Die Nacht in Tag verwandeln: Das ambitionierte Wagnis von Reflect Orbital

Solarenergie ist die sauberste erneuerbare Energiequelle. Außerdem reichen nur ein paar Stunden Sonnenlicht, die die Erde treffen, aus, um den gesamten Energiebedarf der Menschheit für ein Jahr zu decken.

Aber natürlich besteht das Problem darin, dass wir nicht alles einfangen können. Nicht nur trifft das meiste Sonnenlicht auf Ozeane und Wüsten, sondern die Speicherung und Verteilung von Solarenergie ist ebenfalls herausfordernd. Außerdem sind Solarpaneele nicht sehr effizient, nur etwa 15‑25 %.

Noch wichtiger ist, dass Sonnenlicht nicht konstant ist. Es wird von Nacht, Wetter und Jahreszeiten beeinflusst. Daher bleibt Solarenergie, egal wie effizient photovoltaische Systeme werden, intermittierend, was bedeutet, dass Energie nur während der Tagesstunden erzeugt werden kann.

Stellen Sie sich nun eine Welt vor, in der diese Einschränkung vollständig verschwindet. Sie erhalten ständig Sonnenlicht, besser noch, genau dann, wenn Sie es benötigen. Das ist genau das Ziel von Reflect Orbital.

Das in Kalifornien ansässige Startup plant, Sonnenlicht bei Bedarf mit 50.000 großen orbitalen Spiegeln zur Erde zu strahlen. Die Idee ist, die Beschränkung zu beseitigen, dass Solarenergie nur bei Tageslicht verfügbar ist, indem Solarenergie auch nachts erzeugt werden kann.

„Unsere Technologie hat das Potenzial, die globale Solarleistung mehr als zu verdreifachen – und damit eine nachhaltige und energiegesicherte Zukunft zu ermöglichen“, steht auf der Unternehmenswebsite.

Wenn dies Realität wird, könnte es die Wirtschaftlichkeit der Solarenergie und das gesamte Energienetz grundlegend verändern. Gleichzeitig warnen Experten vor potenziellen Risiken, darunter der Verlust klarer Nachthimmel, gestörtes Verhalten von Wildtieren und negative Auswirkungen auf unseren zirkadianen Rhythmus. Darüber hinaus betrachten Astronomen den Plan von Reflect Orbital, mit einer Gruppe von Weltraumspiegeln bei Bedarf einen Sonnenfleck zu erzeugen, als erhebliche Bedrohung für die Beobachtungsastronomie.

Um zu verstehen, ob dies ein Durchbruch oder eine Grenze ist, die wir später bereuen könnten, werfen wir einen genaueren Blick auf Reflect Orbital.

Sonnenlicht nach Bedarf erzeugen

Seit Hunderten von Millionen Jahren, also seit die Erde um ihre Achse rotiert und die Sonne umkreist, erleben wir Tag und Nacht. Unter diesem natürlichen Rhythmus von Licht und Dunkelheit, erzeugt durch die 24‑Stunden‑Drehung der Erde, entwickeln sich Leben und Ökosysteme. Doch Reflect Orbital möchte dieses Muster ändern. 

Das Startup schlägt eine Zukunft vor, in der Licht gezielt auf bestimmte Gebiete gerichtet werden kann. Eine solche Zukunft bedroht die natürliche Dunkelheit und verändert unsere Umwelt grundlegend. Um dies zu realisieren, wird das Unternehmen Tausende von Satelliten starten, von denen jeder als steuerbarer „Sonnenlichtreflektor“ in der niedrigen Erdumlaufbahn (LEO) fungiert. 

Diese Satelliten sind mit großen reflektierenden Paneelen oder riesigen Weltraumspiegeln ausgestattet. Die Spiegel, die das Unternehmen einsetzen will, sind quadratisch und aus Mylar, einem Polyesterfilm aus gedehntem Polyethylenterephthalat (PET), der wegen seiner Reflexionsfähigkeit, elektrischen Isolation, hohen Zugfestigkeit und chemischen Stabilität verwendet wird.

Diese vorgeschlagenen Spiegel, die etwa 33 bis 180 Fuß groß sein würden, würden Sonnenlicht von der Tageseite unseres Planeten zur Nachtsichtseite umleiten und damit im Wesentlichen „Sonnenlicht‑als‑Dienstleistung“ anbieten.

