كيفية الحصول على الطاقة الشمسية في يوم ممطر؟ شعاع من الفضاء


في وقت سابق من هذا العام ، اجتمعت مجموعة صغيرة من المتفرجين في حوض ديفيد تايلور النموذجي ، وهو تجمع موجي داخلي تابع للبحرية في ماريلاند ، لمشاهدة شيء لا يمكنهم رؤيته. في كل نهاية المرفق ، كان هناك عمود طوله 13 قدمًا ومكعبًا صغيرًا فوقه. شعاع ليزر قوي بالأشعة تحت الحمراء خرج من أحد المكعبات ، مما أدى إلى إصابة مجموعة من الخلايا الضوئية داخل المكعب المقابل. بالنسبة للعين المجردة ، بدا الأمر وكأنه مجموعة كبيرة من لا شيء. الدليل الوحيد على حدوث أي شيء جاء من صانع قهوة صغير في مكان قريب ، والذي كان يخرج "مخالب الليزر" باستخدام الطاقة المولدة من قبل النظام فقط.

تمكن إعداد الليزر من نقل 400 واط من الطاقة – وهو ما يكفي للعديد من الأجهزة المنزلية الصغيرة – عبر مئات الأمتار من الهواء دون تحريك أي كتلة. يأمل مختبر البحوث البحرية الذي يدير المشروع استخدام النظام لإرسال الطاقة للطائرات بدون طيار أثناء الرحلة. لكن بول جافي ، مهندس الإلكترونيات في NRL ، يضع نصب أعينه مشكلة أكثر طموحًا: نقل الطاقة الشمسية إلى الأرض من الفضاء. على مدار عقود من الزمن ، كانت الفكرة محفوظة لـ The Future ، لكن سلسلة من الإنجازات التكنولوجية وبرنامج أبحاث حكومي جديد ضخم يشير إلى أن اليوم البعيد قد وصل أخيرًا.

منذ أن ظهرت فكرة الطاقة الشمسية الفضائية لأول مرة في الخيال العلمي لإسحاق أسيموف في أوائل الأربعينيات من القرن العشرين ، طرح العلماء والمهندسون العشرات من المقترحات لإعادة المفهوم إلى الحياة ، بما في ذلك المصفوفات الشمسية القابلة للنفخ والتجميع الذاتي الآلي. لكن الفكرة الأساسية هي نفسها دائماً: قمر صناعي عملاق في المدار يحصد الطاقة من الشمس ويحولها إلى أفران ميكروويف أو ليزر لنقلها إلى الأرض ، حيث يتم تحويلها إلى كهرباء. لا تغيب الشمس أبدًا في الفضاء ، لذلك يمكن لنظام الطاقة الشمسية في الفضاء توفير الطاقة المتجددة إلى أي مكان على هذا الكوكب ، ليلًا أو نهارًا ، أو المطر أو أشعة الشمس.

مثل الطاقة الانصهار ، بدا أن الطاقة الشمسية المستندة إلى الفضاء محكوم عليها أن تصبح تقنية كانت دائمًا على بعد 30 عامًا. استمرت المشكلات الفنية في الظهور ، وبقيت تقديرات التكلفة في الستراتوسفير ، وبما أن الخلايا الشمسية أصبحت أرخص وأكثر كفاءة ، يبدو أن حالة الطاقة الشمسية الفضائية تتقلص.

هذا لم يمنع وكالات البحوث الحكومية من المحاولة. في عام 1975 ، بعد شراكة مع وزارة الطاقة في سلسلة من دراسات الجدوى المتعلقة بالطاقة الشمسية الفضائية ، قامت ناسا بنقل 30 كيلو واط من الطاقة على مسافة ميل واحد باستخدام طبق ميكروويف عملاق. تعد الطاقة المقطوعة من الجوانب المهمة للطاقة الشمسية الفضائية ، لكن هذا الاختبار لا يزال أقوى دليل على هذه التكنولوجيا حتى الآن. يقول جافي: "لقد مر ما يقرب من 45 عامًا على مظاهرة ناسا ، ولا تزال العلامة المائية العالية ، تتحدث عن نفسها". "لم تكن الطاقة الشمسية الفضائية حتمية وطنية ، وبالتالي فإن الكثير من هذه التكنولوجيا لم تتقدم بشكل ملموس."

شهد جون مانكينز ، وهو فيزيائي سابق في ناسا ومدير تكنولوجيات الفضاء الشمسية ، كيف قتلت البيروقراطية الحكومية تطوير الطاقة الشمسية الفضائية بشكل مباشر. في أواخر التسعينيات من القرن الماضي ، قام مانكينز بتأليف تقرير لوكالة ناسا خلص إلى أن الوقت قد حان مرة أخرى لأخذ الطاقة الشمسية الفضائية على محمل الجد وقاد مشروعًا لإجراء دراسات التصميم على نظام ساتلي. على الرغم من بعض النتائج الواعدة ، انتهت الوكالة بالتخلي عنها.

في عام 2005 ، غادر مانكينز وكالة ناسا للعمل كمستشار ، لكنه لم يستطع التخلص من فكرة الطاقة الشمسية الفضائية. لقد قام ببعض التجارب المتواضعة في مجال الطاقة الشمسية الفضائية ، وحتى حصل على منحة من برنامج NASA Innovative Advanced Concepts في عام 2011. وكانت النتيجة SPS-ALPHA ، التي أطلق عليها مانكينز "أول ساتل عملي للطاقة الشمسية". لإنشاء قمر صناعي كبير يعمل بالطاقة الشمسية من بين آلاف القطع الصغيرة. "لقد أدى تصميمه المعياري إلى انخفاض تكلفة الأجهزة بشكل كبير ، على الأقل من حيث المبدأ.