Ein Solarkraftwerk im Weltall, das rund um die Uhr Strom zur Erde funkt, klingt nach reiner Science-Fiction. Japan will dieses Konzept mit der Mission OHISAMA nun in die Realität überführen. Ein nur waschmaschinengroßer Satellit soll in rund 400 Kilometern Höhe Sonnenlicht einfangen, in Mikrowellen umwandeln und etwa ein Kilowatt zu einer Bodenstation übertragen. Es ist eine bescheidene Menge, doch sie soll erstmals beweisen, dass Solarstrom aus dem Orbit grundsätzlich funktioniert.
Die Idee der weltraumgestützten Solarenergie ist alt und bestechend zugleich. Im All scheint die Sonne ununterbrochen, es gibt weder Wolken noch Nacht noch atmosphärische Verluste, sodass Solarzellen im Orbit rund um die Uhr Energie ernten könnten. Das Konzept sieht vor, diese Energie in Mikrowellen umzuwandeln und als gebündelten Strahl zu einer Empfangsstation auf der Erde zu senden, wo eine sogenannte Rectenna sie wieder in nutzbaren Strom zurückverwandelt. Der entscheidende technische Knackpunkt ist die Präzision, denn der Mikrowellenstrahl muss exakt auf einen festen Punkt gerichtet bleiben, während der Satellit mit mehreren Kilometern pro Sekunde um die Erde rast. Die geforderte Zielgenauigkeit liegt im Bereich von tausendstel Grad. Jahrzehntelang scheiterte die Umsetzung an den enormen Kosten und der fehlenden Technik, doch leichtere Materialien, bessere Mikrowellensysteme und stark gesunkene Startkosten haben das Konzept in Reichweite gebracht.
Japan erforscht die weltraumgestützte Solarenergie über seine Raumfahrtbehörde JAXA bereits seit den 1980er Jahren und machte sie im Jahr 2009 zum Teil seiner nationalen Weltraumstrategie. Das Land verfolgt das Thema mit besonderem Nachdruck, denn es importiert einen Großteil seiner Energie und sucht seit der Reaktorkatastrophe von Fukushima nach verlässlichen, klimafreundlichen Alternativen. Die dicht besiedelte und gebirgige Geografie erschwert dabei den großflächigen Ausbau der Solarenergie am Boden. Die Mission OHISAMA, benannt nach dem japanischen Wort für Sonne, trägt einen etwa zwei Quadratmeter großen Solargenerator und soll die gesamte Kette aus Stromerzeugung, Umwandlung und Übertragung erstmals im Orbit demonstrieren. Empfangen wird der Strahl von einer aus mehreren Antennen bestehenden Bodenstation in der zentraljapanischen Region Suwa.
Die Vorarbeiten für OHISAMA sind bereits weit gediehen. Im Dezember 2024 gelang japanischen Forschern die weltweit erste drahtlose Energieübertragung von einem Flugzeug in sieben Kilometern Höhe zu einer Bodenstation. Zuvor hatten JAXA und der Industriekonzern Mitsubishi in Bodenversuchen gezeigt, dass sich eine Leistung von 1,8 Kilowatt mit hoher Zielgenauigkeit über eine Distanz von 55 Metern per Mikrowelle übertragen lässt, wie das Fachmagazin IEEE Spectrum zu den JAXA-Demonstrationen berichtet. Der eigentliche Test aus dem Orbit ist der nächste logische Schritt und soll beweisen, dass die Technik auch unter den extremen Bedingungen des Weltraums zuverlässig arbeitet. Die verwendeten Mikrowellenfrequenzen ähneln dabei jenen von WLAN und Mobilfunk, und die Strahlintensität am Boden soll nach bisherigen Untersuchungen der eines normalen Sonnenlichts vergleichbar bleiben.
Ein Kilowatt reicht gerade einmal für eine Kaffeemaschine, doch die Bedeutung von OHISAMA liegt nicht in der Menge, sondern im Prinzipnachweis. Gelingt der Test, will Japan das Konzept innerhalb von rund 25 Jahren zu einem gigantischen Orbital-Solarkraftwerk mit einem Gigawatt Leistung ausbauen, das hunderttausende Haushalte versorgen könnte. Ein solches System müsste allerdings mehrere Kilometer groß sein und über 10.000 Tonnen wiegen, was gewaltige technische und finanzielle Hürden bedeutet. Auch bleibt die weltraumgestützte Solarenergie nach früheren Analysen deutlich teurer als Solar- und Windkraft am Boden, deren Kosten zuletzt stark gefallen sind. Japan ist im Rennen um diese Technologie nicht allein, denn auch die USA und China arbeiten an vergleichbaren Konzepten. Die Perspektive einer verlässlichen, wetterunabhängigen Energiequelle aus dem All macht das Feld dennoch zu einem der faszinierendsten Zukunftsprojekte der Energieforschung, das an das Ziel anknüpft, nach dem die Solarenergie noch vor 2050 zur wichtigsten Stromquelle aufsteigt.