ดาวเทียมโคจรที่ทดสอบความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีในการรวบรวมและส่งพลังงานแสงอาทิตย์มายังโลกประสบความสำเร็จในการปฏิบัติภารกิจที่ใช้เวลานานหนึ่งปี
การจำลองดาวเทียม Solar Space Power Demonstrator ในวงโคจรต่ำ ภาพ: Caltech
ตามสรุปภารกิจที่ประกาศโดยสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) เมื่อวันที่ 16 มกราคม วิศวกรที่อยู่เบื้องหลังโครงการ Solar Space Power Demonstrator (SSPD-1) ได้ประเมินอุปกรณ์ทั้งสามที่ติดตั้งบนต้นแบบดาวเทียมขนาด 50 กิโลกรัมว่าทำงานได้สำเร็จ และเชื่อว่าโครงการนี้ "จะเปิดอนาคตให้กับพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ" ตามที่ Popular Science ระบุ
SSPD-1 ซึ่งเปิดตัวด้วยจรวด SpaceX Falcon 9 เมื่อต้นเดือนมกราคม 2566 จะทำการทดลองสามแบบ ขั้นแรก การทดลองแบบคอมโพสิตน้ำหนักเบาที่ปรับใช้ได้ในวงโคจร (DOLCE) จะทดสอบความทนทานและประสิทธิภาพของโครงสร้างเซลล์แสงอาทิตย์น้ำหนักเบาที่ได้รับแรงบันดาลใจจากการพับกระดาษโอริกามิ ขณะเดียวกัน การทดลองแบบ ALBA จะทดสอบการออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์ 32 แบบ เพื่อค้นหาแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับอวกาศ ขณะเดียวกัน การทดลองแบบไมโครเวฟอาร์เรย์สำหรับการถ่ายโอนพลังงานวงโคจรต่ำ (MAPLE) จะทดสอบเครื่องส่งสัญญาณไมโครเวฟเพื่อส่งพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะสมในวงโคจรกลับมายังโลก
ที่สำคัญที่สุด MAPLE ได้สาธิตให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าพลังงานแสงอาทิตย์สามารถรวบรวมได้โดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์และส่งผ่านมายังโลกผ่านลำแสงไมโครเวฟ ตลอดระยะเวลาแปดเดือน สมาชิกทีม SSPD-1 ได้เพิ่มความเครียดให้กับ MAPLE อย่างจงใจ ซึ่งส่งผลให้ความสามารถในการส่งพลังงานของ MAPLE ลดลง จากนั้นทีมได้จำลองปัญหาในห้องปฏิบัติการ และพบว่าสาเหตุมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและไฟฟ้าที่ซับซ้อน และการอ่อนตัวขององค์ประกอบแต่ละส่วนภายในคลัสเตอร์
ผลลัพธ์ดังกล่าวช่วยปรับปรุงการออกแบบส่วนประกอบต่างๆ ของ MAPLE เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในระยะยาวให้สูงสุด อาลี ฮาจิมิริ ผู้อำนวยการร่วมโครงการ Space Solar Power Project (SSPP) ของ Caltech และศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและการแพทย์ กล่าว
เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ในดาวเทียมและเทคโนโลยีอวกาศอื่นๆ ในปัจจุบันมีต้นทุนการผลิตสูงกว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบภาคพื้นดินถึง 10 เท่า Caltech อธิบายว่าสาเหตุหลักมาจากต้นทุนการเพิ่มชั้นฟิล์มผลึกป้องกันที่เรียกว่า tensile growth ให้กับชั้นนอก นักวิจัยใช้ ALMA ศึกษาพบว่า แม้ว่าเซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสไกต์จะมีดีไซน์ที่ดูดีบนโลก แต่ประสิทธิภาพในอวกาศกลับด้อยกว่ามาก ในทางกลับกัน เซลล์แกลเลียมอาร์เซไนด์สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลานานโดยไม่จำเป็นต้องเพิ่มชั้นฟิล์มเพิ่มเติม
สำหรับ DOLCE ทีมงานยอมรับว่าทุกอย่างไม่ได้เป็นไปตามแผน แม้ว่าในตอนแรกจะตั้งใจให้ใช้งานเป็นเวลาสามถึงสี่วัน แต่ DOLCE ก็พบปัญหาทางเทคนิคหลายประการ รวมถึงสายไฟและส่วนประกอบทางกลไกที่ชำรุด อย่างไรก็ตาม นักวิจัยได้พยายามแก้ไขปัญหาดังกล่าวโดยใช้กล้องดาวเทียมเพื่อจำลองการทำงานผิดปกติในห้องปฏิบัติการ
แม้ว่า SSPD-1 จะประสบความสำเร็จ ก็ยังต้องใช้เวลาหลายปีกว่าที่ดาวเทียมจะสามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพและคุ้มค่า ก่อนหน้านี้มีการประมาณการว่าต้นทุนพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศอยู่ที่ 1-2 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ขณะที่ต้นทุนปัจจุบันในสหรัฐอเมริกาต่ำกว่า 0.17 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ต้นทุนของวัสดุจะต้องลดลงอย่างมาก แต่ยังคงต้องมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะทนต่อรังสีดวงอาทิตย์และกิจกรรมทางแม่เหล็กโลกในอวกาศ
ยังมีปัญหาอื่นๆ อีกมากมายที่ต้องได้รับการแก้ไขก่อนที่พลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศจะสามารถมีส่วนช่วยสร้างโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่ยั่งยืนสำหรับมนุษยชาติ ปริมาณพลังงานที่ส่งผ่านลำแสงไมโครเวฟของ SSPD-1 นั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับความต้องการใช้ในชีวิตประจำวัน และเซลล์แสงอาทิตย์ในอวกาศจะต้องมีความกว้างหลายพันเมตร นอกจากนี้ ยังมีปัญหาด้านความปลอดภัยที่สำคัญเมื่อส่งคลื่นไมโครเวฟและเลเซอร์กำลังสูงกลับมายังโลก ทีมงาน SSPP กำลังดำเนินการแก้ไขปัญหาเหล่านี้ทั้งหมดก่อนที่จะสามารถสร้างฟาร์มโซลาร์เซลล์ในวงโคจรได้
อันคัง (อ้างอิงจาก Popsci )
ลิงค์ที่มา
การแสดงความคิดเห็น (0)