تلاش برای انتقال انرژی خورشیدی از فضا به زمین

محققان در حال انجام آزمایش‌هایی برای تولید انرژی خورشیدی در فضا و انتقال بی‌سیم آن به زمین هستند.

شبیه‌سازی ماهواره انرژی خورشیدی CASSIOPeiA طراحی شده توسط بریتانیا. عکس: Space Solar

به گزارش سی‌ان‌ان، علی حاجی‌میری، استاد مهندسی برق در موسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech)، یک دهه را صرف تحقیق در مورد راه‌های پرتاب سلول‌های خورشیدی به فضا و بازگرداندن انرژی به زمین کرده است. امسال، حاجی‌میری و همکارانش گام دیگری در جهت تحقق تولید انرژی خورشیدی در فضا برداشتند. در ژانویه ۲۰۲۳، آنها Maple، یک نمونه اولیه ۳۰ سانتی‌متری مجهز به یک فرستنده انعطاف‌پذیر و فوق سبک، را پرتاب کردند. هدف آنها جمع‌آوری انرژی از خورشید و انتقال بی‌سیم آن در فضا است. میزان برقی که این تیم جمع‌آوری کرده برای روشن کردن دو لامپ LED کافی است.

با این حال، هدف گسترده‌تر محققان این بود که ببینند آیا میپل می‌تواند انرژی را به زمین بازگرداند یا خیر. در ماه مه ۲۰۲۳، این تیم تصمیم گرفت آزمایشی انجام دهد تا بفهمد چه اتفاقی می‌افتد. حاجی‌میری و چند دانشمند دیگر در پشت بامی در محوطه دانشگاه کلتک در پاسادنا، کالیفرنیا، توانستند سیگنال میپل را دریافت کنند. انرژی شناسایی شده توسط آنها بسیار کوچک بود و نمی‌توانست مفید باشد، اما آنها با موفقیت برق را از فضا به صورت بی‌سیم منتقل کردند.

تولید انرژی خورشیدی در فضا ایده خیلی پیچیده‌ای نیست. انسان‌ها می‌توانند انرژی عظیم خورشید را در فضا مهار کنند. این منبعی از برق است که دائماً در دسترس است و تحت تأثیر آب و هوای بد، پوشش ابری، زمان شب یا فصل قرار نمی‌گیرد. ایده‌های مختلفی برای انجام این کار وجود دارد، اما روش کار به این صورت است. ماهواره‌های خورشیدی با قطر بیش از ۱.۶ کیلومتر به مدارهای مرتفع پرتاب می‌شوند. به دلیل اندازه عظیم سازه، آنها از صدها هزار ماژول کوچک‌تر و تولید انبوه، مانند آجرهای لگو، تشکیل شده‌اند که توسط ربات‌های خودمختار در فضا مونتاژ می‌شوند.

پنل‌های خورشیدی این ماهواره، انرژی خورشیدی را جمع‌آوری، آن را به امواج مایکروویو تبدیل و از طریق یک فرستنده سیگنال بسیار بزرگ، به صورت بی‌سیم به زمین منتقل می‌کنند. این امواج می‌توانند با دقت بالا به مکانی خاص در زمین منتقل شوند. امواج مایکروویو می‌توانند به راحتی از ابرها و آب و هوای بد عبور کرده و به آنتن گیرنده روی زمین برسند. سپس، امواج مایکروویو دوباره به برق تبدیل شده و به شبکه برق سراسری تغذیه می‌شوند.

آنتن‌های گیرنده حدود ۶ کیلومتر قطر دارند و می‌توانند روی زمین یا دریا ساخته شوند. از آنجا که ساختار شبکه تقریباً شفاف است، می‌توان از زمین زیر آن برای پنل‌های خورشیدی، مزارع یا سایر فعالیت‌ها استفاده کرد. یک ماهواره جمع‌آوری انرژی خورشیدی در فضا می‌تواند ۲ گیگاوات برق تولید کند که معادل دو نیروگاه هسته‌ای متوسط ​​در ایالات متحده است.

مانع بزرگ بر سر راه این فناوری، هزینه بالای قرار دادن نیروگاه‌ها در مدار بوده است. در طول دهه گذشته، این وضعیت با شروع توسعه موشک‌های قابل استفاده مجدد توسط شرکت‌هایی مانند اسپیس ایکس و بلو اوریجین، رو به تغییر گذاشته است. هزینه‌های پرتاب اکنون حدود ۱۵۰۰ دلار برای هر کیلوگرم است که حدود ۳۰ برابر کمتر از دوران شاتل‌های فضایی در اوایل دهه ۱۹۸۰ است.

طرفداران این ایده می‌گویند که انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا می‌تواند انرژی مورد نیاز کشورهای توسعه‌یافته‌ای را که نیازهای انرژی زیادی دارند اما فاقد زیرساخت هستند، تأمین کند. همچنین می‌تواند به بسیاری از شهرها و روستاهای دورافتاده قطب شمال که ماه‌ها در تاریکی مطلق هستند، خدمت‌رسانی کند و به جوامعی که به دلیل بلایای طبیعی یا درگیری‌ها برق خود را از دست می‌دهند، کمک کند.

در حالی که هنوز راه درازی بین مفهوم و تجاری‌سازی وجود دارد، دولت‌ها و شرکت‌های سراسر جهان معتقدند که انرژی خورشیدی فضایی می‌تواند تقاضای رو به رشد برای برق پاک را برآورده کند و به مقابله با بحران آب و هوا کمک کند. در ایالات متحده، آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی قصد دارد یک وسیله نقلیه آزمایشی کوچک به نام آراخنه را در سال ۲۰۲۵ پرتاب کند. آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده در ماه مه ۲۰۲۰ ماژولی را بر روی یک وسیله نقلیه آزمایشی مداری پرتاب کرد تا سخت‌افزار تولید انرژی خورشیدی را در شرایط فضایی آزمایش کند. آکادمی فناوری فضایی چین قصد دارد یک ماهواره باتری خورشیدی را در سال ۲۰۲۸ به مدار پایین و در سال ۲۰۳۰ به مدار بالا پرتاب کند.

دولت بریتانیا یک مطالعه مستقل انجام داده و به این نتیجه رسیده است که تولید انرژی خورشیدی در فضا با طرح‌هایی مانند CASSIOPeiA، یک ماهواره ۱.۷ کیلومتری که می‌تواند ۲ گیگاوات برق ارائه دهد، از نظر فنی امکان‌پذیر است. اتحادیه اروپا همچنین در حال توسعه برنامه Solaris برای تعیین امکان‌سنجی فنی انرژی خورشیدی در فضا است.

حاجی میری و تیمش در کالیفرنیا شش ماه گذشته را صرف آزمایش فشار روی نمونه‌های اولیه کرده‌اند تا داده‌هایی در مورد طرح‌های نسل بعدی جمع‌آوری کنند. هدف نهایی حاجی میری مجموعه‌ای از بادبان‌های سبک و انعطاف‌پذیر است که می‌توانند در فضا حمل، پرتاب و باز شوند و میلیاردها قطعه به طور هماهنگ با هم کار کنند تا انرژی را به هر جایی که لازم است برسانند.

آن خنگ (طبق گزارش سی‌ان‌ان )

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