XXIV. Vendobionten

Als wir sechzehn Augen gebaut hatten, die letzten schon mit den neuen Kameras, die ersten Augen rüsteten wir noch um, machten wir uns daran, die Relais-Luftschiffe zu entwerfen. Sie sollten größer als die Augen sein und eine andere Art der Fotozelle benutzen: die Grätzel-Zelle. Dieses Konzept sollte später als Grundlage für die großen Luftschiffe fungieren, mit denen wir zu guter Letzt auch Menschen befördern wollten – ein Prozess, an dessen Ende die Hyperborea stehen würde. Bis dahin jedoch war es damals noch ein weiter Weg. Die erste Herausforderung bestand darin, die Grätzel-Zellen funktionstauglich zu entwickeln. Diese Aufgabe war so grundlegend wichtig für unser Unternehmen, dass ich sie nicht fremdvergeben wollte. Ich bevorzuge ohnehin – Arbeitsteilung hin oder her – eine große Fertigungstiefe; das ist nicht immer das Wirtschaftlichste, macht aber unabhängig. Ich war mir der Tatsache, dass wir die Turbinen, Propeller, Stromspeicher, Scrollverdichter, Kameras und Funkgeräte bei fremden Herstellern erwerben mussten, schmerzlich bewusst.

Die Grätzel-Zelle, auch unter dem Namen „Farbstoffsolarzelle“ bekannt, wurde nach seinem Erfinder benannt, dem Schweizer Michael Grätzel, der sie 1992 zum Patent anmeldete. Diese Art der fotovoltaischen Zelle verzichtet auf Halbleiter, was Materialkosten und Gewicht spart, im Gegenzug sind sie in der Herstellung aufwendig und müssen, da sie mit Flüssigkeit gefüllt sind, gut abgedichtet werden. Schließlich wird ein Luftschiff in verschiedenen Höhen, Wetterlagen und Geschwindigkeiten unterschiedlichen Druckverhältnissen ausgesetzt. Daher benutzten wir für unsere Ausführung der Grätzel-Zellen keine Flüssigkeit, sondern ein aufgesprühtes Gel. Somit konnten wir den Abstand zwischen den zwei Flächen, aus denen eine Zelle besteht, sehr dünn gestalten und auf wenige µm genau festlegen. Die Zelle, die wir nach vielen Verbesserungen letztlich einsetzten, bestand aus sieben Lagen: der Trägerlage, auf der die anderen Lagen aufgetragen wurden, der katalytischen Lage, der Kathode, dem Gel, der Anode, die wiederum dreischichtig, um ein möglichst breites Spektrum des Sonnenlichts in Strom umzuwandeln, der durchsichtigen äußeren Deckschicht und dazwischen einer Schicht mit einer Elektronen spendenden Substanz. Bei jeder Schicht gab es etwas zu optimieren, was zuweilen die Leistungsfähigkeit einer anderen Schicht beeinträchtigte. Wir überlegten beispielsweise, ob wir die Trägerschicht reflektierend herstellen sollten, um das Licht zweimal auf die stromerzeugenden Schichten zu lenken, einmal von vorn, einmal von hinten, wie bei den Zellen der Augen und den Augen der Katzen und Wölfe, die nachts grün leuchten, bis uns einfiel, dass das Licht, wenn es nicht reflektiert würde, ohnehin ein zweites Mal auf der anderen Seite des Luftschiffes auf die Rückseite einer zweiten stromerzeugenden Schicht stoßen würde. Die Hülle der Luftschiffe wurde auf diese Weise zwar nicht ganz durchsichtig, zumindest aber doch lichtdurchlässig wie Milchglas. Man kann sich leicht ausmalen, dass es viel zu berechnen und zu kombinieren gab. Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Bei einem Gewicht von unter 10 g pro Quadratmeter erzielen unsere Zellen der letzten Generation auf derHyperborea einen Wirkungsgrad von 23,7 Prozent (die ersten Zellen erreichten kaum 16,7 Prozent). Hoffentlich sind sie recht lange haltbar, viel Zeit, sie auszuprobieren, hatten wir ja nicht… Aber noch ist die Geschichte nicht so weit vorangeschritten, dass man das erwähnen müsste. Wir bauen erst einmal die unbemannten Relaisschiffe.

