Energie vom Boden: Mikrowellenstrahl soll Solardrohne dauerhaft in der Luft halten

Solarbetriebene Drohnen in der Stratosphäre sollen Satelliten ergänzen: Sie liefern Kommunikationsverbindungen, beobachten die Erde und überwachen Regionen, und das zu geringeren Kosten. Sie bleiben Monate in der Luft, doch ein Problem teilt jede Solaranlage. Ohne Sonne fehlt der Strom. Die britische Forschungsagentur ARIA fördert deshalb ein Projekt mit 15,7 Millionen Pfund, rund 21 Millionen US-Dollar. BAE Systems erprobt darin, ob sich Energie per Mikrowellenstrahl vom Boden zum Flugzeug schicken lässt.

Ein Leichtgewicht in 20 Kilometern Höhe

Die PHASA-35 zählt zur Klasse der High Altitude Pseudo Satellites, kurz HAPS. Das Fluggerät wiegt 150 kg und spannt 35 Meter Flügel aus Kohlefaserverbundwerkstoff auf. Es fliegt oberhalb von 66.000 Fuß, also rund 20.100 Metern, mit etwa 90 km/h. Tagsüber treiben Solarzellen den Motor an und laden Akkus für die Nacht. In Äquatornähe reicht das aus. In Nordeuropa dauern die Winternächte lang, und das Tageslicht fällt spärlich aus. Leere Akkus zwingen die Drohne dort zum Gleitflug zurück zum Boden.

Mikrowellen statt Sonnenlicht

Prismatic, die BAE-Tochter hinter der PHASA-35, stellt das Flugzeug als Demonstrationsplattform bereit. Eine Bodenstation richtet einen stark gebündelten Mikrowellenstrahl auf einen Empfänger im Flügel. Der Empfänger wandelt die Strahlung in Strom um, der den Antrieb speist und die Batterien an Bord lädt. Luftfahrt, Satellitenkommunikation und Radar nutzen ähnliche Frequenzen schon heute. Der Strahl soll die Drohne unabhängig von Jahreszeit und Tageszeit versorgen und Flüge über mehrere Monate ermöglichen.

Mehr Platz für Sensoren

Der Ansatz bringt einen zweiten Vorteil. Liefert der Bodenstrahl den Strom für die Nacht, muss die Drohne weniger Akkus mitschleppen. Das gesparte Gewicht wandert in die Nutzlast, die bei der PHASA-35 mit bis zu 15 kg schon jetzt zu den größten ihrer Klasse zählt. Kameras, Radar oder Kommunikationstechnik für Aufklärung, Erdbeobachtung und Verteidigung finden dort Platz.

Dreieinhalb Jahre bis zum Flugtest

Das Programm läuft in drei Stufen über dreieinhalb Jahre. Am Ende steht ein Flug, in dem die Drohne den Strahl tatsächlich empfängt. Bob Davidson, Chef von Prismatic, will damit herausfinden, ob die PHASA-35 noch leistungsfähiger wird. Rico Chandra, Programmdirektor bei ARIA, möchte Großbritannien zum Standort machen, an dem Ingenieur:innen solche Höhenplattformen entwerfen, bauen und in Serie bringen. Ob der Strahl im Betrieb genug Leistung liefert, klärt erst dieser Flug.

via BAE Systems