Erőfeszítések a napenergia űrből a Földre történő átvitelére

[hirdetés_1]

A kutatók kísérleteket végeznek napenergia előállítására az űrben, és vezeték nélkül juttassák vissza a Földre.

A brit tervezésű CASSIOPeiA napenergia-műhold szimulációja. Fotó: Space Solar — A brit tervezésű CASSIOPeiA napenergia-műhold szimulációja. Fotó: *Space Solar*

A CNN szerint Ali Hajimiri, a Kaliforniai Műszaki Intézet (Caltech) villamosmérnöki professzora egy évtizedet töltött azzal, hogy kutassa a napelemek űrbe juttatásának és az energia Földre való visszasugárzásának módjait. Idén Hajimiri és kollégái újabb lépést tettek afelé, hogy a napenergia-termelés az űrben valósággá váljon. 2023 januárjában fellőtték a Maple-t, egy 30 centiméter hosszú prototípust, amely egy rugalmas, ultrakönnyű adóval van felszerelve. Céljuk, hogy energiát gyűjtsenek a Napból, és vezeték nélkül továbbítsák az űrbe. A csapat által összegyűjtött áram mennyisége elegendő két LED-izzó meggyújtásához.

A kutatók tágabb célja azonban az volt, hogy kiderítsék, képes-e a Maple energiát visszasugározni a Földre. 2023 májusában a csapat úgy döntött, hogy kísérletet végez, hogy kiderítse, mi fog történni. A kaliforniai Pasadenában található Caltech kampuszon egy tetején Hajimiri és számos más tudós képes volt felfogni a Maple jelét. Az általuk észlelt energia túl kicsi volt ahhoz, hogy hasznos legyen, de sikeresen vezeték nélkül továbbítottak elektromos áramot az űrből.

A napenergia termelése az űrben nem túl bonyolult ötlet. Az emberek képesek kihasználni a Nap hatalmas energiáját az űrben. Ez egy olyan áramforrás, amely folyamatosan rendelkezésre áll, függetlenül a rossz időjárástól, a felhőzettől, az éjszakai szakasztól vagy az évszaktól. Sokféle ötlet létezik erre, de a módszer a következőképpen működik. Több mint 1,6 km átmérőjű, napenergiával működő műholdakat indítanak nagy magasságú pályára. A szerkezet hatalmas mérete miatt több százezer kisebb, tömeggyártott modulból, például Lego kockákból állnak, amelyeket autonóm robotok szerelnek össze az űrben.

A műhold napelemei összegyűjtik a napenergiát, mikrohullámokká alakítják, és vezeték nélkül továbbítják a Földre egy nagyon nagy jeladón keresztül, amely nagy pontossággal eljuttatható egy adott földi helyre. A mikrohullámok könnyen áthatolnak a felhőkön és a rossz időjáráson, és a földi vevőantennához érnek. Ezután a mikrohullámokat visszaalakítják elektromos árammá, és betáplálják a hálózatba.

A vevőantennák átmérője körülbelül 6 kilométer, és szárazföldön vagy a tengeren is megépíthetők. Mivel a rácsszerkezet szinte átlátszó, az alattuk lévő földterület napelemek, gazdaságok vagy egyéb tevékenységek céljára használható. Egyetlen, az űrben lévő napenergiát hasznosító műhold 2 gigawattnyi villamos energiát képes előállítani, ami két közepes méretű atomerőmű teljesítményének felel meg az Egyesült Államokban.

A technológia legnagyobb akadálya az erőművek pályára állításának magas költsége volt. Az elmúlt évtizedben ez kezdett megváltozni, mivel olyan cégek, mint a SpaceX és a Blue Origin, elkezdtek újrafelhasználható rakétákat fejleszteni. Az indítási költségek ma már kilogrammonként körülbelül 1500 dollárt tesznek ki, ami körülbelül 30-szor kevesebb, mint az 1980-as évek elejének űrsikló-korszakában.

Az ötlet támogatói szerint az űrbe telepített napenergia energiával láthatná el a hatalmas energiaigényű, de a megfelelő infrastruktúrával nem rendelkező fejlett országokat. Emellett elláthatná a számos távoli sarkvidéki várost és falut is, amelyek évente hónapokig teljes sötétségben vannak, és segíthetne azoknak a közösségeknek, amelyek természeti katasztrófák vagy konfliktusok miatt áramszünetet szenvednek.

Bár a koncepció és a kereskedelmi forgalomba hozatal között még hosszú út áll előttünk, a kormányok és a vállalatok világszerte úgy vélik, hogy az űrben termelt napenergia kielégítheti a tiszta villamos energia iránti növekvő igényt, és segíthet a klímaválság kezelésében. Az Egyesült Államokban a Légierő Kutatólaboratóriuma egy Arachne nevű kis kísérleti járművet tervez felbocsátani 2025-ben. Az Egyesült Államok Haditengerészeti Kutatólaboratóriuma 2020 májusában egy orbitális tesztjárművön bocsátott ki egy modult, hogy űrkörülmények között tesztelje a napelemes energiatermelő hardvert. A Kínai Űrtechnológiai Akadémia célja, hogy 2028-ban egy napelemes műholdat indítson alacsony pályára, 2030-ban pedig magas pályára.

Az Egyesült Királyság kormánya független tanulmányt végzett, és arra a következtetésre jutott, hogy a napenergia űrben történő termelése technikailag megvalósítható olyan tervekkel, mint a CASSIOPeiA, egy 1,7 km-es műhold, amely 2 gigawatt energiát képes leadni. Az Európai Unió szintén fejleszti a Solaris programot, hogy meghatározza a napenergia űrben történő technikai megvalósíthatóságát.

Kaliforniában Hajimiri és csapata az elmúlt hat hónapot prototípusok terheléstesztelésével töltötte, hogy adatokat gyűjtsön a következő generációs tervekről. Hajimiri végső célja egy sor rugalmas, könnyű vitorla, amelyek szállíthatók, indíthatók és kinyithatók az űrben, és amelyekben több milliárd alkatrész tökéletes szinkronban működik, hogy energiát juttasson el oda, ahol arra szükség van.

An Khang ( a CNN szerint)

[hirdetés_2]
Forráslink