Προσπάθειες για τη μεταφορά ηλιακής ενέργειας από το διάστημα στη Γη

Οι ερευνητές διεξάγουν πειράματα για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας στο διάστημα και την ασύρματη μετάδοσή της πίσω στη Γη.

Προσομοίωση του βρετανικού δορυφόρου ηλιακής ενέργειας CASSIOPeiA. Φωτογραφία: Space Solar

Ο Ali Hajimiri, καθηγητής ηλεκτρολογίας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech), έχει αφιερώσει μια δεκαετία στην έρευνα τρόπων εκτόξευσης ηλιακών κυψελών στο διάστημα και την εκπομπή της ενέργειας πίσω στη Γη, σύμφωνα με το CNN . Φέτος, ο Hajimiri και οι συνάδελφοί του έκαναν ένα ακόμη βήμα προς την υλοποίηση της παραγωγής ηλιακής ενέργειας στο διάστημα. Τον Ιανουάριο του 2023, εκτόξευσαν το Maple, ένα πρωτότυπο μήκους 30 εκατοστών εξοπλισμένο με έναν εύκαμπτο, υπερελαφρύ πομπό. Στόχος τους είναι να συλλέγουν ενέργεια από τον Ήλιο και να τη μεταδίδουν ασύρματα στο διάστημα. Η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που συνέλεξε η ομάδα είναι αρκετή για να ανάψει δύο λαμπτήρες LED.

Ο ευρύτερος στόχος των ερευνητών, ωστόσο, ήταν να δουν αν το Maple μπορούσε να εκπέμψει ενέργεια πίσω στη Γη. Τον Μάιο του 2023, η ομάδα αποφάσισε να διεξάγει ένα πείραμα για να μάθει τι θα συνέβαινε. Σε μια ταράτσα στην πανεπιστημιούπολη του Caltech στην Πασαντίνα της Καλιφόρνια, ο Hajimiri και αρκετοί άλλοι επιστήμονες κατάφεραν να εντοπίσουν το σήμα του Maple. Η ενέργεια που ανίχνευσαν ήταν πολύ μικρή για να είναι χρήσιμη, αλλά κατάφεραν να μεταδώσουν ηλεκτρική ενέργεια ασύρματα από το διάστημα.

Η παραγωγή ηλιακής ενέργειας στο διάστημα δεν είναι μια πολύ περίπλοκη ιδέα. Οι άνθρωποι μπορούν να αξιοποιήσουν την τεράστια ενέργεια του Ήλιου στο διάστημα. Είναι μια πηγή ηλεκτρικής ενέργειας που είναι συνεχώς διαθέσιμη, ανεπηρέαστη από κακές καιρικές συνθήκες, νεφοκάλυψη, ώρα της νύχτας ή εποχή. Υπάρχουν πολλές διαφορετικές ιδέες για να γίνει αυτό, αλλά η μέθοδος λειτουργεί ως εξής. Δορυφόροι που λειτουργούν με ηλιακή ενέργεια με διάμετρο μεγαλύτερη από 1,6 χλμ. εκτοξεύονται σε τροχιές μεγάλου υψομέτρου. Λόγω του τεράστιου μεγέθους της δομής, αποτελούνται από εκατοντάδες χιλιάδες μικρότερες, μαζικής παραγωγής μονάδες, όπως τουβλάκια Lego, που συναρμολογούνται στο διάστημα από αυτόνομα ρομπότ.

Τα ηλιακά πάνελ του δορυφόρου θα συλλέγουν ηλιακή ενέργεια, θα τη μετατρέπουν σε μικροκύματα και θα τη μεταδίδουν ασύρματα στη Γη μέσω ενός πολύ μεγάλου πομπού σήματος, ο οποίος μπορεί να μεταδοθεί σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία στο έδαφος με υψηλή ακρίβεια. Τα μικροκύματα μπορούν εύκολα να διαπεράσουν τα σύννεφα και τον κακό καιρό, κατευθυνόμενα προς την κεραία λήψης στη Γη. Στη συνέχεια, τα μικροκύματα μετατρέπονται ξανά σε ηλεκτρική ενέργεια και τροφοδοτούν το δίκτυο.

