, muss der Energietransmitter gleichzeitig auf eine Empfänger-Station auf der Erde oder einem anderen Gravitationszentrum ausgerichtet sein.
Die Ausrichtung der Lage des Kollektors zur Sonne in GEO, während das Weltraum-Kraftwerk die Erde umkreist und seine Lage zur Erde wegen der Ausrichtung zur Sonne konstant ändern muss, der Transmitterteil des Satellits gleichzeitig jedoch auf die Empfänger-Station auf der Erde auszurichten ist, ist bereits nicht trivial.
In einem anderen Orbit ist diese Ausrichtung sogar noch schwerer, da beide, sowohl die Sonne, als auch das Ziel der Energie Transmission sich unterschiedlich und in unterschiedliche Richtungen bewegen können. Es macht daher Sinn, den Transmitter vom Kollektor so zu separieren, dass dem Transmitter die Fähigkeit bleibt, auf einen Fixpunkt auf der Erde (oder auf ein anderes Ziel) zu zielen, während sich der Kollektor bewegt.
Dies kann durch eine Tochtereinheit, wie unter 4.b gezeigt, erreicht werden. Die Tochtereinheit trägt den Transmitter, (im gezeigten Fall einen Mikrowellentransmitter) und wird in der Dockingstation des Mutterschiffes transportiert. Bei der Mutter kann es sich um einen riesigen im Weltraum montierten oder um einen kleineren, direkt launchbaren Solarsegler handeln.
Im Betriebsmodus legt die Tochtereinheit ab um die Transmission durchzuführen. Sie kann sich wie ein unabhängiges Raumfahrzeug bewegen, ist jedoch durch ein Stromkabel (vorzugsweise CNT), dass die Energie der Solarzellen des Kollektors weiterleitet, mit der Kollektoreinheit verbunden, ohne dass diese umgewandelt werden müsste.
Steuerung und Lageregelung erfolgt durch elektrische DTU-Antriebe, wie später noch zu 3 erläutert. (Anm. Übersetzer: DTU = double thruster units). Der Außenring, der die Thruster-Einheiten trägt, dient ebenso als „Griff” bzw. Ansatzpunkt für die beweglichen Docking-Halterungen der Docking-Station.
Ein Weg, zwei oder mehrere Kollektor-Einheiten miteinander zu verbinden ohne Treibstoff für eine separate Töchtereinheit zu benötigen, ist die Sendeeinheit tm7 gezeigt unter 5. Die Zeichnung ist nicht maßstabsgerecht, da sich die Fläche jeder der Kollektoreinheiten vorzugsweise im Quadratkilometer Bereich befindet, während die Sendeeinheit deutlich kleiner sein würde.
Die Sendeeinheit, die hier gezeigt wird, ist mit zwei Kollektoreinheiten (col1 und col2) durch zwei Trapezoid-Konstruktionen 7.4, von denen jede über eine Verbindungseinheit cu mit den Kollektoreinheiten verbunden wird, verbunden. Bei den Kollektor-Einheiten handelt es sich um große, im Weltraum montierte Solarsegler Kollektor Raumfahrzeuge, jede mit einem Außenring und einer zentralen Dockingstation (ds).
Es wäre vorteilhaft für die Lageregelung, wenn die Trapezoid-Konstruktionen 7.4 an der Sendeeinheit auf der Höhe des Massezentrums der Einheit befestigt wäre.
Die Verbindungseinheiten cu sind ebenfalls unabhängige Tochtereinheiten mit Außenring und DTU-Antrieb, die in der Lage sind, in eine Dockingstation ds ein- und auszudocken.
Die Dockingstation hat bewegliche Dockinghalterungen, die die Tochtereinheit halten und gleichzeitig die elektrische Verbindung über den Außenring der Tochtereinheit herstellen, wenn sie diese halten. Aus diesem Grund sind sowohl die Dockinghalterungen als auch der Außenring der Tochtereinheit mit elektrischen Kontakten, die die elektrische Verbindung von Tochter und Mutter gewährleisten, ausgestattet.
Von dort wird die elektrische Energie durch das Transmissionsrohr 7.1 über die Schleppkabel 7.4.3 (eines repräsentiert den Minus- das andere den Pluspol), das durch die Trapezoid-Barren 7.4.2 in den Trapezoid-Mast 7.4.1 zum Transmissions-Rohr zum Transmissionsrohr 7.1 geführt wird, geleitet.
Die Schleppkabel 7.4.1 sind isolierte Stromleitungen, bevorzugt gewebtes CNT-Material. Das Trapezoid erlaubt eine Zugverbindung der Kollektor-Raumfahrzeuge col1 und col2 mit der Sendeeinheit tm7, ohne die Fähigkeit der Einheit zu beeinträchtigen, mit der Hilfe des eigenen Lageregelungssystems Richtung Erde zu zielen, solange die Trapezoid-Masten neben dem Massezentrum cm(tm) der Sendeeinheit befestigt sind.
Die Lageregelung der Sendeeinheit wir durch die Kombination eines Gyroskops 7.2 im oberen Ende der Senderöhre 7.1, sowie zwei Roller-Reefing Lageregelungseinheiten 7.3, die ebenfalls am oberen Ende der Senderöhre 7.1 befestigt sind, und zwei weitere Lageregelungseinheiten 7.3, die am unteren Ende der Senderöhre 7.1 (erdwärts zeigend) befestigt sind, gewährleistet.
Die beiden Regelungspaare der Einheiten 7.3 sind jeweils voneinander entgegengesetzt, auf der anderen Seite der Röhre befestigt.