Nun wollten wir die optimale Form der Hülle der großen Luftjachten bereits bei den Relaisschiffen berücksichtigen. Die Form der späteren Luftschiffe war längst festgelegt: in der Mitte ein Zylinder, an den Enden zwei Halbkugeln – wie bei den Augen. Nur das zylindrische Mittelstück war nicht auf die Länge des Durchmessers oder ein Vielfaches davon festgelegt wie bei den kleinen Augen, die die Fotovoltaikzellen im Inneren raumausfüllend trugen. Die großen Schiffe würde man im Verhältnis zum Querschnitt sehr viel länger bauen können, die Länge könnte man zudem beliebig verändern, ganz modular, je nach Modell. Der Plan bestand darin, den zylindrischen Mittelteil aus einer wabenförmigen Struktur zu bauen. Die sechseckigen Waben würden aus Dreiecken bestehen, alle gleich groß, die Seiten der Dreiecke wären jedoch unterschiedlich widerstandsfähig, je nachdem, welche Last sie zu tragen hätten. Um die Motoren herum und an der Halterung der Gondel wären die Dreiecke fester und schwerer, in den Zwischenbereichen leichter – für einen Computer keine schwere Optimumsberechnung. Die zwei abschließenden Halbkugeln waren als Buckminster-Fullerene gedacht, je eine Hemisphäre, bestehend aus Dreiecken, zu Sechs- und Fünfecken angeordnet, angelehnt an das Patent US2914074. Die Streben an den Halbkugeln würden die leichtesten im ganzen Schiff sein können, sie würden am wenigsten Last tragen. Das Schiff bestünde somit aus einer äußeren starren Hülle aus sehr leichten, aber widerstandsfähigen Kohlenfaserelementen, sich gegenseitig verstärkend, aneinandergeklebt und mit vielen großen dreieckigen Löchern durchzogen. Diese Löcher würde man mit den maßgefertigten dreieckigen Grätzel-Zellen bedecken. Für diese Präzisionsarbeit wollten wir mit den Relaisschiffen üben, daher bauten wir sie nicht – wie die Augen – mit zwei runden Fotovoltaikzellen im Inneren, sondern so, wie eben beschrieben, so, wie wir auch die späteren Schiffe zu bauen gedachten.

Allerdings: Die Relaisschiffe wollten wir nicht länglich bauen in der für Zeppeline üblichen Zigarrenform, sondern wir wollten sie wie fliegende Untertassen gestalten. Ein Schiff ohne Passagiere hat ohnehin kein Vorn und kein Hinten und deren Symmetrie verbesserte die Manövrierfähigkeit, machte die Statikberechnungen einfacher, den Bau sowieso.

Die Fotovoltaikelemente waren demnach doppelwandige, mit Flüssigkeit gefüllte Grätzel-Zellen. Diese Bauweise machte sie sehr luftundurchlässig; selbst Helium, ein äußerst flüchtiges Element, diffundierte durch diese Außenhülle äußerst langsam. Gleichzeitig erzeugten sie selbst bei diffusem Streulicht Strom. Ihr Wirkungsgrad war nicht sehr hoch, zunächst kaum 16,7 Prozent, aber die enorme Gesamtfläche der Relaisschiffe, und später erst recht die der Luftjachten, machte dieses Manko mehr als wett. Um die Diffusion des Trägergases zusätzlich zu verringern, gleichzeitig die thermische Isolation zu verbessern und somit zu vermeiden, dass sich die Schiffe nachts zusammenzogen, wurde die Innenseite des Relais-Luftschiffes mit einer 20 Zentimeter dicken Schicht Aerogel ummantelt. Anfangs wog das Aerogel das Dreifache der Luft, aber im Laufe der Jahre, so wie das Helium nach und nach durch Diffusion die schwerere Luft innerhalb der dendritischen Struktur des Aerogels verdrängte, wurde es zunehmend leichter, trotzdem nicht weniger fest und nur unmerklich schlechter thermisch isolierend. Aerogels sind magische Materialien. Auch die mussten wir lernen herzustellen, damit sie unseren sehr spezifischen Anforderungen gerecht wurden. Die allgemeinen Prinzipien wurden vor bald einem Jahrhundert von Steven Kistler entwickelt, später von Stanislas Teichner und Arlon Hunt verbessert, die Details hingegen sind vertrackt. Hier sei nur gesagt, dass wir statt CO2 als Gel bildende Substanz flüssigen Stickstoff benutzen, was sehr niedrige Temperaturen erfordert, aber gerade dadurch eine sehr gut zu kontrollierende kritische Temperatur beim Trocknungsprozess im Autoklav ermöglichte. Somit schafften wir es, sehr große Flächen Aerogel im Stück zu erzeugen, die sich mit der Form der Wabenlöcher deckten: lauter gleichseitige Dreiecke, leicht gerundet und gekrümmt, damit sie sich der Form des Luftschiffes optimal anschmiegten. Wir verbesserten die Dichtheit, indem wir die Fugen versetzt zu den Streben der äußeren Waben anlegten. Mit flüssigem Stickstoff konnte man gut hantieren und er war ungiftig und recyclingfähig. Die kalte Temperatur war während des gesamten Verfahrens verhältnismäßig leicht zu halten, wenn man die Herstellung als Zyklus mit zwei parallelen und phasenversetzten Prozessen konzipierte. Die Kälte, die bei einem Zyklus entwich, konnte man mit vertretbaren Energieverlusten zur Kühlung des zeitversetzten Durchgangs nutzen.

