Qian-Xuesen-Labor für Weltraumtechnologie

Das Qian-Xuesen-Labor für Weltraumtechnologie (chinesisch 錢學森空間技術實驗室 / 钱学森空间技术实验室, Pinyin Qián Xuésēn Kōngjiān Jìshù Shíyànshì) i​st der geläufige Name für d​as Innovationszentrum (创新中心, Pinyin Chuàngxīn Zhōngxīn) d​er Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie (CAST), d​er Führungsgesellschaft d​er China Aerospace Science a​nd Technology Corporation für d​as Geschäftsfeld Raumflugkörper. Am Qian-Xuesen-Labor befasst m​an sich m​it Grundlagenforschung u​nd der langfristigen Planung d​er Unternehmensstrategie. Dort werden d​ie ersten Konzepte für komplexe Projekte w​ie die Asteroidenmission o​der die chinesische Mondbasis entwickelt. Die Räumlichkeiten d​es Labors befinden s​ich in d​er Raumfahrtstadt g​anz im Norden d​es Pekinger Stadtbezirks Haidian, e​twa 700 m östlich d​er Firmenzentrale v​on CAST.

Zweck

Das Qian-Xuesen-Labor für Weltraumtechnologie wurde am 9. Dezember 2011 anlässlich des 100. Geburtstags von Qian Xuesen (11. Dezember) gegründet, dem Vater der chinesischen Raumfahrt. Mit zunächst 200–300 festangestellten Mitarbeitern und 200 Gastwissenschaftlern, dazu noch Doktoranden und Postdocs, sollte es als Innovationszentrum dienen, als Ort zum Ausbrüten neuer Ideen.[1] Seit der Tiefgreifenden Reform der Landesverteidigung und des Militärs vom 1. Januar 2016 fungiert das Qian-Xuesen-Labor auch als Plattform, wo Wissenschaftler und Ingenieure von der Wissenschafts- und Technikkommission der Zentralen Militärkommission, der Nationalen Behörde für Wissenschaft, Technik und Industrie in der Landesverteidigung[2] sowie den anderen Akademien und Tochterfirmen der China Aerospace Science and Technology Corporation zusammenkommen und gemeinsam Projekte planen können. Außerdem arbeitet das Qian-Xuesen-Labor mit der Russischen Ziolkowski-Akademie der Raumfahrtwissenschaften[3] und inländischen Universitäten wie der Zhejiang-Universität oder der Universität für Elektrotechnik und Elektronik Xi’an zusammen. Nach dem Tenure-Track-Verfahren werden Gastwissenschaftler nach einer gewissen Zeit fest übernommen.[4]

Als b​ei einer Umstrukturierung d​er mittleren Führungsebene b​ei CAST a​m 14. August 2020 d​ie bisherige Hauptentwicklungsabteilung (北京空间飞行器总体设计部, a​uch bekannt a​ls „Forschungsinstitut 501“) i​n zwei Hauptabteilungen aufgespalten wurde, wurden d​as Qian-Xuesen-Labor für Weltraumtechnologie diesen a​ls dritter Unternehmensbereich gleichgestellt. Seitdem i​st bei CAST d​ie Ebene unterhalb d​es Direktors folgendermaßen gegliedert:

Struktur

Das Qian-Xuesen-Labor wird von einem Verwaltungsrat (管理委员会) und einem Wissenschaftsrat (学术委员会) geleitet. Vorsitzender des Verwaltungsrats ist der Direktor der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie (seit Dezember 2014 Zhang Hongtai), die anderen Mitglieder stammen ebenfalls aus der Führungsebene der Firma. Aus dem Verwaltungsrat wird der Leiter des Labors bestimmt, ein Amt, das seit Mai 2013 der Nachrichtentechnik-Ingenieur Chen Hong (陈泓, * 1963) innehat, ursprünglich stellvertretender Leiter des Forschungsinstituts 504 der Akademie.[6] Er ist für das Tagesgeschäft des Labors zuständig, für die Verwaltung und für die Patente. Außerdem ist er für Sicherheit und Geheimhaltung verantwortlich und berichtet direkt dem Vorstand der Chinesische Akademie für Weltraumtechnologie.[7]

