De nacht in dag veranderen: de ambitieuze gok van Reflect Orbital

Zonne-energie is de schoonste hernieuwbare energiebron. Bovendien is slechts een paar uur zonlicht dat de aarde raakt meer dan genoeg om aan de energiebehoefte van de hele mensheid voor een jaar te voldoen.

Maar natuurlijk is het probleem dat we het niet allemaal kunnen opvangen. Niet alleen valt het grootste deel van het zonlicht op oceanen en woestijnen, maar het opslaan en distribueren van zonne‑energie is ook een uitdaging. Bovendien zijn zonnepanelen niet erg efficiënt, slechts ongeveer 15‑25%.

Belangrijker nog, zonlicht is niet constant. Het wordt beïnvloed door nacht, weer en seizoenen. Dus, ongeacht hoe efficiënt fotovoltaïsche systemen worden, blijft zonne‑energie intermitterend, wat betekent dat energie alleen kan worden opgewekt tijdens daglichturen.

Stel je nu een wereld voor waarin deze beperking volledig verdwijnt. Je krijgt de hele tijd zonlicht, beter nog, precies wanneer je het nodig hebt. Dit is precies wat Reflect Orbital wil bereiken.

De in Californië gevestigde startup stelt voor om op aanvraag zonlicht naar de aarde te stralen met behulp van 50.000 grote orbitale spiegels. Het idee is om de beperking dat zonne‑energie wordt beperkt door daglicht weg te nemen door zonne‑energie ’s nachts mogelijk te maken.

“Onze technologie heeft de capaciteit om de wereldwijde zonne‑output meer dan te verdrievoudigen — en zo een duurzame en energie‑veilige toekomst te ontsluiten,” stelt de bedrijfswebsite.

Als dit werkelijkheid wordt, zou het de economie van zonne‑energie en het bredere energienet fundamenteel kunnen hervormen. Maar tegelijkertijd hebben experts gewaarschuwd voor potentiële risico’s, waaronder het verlies van heldere nachthemel, verstoord gedrag van wildlife, en een negatieve impact op ons circadiane ritme. Bovendien zien astronomen het plan van Reflect Orbital om op aanvraag een zonnestraal te leveren met een cluster van spiegels in de ruimte als een grote bedreiging voor de observatie‑astronomie.

Om te begrijpen of dit een doorbraak is of een grens die we later zullen betreuren, laten we Reflect Orbital nader bekijken.

Zonlicht op aanvraag ontwerpen

Gedurende honderden miljoenen jaren, d.w.z. sinds onze planeet Aarde om haar as draait en om de zon draait, hebben we dag en nacht ervaren. Onder dit natuurlijke ritme van licht en donker, gecreëerd door de 24‑uur rotatie van de aarde, evolueren leven en ecosystemen. Maar Reflect Orbital wil dit patroon veranderen.

De startup stelt een toekomst voor waarin licht kan worden gericht naar specifieke gebieden. Zo’n toekomst bedreigt het natuurlijke donker en verandert onze omgeving fundamenteel. Om dit te realiseren zal het bedrijf duizenden satellieten lanceren, elk functionerend als een richtbare “zonlichtreflector” in een lage aardbaan (LEO).

Deze satellieten zijn uitgerust met grote reflecterende panelen of gigantische ruimtemirrors. De spiegels die het bedrijf van plan is te gebruiken zijn vierkant en gemaakt van mylar, een polyesterfilm vervaardigd uit uitgerekt polyethyleentereftalaat (PET) die wordt gebruikt vanwege haar reflectiviteit, elektrische isolatie, hoge treksterkte en chemische stabiliteit.

Deze voorgestelde spiegels, die ongeveer 33 tot 180 voet groot zouden zijn, zouden zonlicht van de dagzijde van onze planeet omleiden naar degenen die het op de nachtzijde willen, in feite een “zonlicht‑als‑een‑service” biedend.