Das zusätzliche Sonnenlicht könne laut Unternehmen genutzt werden, um Solaranlagen nachts zu betreiben, bei Such‑ und Rettungsaktionen zu helfen, Stadtstraßen zu beleuchten, das Pflanzenwachstum zu verbessern und sogar saisonale Depressionen zu verringern. 

„Wir versuchen, etwas zu bauen, das fossile Brennstoffe ersetzen und wirklich alles mit Energie versorgen könnte.“

– Reflect Orbital‑CEO Ben Nowack, sagte in einem Interview

Der Lichtstrahl eines seiner vielen Satelliten wird ein „ein weiches, mondähnliches Leuchten“ erzeugen, das etwa drei Meilen bzw. rund fünf Kilometer am Boden abdeckt. Gleichzeitig liegt die Beleuchtungsintensität zwischen 0,8 und 2,3 Lux. Zum Vergleich: Die Mondlichtintensität bei Vollmond wird auf 0,05 bis 0,2 Lux geschätzt.

Jeder Satellit im Reflect‑Orbital‑System hat also das Potenzial, Licht zu liefern, das weitaus heller als ein Vollmond ist. Die Bereitstellung dieses Lichts erfordert jedoch mehrere Satelliten, die dieselbe Stelle anvisieren, da sich Satelliten schnell am Himmel bewegen und einen bestimmten Bereich nur für wenige Minuten beleuchten können. Daher plant das Unternehmen, Tausende von Satelliten in großen Megakonstellationen zu starten, um wertvolle Beleuchtung zu bieten.

Der Prototyp‑Spiegel von Reflect Orbital, Earendil‑1, der voraussichtlich 60 Fuß lang sein wird, ist bereits fast fertig, und sobald er im Weltraum ist, wird er Sonnenlicht reflektieren, um einen kreisförmigen Fleck auf der Erdoberfläche zu beleuchten.

Während dieser eine noch in diesem Jahr ins All starten könnte, plant das Unternehmen, innerhalb eines Jahres zwei weitere Prototypen und in den nächsten zwei Jahren Dutzende weitere zu starten. Ziel ist es, bis Ende 2028 1.000 größere Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen, bis Ende dieses Jahrzehnts etwa 5.000 und bis 2035 eine vollständige Konstellation von 50.000 Satelliten.

Das kühne Geschäftsmodell von Reflect Orbital

Gegründet 2021 von Ben Nowack und Tristan Semmelhack, baut Reflect Orbital eine völlig neue Schicht von Energieinfrastruktur im Weltraum auf und hat mehr als 35 Millionen $ von Investoren eingeworben.

Ende September 2024 hat Reflect Orbital eine Seed‑Runde von 6,5 Millionen $ angeführt von Sequoia Capital eingeworben, mit Beteiligung von Starship Ventures, Keenan Wyrobek, Keller Rinaudo Cliffton und Baiju Bhatt. Innerhalb eines Jahres hat das Unternehmen weitere 20 Millionen $ in einer Series‑A‑Finanzierung angeführt von Lux Capital erhalten, mit Beteiligung von Starship Ventures und Sequoia Capital.

„Wir glauben, dass ihre On‑Demand‑Beleuchtungstechnologie das Potenzial hat, die Art und Weise, wie wir Probleme auf der Erde lösen – von kritischen Operationen bis zur Energie‑Resilienz – grundlegend zu verändern.“

– Josh Wolfe, Managing Partner bei Lux Capital, sagte damals

Es gewann zudem einen Vertrag über 1,25 Millionen $ für Small Business Innovation Research (SBIR) vom US‑Air‑Force im letzten Jahr.

Laut dem CEO wird Reflect Orbital der Welt helfen, von einer Typ‑1‑Zivilisation, die durch das Ausgraben und Verbrennen von Öl gekennzeichnet ist, zu einer Typ‑2‑Zivilisation überzugehen, in der wir, anstatt die Umwelt der Erde zu schädigen, um Materialien zu gewinnen, die gesamte Energie von der Sonne beziehen.