Der Wissenschaftsrat wird seit September 2013 von dem Nachrichtentechnik-Ingenieur Bao Weimin (包为民, * 1960) geleitet,[8] dem Aufsichtsratsvorsitzenden der China Aerospace Science and Technology Corporation (die Muttergesellschaft der Akademie für Weltraumtechnologie).[9] Dort sitzen erfahrene Ingenieure wie Ye Peijian, der Chefkonstrukteur der ersten Mondsonden, oder Zhang Bainan, der Chefkonstrukteur des bemannten Raumschiffs der neuen Generation, die häufig bereits 院士, also Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften oder der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften sind.[10] Während der Verwaltungsrat eine ähnliche Funktion wie ein Unternehmensvorstand hat, entspricht der Wissenschaftsrat der „Kommission für Wissenschaft und Technik“ bei den im Technologiebereich tätigen Staatsbetrieben Chinas bzw. dem Aufsichtsrat bei börsennotierten Unternehmen. Das Qian-Xuesen-Labor dient von seiner Zielsetzung her zwar durchaus der freien, ungebundenen Forschung, die Ergebnisse dieser Forschung sollen aber eines Tages die Einnahmen der China Aerospace Science and Technology Corporation steigern bzw. der Volksrepublik China zugutekommen. Daher hat der Wissenschaftsrat darauf zu achten, dass sich die Mitarbeiter des Labors, obwohl Pläne auch für die fernere Zukunft durchaus erwünscht sind, nicht in völlig unrealistische Projekte vertiefen. Um dies sicherzustellen, gibt es zum einen das übliche „Beweisführungsverfahren“ (论证), bei dem die Forscher ihre Projekte vorstellen und Machbarkeit, Finanzierbarkeit und Zukunftspotential darlegen müssen. Außerdem müssen sich die zunächst befristet angestellten Gastwissenschaftler einer regelmäßigen Abschätzung ihrer Leistungsfähigkeit (考核) unterziehen.[4]

Das Qian-Xuesen-Labor verfügt über v​ier Forschungsabteilungen a​m Stammsitz i​n Peking, e​ine Außenstelle i​n Foshan u​nd seit d​em 28. Februar 2018 e​in gemeinsames Entwicklungszentrum m​it der Hangtian Dong Fang Hong Satelliten GmbH, e​iner Tochterfirma d​er Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie:

  • Forschungsabteilung für Entwicklungsstrategie (发展战略研究部)
  • Forschungsabteilung für komplexe Projekte (系统项目研究部)
  • Forschungsabteilung für Grundlagenforschung betreffs Weltraumnutzung (空间应用基础研究部)
  • Forschungsabteilung für Weltraumwissenschaften (空间科学研究部)
  • Außenstelle Foshan des Qian-Xuesen-Labors für Weltraumtechnologie (钱学森空间技术实验室佛山分部)
  • Gemeinsames Entwicklungszentrum von Qian-Xuesen-Labor und Dong Fang Hong (钱学森空间技术实验室-航天东方红公司联合研发中心)[11]

Die wichtigen Partnerinstitutionen d​es Labors betreiben i​n dessen Räumlichkeiten eigene Forschungsabteilungen:

  • Innovationslabor der Wissenschafts- und Technikkommission der Zentralen Militärkommission (中央军委科技委创新工作站)
  • Innovationszentrum für Weltraumtechnologie der Nationalen Behörde für Wissenschaft, Technik und Industrie in der Landesverteidigung (国防科技工业空间技术创新中心)
  • Forschungszentrum für die Entwicklung komplexer Projekte der China Aerospace Science and Technology Corporation (中国航天科技集团系统发展研究中心)
  • Entwicklungszentrum der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie (中国空间技术研究院研发中心)

Außerdem g​ibt es n​och sogenannte „Akademikerwerkstätten“ (院士工作室), d​ie von u​nd für Mitglieder d​er Chinesischen Akademie d​er Wissenschaften u​nd der Chinesischen Akademie d​er Ingenieurwissenschaften j​e nach aktuellem Bedarf eingerichtet werden. Stand 2020 s​ind dies:

  • Akademikerwerkstatt von Zheng Ping (郑平院士工作室)[12][13]
  • Akademikerwerkstatt von Duan Baoyan (段宝岩院士工作室)[14]
  • Akademikerwerkstatt für die für ein Überleben außerhalb der Erde nötigen physikalisch-chemischen Prozesse (地外生存物理化学过程院士工作室)[15]
  • Akademikerwerkstatt für die Erkundung von Exoplaneten (系外行星探测院士工作室)[16][17]
  • Akademikerwerkstatt für Produktion im Weltall (太空制造院士工作室)[18]

