پروژه انرژی خورشیدی فضایی جاه طلبانه Caltech، که با بودجه میلیون دلاری حمایت شده است، در حال آماده شدن برای پرتاب اولین نمونه های اولیه خود در مدار است.
به گزارش تک ناک، این سازه های فوق سبک پیشرفته، انرژی را جمع آوری، تبدیل و به صورت بی سیم ارسال می کنند.
واضح است که چرا شما می خواهید انرژی خورشیدی را در فضا جمع آوری کنید. دسترسی 24 ساعته به انرژی تقریباً بی حد و حصر خورشیدی بدون وجود جو در راه، چه رسد به آب و هوا یا موانع.
پتانسیل انرژی در فضا در هر متر مربع پنل خورشیدی هشت برابر بهتر از زمین است. مشکل همیشه این بوده است که چگونه این کار را انجام می دهید و در واقع، چقدر هزینه دارد. هزینه های مربوط به پرتاب، مونتاژ و نگهداری تجهیزات در فضا بسیار زیاد است. مقیاس یک تاسیسات خورشیدی فضایی ارزشمند، حیرتانگیز است و مشکلات بیسابقه موانع عظیمی را در هر مرحله از سفر ایجاد میکنند.
تیمی در Caltech که دلسرد نشده و در واقع از این چالش انرژی گرفته اند، اکنون نزدیک به یک دهه است که روی پروژه انرژی خورشیدی فضایی کار می کنند. در سال 2013 با کمک مالی باورنکردنی بیش از 100 میلیون دلاری توسط رئیس شرکت ایروین، دونالد برن، راه اندازی شد ( کمکی که اخیراً فاش شده است ) و توسط Northrop Grumman در سال 2015 به مبلغ 17.5 میلیون دلار افزایش یافت.
این پروژه اساساً در سه مرحله در حال انجام است. یک گروه روی سلولهای فتوولتائیک بسیار سبک و با راندمان بالا کار میکردند که نسبت توان به وزن آنها 50 تا 100 برابر بیشتر از پنلهای خورشیدی است که در حال حاضر در ایستگاه فضایی بینالمللی و ماهوارههای مدرن استفاده میشوند.
تیم دوم بر روی توسعه تجهیزات بسیار سبک، مینیاتوری و کم هزینه متمرکز شده است تا توان DC را از پنل های خورشیدی به توان فرکانس رادیویی تبدیل کند، سپس آن را با استفاده از دستکاری فاز برای هدایت الکترونیکی پرتو به سمت آرایه های گیرنده روی سطح را به زمین ارسال کند
این دو تیم پیشرفت خود را در نمونههای اولیه کاربردی از یک “کاشی” ترکیب کردهاند .حدود 10 سانتیمتر (3.9 اینچ) مربع، ترکیبی از جذب انرژی خورشیدی، تبدیل به RF و انتقال بیسیم. این کاشیهای بسیار منعطف و یکپارچه، هر کدام کمتر از 2.8 گرم وزن دارند، و به گونهای طراحی شدهاند که تا به پیکربندی با فضای هدر رفته در حد صفر برسند، تا در یک وسیله پرتاب قرار داده شوند و به داخل پرتاب شوند.
کل آرایه خورشیدی فضایی به عنوان یک مجموعه فوق ماژولار در نظر گرفته شده است. کاشی ها به گونه ای طراحی شده اند که در نوارهایی با عرض 2 متر (6.6 فوت) به طول 60 متر (197 فوت) ادغام شوند. این نوارها در ماژول هایی با ابعاد 60×60 متر (197×197 فوت) گنجانده شده اند.
گروه سوم روی چگونگی ساخت یک آرایه در اندازه کامل کار میکنند که هزاران کاشی را در ماژولها و هزاران ماژول را در یک مجموعه عظیم برداشت و انتقال انرژی خورشیدی با مساحتی در حدود 9 کیلومتر مربع (3.5 مایل مربع) ترکیب میکند. این گروه با چالش ایجاد ساختارهای فضایی فوقالعاده سبک و بسیار نازک برای این ماژولها مواجه میشود که بهطور باورنکردنی محکم است، و سپس به طور مستقل در ماژولهای عظیم باز میشوند و شکل و موقعیت خود را حفظ میکنند، زیرا آرایه مانند فرش پرنده در فضا میچرخد.
این تیم قبلاً کارهای شگفت انگیزی انجام داده است. آنها با الهام از اوریگامی و کایریگامی ژاپنی، سازه های سیم پیچ، تاشو، خود مونتاژ شونده را طراحی و نمونه سازی کردند ( از جمله اتصالات کویل شونده ) با وزن فقط 150 گرم در متر مربع (0.45 اونس در فوت مربع). برخی از این موارد را می توانید در ویدیوی زیر مشاهده کنید.
در حالی که هنوز فرستنده های خود را به صورت الکترونیکی به سمت ایستگاه های گیرنده غول پیکر در زیر زمین نشانه می گیرند ، مشکل زاویه دادن پانل های خورشیدی آن به سمت خورشید تا حد امکان و به صورت غیرفعال پیش می آید و این مسئله مطرح می شود که دقیقاً کدام مدار را باید طی کرد . یک مدار ژئوسنکرون که دائماً به سمت یک گیرنده منفرد روی زمین در زیر می رود یا یک مدار پایین تر و ارزان تر که به چندین تاسیسات برداشت خورشیدی و چندین گیرنده محدود به زمین نیاز دارد.
به نظر می رسد که محاسبات مالی در این مرحله به نفع دومی باشد. حتی اگر چنین سیستمی به 39 پرتاب فضایی در مقابل نیاز داشته باشد به نظر می رسد که پنج آرایه خورشیدی در یک مدار میانی زمین، پوشیده از برداشت کننده های خورشیدی دو طرفه و فرستنده های یک طرفه، از نظر هزینه همسطح انرژی (LCoE) برتری داشته باشند،. در مقابل فقط 13 پرتاب فضایی برای یک سیستم ژئوسنکرون تک آرایه – البته با فرضیات بسیاری نیاز است اما هزینه انرژی خورشیدی فضایی همچنان در محدوده 1 تا 2 دلار آمریکا به ازای هر کیلووات ساعت خواهد بود . این در حالی است که برق ایالات متحده در حال حاضر به طور متوسط کمتر از 0.17 دلار آمریکا در هر کیلووات ساعت به فروش می رسد.
در دسامبر سال جاری، آزمایش نمونه اولیه مبتنی بر فضا نیز انجام خواهد شد، نقطه عطفی که منعکس کننده بودجه باورنکردنی این تیم برای کار با آن است. دقیقاً مشخص نیست که پول برای این پروژه تا کجا خرج خواهد شد، اما بعید است که حتی 120 میلیون دلار نیز تأثیر زیادی در پشتهای از اسپندولهای مورد نیاز برای راهاندازی و راهاندازی یک دکل خورشیدی فضایی با اندازه کامل ایجاد کند.
شرکت نیوزلندی Emrod اوایل این ماه این استدلال را مطرح کرد که ساخت یک شبکه زمینی برداشت انرژی تجدیدپذیر بسیار ارزان تر است و صرفاً انرژی را از طریق ماهواره به اطراف ارسال می کند. اما به هر حال، جسارت محض پروژه انرژی خورشیدی فضایی، و همچنین پیشرفتهای اساسی که در چندین زمینه مختلف انجام میدهد، آن را به پروژهای با اهمیت تبدیل کرده است.
