ابداع روشی تحول آفرین در تولید انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا

نسخه آزمایشی جدید Caltech در زمینه انرژی خورسیدی مبتنی بر فضا قرار است در ژانویه 2023 راه اندازی شود و می تواند روش جمع آوری و بهره برداری انرژی خورشیدی را در آینده متحول کند.

به گزارش تکناک، پروژه انرژی خورشیدی فضایی (SSPP) آماده می شود اولین تجهیزات لازم را در فضا قرار دهد تا رویای بهره برداری انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا را به واقعیت تبدیل کند. این تکنولوژی می تواند به طور قابل توجهی انرژی بیشتری نسبت به آرایه های خورشیدی زمینی تولید کند.

تجهیزاتی که برای اثبات این فناوری قرار است استفاده شود 50 کیلوگرم وزن دارد و با استفاده از فضاپیمای Momentus Vigoride که توسط اسپیس ایکس در ماه ژانویه قرار است به فضا منتقل می‌شود، در فضا مستقر می‌شود. این تجهیزات از سه جزء اصلی تشکیل شده است. چند سازه آزمایشی فوق سبک قابل استقرار در مدار (DOLCE) آرایه مایکروویو برای انتقال آزمایشی نیرو در مدار پایین (MAPLE) و مجموعه ای از 22 نوع مختلف سلول فتوولتائیک به نام ALBA.

دونالد برن، یکی از اعضای هیئت امنای Caltech که برای اولین بار پروژه انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا را به این دانشگاه پیشنهاد داد می گوید: سال‌ها، من رویای این را داشتم که چگونه انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا می‌تواند برخی از ضروری‌ترین چالش‌های بشریت را حل کند.

رئیس دانشگاه Jean-Lou Chameau که در سال 2013 برای تامین بودجه اولیه برای این پروژه کمک کرده بود در بیانیه Caltech گفت. امروز، من از حمایت دانشمندان برجسته Caltech که برای تحقق این رویا با هم رقابت می کنند، هیجان زده هستم.

این دانشمندان قرار است سه چالش اصلی انرژی خورسیدی مبتنی بر فضا ، یعنی استقرار، کارایی و انتقال بی‌سیم به زمین را آزمایش کنند. آزمایش‌های ALBA و MAPLE برای آماده سازی زمان بر است، اما DOLCE، که پنل خورشیدی و استقرار سازه فوقانی اثبات کننده را آزمایش می‌کند، در ابتدا و به سرعت انجام می‌شود.

سرجیو پلگرینو، یکی از مدیران SSPP و استاد هوافضا در Caltech گفت: ما قصد داریم ظرف چند روز پس از دسترسی به ثابت کننده از فضاپیمای Momentus، دستور استقرار DOLCE را صادر کنیم. باید فوراً بدانیم که آیا DOLCE کار می کند یا خیر؟

باز کردن سازه فوقانی برای ثابت کننده یک مانور ظریف خواهد بود، دقیقاً شبیه به استقرار تلسکوپ فضایی جیمز وب در ژانویه 2022. DOLCE همچنین فناوری های جدید را برای اولین بار در فضا آزمایش خواهد کرد و چیزهای زیادی می تواند صحیح انجام نشود.

پلگرینو گفت: بارها، ما از همکاران ناسا و آزمایشگاه پیشرانه جت Caltech در صنعت فضایی کالیفرنیای جنوبی در مورد روش‌های طراحی و آزمایشی که برای توسعه مأموریت‌های موفقیت‌آمیز استفاده می‌شود، مشاوره خواستیم. ما سعی کردیم خطر شکست را کاهش دهیم، حتی اگر توسعه فناوری‌های کاملاً جدید ذاتاً فرآیندی پرخطر است.

با این حال، بازده می تواند بسیار زیاد باشد، و نه فقط برای انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا.

DOLCE معماری جدیدی را برای فضاپیماهای با انرژی خورشیدی و آرایه های آنتن فازی ثابت خواهد کرد. از آخرین نسل مواد کامپوزیت فوق نازک برای دستیابی به راندمان و انعطاف پذیری بی سابقه بسته بندی بهره می برد. پلگرینو گفت، با پیشرفت‌های بیشتری که قبلاً روی آن کار کرده‌ایم، برنامه‌های کاربردی برای انواع ماموریت‌های فضایی آینده را پیش‌بینی می‌کنیم.

انرژی خورسیدی مبتنی بر فضا ایده جدیدی نیست، اما یک ایده هیجان انگیز است. برخلاف انرژی خورشیدی زمینی، ماهواره‌های فضایی می‌توانند از بسیاری از معایب سلول‌های خورشیدی زمینی مانند آب و هوای نامناسب و چرخه‌های طولانی روز و شب جلوگیری کنند. البته چالش این است که این نوع انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا است و دسترسی به فضا و ساختن تجهیزات لازم آن دشوار است.

کار بلند کردن یک آرایه خورشیدی 50 کیلوگرمی در صدها مایل دور تر از سطح زمین بسیار گران قیمت است و یکی از مواردی است که پروژه ALBA را بسیار مهم می کند. 22 سلول خورشیدی قرار است برای کارآمدترین شکل مجموعه خورشیدی آزمایش شوند تا محققان Caltech بتوانند تشخیص دهند با توجه به هزینه راه اندازی آن در وهله اول، کدام فناوری بیشترین نوید را برای عملی کردن انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا به لحاظ اقتصادی میدهد.

مانع بزرگ دیگری که MAPLE آن را آزمایش خواهد کرد، این است که چگونه می‌توان انرژی را که توسط ماهواره‌های فضایی جمع‌آوری می شود به زمین بازگردانیم تا بتوانیم از آن استفاده کنیم.

علی حاجی‌میری، یکی از مدیران SSPP و استاد مهندسی برق و مهندسی پزشکی در Caltech، گفت: کل آرایه MAPLE انعطاف‌پذیر است،  همچنین تراشه‌های الکترونیکی انتقال انرژی بی‌سیم اصلی و عناصر انتقال دهنده آن از ابتدا طراحی شده‌اند. این بازاندیشی اساسی سیستم در مراحل پایه برای یافتن راه حل های مقیاس پذیر برای اثبات کننده ضروری است.

حاجی میری افزود: مهم نیست چه اتفاقی می افتد، این نمونه اولیه یک گام بزرگ رو به جلو است. این تجهیزات اینجا روی زمین کار می کنند و مراحل دقیق مورد نیاز برای پرتاب به فضا را پشت سر گذاشته است. هنوز خطرات زیادی وجود دارد، اما گذراندن کل این فرآیند درس های ارزشمندی به ما آموخته است. ما معتقدیم که آزمایش‌های فضایی اطلاعات مفید بیشتری را در اختیار ما قرار می‌دهد که پروژه را در ادامه حرکت به جلو هدایت خواهد کرد.