Der Erfinder bietet Stand der Technik Roller-Reefing Designs sowohl für große, direkt launchbare Mutterschiff Raumschiffe als auch für noch größere, bzw. riesige im Weltraum montierte Mutterschiff Raumschiffe mit Roller-Reefing Lageregelung. Da beide Designs Roller-Reefing und solarelektrische DTU-Antriebe und Lageregelung miteinander kombinieren, können die gleichen Lageregelungsprinzipien für beide Designs verwendet werden.
Der solarelektrische Antrieb ist eine sehr attraktive Option für ein mobiles Solarsegler Weltraumkraftwerk (SSPS), das reichlich Energie zu bieten hat, um die Auswurfgeschwindigkeit des Treibstoffs zu Geschwindigkeiten von bis zu 250 km/sek. mit den neuen ESA-ESTEC DS4G Ionen Antrieben zu beschleunigen. Das ist etwa 8 mal so effektiv wie die bisher üblichen Ionen-Antriebe mit bis zu ca. 30 km/Sek.
Solche Antriebe zu verwenden, wäre einfach nicht möglich für reguläre Raumfahrzeuge und Satelliten, da die benötigte Energie nicht vorhanden wäre, um derart stromgierige Antriebseinheiten zu betreiben.
Ein großes im Weltraum montiertes Solarkraftwerk könnte andererseits verwenden und seine Beschleunigungsfähigkeit deutlich zu erhöhen. Dies nicht nur, weil die Antriebe acht mal so effizient sind wie die bereits schon sehr effektiven regulären Ionenantriebe, sondern auch noch deshalb, weil nur noch ein Achtel Treibstoff für die gleiche Beschleunigungsleistung benötigt wird. Wenn dies als Nutzlast eingespart wird, muss nur noch ein deutlich leichteres Raumfahrzeug beschleunigt werden.
Da eine Langzeit Orbit Mission auch noch von dem treibstofflosen station keeping und der treibstofflosen Lageregelung profitieren würde, wären sogar noch längere und leistungszehrendere Aktionen mit einem SSPS möglich.
2 – ist ein Stand der Technik Referenz Design eines direkt launchfähigen Mutterschiff-Raumfahrzeuges wie in US 007913953 geschildert (hier in der Nutzlastabteilung des Launchers gezeigt).
Das Solarsegler Weltraumkraftwerk (SSPS) Design basiert hier auf dem Solarsegler-Mutterschiff des Launchsystems und einem System-Launcher. Ursprünglich ist das Mutterschiff im Nutzlastabteil des Launchers in gestautem/zusammengeklapptem Zustand auf einer Rotations-Plattform befestigt. Die Solarzellenfolien sind auf Rollen an den Spitzen von Teleskopmasten befestigt, die während des Launchens nach oben geklappt sind. Tochtereinheiten sind bereits in die zentrale Docking- und Nutzlaststation des Mutterschiffes eingedockt.
Diese Dockingstation wird um ihre Mitte herum durch eine flache Ebene untereinander verbundener Ringe umgeben, die als Haltestruktur für weitere Ausrüstung/Geräte des Raumfahrzeuges, wie z. B. Antriebseinheiten, Computereinheiten, ein Bussystem und bereits einsatzfähige Solarzellen, dient.
Im Prinzip ist der System-Solarsegler skalierbar, hauptsächlich durch Erhöhung der Anzahl der Teleskopsegmente der ausziehbaren Teleskopmasten.
Trotzdem hat der Erfinder zur Verdeutlichung der Möglichkeiten, die mit diesem direkt launchbaren Design entstehen, das mögliche Nutzlast-Volumen, die mögliche Folienfläche und elektrische Energie eines System-Seglers mit 12 Masten, jeder bestehend aus 7 Teleskop-Segmenten, der durch einen Ariane V^TM ECA heavy lifter launcher transportiert wird, ermittelt.
Diese 12 Masten, jeder auseinander gezogen ca. 70 m lang, würden eine Folienfläche von 3.120 m² (260 m² je Mast) erlauben. Dies ist deutlich mehr, als die Internationale Raumstation (ISS) derzeit aufweist – nach Jahren von Weltraum-Montagearbeiten! Dies kann mit einem einzigen Launch ohne weitere Weltraummontage, selbst vergrössernd in den Weltraum verbracht werden.
Nach Angaben von Kevin Reed von Welsom Space Power, sind Weltraum Solarzellen, die 1,5 mikron dünn sind auf strahlungs-resistentem Polyimide erhältlich, die je Quadratmeter Folienfläche 168 Watt produzieren können. Die 3120 m² Flienfläche würden daher 524 kwp DC Elektrizität erzeugen können, genug um einen der vorher erwähnten DS4G Ionenantriebe damit betreiben zu können.
Die Solarzellenfolien würden nur ca 32 kg für das genannte Referenz Design wiegen.
In Kombination mit der großen Docking- und Nutzlast-Station des Mutterschiffes (28 m³ Volumen) könnte eine schnelle Weltraum Transport Infrastruktur aufgebaut werden, wobei die Tochtereinheiten als dockingfähige Container in einem Mutterschiff transportiert werden, das als Containerschiff dient. Nachtanken der Frachter könnte über Mobile Antriebseinheiten (MTU), wie in 4.c dargestellt, erfolgen. Neben dem Volumen der Dockingstation steht noch die Ausrüstungsebene, die aus den Ringen um die Dockingstation gebildet wird, zur Verfügung. Dort kann zusätzliche Ausrüstung und Zubehör auf 2 × 12,4 m² (auf und unter der Ebene) angebracht werden.