Wichtige Projekte

Asteroidenmission
Orbit von Kamoʻoalewa
311P/PANSTARRS mit sechs Schweifen (September 2013)

Unter der Leitung von Zhang Xiaojing (张晓静) und in enger Kooperation mit Huang Jiangchuan (黄江川, * 1961) von CAST, der im Dezember 2012 bereits den Vorbeiflug von Chang’e-2 am erdnahen Asteroiden (4179) Toutatis betreut hatte,[19][20] erstellte das Qian-Xuesen-Labor für Weltraumtechnologie mittels Computersimulation ein Konzept für eine Mission zu dem erdnahen Asteroiden (469219) Kamoʻoalewa (ein Quasisatellit der Erde) sowie dem Hauptgürtelkometen 311P/PANSTARRS,[21][22] auch bekannt als P/2013 P5 (PANSTARRS).[23][24] Am 19. März 2019 stellten Zhang Xiaojing und ihre Kollegen auf der 50. Konferenz für lunare und planetare Wissenschaften in Houston eine erste Version des Konzepts der Öffentlichkeit vor. Stand Juni 2021 sieht der Missionsplan folgendermaßen aus:

  • 2024: Start der Sonde mit einer Trägerrakete vom Typ Changzheng 3B vom Kosmodrom Xichang
  • 2025: Rendezvous mit Kamoʻoalewa; Untersuchung des Asteroiden aus dem Orbit: genaue Ermittlung seiner Bahndaten, Rotationsperiode, Form und Maße sowie seiner Wärmeabstrahlung; Landung und Entnahme einer Bodenprobe von 200–1000 g
  • 2026: Rückkehr zur Erde, Absetzen einer Landekapsel mit den Bodenproben, Beschleunigung der Hauptsonde mittels Swing-by-Manöver an der Erde
  • 2027: Beschleunigung der Hauptsonde mittels Swing-by-Manöver am Mars
  • 2032: Rendezvous mit 311P/PANSTARRS, Untersuchung des Weltraumwetters in dessen Umgebung[25]
  • 2033: Orbit um 311P/PANSTARRS, Untersuchung des Kometen mittels Kameras, Spektrometern etc. mit besonderem Augenmerk auf Wasser und organische Verbindungen[26]

Für die Landung auf Kamoʻoalewa – der Asteroid besitzt einen mittleren Durchmesser von 40–100 m – besitzt die Sonde vier Beine mit jeweils einem Bohrer am Ende. Damit soll die Sonde auf dem schnell rotierenden Himmelskörper verankert werden (eine Umdrehung dauert nur eine halbe Stunde). Falls die Verankerung der Sonde nicht gelingen sollte, ist als Alternative vorgesehen, sie in einer kurzen Distanz über dem Asteroiden schweben und mit einem Roboterarm Proben entnehmen zu lassen, ähnlich wie bei den japanischen Hayabusa-Sonden oder OSIRIS-REx. Die Ingenieure hoffen, dass zumindest eine der beiden Methoden erfolgreich sein wird.[27][28]

Am 11. März 2021 genehmigte der Nationale Volkskongress die Aufnahme der Asteroidenmission in die Liste der Projekte, die aus dem Fonds für Nationale wissenschaftlich-technische Großprojekte finanziert werden.[29][30] Die Nationale Raumfahrtbehörde Chinas hatte jedoch bereits zwei Jahre vorher, am 18. April 2019, chinesische Universitäten und Privatunternehmen sowie ausländische Forschungsinstitute dazu eingeladen, sich mit wissenschaftlichen Nutzlasten an der Mission zu beteiligen. Es standen 66,3 kg für insgesamt acht Instrumente zur Verfügung. Die Natur dieser acht Instrumente war vorgegeben, sie sollten den oben erwähnten, von der Führungsgruppe Asteroidenmission beim Zentrum für Monderkundungs- und Raumfahrt-Projekte der Nationalen Raumfahrtbehörde definierten wissenschaftlichen Zielen dienen:

  • Farbkamera mit mittlerem Sichtfeld
  • Spektrometer für Wärmestrahlung
  • Bildgebendes Spektrometer für sichtbares und infrarotes Licht
  • Multispektralkamera
  • Radar
  • Magnetometer
  • Analysegerät für elektrisch geladene und neutrale Partikel
  • Staubanalysegerät[31]