Het extra zonlicht kan, volgens het bedrijf, worden gebruikt om zonne‑arrays ’s nachts van stroom te voorzien, te helpen bij zoek‑en‑reddingsoperaties, stadsstraten te verlichten, de gewasgroei te verbeteren, en zelfs seizoensdepressie te verminderen.

“We proberen iets te bouwen dat fossiele brandstoffen kan vervangen en echt alles van stroom kan voorzien.”

– Reflect Orbital’s chief executive, Ben Nowack, zei in een interview

De straal van licht van een van haar vele satellieten zal “een zacht, maanachtig gloed” werpen over een gebied van ongeveer drie mijl of ongeveer vijf kilometer over de grond. Ondertussen varieert de intensiteit van de verlichting tussen 0,8 en 2,3 lux. Ter vergelijking wordt de intensiteit van maanlicht tijdens een volle maan geprojecteerd op tussen 0,05 en 0,2 lux.

Dus, elke satelliet in het systeem van Reflect Orbital heeft het potentieel om licht te leveren dat veel helderder is dan een volle maan. Het leveren van dit licht zou echter meerdere satellieten vereisen die zich op dezelfde locatie richten, aangezien satellieten snel over de hemel bewegen en slechts enkele minuten een specifiek gebied kunnen verlichten. Daarom is het bedrijf van plan duizenden satellieten in grote megaconstellaties te lanceren om waardevolle verlichting te bieden.

De prototype spiegel van Reflect Orbital, Earendil-1, die naar verwachting 60 voet lang zal zijn, is al bijna voltooid, en zodra deze in de ruimte is, zal hij zonlicht weerkaatsen om een cirkelvormige vlek op het aardoppervlak te verlichten.

Hoewel deze dit jaar de ruimte in kan worden gelanceerd, is het bedrijf van plan binnen een jaar nog twee prototypes te lanceren en tientallen meer in de komende twee jaar. Het doel is om tegen eind 2028 1.000 grotere satellieten in een baan te brengen, ongeveer 5.000 tegen het einde van dit decennium, en een volledige constellatie van 50.000 satellieten tegen 2035.

Binnen het gedurfde businessmodel van Reflect Orbital

Opgericht in 2021 door Ben Nowack en Tristan Semmelhack, bouwt Reflect Orbital een geheel nieuwe laag van energie‑infrastructuur in de ruimte, en heeft meer dan $35 miljoen opgehaald van investeerders.

Late in Sept. 2024, Reflect Orbital haalde een seed‑ronde van $6,5 miljoen binnen, geleid door Sequoia Capital, met deelname van Starship Ventures, Keenan Wyrobek, Keller Rinaudo Cliffton en Baiju Bhatt. Binnen een jaar haalde nog eens $20 miljoen op in Series‑A‑financiering, geleid door Lux Capital, met deelname van Starship Ventures en Sequoia Capital.

“We geloven dat hun on‑demand verlichtings‑technologie het potentieel heeft om de manier waarop we problemen op aarde oplossen – van kritieke operaties tot energie‑veerkracht – te hervormen.”

– Josh Wolfe, Managing Partner bij Lux Capital, zei destijds

Het won ook een Small Business Innovation Research (SBIR) contract van $1,25 miljoen van de Amerikaanse luchtmacht vorig jaar.

Volgens de CEO zal Reflect Orbital de wereld helpen over te gaan van een Type‑1‑beschaving, gekenmerkt door het delven en verbranden van olie, naar een Type‑2‑beschaving, waarbij we, in plaats van het milieu van de aarde te beschadigen om materialen te winnen, alle energie van de zon krijgen.

“Dit is de eerste keer dat de mensheid controle krijgt over de zon,” zei hij tijdens het World Governments Summit in de VAE. De vooruitgang zou “vergelijkbaar zijn met toen we leerden hoe we water konden beheersen en verplaatsen zodat we niet op regen hoefden te wachten. We doen dat nu met zonlicht.”