Entroll-Vergrößerungsvorgang
Da das vergrößerbare Solarsegler Weltraum-Kraftwerk sowohl über Salarsegel-Fähigkeiten als auch über Ionenantrieb verfügt, kann es anstelle zu GEO auch zu LEO (low Earth Orbit) gelauncht werden. Die Segelfolien würden solange nicht gesetzt, bis die Einflusszone der Erdatmosphäre vollständig verlassen ist. Die Möglichkeit eines LEO-Launches mit nachfolgendem treibstoffeffizientem Transfer nach GEO mit elektrischen Hochenergie Antrieben ermöglicht es die Launchkosten nochmals beträchtlich zu verringern.
Wenn LEO oder der Einsatzort bzw. der Bestimmungsorbit erreicht ist, öffnet sich der Launcher wie eine Blume, über die Hülle der Nutzlastabteilung, die aus einer Mehrzahl von Blütenblatt-ähnlichen Segmenten besteht, deren Anzahl mit der Anzahl der Teleskop-Masten des System-Seglers übereinstimmt.
Jedes dieser Segmente ist so angebracht, dass es gekippt werden kann, um das Nutzlastabteil zu öffnen und zieht einen der hochgekippten Masten in eine gemeinsame Lage in horizontaler Position, wo Winden die gekippten Segelrollen in eine rechtwinklinge Stellung ziehen.
Nachdem die Rotationsplattform beginnt, das darauf befestigte System-Segler Raumschiff rotieren zu lassen, werden die Mastsegmente der Teleskopmasten durch die Zentrifugalskräfte aus der eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position herausgezogen. Dort werden, sobald diese Position erreicht ist, die einzelnen Mastsegmente durch einen Einschnappmechanismus an dieser Stelle gehalten.
Lageregelungssystem (ACS), Beibehaltung des Orbits und Antrieb Das SSPS würde mehrere Möglichkeiten bieten Lageregelung und Bewegung, wie bereits in US 007913953 gezeigt, zu manipulieren.

• Roller-Reefing durch Auf- und Abrollen von Steuerfolien.
• DTU-Konfiguration – elektrischer Antrieb durch Doppelthruster-Einheiten
• Treibstofflose Massenverlagerung durch Verschieben der Tochtereinheiten innerhalb der Dockingstation mit Hilfe der beweglichen Dockinghalterungen.
• Treibstofflose Massenverlagerung durch Verschieben der Nutzlast innerhalb der Dockingstation mit Winden.
• Drehen der Segelfolien-Rollen um die Mastpole um Rotation um den Pol der Ebene des Kraftwerks zu erzeugen oder zu vermeiden.

Roller-Reefing und DTU-Konfiguration sind die Haupttechnologien des SSPS für Lageregelung, zielen und steuern, wobei Roller-Reefing treibstofflos arbeitet während die DTU-Konfiguration die ganze Energie eines großen SSPS auch für den elektrischen Hochgeschwindigkeitsantrieb einsetzen kann.
Wenn die DTUs exakt auf der mittleren Mastlinie der Segelfolien lokalisiert sind, liegen die Steuerachsen beider Steuerungstechnologien auf derselben Stelle. Dies bedeutet, dass das Wechseln von Roller-Reefing- zu DTU Nutzung und umgekehrt nahtlos möglich ist, ohne die aktuelle Steuerachse zu wechseln.
Darüber hinaus ist es möglich beide Technologien kombiniert im selben Prozess zu nutzen und dadurch die möglichen Drehkräfte zu erhöhen. 3 zeigt ein vergrößertes SSPS, in diesem Fall mit 12 ausgezogenen Teleskopmasten 5.12 und gesetzten Segelfolien, eine an jedem Mast.
Der kleinere Zeichnungsteil an der rechten Seite des einsatzbereit vergrößerten SSPS ist eine explodierter und vereinfachter Blick auf die zentrale Ringstruktur, hier mit einem Inneren Ring, der auf Höhe der Mitte der Dockingstation montiert ist und zwei um ihn herum montierte Ringe (Haltevorrichtungen und die Ringe der Dockingstation über und unter dem Inneren Ring werden nicht gezeigt).
Diese Ringe formen eine Ausrüstungsebene, wo zusätzliche Vorrichtungen und Ausrüstung außerhalb der Dockingstation befestigt werden können. In diesem Fall sind vier Doppelthruster Einheiten zwischen den zwei zusätzlichen, um den Inneren Ring platzierten Ringen angebracht.
Über der Ansicht der Ausrüstungsebene wird eine weitere explodierte Ansicht einer Doppelthrustereinheit mit zwei Antrieben in einem gemeinsamen Antriebsrohr gezeigt.
Lageregelung durch Roller-Reefing
Vier der 12 Folien dienen als Steuerfolien, deren Hauptmerkmal Ballast-Folien Segmente an den Folienenden sind (hier gekennzeichnet als BA, BB, BC und BD). Die Ballastfolien sind designet um die mechanischen Belastungen der empfindlichen Segelfolien zu reduzieren und die Steuerkräfte zu verstärken. Daher würden die Ballastfolien aus schwererem und stärkerem Material gefertigt, als die regulären Folien. Ausschließlich die Ballastfolien würden zu Steuerzwecken auf- und abgerollt, während die regulären Folien sich ständig in geradem Zustand befinden würden, außer wenn das Reffen der vollen oder eines Teils der Segelflächen notwendig sein sollte. Der große Vorteil der Roller-Reefing Lagekontrolle ist der Umstand, dass sie treibstofflos arbeitet und daher erlaubt, die Einsatzdauer eines Satelliten oder Kraftwerkssatelliten wesentlich zu verlängern.
