นักวิจัยกำลังทำการทดลองเพื่อสร้างพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศและส่งกลับมายังโลกแบบไร้สาย
การจำลองดาวเทียมพลังงานแสงอาทิตย์ CASSIOPeiA ที่ออกแบบโดยอังกฤษ ภาพ: Space Solar
อาลี ฮาจิมิริ ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (Caltech) ใช้เวลากว่าทศวรรษในการค้นคว้าวิธีการส่งเซลล์แสงอาทิตย์ขึ้นสู่อวกาศและส่งพลังงานกลับมายังโลก ตามรายงานของ CNN ในปีนี้ ฮาจิมิริและเพื่อนร่วมงานได้ก้าวไปอีกขั้นในการทำให้การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศเป็นจริง ในเดือนมกราคม 2023 พวกเขาได้ส่ง Maple ซึ่งเป็นต้นแบบยาว 30 เซนติเมตรที่ติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณแบบยืดหยุ่นและน้ำหนักเบามาก เป้าหมายของพวกเขาคือการรวบรวมพลังงานจากดวงอาทิตย์และส่งผ่านแบบไร้สายในอวกาศ ปริมาณไฟฟ้าที่ทีมงานรวบรวมได้นั้นเพียงพอที่จะจ่ายไฟให้กับหลอดไฟ LED สองหลอด
อย่างไรก็ตาม เป้าหมายที่กว้างกว่าของนักวิจัยคือการดูว่าเมเปิ้ลสามารถส่งพลังงานกลับมายังโลกได้หรือไม่ ในเดือนพฤษภาคม 2023 ทีมวิจัยได้ตัดสินใจทำการทดลองเพื่อค้นหาว่าจะเกิดอะไรขึ้น บนดาดฟ้าของวิทยาเขต Caltech ในเมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย ฮาจิมิริและ นักวิทยาศาสตร์ อีกหลายคนสามารถรับสัญญาณของเมเปิ้ลได้ พลังงานที่พวกเขาตรวจจับได้นั้นน้อยเกินไปจนไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ แต่พวกเขาประสบความสำเร็จในการส่งไฟฟ้าแบบไร้สายจากอวกาศ
การผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศไม่ใช่แนวคิดที่ซับซ้อนมากนัก มนุษย์สามารถใช้ประโยชน์จากพลังงานมหาศาลของดวงอาทิตย์ในอวกาศได้ ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่มีอยู่ตลอดเวลา โดยไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพอากาศที่เลวร้าย เมฆปกคลุม เวลากลางคืน หรือฤดูกาล มีแนวคิดมากมายในการทำเช่นนี้ แต่ต่อไปนี้คือวิธีการทำงาน ดาวเทียมพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 ไมล์ ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรที่ระดับความสูง เนื่องจากโครงสร้างมีขนาดใหญ่มาก จึงประกอบด้วยโมดูลขนาดเล็กที่ผลิตเป็นจำนวนมากหลายแสนชิ้น เช่น อิฐเลโก้ ที่ประกอบขึ้นในอวกาศด้วยหุ่นยนต์อัตโนมัติ
แผงโซลาร์เซลล์ของดาวเทียมจะรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์ แปลงเป็นคลื่นไมโครเวฟ และส่งพลังงานดังกล่าวมายังโลกแบบไร้สายผ่านเครื่องส่งสัญญาณขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถส่งสัญญาณไปยังตำแหน่งเฉพาะบนพื้นดินได้อย่างแม่นยำ คลื่นไมโครเวฟสามารถทะลุผ่านเมฆและสภาพอากาศเลวร้ายได้อย่างง่ายดาย โดยมุ่งหน้าสู่เสาอากาศรับสัญญาณบนโลก จากนั้นคลื่นไมโครเวฟจะถูกแปลงกลับเป็นพลังงานไฟฟ้าและป้อนเข้าสู่ระบบไฟฟ้า
เสาอากาศรับสัญญาณมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6 กิโลเมตร และสามารถสร้างบนบกหรือในทะเลได้ เนื่องจากโครงสร้างคล้ายกริดนั้นแทบจะโปร่งใส จึงสามารถใช้พื้นดินด้านล่างเสาอากาศเพื่อทำแผงโซลาร์เซลล์ ฟาร์ม หรือการใช้งานอื่นๆ ได้ ดาวเทียมเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ดวงเดียวในอวกาศสามารถผลิตไฟฟ้าได้ 2 กิกะวัตต์ ซึ่งเทียบเท่ากับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดกลาง 2 แห่งในสหรัฐอเมริกา
อุปสรรคสำคัญต่อเทคโนโลยีนี้คือต้นทุนที่สูงในการส่งโรงไฟฟ้าขึ้นสู่วงโคจร ซึ่งเริ่มมีการเปลี่ยนแปลงในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เนื่องจากบริษัทต่างๆ เช่น SpaceX และ Blue Origin เริ่มพัฒนาจรวดที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ ต้นทุนการปล่อยจรวดในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 1,500 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม ซึ่งน้อยกว่าต้นทุนการปล่อยจรวดในยุคกระสวยอวกาศในช่วงต้นทศวรรษ 1980 ถึง 30 เท่า
ผู้สนับสนุนแนวคิดดังกล่าวกล่าวว่าพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศสามารถให้พลังงานแก่ประเทศพัฒนาแล้วที่มีความต้องการพลังงานมหาศาลแต่ขาดโครงสร้างพื้นฐาน นอกจากนี้ยังสามารถให้บริการแก่เมืองและหมู่บ้านห่างไกลในอาร์กติกจำนวนมากที่ต้องอยู่ในความมืดมิดเป็นเวลาหลายเดือนในแต่ละปี และช่วยเหลือชุมชนที่ประสบปัญหาไฟฟ้าดับเนื่องจากภัยธรรมชาติหรือความขัดแย้ง
แม้ว่าแนวคิดและการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์จะยังมีอีกมาก แต่รัฐบาลและบริษัทต่างๆ ทั่วโลก เชื่อว่าพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศสามารถตอบสนองความต้องการไฟฟ้าสะอาดที่เพิ่มขึ้นและช่วยแก้ไขวิกฤตสภาพอากาศได้ ในสหรัฐอเมริกา ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพอากาศมีแผนจะเปิดตัวยานทดลองขนาดเล็กที่เรียกว่า Arachne ในปี 2025 ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือของสหรัฐอเมริกาได้เปิดตัวโมดูลในเดือนพฤษภาคม 2020 บนยานทดสอบในวงโคจรเพื่อทดสอบฮาร์ดแวร์ผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในสภาพอวกาศ สถาบันเทคโนโลยีอวกาศแห่งประเทศจีนมีเป้าหมายที่จะส่งดาวเทียมแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ขึ้นสู่วงโคจรต่ำในปี 2028 และขึ้นสู่วงโคจรสูงในปี 2030
รัฐบาล อังกฤษได้ดำเนินการศึกษาวิจัยอิสระและสรุปว่าการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศสามารถทำได้จริงในทางเทคนิคด้วยการออกแบบ เช่น CASSIOPeiA ซึ่งเป็นดาวเทียมขนาด 1.7 กม. ที่สามารถส่งพลังงานได้ 2 กิกะวัตต์ นอกจากนี้ สหภาพยุโรปยังกำลังพัฒนาโปรแกรม Solaris เพื่อพิจารณาความเป็นไปได้ทางเทคนิคของพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศอีกด้วย
ในแคลิฟอร์เนีย Hajimiri และทีมงานของเขาใช้เวลาหกเดือนที่ผ่านมาในการทดสอบต้นแบบเพื่อรวบรวมข้อมูลสำหรับการออกแบบรุ่นต่อไป เป้าหมายสูงสุดของ Hajimiri คือชุดใบเรือที่ยืดหยุ่นและมีน้ำหนักเบาซึ่งสามารถขนส่ง ปล่อย และกางออกในอวกาศได้ โดยมีส่วนประกอบนับพันล้านชิ้นทำงานประสานกันอย่างสมบูรณ์แบบเพื่อส่งพลังงานไปยังที่ที่ต้องการ
อัน คัง (ตามรายงานของ CNN )
ลิงค์ที่มา
การแสดงความคิดเห็น (0)