Zonne‑energie, merkte hij op, is de beste vorm van energie, die 5.000 keer meer energie per seconde produceert dan de mensheid ooit heeft verbruikt. En het weerkaatsen van licht van een spiegel is ongelooflijk efficiënt, “je verliest bijna geen energie wanneer je zonlicht van een spiegel weerkaatst.” En dat is wat ze doen met de oriëntatie van de satellieten, die kan worden aangepast om het gereflecteerde licht de ruimte in te sturen als een gebied de voorkeur geeft aan duisternis.

“Dus, we kunnen een zeer grote constellatie van deze satellieten exploiteren zonder mensen te hinderen, zonder mensen te verblinden,” zei Nowack. Terwijl het licht zeer fel zou lijken voor iemand die direct in de straal staat, zullen degenen buiten het punt “gewoon het licht op de grond zien, tenzij je expres rechtstreeks naar de satelliet kijkt.”

Over het businessmodel pratend, deelde Nowack dat ze simpelweg “een hulpbron verkopen”, en “niet de raketten bouwen. SpaceX regelt dat (en) zij zullen onze satellieten lanceren, wij gaan in een baan, en daarna verkopen we het zonlicht aan klanten.”

Maar hoeveel zou deze “zonlicht‑als‑een‑service” kosten? Nowack vertelde NYT dat Reflect Orbital ongeveer $5.000 per uur zou vragen voor het licht van één spiegel als de klant een jaarcontract heeft met het bedrijf voor 1.000 uur of meer.

Eenmalige evenementen en noodsituaties zouden echter meer kosten, omdat ze mogelijk meerdere satellieten en meer coördinatie vereisen. Wat betreft zonne‑parken, is het bedrijf van plan de opbrengst van de extra elektriciteit die tijdens de extra uren licht wordt opgewekt te delen.

Opmerkelijk is dat Reflect Orbital een aanvraag heeft ingediend bij de U.S. Federal Communications Commission voor een licentie om een “NGSO‑satelliet te bouwen en te lanceren.” De FCC verleent de licenties die nodig zijn om satellieten te implementeren.

Als de licentie die in juli vorig jaar is aangevraagd wordt goedgekeurd, kunnen de prototype‑satellieten al zo vroeg als deze zomer worden gelanceerd. De openbare commentaarperiode op de aanvraag van Reflect Orbital is nu gesloten.

In haar aanvraag stelde het bedrijf dat haar voorstel “significante interesse heeft gegenereerd van commerciële en overheids‑partners.” Het heeft al volledige financiering voor haar missie veiliggesteld en heeft meer dan 260.000 aanvragen voor de dienst ontvangen, aldus het bedrijf.

Het idee keert terug met hogere inzet

Reflect Orbital staat op het punt haar idee werkelijkheid te maken, maar het is niet de eerste keer dat hierover is nagedacht.

Bijna een halve eeuw geleden, in 1977, stelde raket‑ingenieur Krafft A. Ehricke het idee van ruimtemirrors voor om ramp getroffen gebieden te verlichten en gewasbevriezing te voorkomen. Daarvoor, in 1923, suggereerde de Duitse raketpionier Hermann Oberth het idee in zijn proefschrift.

Daarna, in 1993, reflecteerde een Russische satelliet genaamd Znamya, met een spiegel van ongeveer 80 voet, kort een straal zonlicht over de aarde. Na al die tijd blijft het idee controversieel, met experts die zich zorgen maken over de neveneffecten van het project.

Deze spiegels kunnen niet alleen piloten afleiden, maar ook zorgen baren over potentiële risico’s voor de menselijke gezondheid, de gezondheid van dieren en ecosystemen.

“De nacht hoort donker te zijn, en deze satellieten zijn ontworpen om de nacht in dag te veranderen,” vertelde James Lowenthal, een astronoom aan het Smith College, aan Smithsonian. “Het gaat tegen elk vezel van mijn bestaan in om ons voor te stellen dat we de nacht opzettelijk kunnen verbannen.”