Abhängig von der Anzahl der Steuerfolien gibt es in dieser Zeichnung vier Rotationsachsen, die die übliche konventionelle dreiachsige Lageregelung von Satelliten ersetzt. Ein größeres SSPS könnte mehr Steuerfolien verwenden und würde damit über entsprechend mehr Steuerachsen verfügen.
Zwei der eingezeichneten Steuerachsen (Rotationsachse A/B und Rotationsachse C/D) befinden sich auf einer diagonalen Linie zwischen zwei DTU-Paaren, von denen jede DTU entgegengesetzt auf der anderen Ringseite angebracht ist. (Anm. des Übers. Es handelt sich hier um einen offensichtlichen Fehler, da hier Roller-Reefing mit Ballast-Folien behandelt wird und nicht DTU-Lageregelung).
Die anderen zwei Rotationsachsen liegen zwischen zwei kombinierten Paaren von Steuerfolien, welches die Möglichkeit bietet, die Drehkräfte verglichen mit der Einfach-Paar Lösung zu erhöhen.
In diesem Fall wird die Rotationsachse AB/DC zwischen zwei kombinierten DTU-Paaren A/B und D/C gebildet, während die Rotationsachse AD/BC sich zwischen den kombinierten DTU-Paaren A/D und B/C befindet.
(Anm. d. Übers Offensichtlicher Fehler, da hier Roller-Reefing und nicht DTU-Steuerung behandelt wird).
Abrollen und Aufrollen der Segel-Ballast-Folien (hier Ballast-Folien BA, BC, BC und BE) steuert den Segler durch Verlagerung des Massezentrums und des Zentrums des Lichtdruckes jeweils in die umgekehrte Richtung zueinander.
Im Gegensatz zu einer reinen Masseverlagerungs Lageregelung addieren sich beim Roller-Reefing System zwei Verlagerungsvorgänge in einer einzigen Steuerungsoperation – (Auf- und Abrollen der Segel- oder Ballastfolien).
In diesem Beispiel ist das Ballast-Folie Segment BC der Segelfolie C nur halbwegs ausgerollt, während das Ballast-Folien Segment BD voll ausgerollt ist, wodurch die Segelfläche der C-Folie reduziert wird und das Zentrum des solaren Strahlungsdruckes in Richtung Folie D am entgegengesetzten Rand des Raumfahrzeuges verschoben wird, während sich das Massezentrum der gesamten Folie in Richtung der C-Folien-Rolle am äußeren Ende des Teleskopmasts 5.12 verschiebt.
Lageregelung und Antrieb durch Doppelthruster-Einheiten (DTU)
3 zeigt im kleineren Zeichnungsteil an der rechten Seite eine Explosionszeichnung der Ausrüstungsebene um den zentralen Ring der Dockingstation mit 4 montierten DTUs zwischen zwei Ringen der Ebene.
Die darüber gezeichnete Ansicht einer DTU zeigt das zugrundeliegende Prinzip dieser Lageregelungs- und Steuerungtechnologie. In jeder DTU sind grundsätzlich zwei Antriebe in demselben Strahlrohr eingebaut, jedoch entgegengesetzt zueinander und mit entgegengesetzter Ausstoßrichtung (hier mit einem Antrieb der aufwärts und einem anderen Antrieb der abwärts ausstößt).
Durch Umschalten von einem Antrieb der genutzten DTU zum anderen ist es möglich, jede Beschleunigung oder Drehung, die durch DTUs erzeugt wurde, abzubremsen, zu stoppen oder umzukehren, wenn die DTUs zusätzlich paarweise wie in der Zeichnung gezeigt, angebracht sind.
Dies erlaubt es, das Raumfahrzeug in jede mögliche Lage zu drehen, mit Hilfe reiner Antriebssteuerung, ohne die Notwendigkeit von Schwungscheiben- oder Gyroskop-Unterstützung.
Tochtereinheiten
Tochtereinheiten für die Designs des Erfinders (Solarsegler-Mutterschiffe und SSPS) sind kleinere unabhängige Raumfahzeuge mit einem Außenring und daran befestigten DTUs zum DTU Antrieb und zur Lageregelung. Sie sind dazu vorgesehen, in der zentralen Docking- und Nutzlaststation von Solarseglern und SSPS einzudocken.
Neben der Haltefunktion für Antriebe und angebundene oder eingehängte Ausrüstung dienen diese Außenringe als hauptsächliche Tragestruktur bzw. Skelett und ebenso als Haltegriff für die beweglichen Dockinghalterungen, die die Tochter in der Dockingstation der Mutter halten.
Die Dockinghalterungen des Mutterschiffes stellen Stromanschlüsse zum Außenring der eingedockten Tochtereinheit zur Verfügung. Dies ermöglicht, die Stromversorgung der Tochtereinheit durch das Mutterschiff zu gewährleisten, z. B. durch Nachladen während die Tochter eingedockt ist.
Vier von vielen verschiedenen möglichen Tochtereinheiten werden unter 4.a–4.c und 5.cu dargestellt.