Daneben standen noch 200 kg für frei wählbare Projekte zur Verfügung, nach dem Prinzip „auf eigene Kosten bauen, kostenlos mitfliegen, Daten teilen“. Das Gewicht eines einzelnen Experiments konnte bis zu 20 kg betragen, wenn es an der Sonde befestigt blieb, bis zu 80 kg, wenn es sich in der Nähe von Kamoʻoalewa von der Sonde löste, und bis zu 20 kg, wenn es sich in der Nähe des Kometen von der Sonde löste.[26] Im April 2021 wurden die ersten dieser Nutzlasten bekanntgegeben, beide vom Institut für Weltraumforschung der Russischen Akademie der Wissenschaften gebaut:

  • ULTIMAN und ULTIWOMAN zum Aufsprüen von Ionen und Elektronen
  • Ein Gerät, mit dem eine mögliche, sehr dünne Atmosphäre und – wenn vorhanden – Ionosphäre von 311P analysiert und die Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und dem Asteroiden bzw. dem Kometen studiert werden kann[32]

Außerdem lobte die Nationale Raumfahrtbehörde für diese Mission einen Wettbewerb aus, wo Grundschüler, Gymnasiasten und Hochschulstudenten aus der Volksrepublik China, Taiwan, Hongkong und Macau vom 29. Juli bis zum 31. Oktober 2020 Vorschläge für eine interessante wissenschaftliche Nutzlast machen konnten. Entwicklung und Bau der Nutzlast wird von der Nationalen Raumfahrtbehörde organisiert, das geistige Eigentum gehört zu gleichen Teilen dem chinesischen Staat und dem Wettbewerbsgewinner (eine Einzelperson oder eine Gruppe mit bis zu sechs Mitgliedern).[33] Aus 203 eingereichten Vorschlägen wählte das Zentrum für Monderkundungs- und Raumfahrt-Projekte in Zusammenarbeit mit Ministerien und Stiftungen zur Förderung der Naturwissenschaften nach eingehender Begutachtung im April 2021 in einer ersten Selektionsrunde 40 Projekte aus,[34] im Mai 2021 wurden aus diesen 40 dann 20 ausgewählt. Nun steht die Endauswahl bevor.[35]

Regolith-Imitat: (a) pulvrige Mineralmischung, (b) mit Natronwasserglas angerührt, (c) und (d) getrocknet und zertrümmert.

Aufnahmen der Hayabusa-Sonden und von OSIRIS-REx zeigen, dass Asteroiden mit einem Durchmesser von weniger als 1 km überwiegend mit Felsbrocken und Geröll bedeckt sind (während die Oberfläche größerer Asteroiden meist aus feinkörnigem Regolith besteht). Zur Vorbereitung für die Mission stellten Zhang Xiaojing und ihre Kollegen ein Regolith-Imitat mit einer Korngröße vom Mikrometer-Bereich bis zu einigen dutzend Zentimetern her, mit dem die optische Navigation der Sonde bei der Landung sowie der Probenentnahme-Mechanismus getestet werden können. Kamoʻoalewa ist ein Asteroid vom Spektraltyp S,[36] das heißt, er besteht aus Silikatgestein.[37] Für ihr Regolith-Imitat verwendeten die Ingenieure Olivin, Pyroxene mit niedrigem und hohem Calcium-Anteil, Plagioklase, Pyrit sowie metallisches Eisen und Nickel in drei verschiedenen Mischungsverhältnissen. Falls sich während der Untersuchung des Asteroiden aus dem Orbit herausstellen sollte, dass die Annahmen über das Oberflächenmaterial nicht zutrafen, kann die Zusammensetzung und Korngröße des Regolith-Imitats entsprechend geändert und vor der Landung weitere Tests durchgeführt werden.[38]

Für die zuverlässige und schnelle Übertragung von Steuersignalen an die Sonde im Asteroidengürtel wird eine der militärisch verwalteten Stationen des chinesischen Tiefraumnetzwerks mit einem stärkeren Sender ausgerüstet.[39] Die genaue Position der Sonde soll mithilfe eines Radioteleskops bestimmt werden, das auf den Relais-Satelliten der Mondsonde Chang’e 7 montiert ist und – mit irdischen Antennen zusammengeschaltet – Langbasisinterferometrie mit einer Grundlinie von 400.000 km erlaubt.[40]