Anfangs gelang es uns nicht, die Aerogelplatten groß und in der gewünschten Form herzustellen, daher zerstückelten wir das Ergebnis unserer Mühe und leimten es zusammen wie beim Pressspanholz. So konnte Sven Maven selbst die kompliziertesten Formen herstellen, deren Nachteil allerdings wegen des enthaltenen Leims ein höheres Gewicht war. Aber nach und nach hatten wir den Dreh raus und fertigten die Platten aus einem Guss, formstabil und passgenau in den Ausmaßen. Wenn ein Exemplar doch misslang, wandten wir erneut die Pressspanmethode an, entweder im Ganzen, um völlig neue Formen herzustellen, oder in den defekten Bereichen, die wir auf diese Art und Weise ausbesserten. Mit dem Leimverfahren konnte man sehr dünne Platten herstellen, was ebenfalls sehr nützlich war.

Den flüssigen Stickstoff erzeugten wir eigenständig mit einer winzigen Maschine, die nach dem Linde-Verfahren arbeitete: Wir verflüssigten Luft und trennten anschliessend Sauerstoff und Stickstoff voneinander. Diese Erfahrung mit der Linde-Luftverflüssigung sollte sehr wertvoll sein. Flüssige Luft würde später die Rolle der Ballonetts in den größeren Luftschiffen und in der Hyperborea übernehmen: als Ballast und Energiespeicher zugleich. Die Mittel würden dieselben sein, aber ingenieurtechnisch viel eleganter eingesetzt.

Ich nannte die Relaisschiffe Vendobionten, wie die ersten präkambrischen Lebewesen, deren undeutlich in Sand eingelagerte Fossilien bis zu unserer Zeit überdauert haben. Es handelte sich bei den Vendobionten, wie sie sich als Fossilien heute noch darstellen, um scheinbar einfache Beutel, die sich mit einem Fuß am Boden der Ozeane festhielten und allem Anschein nach sonst nichts weiter taten, als am Leben zu bleiben. Sie müssen sehr friedliche Lebewesen gewesen sein, jedenfalls kennt man keine Jäger und keine Beutetiere, die zu jener Zeit gelebt hätten; wenn es sie denn gab, so hat man deren fossile Reste bis heute nicht gefunden oder nicht als solche erkannt. Die undifferenzierte Zellstruktur der Vendobionten deutet darauf hin, dass sie sich nicht aktiv bewegen konnten; es ist kein Nervensystem, kein Magen, es sind keine Augen oder Münder erkennbar. Manche Paläobiologen halten sie für ein gescheitertes Experiment der Natur aus der Zeit vor der kambrischen Explosion, das machte sie in meinen Augen sympathisch. Auf jeden Fall haben sie in ihrer primitiven Form viele Millionen Jahre überlebt, im Gegensatz zum uns Menschen – uns, die wir so viel von uns halten. Vendobionten (und Trilobiten, aber wie Trilobiten sahen die Relaisschiffe wirklich nicht aus, und die Frösche erst! Aber die Frösche kommen noch… Obwohl, die Augen der Trilobiten…) wären geeignet, wenn sie denn bekannter wären, den Menschen Demut beizubringen. Die Form und der Aufbau der ursprünglichen Vendobionten und unserer Relaisschiffe waren ähnlich – der Name war beschlossen. Über einige Details des Entwurfs mussten wir noch nachdenken, das Ziel war uns aber klar.

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