„Dies ist das erste Mal, dass die Menschheit die Kontrolle über die Sonne erlangt“, sagte er, während er auf dem World Governments Summit in den VAE sprach. Der Fortschritt sei „wie damals, als wir lernten, Wasser zu kontrollieren und zu bewegen, damit wir nicht mehr auf Regen warten müssen. Das tun wir jetzt mit Sonnenlicht.“

Solarenergie, bemerkte er, sei die beste Energieform und erzeuge 5.000‑mal mehr Energie pro Sekunde, als die Menschheit je verbraucht hat. Und das Reflektieren von Licht an einem Spiegel sei unglaublich effizient, „man verliert fast keine Energie, wenn man Sonnenlicht an einem Spiegel reflektiert.“ Und genau das tun sie mit der Ausrichtung der Satelliten, die geändert werden kann, um das reflektierte Licht ins All zu lenken, falls ein Gebiet lieber in Dunkelheit bleibt. 

„So können wir eine sehr große Konstellation dieser Satelliten betreiben, ohne die Menschen zu stören oder zu blenden“, sagte Nowack. Während das Licht für jemanden, der direkt im Strahl steht, sehr hell erscheint, werden diejenigen außerhalb des Flecks „nur das Licht am Boden sehen, es sei denn, man schaut absichtlich direkt auf den Satelliten.“

Zum Geschäftsmodell sagte Nowack, sie würden einfach „eine Ressource verkaufen“ und „nicht die Raketen bauen. SpaceX (SPCX ) übernimmt das (und) wird unsere Satelliten starten, wir gehen in die Umlaufbahn und dann verkaufen wir das Sonnenlicht an Kunden.“

Aber wie viel würde dieser „Sonnenlicht‑als‑Dienstleistung“-Ansatz kosten? Nowack teilte der NYT mit, dass Reflect Orbital etwa 5.000 $ pro Stunde für das Licht eines Spiegels berechnen würde, wenn der Kunde einen Jahresvertrag über 1.000 Stunden oder mehr hat. 

Einmalige Veranstaltungen und Notfälle würden jedoch mehr kosten, da sie mehrere Satelliten und mehr Koordinationsaufwand erfordern könnten. Was Solarfarmen betrifft, plant das Unternehmen, die Einnahmen aus dem zusätzlichen Strom, der während der zusätzlichen Lichtstunden erzeugt wird, zu teilen.

Bemerkenswerterweise hat Reflect Orbital bereits bei der US‑Federal Communications Commission (FCC) einen Antrag auf Lizenz zum „Bau und Start eines NGSO‑Satelliten“ gestellt. Die FCC vergibt die für den Einsatz von Satelliten erforderlichen Lizenzen.

Wenn die im Juli letzten Jahres beantragte Lizenz genehmigt wird, könnten die Prototyp‑Satelliten bereits diesen Sommer gestartet werden. Die öffentliche Kommentierungsphase für Reflect Orbitals Antrag ist nun abgeschlossen.

In ihrem Antrag erklärte das Unternehmen, dass ihr Vorschlag „signifikantes Interesse von kommerziellen und staatlichen Partnern“ erzeugt habe. Es hat bereits die vollständige Finanzierung für seine Mission gesichert und über 260.000 Anfragen für den Service erhalten, so das Unternehmen.

Die Idee kehrt mit höheren Einsätzen zurück

Reflect Orbital ist dabei, seine Idee schnell in die Realität umzusetzen, aber es ist nicht das erste Mal, dass darüber nachgedacht wurde.

Fast ein halbes Jahrhundert zuvor, 1977, brachte der Raketentechniker Krafft A. Ehricke die Idee von Weltraumspiegeln auf, um von Katastrophen betroffene Gebiete zu beleuchten und Erntefrost zu verhindern. Davor, 1923, schlug der deutsche Raketepionier Hermann Oberth die Idee in seiner Doktorarbeit vor.

Dann reflektierte 1993 ein russischer Satellit namens Znamya, der einen etwa 80 Fuß breiten Spiegel trug, kurzzeitig einen Sonnenstrahl über die Erde. Nach all dieser Zeit bleibt die Idee umstritten, wobei Experten über die Nebenwirkungen des Projekts besorgt sind. 

Diese Spiegel könnten nicht nur Flugzeugpiloten ablenken, sondern auch Bedenken hinsichtlich potenzieller Risiken für die menschliche Gesundheit, die Tiergesundheit und Ökosysteme hervorrufen.

„Die Nacht soll dunkel sein, und diese Satelliten sind dafür konzipiert, die Nacht in Tag zu verwandeln“, sagte James Lowenthal, Astronom am Smith College, der Smithsonian. „Es widerspricht jedem Kern meines Seins, sich vorzustellen, dass wir die Nacht absichtlich verbannen könnten.“

Pflanzen benötigen schließlich sowohl Tag als auch Nacht zum Blühen und Wachsen. Genau diese Zyklen bestimmen, wann wir aufwachen und schlafen, und steuern die Migration von Vögeln und anderen Lebewesen. Überwinternde Insekten und Tiere können durch das zusätzliche Licht ebenfalls verwirrt werden.

