أجهزة الطاقة الشمسية الفضائية جاهزة للاختبار في العالم الحقيقي في الفضاء

تكبير / الإطار المطلوب لنشر الأجهزة يعمل على الأرض ، لذا حان الوقت لاختباره في الفضاء. معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / مومنتوس

أصبحت الطاقة الشمسية أرخص وسيلة لتوليد الكهرباء على وجه الأرض. لكن بناءه على الأرض يضع قيودًا كبيرة على مقدار الطاقة التي يمكن أن يولدها ، حيث غالبًا ما يعيق الظلام والغيوم الطريق. لذلك كان هناك دائمًا عدد قليل من الأشخاص الذين أحبوا فكرة وضع الألواح الشمسية حيث يمكنهم توليد الكهرباء على مدار 24 ساعة في اليوم: الفضاء.

بينما يجعلك هذا قريبًا من توليد الطاقة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، إلا أنه يأتي مع مجموعة واضحة جدًا من الجوانب السلبية: تكاليف بدء التشغيل المرتفعة ، وعدم القدرة على صيانة الأجهزة ، وصعوبة إعادة الطاقة إلى المكان المطلوب. كان من الصعب تحديد كيفية أداء هذه المقايضات في سوق الطاقة ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن سوق الطاقة يتغير بسرعة كبيرة ، وجزئيًا لأننا لا نعرف حقًا كيف ستبدو أجهزة الطاقة الشمسية الفضائية.

ومع ذلك ، وبتمويل من جهة مانحة خاصة ، عمل الباحثون في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بهدوء على تطوير التكنولوجيا اللازمة لتشغيل الطاقة الشمسية في الفضاء. ويبدو أنهم مستعدون على ما يبدو لوضع مواد الاختبار في ظروف الفضاء القاسية ، وذلك بفضل الإطلاق الناجح لـ Falcon 9 هذا الصباح. ماذا نحتاج؟

يتشكل التصميم المخطط لفريق معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا لمحطة طاقة فضائية من خلال اعتبارات اقتصادية بسيطة: ستكون التكلفة الأكبر هي الرحلة إلى المدار ، حيث يكون الوزن هو العامل الرئيسي. لذا فإن تحقيق أقصى استفادة من وزن معين أمر أساسي في التخطيط له. يحد التصميم من الوزن جزئيًا عن طريق تقليل هيكل الدعم للأجهزة الوظيفية ، بما في ذلك الكابلات. للقيام بذلك ، تكون "لوحاتها" قائمة بذاتها ، مع دعمها الهيكلي الخاص ومرسل الطاقة. تتلاءم هذه الألواح الفردية معًا مثل البلاط لتشكيل مساحة أكبر ولكنها ستعمل بشكل مستقل.

يحدد هذا التصميم ما يحتاج فريق معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا إلى اختباره: جهاز إرسال طاقة خفيف الوزن ، وغشاء رقيق يمكن نشره في الفضاء ، ومواد كهروضوئية مختلفة يمكن وضعها على الغشاء المرن. وهذا هو بالضبط ما هو متوفر الآن في أجهزتهم التجريبية.

تشتمل الأجهزة على MAPLE (مصفوفة الميكروويف لتجربة المدار المنخفض لنقل الطاقة) ، وهي مجموعة من أجهزة إرسال الميكروويف المرنة وخفيفة الوزن القادرة على المزامنة الدقيقة اللازمة لمجموعة كبيرة من أجهزة الإرسال لإرسالها إلى مستلم واحد. تحتوي MAPLE على جهازي استقبال مختلفين على متنها بحيث يمكن اختبار قدرة الإرسال المباشر.

DOLCE هي تجربة مركبة خفيفة الوزن قابلة للنشر في المدار ، وسوف تتوسع مرة واحدة في المدار لتغطي مساحة تبلغ حوالي أربعة أمتار مربعة. الغرض منه هو اختبار الإطار المستخدم لتمديد ودعم الألواح الشمسية في الفضاء.

أجهزة DOLCE في شكلها المضغوط. معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / مومنتوس

لا تذكر Caltech ما تمثله ALBA ، ولكنها ستكون مجموعة من 22 مادة كهروضوئية مختلفة وسيتم استخدامها لتحديد أي منها يتحمل جيدًا في الفضاء.

يتم توصيل جميع الأجهزة بمركبة نقل مداري تجارية ، تُستخدم لنقل الأقمار الصناعية الأصغر إلى مدارها المقصود. يجب أن يستمر اختبار DOLCE ، الذي يتكون بشكل كبير من تحديد ما إذا كان يعمل بنجاح ، بسرعة نسبيًا ، حيث يتم التقاط النتائج بواسطة كاميرات الفيديو الموجودة على متن الطائرة وإعادتها إلى الأرض. وعلى النقيض من ذلك ، فإنهم يتوقعون أن يستغرق اختبار المواد الكهروضوئية حوالي ستة أشهر في المدار لتحقيق نتائج واضحة. الخطوات الأولى

ليس من الصعب معرفة سبب قيام فريق جامعي بذلك وليس شركة خاصة. الفضاء مكلف ولا نعرف حتى ما هي التقنيات التي ستعمل لتوليد ونقل الطاقة من المدار. ستكون دعوى قضائية شديدة الخطورة لشركة خاصة ، لا سيما بالنظر إلى السرعة التي انخفضت بها تكلفة الطاقة المتجددة القائمة على الأرض. اعتمادًا على تقدم الاختبارات ، من المحتمل أن يستغرق الأمر منا وقتًا طويلاً قبل أن نتمكن من نشر محطة طاقة شمسية للفضاء التشغيلي.

لكن ...