Uiteindelijk hebben planten zowel dag als nacht nodig om te bloeien en te groeien. Het zijn juist deze cycli die ons vertellen wanneer we moeten opstaan en slapen, en die de migratie van vogels en andere wezens bepalen. In winterslaap gaande insecten en dieren kunnen ook verward raken door het extra licht.

“Circadiane ritmes komen voor bij alle soorten organismen, van bacteriën tot planten tot dieren, inclusief mensen. Deze ritmes synchroniseren de fysiologische functie met de natuurlijke licht‑donker‑cyclus, wat belangrijk is voor het algehele welzijn. Licht ’s nachts zal deze ritmes verstoren, wat de gezondheid en het welzijn kan aantasten.”

– Kristen Knutson, universitair hoofddocent neurologie en preventieve geneeskunde aan Feinberg, vertelde Northwestern Now van de universiteit

De implicaties zijn simpelweg enorm voor al het leven op planeet Aarde. Maar voor de FCC is dit geen zorg, aangezien, volgens de instantie, activiteiten in de ruimte niet onderworpen zijn aan milieubeoordeling.

Bij het beoordelen van satellietaanvragen zorgt de FCC ervoor dat de radio‑communicatie van een ruimtevaartuig niet interfereert met die van anderen. Ze zorgt er ook voor dat aan het einde van de operationele levensduur van een ruimtevaartuig dit veilig wordt afgevoerd. Maar dat is alles.

Dus, “het is gek dat één klein bedrijf in Californië, met toestemming van één instantie die radio‑transmissies regelt, de hemel voor iedereen in de wereld kan veranderen,” zei Samantha Lawler, een astronoom aan de Universiteit van Regina in Canada.

Verlichting wordt interferentie

De ambities van Reflect Orbital roepen een andere vraag op over het behoud van de nachtelijke hemel zelf. Astronomen maken zich zorgen dat haar satellieten hun zicht op hemellichamen zullen belemmeren. Dat komt doordat elke keer dat een ruimtemirror boven de horizon staat, de hemel te helder wordt om astronomisch onderzoek uit te voeren.

Al beïnvloedt de constellatie van bijna 10.000 Starlink‑satellieten, beheerd door SpaceX, de observatoria van astronomen door heldere strepen te produceren op beelden die met grond‑gebaseerde telescopen zijn vastgelegd.

Maar terwijl SpaceX en anderen hebben gewerkt aan het minimaliseren van lichtvervuiling in de nachtelijke hemel door hun satellieten minder reflecterend te maken, is het volledige doel van de Reflect Orbital‑satelliet om zo helder mogelijk te zijn.

Van één enkele satelliet zou het gereflecteerde zonlicht zich over ongeveer 18 vierkante mijl verspreiden, waardoor het aantal fotonen dat de zonne‑panel bereikt, wordt gereduceerd tot ongeveer 1/140.000 van de middagwaarde.

Zelfs met de grotere spiegels, die 180 voet breed zijn, “zou meer dan 3.000 satellieten nodig zijn om het equivalent van slechts 20 procent van de middagzon op één locatie te produceren,” schreef Dr. Michael Brown, een astronoom aan de Monash University in Australië, in zijn commentaar aan de FCC over de aanvraag van Reflect Orbital.

Lawler heeft ook twijfels geuit over het streven van het bedrijf om de zonne‑energieproductie te verhogen, en zei “als je de berekening maakt, is het milliwatt,” dus, “je zou honderden of duizenden spiegels nodig hebben die op hetzelfde punt op de grond gericht zijn om zelfs een zonne‑panel te activeren. Het heeft geen enkel nut.”

Volgens Brown is een netwerk van spiegel‑satellieten simpelweg geen efficiënte manier om de energieproductie te verhogen.

“Ik denk dat zijn idee steeds weer opduikt omdat het een bepaalde eenvoud en elegantie heeft,” zei Dr. Brown in een interview. “Maar wanneer je begint met de cijfers te analyseren, en de cijfers zijn vrij eenvoudig te analyseren, dan ontdek je dat er veel serieuze problemen mee zijn.”