Obwohl die Mission primär wissenschaftlichen Zwecken dienen soll, wird sie von der Nationalen Raumfahrtbehörde auch als Technologieerprobung für eine zukünftige Asteroidenabwehr mit kleineren Asteroiden von etwa 100 bis 200 Tonnen Masse als „Wurfgeschoßen“[41][42] und für zukünftigen Asteroidenbergbau gesehen.[43] Die Asteroidenabwehr war im Dezember 2021 in die Projektplanungsphase eingetreten.[44]

3D-Druck

Ein wichtiges Forschungsgebiet am Qian-Xuesen-Labor, das auf Anweisung der China Aerospace Science and Technology Corporation und der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie bearbeitet wird, ist 3D-Druck im Weltall. Hierbei arbeitete man 2019 intensiv mit deutschen Wissenschaftlern zusammen. Am 20. Februar 2019, dem 51. Jahrestag der Gründung der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie, besuchte ein Delegation unter der Leitung von Andreas Meyer, dem Direktor des Instituts für Materialphysik im Weltraum des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt,[45] und Jens Günster, einem Experten für Keramik und 3D-Druck von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung,[46] das Qian-Xuesen-Labor. Dort stellten Meyer und Günster ihr Verfahren zum selektiven Lasersintern von Metallpulver vor,[47][48][49] das ursprünglich im November 2020 von der Mobilen Raketenbasis, einer Abteilung des DLR,[50] bei der Mission MAPHEUS 9 (MAterialPHysikalische Experimente Unter Schwerelosigkeit) an Bord einer Höhenforschungsrakete vom Typ Improved Malemute am European Space and Sounding Rocket Range bei Kiruna in Schweden erprobt werden sollte.[51] Diese Mission verschob sich dann auf Januar 2022.[52][veraltet]

Außerdem besprach man auf dem Symposium die Möglichkeiten, mittels 3D-Druck Ziegelsteine aus Regolith herzustellen, in denen auf einer Mondbasis die Tageshitze gespeichert werden könnte, Hitze, die während der zweiwöchigen Mondnacht zur Erzeugung von elektrischer Energie oder zum Warmhalten von Geräten genutzt werden kann,[53] ähnlich den n-Undekan-Wärmflaschen auf dem Rover der Marsmission Tianwen-1. Am Qian-Xuesen-Labor befasst sich der Energie-Ingenieur Yao Wei (姚伟), Leiter der Forschungsabteilung für Weltraumwissenschaften und der dortigen Gruppe für die Bewohnbarkeit und langfristig aufrechterhaltbare Erkundung von Planeten (行星宜居性及可持续探索团队), mit diesem Thema.[54][55]

Eine weitere Verwendungsmöglichkeit für Regolith ist die Herstellung von keramischen Präzisionsbauteilen. Hierbei wird der Mondstaub mit einem Photopolymer vermischt und anschließend mittels Digital Light Processing und Sintern die gewünschte Schraube, Mutter etc. erzeugt.[56] Die Entwicklung dieses Verfahrens wird in China am Schwerpunktlabor für Technologien zur industriellen Produktion im Weltall des Zentrums für Projekte und Technologien zur Nutzung des Weltalls vorangetrieben, einer Einrichtung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Erste Versuche unter den Bedingungen der annähernden Schwerelosigkeit, der Gravitation des Mondes und der Gravitation des Mars wurden im Juni 2018 an Bord des europäischen Parabelflugzeugs A310 ZERO-G durchgeführt.[57][58]

