جهود نقل الطاقة الشمسية من الفضاء إلى الأرض

ويقوم الباحثون بإجراء تجارب لتوليد الطاقة الشمسية في الفضاء ونقلها لاسلكيا إلى الأرض.

محاكاة لقمر CASSIOPeiA الصناعي للطاقة الشمسية، المصمم بريطانيًا. الصورة: سبيس سولار

أمضى علي حاجي ميري، أستاذ الهندسة الكهربائية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك)، عقدًا من الزمن في البحث عن طرق لإطلاق خلايا شمسية إلى الفضاء وإرسال الطاقة إلى الأرض، وفقًا لشبكة CNN . هذا العام، خطا حاجي ميري وزملاؤه خطوةً أخرى نحو جعل توليد الطاقة الشمسية في الفضاء واقعًا ملموسًا. في يناير 2023، أطلقوا "مابل"، وهو نموذج أولي بطول 30 سنتيمترًا ومجهز بجهاز إرسال مرن وخفيف الوزن للغاية. هدفهم هو جمع الطاقة من الشمس ونقلها لاسلكيًا إلى الفضاء. كمية الكهرباء التي جمعها الفريق تكفي لإضاءة مصباحين LED.

كان الهدف الأوسع للباحثين هو معرفة ما إذا كان بإمكان مابل إرسال الطاقة إلى الأرض. في مايو 2023، قرر الفريق إجراء تجربة لمعرفة ما سيحدث. على سطح مبنى في حرم معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا، كاليفورنيا، تمكن هاجيميري وعدد من العلماء الآخرين من التقاط إشارة مابل. كانت الطاقة التي رصدوها ضئيلة جدًا بحيث لا يمكن الاستفادة منها، لكنهم نجحوا في نقل الكهرباء لاسلكيًا من الفضاء.

إنتاج الطاقة الشمسية في الفضاء ليس بالفكرة المعقدة. يمكن للبشر استغلال طاقة الشمس الهائلة في الفضاء. إنها مصدر كهرباء متوفر باستمرار، لا يتأثر بسوء الأحوال الجوية أو الغيوم أو الليل أو الفصول. هناك العديد من الأفكار المختلفة لتحقيق ذلك، ولكن الطريقة المتبعة هي كالتالي: تُطلق أقمار صناعية تعمل بالطاقة الشمسية بأقطار تزيد عن 1.6 كيلومتر في مدارات عالية الارتفاع. ونظرًا لضخامة هيكلها، تتكون من مئات الآلاف من الوحدات الصغيرة المُنتجة بكميات كبيرة، مثل قطع الليغو، والتي تُجمّع في الفضاء بواسطة روبوتات ذاتية التشغيل.

ستقوم الألواح الشمسية للقمر الصناعي بجمع الطاقة الشمسية، وتحويلها إلى موجات دقيقة، وإرسالها لاسلكيًا إلى الأرض عبر جهاز إرسال إشارات ضخم للغاية، قادر على بث إشاراته بدقة عالية إلى موقع محدد على الأرض. تخترق الموجات الدقيقة الغيوم والأحوال الجوية السيئة بسهولة، متجهةً إلى هوائي الاستقبال على الأرض. بعد ذلك، تُحوّل الموجات الدقيقة مرة أخرى إلى كهرباء وتُغذّى بالشبكة الكهربائية.

يبلغ قطر هوائيات الاستقبال حوالي 6 كيلومترات، ويمكن تركيبها على اليابسة أو في عرض البحر. ولأن بنية الشبكة شبه شفافة، يمكن استخدام الأرض تحتها للألواح الشمسية أو المزارع أو غيرها من الأنشطة. يمكن لقمر صناعي واحد لجمع الطاقة الشمسية في الفضاء أن يوفر 2 جيجاواط من الكهرباء، أي ما يعادل محطتين نوويتين متوسطتي الحجم في الولايات المتحدة.

كان العائق الأكبر أمام هذه التقنية هو التكلفة الباهظة لإطلاق محطات الطاقة إلى المدار. على مدار العقد الماضي، بدأ هذا الوضع يتغير مع بدء شركات مثل سبيس إكس وبلو أوريجين في تطوير صواريخ قابلة لإعادة الاستخدام. تبلغ تكاليف الإطلاق الآن حوالي 1500 دولار للكيلوغرام، أي أقل بنحو 30 مرة من تكاليف إطلاق مكوكات الفضاء في أوائل الثمانينيات.

يقول مؤيدو الفكرة إن الطاقة الشمسية الفضائية يمكن أن توفر الطاقة للدول المتقدمة التي لديها احتياجات هائلة من الطاقة ولكنها تفتقر إلى البنية التحتية اللازمة. كما يمكنها أن تخدم العديد من البلدات والقرى النائية في القطب الشمالي التي تغرق في ظلام دامس لعدة أشهر سنويًا، وتساعد المجتمعات التي تنقطع عنها الكهرباء بسبب الكوارث الطبيعية أو النزاعات.

بينما لا يزال الطريق طويلًا بين المفهوم والتسويق، تعتقد الحكومات والشركات حول العالم أن الطاقة الشمسية الفضائية قادرة على تلبية الطلب المتزايد على الكهرباء النظيفة والمساعدة في معالجة أزمة المناخ. في الولايات المتحدة، يخطط مختبر أبحاث القوات الجوية لإطلاق مركبة تجريبية صغيرة تُسمى "أراكن" عام 2025. كما أطلق مختبر أبحاث البحرية الأمريكية وحدةً في مايو 2020 على متن مركبة اختبار مدارية لاختبار أجهزة توليد الطاقة الشمسية في ظروف الفضاء. وتهدف الأكاديمية الصينية لتكنولوجيا الفضاء إلى إطلاق قمر صناعي يعمل ببطاريات شمسية إلى مدار منخفض عام 2028 ومدار مرتفع عام 2030.

أجرت حكومة المملكة المتحدة دراسة مستقلة، وخلصت إلى أن توليد الطاقة الشمسية في الفضاء ممكن تقنيًا بتصاميم مثل CASSIOPeiA، وهو قمر صناعي يبلغ طوله 1.7 كيلومتر، وقادر على توفير 2 جيجاواط من الطاقة. كما يُطوّر الاتحاد الأوروبي برنامج سولاريس لتحديد الجدوى التقنية للطاقة الشمسية في الفضاء.

في كاليفورنيا، أمضى هاجيميري وفريقه الأشهر الستة الماضية في اختبار تحمل النماذج الأولية لجمع البيانات اللازمة لتطوير تصاميم الجيل القادم. ويتمثل هدف هاجيميري النهائي في سلسلة من الأشرعة المرنة خفيفة الوزن، التي يمكن نقلها وإطلاقها ونشرها في الفضاء، مع مليارات المكونات التي تعمل بتناغم تام لتوصيل الطاقة إلى حيثما دعت الحاجة.

آن كانج (وفقًا لشبكة CNN )

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