„Zirkadiane Rhythmen sind in allen Arten von Organismen vorhanden, von Bakterien über Pflanzen bis hin zu Tieren, einschließlich Menschen. Diese Rhythmen synchronisieren die physiologische Funktion mit dem natürlichen Licht‑Dunkel‑Zyklus, was für das allgemeine Wohlbefinden wichtig ist. Licht in der Nacht wird diese Rhythmen stören, was die Gesundheit und das Wohlbefinden beeinträchtigen kann.“

– Kristen Knutson, außerordentliche Professorin für Neurologie und Präventivmedizin an der Feinberg, sagte im Northwestern Now der Universität

Die Auswirkungen sind schlichtweg enorm für alles Leben auf der Erde. Für die FCC ist das jedoch kein Problem, da Aktivitäten im Weltraum ihrer Ansicht nach nicht einer Umweltprüfung unterliegen.

Bei der Prüfung von Satellitenanträgen stellt die FCC sicher, dass die Funkkommunikation eines Raumfahrzeugs nicht die anderer stört. Sie sorgt außerdem dafür, dass das Raumfahrzeug am Ende seiner Betriebsdauer sicher entsorgt wird. Aber das war’s.

„Es ist verrückt, dass ein kleines Unternehmen in Kalifornien, mit Erlaubnis einer einzigen Behörde, die Funkübertragungen überwacht, den Himmel für alle Menschen auf der Welt verändern kann“, sagte Samantha Lawler, Astronomin an der University of Regina in Kanada.

Beleuchtung wird zur Störung

Die Ambitionen von Reflect Orbital werfen eine weitere Frage zum Erhalt des Nachthimmels auf. Astronomen befürchten, dass ihre Satelliten die Sicht auf Himmelskörper behindern werden. Das liegt daran, dass jedes Mal, wenn ein Weltraumspiegel über dem Horizont steht, der Himmel zu hell wird, um astronomische Forschung durchzuführen.

Bereits beeinträchtigt die Konstellation von fast 10.000 Starlink‑Satelliten, die von SpaceX betrieben werden, die Observatorien von Astronomen, indem sie helle Streifen in Bildern erzeugen, die von bodengebundenen Teleskopen aufgenommen werden.

Während SpaceX und andere daran arbeiten, die Lichtverschmutzung am Nachthimmel zu reduzieren, indem sie ihre Satelliten weniger reflektierend machen, besteht das gesamte Ziel des Reflect‑Orbital‑Satelliten darin, so hell wie möglich zu sein.

Ein einzelner Satellit würde das reflektierte Sonnenlicht über etwa 18 Quadratmeilen verteilen, wodurch die Anzahl der Photonen, die das Solarpanel erreichen, auf etwa 1/140.000 des Mittagswertes reduziert wird.

Selbst mit den größeren Spiegeln, die 180 Fuß breit sind, „wären über 3.000 Satelliten nötig, um das Äquivalent von nur 20 % der Mittagssonne an einem einzelnen Standort zu erzeugen“, schrieb Dr. Michael Brown, Astronom an der Monash University in Australien, in seinem Kommentar an die FCC zur Reflect‑Orbital‑Bewerbung.

Lawner äußerte ebenfalls Zweifel an dem Ziel des Unternehmens, die Solarstromproduktion zu steigern, und sagte: „Wenn man die Rechnung macht, sind es Milliwatt“, also „man bräuchte Hunderte oder Tausende von Spiegeln, die auf dieselbe Stelle am Boden gerichtet sind, um überhaupt ein Solarpanel zu aktivieren. Das ergibt keinen Sinn.“

Laut Brown ist ein Netzwerk von Spiegel‑Satelliten einfach kein effizientes Mittel, um die Energieproduktion zu steigern.