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung arbeitet auch an der Herstellung von Bauteilen aus massiven metallischen Gläsern mittels 3D-Druck,[47] ein Gebiet, an dem beim Qian-Xuesen-Labor ebenfalls ein großes Interesse besteht[59] und auf dem China bereits seit 2010 mit dem Institut für Materialphysik im Weltraum des DLR zusammenarbeitet. Neben Andreas Meyer – und dem Chinesisch-Deutschen Zentrum für Wissenschaftsförderung – war hierbei von Anfang an der Materialphysiker Wang Weihua (汪卫华, * 1963) die treibende Kraft, damals noch beim Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften tätig.[60][61][62] Am 17. April 2018 wurde Wang Weihua beim Qian-Xuesen-Labor als einer der drei Leiter der neugegründeten Akademikerwerkstatt für die für ein Überleben außerhalb der Erde nötigen physikalisch-chemischen Prozesse angestellt[63] und betreibt diese Forschungen dort nun intensiv weiter.[64] Als vom 28. bis 30. Oktober 2019 vom BAM und dem Qian-Xuesen-Labor in Berlin das 2. Deutsch-Chinesische Symposium zum 3D-Druck im Weltall abgehalten wurde, mit Teilnehmern von zahlreichen deutschen und chinesischen Universitäten und Forschungseinrichtungen,[65] nutzte die Qian-Xuesen-Delegation unter der Leitung von Wang Weihua und Yao Wei die Gelegenheit, um Jens Günsters Labor auf dem BAM-Zeiggelände Fabeckstraße zu besichtigen.[66] Die vier Wissenschaftler zeigten sich vor allem von den Schraubenschlüsseln beeindruckt, die Günsters Gruppe Anfang März 2018 an Bord des europäischen Parabelflugzeugs hergestellt hatte.[67][68] Natürlich handelte es sich hierbei zunächst nur um das Äquivalent von Werkzeug aus Gusseisen, also von begrenztem praktischen Nutzen. Für Bauteile aus metallischem Massivglas gibt es in der Raumfahrt jedoch tatsächlich Anwendungen. Man kam überein, dass eine Zusammenarbeit auf diesem Gebiet für beide Seiten von Nutzen wäre und vereinbarte, dass das Qian-Xuesen-Labor das – sehr teure – Material zur Verfügung stellen würde, während die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung die Drucktechnologie einbringen würde.[69]

Orbitales Sonnenkraftwerk

Der Bau eines Sonnenkraftwerks in einer geostationären Umlaufbahn wurde bereits 2010 von Mitgliedern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Chinesischen Akademie der Ingenieurwissenschaften vorgeschlagen. An der Chinesischen Akademie für Weltraumtechnologie wurde das Projekt von Wang Xiji vorangetrieben.[70] Im September 2012 wurde am Qian-Xuesen-Labor das Forschungszentrum für Weltraumenergietechnik (空间能源技术研究中心) unter der Leitung von Wang Li (王立, * 1966) eingerichtet, Professor für Physikalische Elektrotechnik und zu diesem Zeitpunkt stellvertretender Chefwissenschaftler (副总研究师) in der Hauptentwicklungsabteilung von CAST.[71]

2014 wurde schließlich Duan Baoyan, 2002–2012 Rektor der Universität für Elektrotechnik und Elektronik Xi’an, vom Qian-Xuesen-Labor angestellt, um sich als Chefwissenschaftler in der nach ihm benannten Akademikerwerkstatt konkret mit den Fragen rund um ein derartiges Sonnenkraftwerk zu befassen.[72][73] Anders als in Wang Xijis ursprünglichem Konzept plante die Gruppe um Duan Baoyan aus Gewichtsersparnisgründen nicht mehr, große Solarzellenflächen zu installieren. 2014/2015 wollte man stattdessen zunächst das Sonnenlicht in einer aus zahlreichen sechseckigen Spiegelelementen zusammengesetzten, oben und unten offenen sowie an den Seiten je nach Sonnenstand aufklappbaren Hohlkugel von 8–10 km Durchmesser sammeln und auf ein relativ kleines Solarmodul im Fokus des Hohlspiegels reflektieren. Ein alternativer Vorschlag für die Spiegelelemente war, diese nicht aufklappbar zu gestalten, sondern als Einwegspiegel. Der von dieser sogenannten SSPS-OMEGA (Space Solar Power Station via Orb-shape Membrane Energy Gathering Array) erzeugte Strom sollte dann mit einer scheibenförmigen Phased-Array-Antenne von 1 km Durchmesser auf 5,8 GHz zur Erde übertragen werden, eine relativ niedrige Frequenz, bei der die übertragene Leistung auch bei monsunbedingt bedecktem Himmel wenig gedämpft wird.[74] Beim Stand der Technik von 2015 konnte ein derartiges Kraftwerk mit einer auf der Erde in das Stromnetz einspeisbaren Leistung von 2 GW frühestens 2050 realisiert werden. Die Vorplanungen dafür wurden dennoch von der Nationalen Stiftung für Naturwissenschaften gefördert.[75] Zum Vergleich: das Kernkraftwerk Taishan in Guangdong liefert 3,32 GW, die Drei-Schluchten-Talsperre in Hubei 22,5 GW.

