يبدو الأمر وكأنه خيال علمي: محطات طاقة شمسية عملاقة تطفو في الفضاء وتنقل كميات هائلة من الطاقة إلى الأرض. ولفترة طويلة ، كان المفهوم - الذي طوره لأول مرة العالم الروسي ، كونستانتين تسيولكوفسكي ، في عشرينيات القرن الماضي - مصدر إلهام للكتاب بشكل أساسي. ومع ذلك ، بعد قرن من الزمان ، قطع العلماء خطوات واسعة في تحويل المفهوم إلى واقع. لقد أدركت وكالة الفضاء الأوروبية إمكانات هذه الجهود وتتطلع الآن إلى تمويل مثل هذه المشاريع ، وتوقعت أن أول مورد صناعي سنحصل عليه من الفضاء هو "طاقة البث".
تغير المناخ هو التحدي الأكبر في عصرنا ، سيتطلب التغلب على هذا التحدي تغييرات جذرية في كيفية توليد الطاقة واستهلاكها.
تطورت تقنيات الطاقة المتجددة بشكل كبير في السنوات الأخيرة ، مع تحسين الكفاءة وانخفاض التكلفة. لكن أحد العوائق الرئيسية أمام امتصاصها هو حقيقة أنها لا توفر إمدادات ثابتة من الطاقة. تنتج مزارع الرياح والطاقة الشمسية الطاقة فقط عندما تهب الرياح أو تشرق الشمس - لكننا نحتاج إلى الكهرباء على مدار الساعة ، كل يوم. في النهاية ، نحن بحاجة إلى طريقة لتخزين الطاقة على نطاق واسع قبل أن نتمكن من التحول إلى المصادر المتجددة.
من الطرق الممكنة للتغلب على هذا هو توليد الطاقة الشمسية في الفضاء.

يمكن لمحطة الطاقة الشمسية الفضائية أن تدور في مدار لمواجهة الشمس 24 ساعة في اليوم. يمتص الغلاف الجوي للأرض أيضًا بعضًا من ضوء الشمس ويعكسها ، لذلك ستتلقى الخلايا الشمسية فوق الغلاف الجوي المزيد من ضوء الشمس وتنتج المزيد من الطاقة.

لكن أحد التحديات الرئيسية التي يجب التغلب عليها هو كيفية تجميع وإطلاق ونشر مثل هذه الهياكل الكبيرة. قد تكون مساحة محطة الطاقة الشمسية الواحدة 10 كيلومترات مربعة - أي ما يعادل 1400 ملعب كرة قدم. سيكون استخدام مواد خفيفة الوزن أمرًا بالغ الأهمية أيضًا ، حيث ستكون التكلفة الأكبر هي تكلفة إطلاق المحطة في الفضاء.

يتمثل أحد الحلول المقترحة في تطوير سرب من آلاف الأقمار الصناعية الصغيرة التي ستجتمع معًا وتشكل لتكوين مولد شمسي واحد كبير. في عام 2017 ، حدد الباحثون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا تصميمات لمحطة طاقة معيارية تتكون من آلاف بلاطات الخلايا الشمسية خفيفة الوزن. أظهروا أيضًا نموذجًا أوليًا للبلاط يبلغ وزنه 280 جرامًا فقط لكل متر مربع ، وهو مماثل لوزن البطاقة.

في الآونة الأخيرة ، يتم أيضًا النظر في التطورات في التصنيع ، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد ، لهذا التطبيق. في جامعة ليفربول ، نستكشف تقنيات تصنيع جديدة لطباعة خلايا شمسية خفيفة الوزن على أشرعة شمسية. الشراع الشمسي هو غشاء قابل للطي وخفيف الوزن وعاكس للغاية قادر على تسخير تأثير ضغط إشعاع الشمس لدفع المركبة الفضائية إلى الأمام بدون وقود. 

ستمكننا هذه الأساليب من بناء محطات الطاقة في الفضاء. في الواقع ، قد يكون من الممكن يومًا ما تصنيع ونشر وحدات في الفضاء من محطة الفضاء الدولية أو محطة البوابة القمرية المستقبلية التي ستدور حول القمر. يمكن أن تساعد مثل هذه الأجهزة في الواقع في توفير الطاقة على القمر.

الاحتمالات لا تنتهي عند هذا الحد. بينما نعتمد حاليًا على مواد من الأرض لبناء محطات طاقة ، يفكر العلماء أيضًا في استخدام موارد من الفضاء للتصنيع ، مثل المواد الموجودة على القمر.

التحدي الرئيسي الآخر هو إعادة نقل الطاقة إلى الأرض. تتمثل الخطة في تحويل الكهرباء من الخلايا الشمسية إلى موجات طاقة واستخدام الحقول الكهرومغناطيسية لنقلها إلى هوائي على سطح الأرض. يقوم الهوائي بعد ذلك بتحويل الموجات إلى كهرباء. لقد طور باحثون بقيادة الوكالة اليابانية لاستكشاف الفضاء تصميمات وأظهروا نظامًا للمركبة المدارية يجب أن يكون قادرًا على القيام بذلك.

لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به في هذا المجال ، ولكن الهدف هو أن تصبح محطات الطاقة الشمسية في الفضاء حقيقة واقعة في العقود القادمة. صمم باحثون في الصين نظامًا يسمى أوميغا ، يهدفون إلى تشغيله بحلول عام 2050. يجب أن يكون هذا النظام قادرًا على توفير 2 جيجاواط من الطاقة في شبكة الأرض بأعلى أداء ، وهي كمية هائلة. لإنتاج هذا القدر من الطاقة باستخدام الألواح الشمسية على الأرض ، ستحتاج إلى أكثر من ستة ملايين منها.

التعليقات

اترك تعليقاً إلغاء الرد

شارك الموضوع