„Ich denke, seine Idee taucht immer wieder auf, weil sie eine gewisse Einfachheit und Eleganz besitzt“, sagte Dr. Brown in einem Interview. „Aber wenn man anfängt, die Zahlen zu durchrechnen, und die Zahlen lassen sich ziemlich leicht durchrechnen, dann erkennt man, dass es viele ernsthafte Probleme damit gibt.“

Die Behauptung des Unternehmens, dass das reflektierte Licht nur im Zielgebiet sichtbar sei, wurde ebenfalls hinterfragt, wobei Gaspar Bakos, Astronom an der Princeton University, sagte, dass Luftpartikel das Licht unvermeidlich streuen würden und das Leuchten des Strahls den Nachthimmel in viel größeren Entfernungen erhellen könnte.

Als Reaktion darauf sagte der CEO, sie hätten das Problem in Simulationen untersucht und dass die Auswirkungen nicht so gravierend seien, wie Kritiker darstellen. „Wir planen, genau zu zeigen, was mit echten Messungen in der realen Welt von unserem tatsächlichen Satelliten passiert“, sagte er. „Das wird enorm helfen. Das lässt sich nicht fälschen.“

In einer Erklärung gegenüber Bloomberg sagte Reflect Orbital, dass es mit der astronomischen Gemeinschaft zusammenarbeite, um die potenziellen Auswirkungen seines Projekts zu minimieren.

Raumspiegel seien besser für den Mond geeignet, bemerkte Dr. Bakos, da dieser keine Atmosphäre hat. Die NASA baut derzeit Mondstützpunkte und wird in den nächsten zehn Jahren 20 Milliarden $ für diese Anstrengung ausgeben .

„Ich bin auch, seltsamerweise, aus fast ästhetischer Sicht besorgt. Ich mag die Vorstellung, dass der Himmel eine Art gemeinsamer Wildnis ist“, sagte Brown einem Medienbericht im Oktober. „Wenn man an einen Ort geht, der schön und dunkel ist und den Nachthimmel betrachtet und ständig an Technologie erinnert wird, denke ich, das ist ein gewisser Verlust.“

In einem Blog‑Beitrag im letzten Monat teilte das Unternehmen mit, dass seine beiden Demonstrations‑Satellitenstarts in diesem Jahr allen, einschließlich Wissenschaftlern und der Öffentlichkeit, die Möglichkeit geben werden, die Technologie kennenzulernen und dieses neue Werkzeug in den frühesten Phasen zu gestalten. Es sagte:

„Wir freuen uns darauf, mit Wissenschaftlern zusammenzuarbeiten, um die Präzision der Reflexionen zu messen, die Sichtbarkeit zu bewerten und Minderungsstrategien zu testen.“ 

Reflect Orbital bekräftigte zudem sein „Ziel, präzises Sonnenlicht aus dem Weltraum umzuleiten, um den Zugang zu sauberer Energie hier auf der Erde zu erhöhen“, was, so das Unternehmen, helfen wird, drängende Herausforderungen zu lösen und neue Chancen zu schaffen. „Wir wollen das so tun, dass der Nachthimmel erhalten bleibt.“

In Bezug darauf wird ihr Service auf ein definiertes Gebiet für vorbestimmte Zeiten beschränkt sein, und sie werden das Reflektieren von Licht in der Nähe von Observatorien vermeiden. Das Unternehmen wird zudem seine Satellitenpositionen im Voraus mitteilen, damit Forscher kurze Betriebsfenster einplanen können.

Fazit

Reflect Orbital ist eine kühne, aber umstrittene Idee, die die Zukunft der Energie verändern könnte. Insbesondere könnte sie ein Wendepunkt für Solarenergie sein. Durch die Beseitigung der Intermittenz kann sie die Betriebsfähigkeit von Solarfarmen erhöhen, ohne zusätzlichen Boden zu beanspruchen. Wenn sie erfolgreich ist, könnte Solar konsistenter und wertvoller werden.

Doch diese Vorteile gehen nicht ohne Kompromisse einher. Während die Idee von Reflect Orbital helfen kann, erneuerbare Energie rund um die Uhr zu ermöglichen, kann sie potenziell schwere Lichtverschmutzung verursachen und ökologische Störungen hervorrufen. Astronomen kämpfen bereits mit Konstellationen wie Starlink; das Hinzufügen von Tausenden aktiv reflektierender Spiegel würde die Beobachtungen dunkler Himmel weiter ruinieren.

Während das Unternehmen erhebliche Gegenreaktionen aus der wissenschaftlichen Gemeinschaft erfährt, bleibt abzuwarten, ob Reflect Orbital zu einer grundlegenden Schicht zukünftiger Infrastruktur wird oder zu einer warnenden Geschichte des Übermaßes.

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