Im Oktober 2018 stellten Duan Baoyans Mitarbeiter Li Meng (李萌) und Zhang Yiqun (张逸群) in den Acta Astronautica ein weiteres Konzept vor. Dort ist geplant, eine schwenkbare, auf die Sonne ausrichtbare Anordnung von leichten Fresnel-Linsen mit jeweils 10 m Durchmesser zu verwenden, von denen jede das Sonnenlicht 1600-fach bündelt. Im Fokus einer jeden Linse, 12,5 m hinter der Linse, befindet sich das Ende eines flexiblen Lichtleitkabels, das am anderen Ende mittels einer Kupplung über einem unbeweglichen, quadratischen Sandwich-Modul aus Solarzellen, dem Mikrowellensender und der Phased-Array-Antenne befestigt ist. Die einzelnen Lichtleitkabel werden hierbei nach dem Prinzip der Konzentratorzelle auf engem Raum zusammengefasst.[76][77][78] Eines der Probleme hierbei ist, dass sich – anders als bei der SSPS-OMEGA, wo das rotierende Solarmodul von der Mikrowelleneinheit getrennt und mit dieser über ein Kabel und einen straßenbahnähnlichen Stromabnehmer verbunden ist – nicht nur die Solarzellen, sondern auch die mechanische Struktur und die Elektronik für den Mikrowellensender erhitzen können. Bei einer Entfernung von 200 m von der Linsenanordnung, wo die Fresnel-Linsen das Sonnenlicht nur noch etwa 50-fach konzentrieren, treten auf dem Solarmodul Temperaturen von bis zu 400 °C auf, bei 800 m immer noch mehr als 80 °C. Bei dem Solarmodul und bei der Linsenanordnung handelt es sich um starre Strukturen, während die Lichtleiter-Bündel biegsam sind. Um die Anlage stabil zu halten, sind neben jeweils einem mit einem Schwenkmotor versehenen Satelliten an den beiden Enden der Rotationsachse der Linsenanordnung vier weitere Satelliten an den Ecken des Solarmoduls nötig.[76] Die bei der Ausrichtung der Linsenanordnung auf die Sonne hin auftretenden Kräfte sind schwierig zu modellieren, die Schwingungsunterdrückung gestaltet sich anspruchsvoll.[79]

Seit 2019 stellt d​as Forschungszentrum für Weltraumenergietechnik e​inen Teil d​es Personals d​er Chinesischen Versuchsbasis für weltraumgestützte Sonnenkraftwerke i​n den Bergen westlich v​on Chongqing, w​o praktische Versuche z​ur Energieübertragung mittels Mikrowellen durchgeführt werden.[80]