Wärend die Zeichnungen 4.a (Basistochter mit Aufschnallmöglichkeit) und 4.c (mobile, dockingfähige Sendeeinheit – MTU) Stand der Technik Designs des Erfinders sind, handelt es sich bei den Zerichnungen 4.c (Anm. des Übersetzers: offensichtlicher Fehler, richtig wäre 4.b) und 5 mit dem Referenzzeichen cu um neue Designs. 4.c (Anm. d. Übers. Richtig wäre 4.b) – Sende-Tochtereinheit – ist eine vereinfachte Zeichnung der Tochtereinheit eines SSPS Raumfahrzeuges mit Stand der Technik Außenring Design. Zusätzliches Merkmal ist eine Sendeeinheit mit einem angeschlosenen Kabel (vorzugsweise isoliertes CNT Material), während das andere Ende des Kabels am Mutterschiff befestigt ist. Das CNT Kabel dient als Stromkabel und liefert die Energie des SSPS-Mutterschiffes zur Tochtereinheit, wodurch diese benutzt wird um die Tochter und die damit verbundenen Sendeeinheit zu betreiben. Die Zeichnung zeigt hier einen Mikrowollen Transmitter, es könnte jedoch auch stattdessen ein Laser-Transmitter (wie in 5 gezeigt) angeschlossen sein.
Obwohl das SSPS-Mutterschiff mit seinen großen Solarzellenflächen zur Sonne ausgerichtet sein muss, kann die Tochter als frei bewegliches Raumfahrzeug unabhängig hiervon auf das Ziel zu dem die Energie gesendet werden soll, ausgerichtet werden, z. B. auf eine Empfangsstation auf der Erde.
Das Referenzzeichen cu in 5 bezeichnet eine Verbindungs-Tochtereinheit, die ein unabhäniges Raumfahrzeug ist, eingedockt in das Mutterschiff und mit diesem durch ein Stromkabel verbunden. Wenn diese Tochtereinheit eingedockt ist, dient das Kabel zur Energieweiterleitung von der Mutter zur Transmittereinheit.
Während unter 5 nur zwei Verbindungs-Tochtereinheiten, die die beiden Kollektor-Mutterschiffe col1 und col2 mit der Sendeeinheit tm7 gezeigt werden, ist jedoch auch eine Kette von mehreren Kollektoreinheiten, die mit einer oder mehreren Sendeeinheiten verbunden sind, möglich.
SSPS als Waffe
Während manchmal geltend gemacht wird, das eine Weltraumkraftwerk mit einer Mikrowellen-Sendeeinheit nicht als Waffe eingesetzt werden kann, weil die Sendeenergie sich auf eine große Empfangsfläche auf der Erde verteilt, scheint es klar zu sein, dass es auch als Waffe verwendet werden kann, wenn es mit einer Laser-Sendeeinheit ausgestattet ist, wie unter 5 dargestellt.
Der Erfinder möchte nicht die Wirkung eines abgefeuerten Lasers mit der Energie eines voll ausgestatteten SSPS, sogar wenn es sich um ein kleineres direkt gelaunchtes handelt, erleben, der ”nur” auf 524 kWp ständig zugreifen kann, wenn er auf Gas- oder Ölpipelines, Atomkraftwerke, Brücken, Chemiefabriken oder Hochexplosive Einrichtung gerichtet wird.
Wenn die „Feuerkraft” der kleineren, vergrößerbaren Version nicht ausreichend wäre, um das Ziel substantiell zu beschädigen, könnte die Energie in Kondensaturen oder Akkumulatoren zusätzlich gesammelt und in einem kurzen Feuerstoß abgegeben werden oder mehrere Einheiten zu einer Kette verbunden oder ganz einfach riesige Weltraum montierte Einheiten, wie unter 5 gezeigt verwendet werden.
Daher hat der Erfinder lange gezögert, einen Patentantrag zu stellen. Der Hauptgrund, dass der Antrag jetzt doch gestellt wird, ist das enorme Potential dieser Erfindung, Krieg wegen Energie zu vermeiden und die Umwelt von Treibstoffverbrennung zur Energieerzeugung oder von nuklearen Abfällen dadurch zu entlasten. Dadurch, dass freie Energie, die 7 Tage in der Woche für 24 Stunden am Tag durch unsere Sonne geliefert wird, zur Erde ”gebeamt” werden kann.
Zusätzlich haben diese Hochenergie-SSPS mit ihren großen zentralen Dockingstationen kombiniert mit der Möglichkeit, treibstofflos den Orbit zu halten und Lageregelung und Steuerung durch Roller Reefing zu sichern, das Potential, eine Weltraum Transport und Bergbau-Infrastruktur aufzubauen. Diese Infrastruktur könnte dazu beitragen, Bergbau und Material-Schmelzen und sogar die Produktion von Produkten weg von der Erde zu verlagern und damit unsere direkte Umwelt vor diesen Prozessen schützen.
Ein weiterer Grund ist, dass die Entwicklung Weltraum-basierter Kraftwerks-Satelliten ohnehin bereits von anderer Seite im Gange ist und dass ein Absehen von einem Patentantrag durch den Erfinder, wenn überhaupt, nur eine Verzögerung bedeuten würde. Durch diesen Patentantrag erhält der Erfinder die Möglichkeit, sein Modell vorzustellen, mit dem die Nutzung der SSPS oder weltraumbasierter Kraftwerke als Waffen gegen die Menschen und ihre Standorte auf der Erde verhindert werden könnte.
SSPS-Betreibermodell einer Weltraum Energie Union
Das SSPS-Betreibermodell beruht auf dem Eigeninteresse der derzeitigen Raumfahrt betreibenden Großmächte. Die Chancen ein solches Modell zu verwirklichen sind hoch, solange es nur wenige Weltraummächte gibt.
Nur diese wenigen Mächte brauchen und sollten sich zu diesem gemeinsamen Ziel vereinen und sollten die ersten Schritte unternehmen während die sich noch entwickelnden Raumfahrtmächte später nachfolgen könnten, ebenfalls in ihrem eigenen Interesse.
