Das Konzept, einen Teil des unbegrenzt im Weltraum verfügbaren Sonnenlichts zu sammeln und es dann an die Nutzer weiterzuleiten, wurde ursprünglich entwickelt, um den Bedarf an sauberer Energie auf dem Planeten Erde zu decken. Aber auch für den Mond kann weltraumgestützte Solarenergie funktionieren.
Im Rahmen der ESA-Kampagne „Open Space Innovation Platform“ zum Thema „Saubere Energie – Neue Ideen für Solarenergie aus dem Weltraum“ wurde in einer Studie des Schweizer Unternehmens Astrostrom ein Greater Earth Lunar Power Station, kurz GE⊕-LPS, entworfen.
Die Studie sieht einen Solarenergiesatelliten vor, der hauptsächlich aus Mondressourcen (einschließlich mondgefertigter Solarzellen) besteht und Megawatt Mikrowellenleistung an Empfänger auf der Mondoberfläche liefern könnte, um den Bedarf von Oberflächenaktivitäten, einschließlich zukünftiger bemannter Stützpunkte, zu decken.
GE⊕-LPS ist von einem Schmetterling inspiriert und verfügt über V-förmige Solarmodule mit integrierten Antennen, die in einer Helixkonfiguration angeordnet sind und sich über mehr als einen Quadratkilometer von Ende zu Ende erstrecken. Das Design würde kontinuierlich 23 Megawatt Energie für Operationen auf der Mondoberfläche liefern. Die Solarmodule selbst basieren auf auf dem Mond hergestellten Eisenpyrit-Monokornschicht-Solarzellen.
Die Station selbst befindet sich an einem Lagrange-Punkt Erde-Mond, etwa 61.350 km von der Mondoberfläche entfernt, und wäre ebenfalls bewohnt. Es würde als Tor zwischen den Erd- und Mondoperationen dienen und künstliche Schwerkraft für adaptive Gesundheitszwecke bereitstellen, um möglicherweise ein eigenständiges attraktives Touristenziel zu werden – sowie als Prototyp für weitere Weltraumsiedlungen im cislunaren Raum.
Diese visionäre Studie skizziert eine potenzielle Zukunft für die groß angelegte und umweltfreundlichere Satellitenproduktion von Solarenergie auf längere Sicht, wenn die F&E-Initiative SOLARIS der ESA die Machbarkeit weltraumgestützter Solarenergie zur Deckung des terrestrischen Bedarfs an sauberer Energie bestätigt.
„Der Start einer großen Anzahl von Gigawatt-Solarenergiesatelliten von der Erdoberfläche in die Umlaufbahn würde mit dem Problem mangelnder Startkapazität und möglicherweise erheblicher Luftverschmutzung verbunden sein“, erklärt Sanjay Vijendran, der SOLARIS leitet. „Aber sobald ein Konzept wie GE⊕-LPS die Komponentenherstellungsprozesse und das Montagekonzept eines Solarenergiesatelliten in der Mondumlaufbahn nachgewiesen hat, kann es dann skaliert werden, um weitere Solarenergiesatelliten aus Mondressourcen für die Erde zu produzieren.“
Solche vom Mond hergestellten Solarenergiesatelliten würden im Vergleich zu Satelliten, die von der Erde selbst gestartet werden, etwa fünfmal weniger Geschwindigkeitsänderungen erfordern, um sie in die geostationäre Erdumlaufbahn zu bringen.
Sanjay fügt hinzu: „Dies würde neben der Bereitstellung ausreichend sauberer Energie für die Erde auch viele weitere Vorteile mit sich bringen, einschließlich der Entwicklung eines cislunaren Transportsystems, Bergbau-, Verarbeitungs- und Produktionsanlagen auf dem Mond und im Orbit, was zu einer Zwei-Planeten-Wirtschaft führen würde.“ und die Geburt einer raumfahrenden Zivilisation.“
Bei der Untersuchung der technischen und finanziellen Machbarkeit des Konzepts kam die Studie zu dem Ergebnis, dass GE⊕-LPS erreicht werden könnte, ohne dass technische Durchbrüche erforderlich wären. Die meisten Kerntechnologien für den Bergbau, die Aufbereitung und die Herstellung auf der Mondoberfläche sind bereits heute auf der Erde im Einsatz oder befinden sich in der Entwicklung. Diese Technologien könnten extrapoliert und an die Mondumgebung angepasst, in modularer Form bereitgestellt und telerobotisch auf der Mondoberfläche verwaltet werden.
Obwohl erhebliche technische Entwicklungen erforderlich wären, ergab die Studie, dass auf dem Mond hergestellte Solarenergiesatelliten nicht nur billiger wären als alle vergleichbaren, auf der Erde entwickelten Solarenergiesatelliten, sondern dass der für die Erde erzeugte Strom auch kostenmäßig mit jedem terrestrischen Satelliten konkurrenzfähig wäre Energiealternative.