Οι κεραίες λήψης έχουν διάμετρο περίπου 6 χιλιόμετρα και μπορούν να κατασκευαστούν στην ξηρά ή στην ανοιχτή θάλασσα. Επειδή η δομή του δικτύου είναι σχεδόν διαφανής, η γη από κάτω μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ηλιακούς συλλέκτες, αγροκτήματα ή άλλες δραστηριότητες. Ένας μόνο δορυφόρος συλλογής ηλιακής ενέργειας στο διάστημα μπορεί να παρέχει 2 γιγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας, που ισοδυναμεί με δύο μεσαίου μεγέθους πυρηνικούς σταθμούς στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Το μεγάλο εμπόδιο στην τεχνολογία ήταν το υψηλό κόστος τοποθέτησης σταθμών παραγωγής ενέργειας σε τροχιά. Την τελευταία δεκαετία, αυτό έχει αρχίσει να αλλάζει, καθώς εταιρείες όπως η SpaceX και η Blue Origin έχουν αρχίσει να αναπτύσσουν επαναχρησιμοποιήσιμους πυραύλους. Το κόστος εκτόξευσης ανέρχεται πλέον σε περίπου 1.500 δολάρια ανά κιλό, περίπου 30 φορές λιγότερο από την εποχή των διαστημικών λεωφορείων στις αρχές της δεκαετίας του 1980.

Οι υποστηρικτές της ιδέας λένε ότι η διαστημική ηλιακή ενέργεια θα μπορούσε να παρέχει ενέργεια σε ανεπτυγμένες χώρες που έχουν τεράστιες ενεργειακές ανάγκες αλλά δεν διαθέτουν τις υποδομές. Θα μπορούσε επίσης να εξυπηρετήσει τις πολλές απομακρυσμένες αρκτικές πόλεις και χωριά που βρίσκονται σε απόλυτο σκοτάδι για μήνες κάθε χρόνο, και να βοηθήσει κοινότητες που χάνουν την ηλεκτροδότηση λόγω φυσικών καταστροφών ή συγκρούσεων.

Ενώ υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος να διανυθεί μεταξύ της ιδέας και της εμπορευματοποίησης, κυβερνήσεις και εταιρείες σε όλο τον κόσμο πιστεύουν ότι η διαστημική ηλιακή ενέργεια μπορεί να καλύψει την αυξανόμενη ζήτηση για καθαρή ηλεκτρική ενέργεια και να βοηθήσει στην αντιμετώπιση της κλιματικής κρίσης. Στις ΗΠΑ, το Εργαστήριο Έρευνας της Πολεμικής Αεροπορίας σχεδιάζει να εκτοξεύσει ένα μικρό πειραματικό όχημα που ονομάζεται Arachne το 2025. Το Εργαστήριο Έρευνας του Ναυτικού των ΗΠΑ ξεκίνησε μια ενότητα τον Μάιο του 2020 σε ένα τροχιακό δοκιμαστικό όχημα για τη δοκιμή υλικού παραγωγής ηλιακής ενέργειας σε διαστημικές συνθήκες. Η Ακαδημία Διαστημικής Τεχνολογίας της Κίνας στοχεύει να εκτοξεύσει έναν δορυφόρο ηλιακής μπαταρίας σε χαμηλή τροχιά το 2028 και σε υψηλή τροχιά το 2030.

Η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου διεξήγαγε μια ανεξάρτητη μελέτη και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η παραγωγή ηλιακής ενέργειας στο διάστημα είναι τεχνικά εφικτή με σχέδια όπως ο CASSIOPeiA, ένας δορυφόρος 1,7 χλμ. που μπορεί να παρέχει 2 γιγαβάτ ενέργειας. Η Ευρωπαϊκή Ένωση αναπτύσσει επίσης το πρόγραμμα Solaris για να προσδιορίσει την τεχνική σκοπιμότητα της ηλιακής ενέργειας στο διάστημα.

Στην Καλιφόρνια, ο Χατζιμίρι και η ομάδα του έχουν περάσει τους τελευταίους έξι μήνες δοκιμάζοντας πρωτότυπα με στόχο τη συλλογή δεδομένων σχετικά με τα σχέδια επόμενης γενιάς. Ο απώτερος στόχος του Χατζιμίρι είναι μια σειρά από εύκαμπτα ελαφριά πανιά που μπορούν να μεταφερθούν, να εκτοξευθούν και να ξεδιπλωθούν στο διάστημα, με δισεκατομμύρια εξαρτήματα να λειτουργούν σε τέλειο συγχρονισμό για να παρέχουν ενέργεια όπου χρειάζεται.

Αν Κανγκ (Σύμφωνα με το CNN )

Σύνδεσμος πηγής: https://vnexpress.net/thu-nghiem-truyen-dien-mat-troi-tu-vu-tru-ve-trai-dat-4694273.html