Diese Mächte sind die USA, die EU, Rußland, China und Japan und vielleicht noch Indien.
Neben der Kriegsverhinderung um Energie-Ressourcen könnten ökonomische und Umweltgründe diese Mächte vereinen. Die treibenden Kräfte könnten auch allgemeiner Energiebedarf, der Wunsch die Nuklearenergie und ihre Abfallprodukte gegen elektrische Energie auszutauschen und das Verbrennen von Öl/Treibstoffen zur Energieerzeugung und zu Transportzwecken zu vermeiden. Die EU, China, Indien und Japan sind extrem abhängig von Energie, die sie derzeit nicht in ausreichendem Umfang aus eigenen Kräften generieren können.
Sogar die an Energie und Rohstoffen reichen USA und Rußland benötigen immer mehr elektrische Energie, insbesondere die USA aufgrund ihres verschwenderischen Ressourcen Verbrauchs.
Elektrische Energie aus dem Weltraum könnte die Notwendigkeit der Nutzung von Öl und Gas und die damit verbundene Abhängigkeit reduzieren, indem Öl durch elektrische Energie zur Stromerzeugung, für Kraftfahrzeuge und LkW's und andere Transportmittel ersetzt wird.
Während Rußland und Japan sich bereits die Finger mit schweren Nuklearunfällen verbrannt haben (Tschernobyl und Fukushima) hatten die USA bis jetzt noch Glück, jedoch hat Harrisburg gezeigt, dass sie dieses Glück für die Zukunft ebenfalls weiterhin benötigen.
Der Ersatz von Öl durch elektrische Energie aus dem Weltraum würde die Abhängigkeit von politisch unsicheren Lieferanten und die enormen wirtschaftlichen Lasten für die Ökonomien der Kundenstaaten reduzieren. Das Geld um die jährliche Ölrechnung zu bezahlen, wäre nunmehr verfügbar um die Schulden der Finanzkrise abzuzahlen und um die Weiterentwicklung der Raumfahrtökonomie zu fördern, wodurch diese Mittel in den Ökonomien der früheren Kundenstaaten verbleiben würden.
Es gibt keinen Grund für wenigstens vier der fünf großen Raumfahrtnationen eine Energie-Union zu gründen. Sogar für Rußland, die fünfte der großen Raumfahrtnationen, das kurzfristig von der Ölknappheit mit seinen riesigen Öl- und Gasvorräten profitieren könnte, würden die Langzeitvorteile die kurzfristigen Vorteile überwiegen, da die Abhängigkeit von der Erzeugung von Atomstrom reduziert werden und die Bedeutung der russichen Weltraum Technologie und Industrie als wichtigem Lieferanten von Weltraum Ausrüstung und Diensten gefördert werden könnte.
Außerdem könnte dieses nichts damit gewinnen, wenn es von der Teilnahme absieht, falls die anderen Weltraum-Nationen eine Energie-Union ohne Russland vorantreiben würden.
Die Organisation der Weltraum-Energie-Union (SPU)
Aufgabe der Weltraum-Energie-Union wäre es, SSPS und Weltraum-Kraftwerkssatelliten für ihre Mitglieder mit einem Beamtenstab zu betreiben, der darauf eingeschworen ist, sowohl den Bedürfnissen seiner Mitglieder, – insbesondere der Energiegewinnung – zu dienen, jedoch auch Erde und die Menschheit zu schützen.
Mitglieder- könnten sowohl Nationen, aber auch große Untemehmen (wie z. B. Kraftwerksbetreiber oder Raumfahrt Gesellschaften) oder Institutionen (wie NASA oder ESA) sein. Sie könnten SSPS herstellen und von denen, für die sie bezahlt haben profitieren, aber ihnen wäre nicht erlaubt diese mit eigenem Personal zu betreiben.
Die Union würde alle SSPS und Kraftwerkssatelliten für ihre Mitglieder nach deren Anweisungen gegen eine prozentuale Beteiligung an den Einnahmen betreiben, solange dies nicht gegen die Verfassung der Union verstößt.
Neben der Energieversorgung aus dem Weltraum könnte sich die Union auch um die Weltraumsicherheit ihrer Mitglieder kümmern, z. B. durch die Störung oder das Abschießen von Weltraum Lenkwaffen, die sich auf dem Weg zu ihrem Ziel befinden, oder durch das Ablenken von Asteroiden mit SSPS-Lasern und ebenso durch die Entfernung von Weltraum Trümmern.
Nationen werden ihre Souveränität in Bezug auf SSPS und Weltraum-Kraftwerke zu Gunsten der Union aufgeben.
Angehende neue Weltraum-Nationen wie Indien oder Brasilien könnten der Union beitreten, sobald die Notwendigkeit entsteht.
Da der zweite Artikel der Union den Mitgliedern verbietet, gegen andere Mitglieder feindliche Handlungen vorzunehmen oder Krieg zu führen, wäre kein Risiko mit der teilweisen Aufgabe von Souveränitätsrechten verbunden. Im Gegenteil könnte die Sicherheit der Mitgliedsnationen erhöht werden, da diese durch die Union gegen Angriffe bzw. Bedrohungen aus dem Weltraum geschützt würden.
Um Behinderungen zu vermeiden, wären nationale Gesetzgebungen oder Regeln wie z. B. ITAR, die den Technologietransfer verbieten, unter Mitgliedsnationen und Energie-Union suspendiert. Da ITAR Freiheit ein Grund für andere Nationen geworden ist, auf die Verwendung von US Ausrüstung im Weltraum möglichst zu verzichten, könnte dies für die USA ein guter Weg sein, wenigstens in Bezug auf die Unions-Mitglieder auf diese Regulierung zu verzichten, die die Wettbewerbsfähigkeit der US-Weltraum-Industrie wesentlich beeinträchtigt hat.