De bewering van het bedrijf dat het gereflecteerde licht alleen zichtbaar zou zijn in het gerichte gebied, is ook in twijfel getrokken, waarbij Gaspar Bakos, een astronoom aan de Princeton University, zei dat luchtdeeltjes onvermijdelijk licht zouden verstrooien, en de gloed van de straal de nachtelijke hemel op veel grotere afstanden zou kunnen verlichten.

Als reactie heeft de CEO gezegd dat ze het probleem hebben bestudeerd in simulaties en dat de effecten niet zo ernstig zijn als critici schetsen. “We zijn van plan precies te laten zien wat er gebeurt met echte metingen in de echte wereld van onze daadwerkelijke satelliet,” zei hij. “Dat gaat enorm helpen. Je kunt dat niet vervalsen.”

In een verklaring aan Bloomberg zei Reflect Orbital dat het samenwerkt met de astronomische gemeenschap om de potentiële impact van haar project te minimaliseren.

Ruimtemirrors zijn beter geschikt voor de maan, merkte Dr. Bakos op, aangezien deze geen atmosfeer heeft. NASA is momenteel building lunar outposts en zal $20 miljard uitgeven aan deze inspanning in het komende decennium.

“Ik ben ook meer bezorgd, vreemd genoeg, zou ik zeggen vanuit een bijna esthetisch oogpunt. Dat ik de hemel zie als een gedeeld wildernis,” vertelde Brown aan een mediapublicatie in oktober. “Als je ergens bent waar het mooi en donker is en naar de nachtelijke hemel kijkt en deze constante herinneringen aan technologie hebt, denk ik dat dat een beetje verlies is.”

In een blogpost van vorige maand deelde het bedrijf dat haar twee demonstratie‑satellietlanceringen dit jaar iedereen, inclusief wetenschappers en het publiek, de mogelijkheid zullen bieden om meer over de technologie te leren en dit nieuwe instrument in de vroegste fase vorm te geven. Het zei:

“We zijn enthousiast om met wetenschappers samen te werken om de precisie van reflecties te meten, de zichtbaarheid te evalueren, en mitigatiestrategieën te testen.”

Reflect Orbital herhaalde ook haar “doel om nauwkeurig zonlicht vanuit de ruimte om te leiden om de toegang tot schone energie te vergroten” hier op aarde, wat volgens haar zal helpen bij het oplossen van dringende uitdagingen en het creëren van nieuwe kansen. “We willen dat doen op een manier die de nachtelijke hemel behoudt.”

Met betrekking tot dat, zal hun dienst beperkt zijn tot een gedefinieerd gebied voor vooraf bepaalde tijden, en ze zullen het weerkaatsen van licht nabij observatoria vermijden. Het bedrijf zal bovendien haar satellietposities vooraf delen zodat onderzoekers rond korte operationele vensters kunnen plannen.

Conclusie

Reflect Orbital is een gedurfd maar controversieel idee dat de toekomst van energie zou kunnen veranderen. Met name kan het een game‑changer voor zonne‑energie zijn. Door intermitterendheid te elimineren, kan het de operationele capaciteit van zonne‑parken verhogen zonder grondoppervlak in beslag te nemen. Als het slaagt, kan het zonne‑energie consistenter en waardevoller maken.

Maar deze voordelen komen niet zonder afwegingen. Terwijl het idee van Reflect Orbital kan helpen 24/7 hernieuwbare energie mogelijk te maken, kan het potentieel ernstige lichtvervuiling veroorzaken en ecologische verstoringen teweegbrengen. Astronomen worstelen al met constellaties zoals Starlink; het toevoegen van duizenden actief reflecterende spiegels zou de observaties van donkere luchten verder ruïneren.

Terwijl het bedrijf te maken krijgt met grote tegenstand van de wetenschappelijke gemeenschap, blijft het afwachten of Reflect Orbital een fundamentele laag van toekomstige infrastructuur wordt of een waarschuwing over overreach.

Klik hier om meer te leren over ruimtegebaseerde eindeloze schone energie.