Einzelnachweise
  1. 常远: “钱学森运载技术实验室”与“钱学森空间技术实验室”. In: blog.sina.com.cn. 14. Dezember 2011, abgerufen am 13. August 2020 (chinesisch).
  2. 国防科技工业空间技术创新中心2020年度开放基金项目征集公告. In: jmjh.miit.gov.cn. 25. Mai 2020, abgerufen am 13. August 2020 (chinesisch).
  3. Neue Sphären der Zusammenarbeit: Russland und China wollen Raumfahrt-Technologien austauschen. In: russische-botschaft.ru. 20. April 2016, abgerufen am 14. August 2020.
  4. 实验室简介. In: qxslab.cn. Abgerufen am 13. August 2020 (chinesisch).
  5. 李婷: 航天科技集团五院宇航系统总体实行重组. In: tech.ifeng.com. 15. August 2020, abgerufen am 15. August 2020 (chinesisch).
  6. 陈泓. In: qxslab.cn. Abgerufen am 14. August 2020 (chinesisch).
  7. 现任领导. In: qxslab.cn. Abgerufen am 14. August 2020 (chinesisch).
  8. 徐菁: 围绕中国航天发展需要 加强空间技术创新能力 钱学森空间技术实验室学术委员会成立. In: jiuyelib.com. 6. September 2013, abgerufen am 14. August 2020 (chinesisch).
  9. 包为民. In: beidou.org. Abgerufen am 14. August 2020 (chinesisch).
  10. 学术委员会成员组成. In: qxslab.cn. Abgerufen am 14. August 2020 (chinesisch).
  11. 钱学森实验室与航天东方红成立联合研发中心. In: qxslab.cn. 2. März 2018, abgerufen am 15. August 2020 (chinesisch).
  12. 郑平. In: qxslab.cn. Abgerufen am 15. August 2020 (chinesisch).
  13. 郑平. In: qxslab.cn. Abgerufen am 15. August 2020 (chinesisch).
  14. 团队成员. In: qxslab.cn. Abgerufen am 23. August 2020 (chinesisch).
  15. 首届“地外生存物化过程科学论坛“成功举办. In: qxslab.cn. 18. Mai 2018, abgerufen am 5. März 2022 (chinesisch).
  16. 孙海峰: 西电获批“陕西省空间超限探测重点实验室”. In: news.xidian.edu.cn. 23. Juli 2020, abgerufen am 13. Oktober 2020 (chinesisch).
  17. 郭超凯: 中国将启动“觅音计划” 探索太阳系近邻宜居行星. In: chinanews.com. 12. Dezember 2019, abgerufen am 13. Oktober 2020 (chinesisch).
  18. 组织机构. In: qxslab.cn. Abgerufen am 15. August 2020 (chinesisch).
  19. Jiangchuan Huang's research while affiliated with China Academy of Space Technology (CAST) and other places. In: researchgate.net. Abgerufen am 17. August 2020 (englisch).
  20. 黄江川 et al.: 嫦娥二号卫星飞越探测小行星的目标选择. In: 中国科学: 技术科学 2013 年 第43 卷 第6 期, S. 602–608.
  21. Hua Xia: China pushes forward exploration of small celestial bodies. In: xinhuanet.com. 24. April 2021, abgerufen am 1. Juli 2021 (englisch).
  22. Andrew Jones: China outlines space plans to 2025. In: spacenews.com. 30. Juni 2021, abgerufen am 1. Juli 2021 (englisch).
  23. Ryan S. Park: 311P/PANSTARRS (2013 P5). In: ssd.jpl.nasa.gov. 1. Juli 2021, abgerufen am 1. Juli 2021 (englisch).
  24. 311P/PANSTARRS. In: minorplanetcenter.net. 18. Januar 2021, abgerufen am 1. Juli 2021 (englisch).
  25. Zhang Tao, Xu Kun, Ding Xilun: China’s ambitions and challenges for asteroid–comet exploration. In: nature.com. 29. Juni 2021, abgerufen am 1. Juli 2021 (englisch).
  26. 甘永、杨瑞洪: 小行星探测任务有效载荷和搭载项目机遇公告. In: cnsa.gov.cn. 19. April 2019, abgerufen am 25. August 2020 (chinesisch).
  27. Zhang Tao, Xu Kun, Ding Xilun: China’s ambitions and challenges for asteroid–comet exploration. In: nature.com. 29. Juni 2021, abgerufen am 14. November 2021 (englisch).
  28. Andrew Jones: China Plans Near-Earth Asteroid Smash-and-Grab. In: spectrum.ieee.org. 10. August 2021, abgerufen am 14. November 2021 (englisch).
  29. 着陆火星？！天问一号还有几道难关需要闯. In: cnsa.gov.cn. 29. Oktober 2020, abgerufen am 18. April 2021 (chinesisch).
  30. 嫦娥六/七/八号、月球科研站“安排上了. In: cnsa.gov.cn. 22. März 2021, abgerufen am 18. April 2021 (chinesisch).
  31. 国家航天局交接嫦娥四号国际载荷科学数据 发布月球与深空探测合作机会. In: clep.org.cn. 18. April 2019, abgerufen am 25. August 2020 (chinesisch).
  32. Andrew Jones: Russia joins China's mission to sample an asteroid and study a comet. In: space.com. 18. April 2021, abgerufen am 18. April 2021 (englisch).
  33. 嫦娥七号和小行星探测任务科普试验载荷创意设计征集. In: clep.org.cn. 29. Juli 2020, abgerufen am 25. August 2020 (chinesisch).
  34. 嫦娥七号和小行星探测任务科普试验载荷创意设计征集方案预选结果发布. In: cnsa.gov.cn. 21. April 2021, abgerufen am 21. April 2021 (chinesisch).
  35. 小行星探测任务科普试验创意设计初选结果公布. In: clep.org.cn. 14. Mai 2021, abgerufen am 15. Mai 2021 (chinesisch).
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