Um die Entwicklung von Weltraum-Kraftwerken und Weltraum Infrastruktur zu beschleunigen, sollte die Union auch ein Patentamt und Patentgericht für Weltraumrelevante Erfindungen einrichten.
Alle Mitgliedsnationen, Mitglieder und Bürger von Mitgliedsnationen könnten diese Patente ohne Erlaubnis der Patentinhaber nutzen.
Die Patenthalter würden gegen einen festgesetzten Prozentsatz der Produktionskosten der patentierten Güter kompensiert, hätten jedoch nicht das Recht Mitglieder oder Bürger von Mitgliedsnationen von der Nutzung ihrer Patente auszuschließen.
Zusammenfassend würde eine Energie-Union helfen,
Krieg zu verhindern,
die Kooperation zwischen Nationen zu verbessern,
die Abhängigkeit von fossilen Treibstoffen zu verringern,
die irdische Umwelt zu bewahren und
Mittel die bisher zum Einkauf von Öl verwendet wurden, für die Weiterentwicklung von Weltraum Technologie freizumachen und damit die Ökonomien der Mitgliedsnationen fördern.
Es gibt keinen Grund der dafür spricht, auf die Einrichtung einer Energie Union zu verzichten.
Bezugszeichenliste
Referenzzeichen zu Fig. 5

col: Kollektor-Einheit
tm: Sendeeinheit
cu: Verbindungseinheit
ds: Docking Station (mit beweglichen Dockinghalterungen)
cm: Massezentrum
1.5: Doppelantriebseinheit seitwärts
1.6: Dopelantriebeinheit nach oben/unten
tm7: Sendeeinheit
7.1: Senderöhre
7.2: Gyroskop
7.3: Roller-Reefing Lagekontroll-Einheit
7.4: Trapezoid Konstruktion
7.5: Mast-Servomotor (umkehrbar)
7.3: Roller-Reefing Lagekontroll-Einheit
7.3.1: Kontroll-Mast
7.3.2: Folienrolle nach innen mit umkehrbarem Rollenmotor
7.3.3: Folienrolle nach außen mit umkehrbarem Rollenmotor
7.3.4: Lagekontroll-Folie
7.3.5: Latte/Stab verstärkter Saum
7.3.6: zwei oder mehrere Kontrollseile
7.4: Trapezoid-Konstruktion → bestehend aus
7.4.1: Trapezoid-Mast
7.4.2: Trapezoid-Querbalken
7.4.3: zwei Trapezoid Schleppseile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1020050283780 [0003]
US 007913953 [0003, 0021, 0030, 0068, 0081]
US 6194790 [0004, 0009, 0018]
US 3781647 [0004]
DE 20050283780 [0018]
US 07913953 [0028]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Frank Ellinghaus, Solar Sailing and solar power generation by „Roller-Reefing” ISSS 2010, New York, 20.–22. Juli 2010 [0006]
Frank Ellinghaus, Solar Sail Power Station, ISSS 2010, New York, Presentation vom 22.07.2010 [0006]
2. Internationalen Symposiums über Solarsegeln in New York, (20.–22. Juli 2010) [0019]

Claims

Mobiles, Solarsegler Kraftwerk zur Weltraum basierten Energiegewinnung, bestehend aus einem Mutterschiff mit hybridem Solarsegel-/solar elektrischem Antrieb, mit Roller-Reefing Lageregelung und Steuerung, Doppelantriebseinheiten-Konfiguration der elektrischen Antriebe, einer zentralen Dockingstation und einer Mehrzahl von Segelfolien, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Segelfolien an dem zur Außenkante des Raumfahrzeuges zeigendem Ende mit Segelfolien Rollen über zwei an den Seiten der Folien befestigten Kabel verbunden sind, wobei die Folien an dem anderen Ende über Kabel mit Winden an einer zentralen Ring-Konstruktion befestigt sind, die in ihrer Mitte eine zentrale Dockingstation einschließt, wobei die besagten seitlichen Kabel leitend ausgeführt sind und sowohl als Tragestruktur dienen, die die Zugkräfte von den empfindlichen Folien ableiten und diese aufnehmen und gleichzeitig als Elektrokabel dienen, wobei die Folien mit rollbaren, flexiblen Solarzellenarrays bedeckt oder aus diesen angefertigt sind, wobei die Solarzellen elektrisch mit den leitenden Kabeln verbunden sind und eines der Kabel den Plus- sowie das andere den Minuspol des Stromkreises repräsentiert, wobei die Kabel die elektrische Energie in Richtung des Zentrums und/oder des Randes des Raumfahrzeuges weiterleiten, wo sie verbraucht, gespeichert, umgewandelt oder gesendet wird, wobei die Folien sowohl der Energieproduktion als auch dem Antrieb und der Lageregelung durch Solarsegeln mittels Roller Reefing dienen.
Mobiles, Solarsegler Kraftwerk nach Anspruch 1, wobei dieses mit seinen großen Solarzellenflächen als Kollektor Einheit dient, während eine Tochtereinheit mit Außen-Antriebsring, bei der es sich um ein unabhängiges Raumfahrzeug handelt, das als Sendeeinheit dient und eine Sendeeinrichtung trägt, wobei es mit dem Mutterschiff über ein Stromkabel verbunden ist, das die elektrische Energie von der Mutter zur Tochtereinheit liefert, wobei das Mutterschiff auf die Sonne ausgerichtet ist während die Ausrichtung der Sendeinheit auf das Sendeziel erfolgt.
