كهرباء الطاقة الشمسية الفضائية تنجح في أول اختبار (فيديو)

يفتح نجاح أول اختبار لتوليد الطاقة الشمسية الفضائية الباب على مصراعيه أمام إجراء مزيد من التجارب الرامية إلى تطوير تلك التقنية التي ظلت حُلمًا يراود خيال العلماء لعقود.

ويأمل العلماء في تعظيم إنتاجية الكهرباء المتجددة عبر تعزيز المشروعات ذات الصلة خارج حدود كوكب الأرض؛ ما يقود إلى تسريع وتيرة الجهود المناخية المبذولة في مسار التحول الأخضر وتحقيق أمن الطاقة، وفق معلومات طالعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وما قد يساعد على تحقيق مشروع الطاقة الشمسية الفضائية هو توافر أشعة الشمس في الفضاء بما يزيد على 10 مرات عن نظيرتها على سطح الأرض، إلى جانب إمكان التقاط أشعة الشمس هناك بوساطة الألواح الشمسية على مدار الساعة، بدلًا من ساعات النهار فقط كما هو الحال على الأرض، ما يتيح توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في الفضاء بكميات غير محدودة.

تجربة ناجحة

نجحت أول تجربة لإرسال الطاقة الشمسية الفضائية إلى الأرض من قمر صناعي بعد عام كامل من المحاولات، وفق بيان نشره معهد كاليفورنيا للتقنية "كالتيك" -جامعة خاصة مفتوحة أُسِست في مدينة باسادينا الأميركية-.

وكان مشروع سبيس سولار باور ديمونستريتور (The Space Solar Power Demonstrator) قد أُطلق في الثالث من يناير/كانون الثاني (2023) بهدف إظهار جدوى التقاط الطاقة الشمسية الفضائية وتحويلها لاسلكيًا إلى الأرض على نطاق تجاري، خلال يوم واحد.

وأنجِزت المهمة التي قادتها نخبة من العلماء في معهد "كالتيك" كل تجاربها الـ3 لاختبار التقنية الرئيسة لتلك المهمة.

لوحات شمسية جديدة

اشتملت المهمة على تضمين لوحات شمسية جديدة مستوحاة من الأوريغامي (فن طي الورق الياباني)، وتصميمات خلايا شمسية مختلفة إلى جانب جهاز إرسال يعمل بالموجات الميكروية -موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية قصيرة وترددات عالية-.

وقال "كالتيك" إن نجاح مهمة إرسال الطاقة الشمسية الفضائية إلى الأرض من شأنها أن "تساعد على رسم مستقبل الطاقة الشمسية الفضائية"، غير أنه قد أوصى بضرورة إجراء مزيد من الأبحاث قبل أن يصبح هذا الحلم واقعًا.

وفي هذا السياق قال رئيس معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وأستاذ الفيزياء توماس روزنباوم إن "الطاقة الشمسية المنبعثة من الفضاء بأسعار تجارية، لإضاءة الكرة الأرضية، ما زالت احتمالًا مستقبليًا"، في تصريحات رصدتها منصة الطاقة المتخصصة.

وأوضح روزنباوم: "لكن تلك المهمة الحاسمة قد أظهرت، بما لا يدع مجالًا للشك، أنه ينبغي أن تكون قابلة للتحقيق في المستقبل".

أولى خلايا شمسية فضائية

يُشار إلى أن أول مصفوفة شمسية متمركزة في الفضاء أطلقت كميات كبيرة من الكهرباء النظيفة المتجددة إلى الأرض عبر الموجات الميكرووة كانت قد صُممت قبل أكثر من نصف قرن.

وفي العام الماضي (2023)، أعلنت وكالة استكشاف الفضاء اليابانية جاكسا (JAXA) أنها خططت لإنشاء محطة شمسية تجارية في الفضاء بحلول منتصف العقد الحالي (2025)، وتستهدف وكالة الفضاء الأوروبية (European Space Agency) إنشاء مشروع تطوير عبر برنامج سولاريس (Solaris) الخاص بها.

ونجحت جاكسا أولًا في إرسال الطاقة الشمسية الفضائية عبر الموجات الميكروية في عام 2015، إذ بثت سعة قدرها من 1.8 كيلوواط من الكهرباء إلى جهاز استقبال يقع على بُعد 55 مترًا، وهو ما يقارب نفس كمية الكهرباء اللازمة لتسخين غلاية إلى درجة الغليان.

وشهدت أحدث التجارب أول إظهار ناجح لتجميع الطاقة الشمسية من خلايا شمسية وإعادة إرسالها إلى كوكب الأرض.

من جهته قال أستاذ هندسة الطيران في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا سيرجيو بيليغرينو: "أظهر اختبار الفضاء قوة المفهوم الأساسي للطاقة الشمسية الفضائية؛ ما سمح لنا بتحقيق نشر ناجح على الرغم من وجود نقاط خلل".

وأضاف بيليغرينو: "لقد أعطتنا عملية استكشاف الأخطاء وإصلاحها العديد من الأفكار الجديدة"، في تصريحات تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.

تحديات قائمة

هناك العديد من التحديات التي يجب التغلب عليها قبل أن يعتقد الباحثون أن تلك التقنية ذات جدوى تجارية، بما في ذلك تقليل تكلفة المواد المستعملة وجعل الألواح مقاومة للإشعاع الفضائي.

ويتعيّن أن تتصف الخلايا الشمسية الفضائية بخفة الوزن، والكفاءة العالية؛ بما يقلل من تكاليف إطلاقها إلى الفضاء الخارجي، وتظل تلك أحد التحديات التي تواجه توليد الكهرباء النظيفة في الفضاء.

كما يستلزم أن تتمتع الخلايا بالقدرة على مقاومة الإشعاع في الفضاء، وتعزيز درجة تعرض الخلايا الشمسية للسطوع، عبر استعمال المكثفات والمرايا والهياكل المبتكرة الأخرى.

يُشار إلى أنه في عام 2023، اكتشف العلماء في جامعة بنسلفانيا كيفية مضاعفة كفاءة خلية شمسية خفيفة الوزن للغاية يمكن استعمالها في محطات الطاقة الشمسية الفضائية.

كما اخترع باحثون في جامعة سيدني في أستراليا نوعًا من الألواح الشمسية ذاتية الشفاء قادرة على استعادة 100% من كفاءتها الأصلية بعد تعرضها للتلف بسبب الإشعاع الفضائي.

ويوضّح الفيديو أدناه مقتطفات من مشروع سبيس سولار باور ديمونستريتور:

موضوعات متعلقة..

• توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في الفضاء حُلم قد يتحقق عام 2035
• الألواح الشمسية الفضائية.. مشروع قد ينير الأرض بالكهرباء النظيفة (فيديو وصور)
• محطة طاقة شمسية فضائية تُسهل العيش على سطح القمر

اقرأ أيضًا..

• أكبر ناقلة سيارات تعمل بالغاز المسال في العالم تدخل حيز التشغيل (صور)
• هل تتأثر صادرات النفط السعودي بتوترات البحر الأحمر؟.. رئيس أرامكو يجيب
• شركات التكرير الهندية تتنافس على النفط الفنزويلي.. بديل الشرق الأوسط