Ein mobiles, Solarsegler Kraftwerk nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Sender um einen Mikrowellen-Sender handelt.
Ein mobiles, Solarsegler Kraftwerk nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Sender um einen Laser-Sender handelt.
Ein mobiles, Solarsegler Kraftwerk nach Ansprüchen 2 bis 4, wobei das Übertragungsziel eine Empfänger-Installation oder Rectenna auf der Erde oder anderen Orten ist, die die Mikrowellenenergie oder Laserstrahlung empfängt, in elektrische Energie umwandelt und diese in das Stromnetz einspeist, bzw. zur direkten Nutzung am Ort verwendet.
Eine Verbindungseinheit, bestehend aus einem Tochter-Raumfahrzeug mit äußerem Antriebsring, das die elektrische Verbindung vom Kollektor-Mutterschiff zu einem zweiten Objekt mit einem oder mehreren Stromkabeln aufrecht erhält, solange es in einer Dockingstation mit beweglichen und Strom leitenden Dockinghalterungen eingedockt ist, wobei die besagten Stromkabel an einem Ende am Tochterschiff und am anderen Ende an dem zweiten Objekt befestigt sind.
Eine gekoppelte Verbindungseinheit nach Anspruch 6, wobei es sich bei dem besagten Objekt um eine zweite Verbindungseinheit handelt, was es erlaubt, zwei Kollektor Mutterschiffe oder ein Mutterschiff und ein weiteres Objekt mit Dockingstation durch Eindocken der beiden Verbindungseinheiten in die Dockingstationen der besagten Mutterschiffe bzw. Objekte zu verbinden.
Eine gekoppeltes Solarsegler Kraftwerk zur Stromübertragung, bestehend aus zwei oder mehreren mobilen Solarsegler-Kraftwerken nach Anspruch 1, die als Kollektor-Mutterschiff Raumfahrzeuge dienen, sowie zwei oder mehreren Verbindungseinheiten nach Anspruch 6 und eine oder mehrere Sendeeinheiten, wobei die Kraftwerke kleinere, direkt launchbare oder größere im Weltraum montierte Einheiten sind, wobei die Sendeeinheiten Tochtereinheiten oder sonstige Konstruktionen sind, wobei die Verbindungseinheiten in die Dockingstationen der Kollektor-Mutterschiffe eingedockt sind und über Stromkabel elektrische Energie für die Sendeeinheiten bereitstellen.
Ein gekoppeltes Solarsegler Kraftwerk nach Anspruch 8, wobei die Sendeeinheit(en) aus einer Senderöhre mit Übertragungselektronik, zwei oder mehreren Trapezoiden, eins oder mehreren Gyroskopen und mehreren Roller-Reefing Lagekontrolleinheiten besteht, wobei die genannte Sendeeinheit bzw. -einheiten zwischen zwei oder mehreren Solarsegler Kraftwerken über elektrisch leitende und auf Spannung gehaltene Zugkabel geführt wird, wobei die Spannung und Lage durch die Solarsegler Kraftwerke bestimmt wird, während die Sendeeinheit(en) ihre eigene Lagekontroll-Vorrichtungen verwendet/verwenden, um die Lage der Senderöhre und die Ausrichtung ihrer Mündung(en) zu kontrollieren und zu verfeinern.
Ein gekoppeltes Solarsegler Kraftwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung der Senderöhre Richtung Erde oder einem anderen Übertragungsziel ausgerichtet ist, wenn die Installation zum Senden genutzt wird, wobei das Gyroskop/die Gyroskope an dem anderen Ende der Senderöhre montiert ist/sind, wobei zumindest zwei Trapezoid-Zugseile vorhanden sind, die auch als Stromleitung verwendet werden, wobei eines als Plusleitung und das andere als Minusleitung dient und jedes an einem Ende an einer Verbindungseinheit und an dem anderen Ende an eines der Enden eines Trapezoid-Balken befestigt ist, über das der elektrische Strom durch Kabel innerhalb des Trapezoid-Balkens durch/über den Trapezoid-Mast in Richtung Senderöhre geleitet wird.
Ein gekoppeltes Solarsegler Kraftwerk nach Anspruch 9, (Anm. des Übersetzers: offensichtlicher Fehler, richtig wäre Anspruch 10) mit zwei oder mehreren Roller-Reefing Lagekontroll-Einheiten, die paarweise und entgegengesetzt an entgegengesetzten Seiten der Senderöhre mit jeweils einem Mast befestigt sind, der über einen elektrischen Motor drehbar befestigt ist, wobei der Motor an der Senderöhre befestigt ist und es hierdurch ermöglicht, die ganze Roller-Reefing Lagekontroll-Einheit um den Pol des Mastes herum zu drehen.
Ein gekoppeltes Solarsegler Kraftwerk nach Anspruch 11, wobei die besagten Lagekontrolleinheiten mit zwei Folienrollen mit umkehrbaren Rollen-Motoren ausgestattet sind, wobei eine Rolle an oder in der Nähe des Mastfußes und die andere an oder nahe der Mastspitze befestigt ist und rollbare Folien an beiden Folienrollen über zwei oder mehr Folienseile mittels Leisten, Stangen oder verstärkte Säume befestigt sind.
Ein gekoppeltes Solarsegler Kraftwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagekontrolle der Sendeeinheiten durch die Gyroskope und/oder das Drehen der Roller-Reefing Lagekontroll-Einheiten und/oder das gezielte auf/und/oder Abrollen der verbundenen Segelfolien erfolgt.