دولت بریتانیا در تصمیمی جاه‌طلبانه، قدم‌های اول را برای ساخت ایستگاه خورشیدی فضایی برداشته است و هم اکنون نیز در حال بررسی پیشنهاد 16 میلیارد پوندی برای ساخت آن است. تلاش‌های مستمر کشورهایی نظیر چین، آمریکا و اروپا در حال انجام است تا بتوانند تا سال 2050 انرژی الکتریکی مورد نیاز مردم خود را تامین کنند و این در حالی است که ما همچنان بر روی نفت و گاز اصرار می‌ورزیم.
- روش جدید تمیز کردن پنل خورشیدی، میزان استفاده از آب را کاهش می‌دهد
- نابودی ماهواره های استارلینک توسط طوفان خورشیدی
ساخت ایستگاه خورشیدی فضایی چه پیچیدگی‌هایی دارد؟
ایستگاه خورشیدی فضایی یکی از فناوری‌هایی است که اخیرا توسط تعدادی از دانشمندان معرفی شده است. این پروژه به عنوان یک راه حل بالقوه (در کنار راه حل های دیگر) برای دستیابی کشور بریتانیا به انرژی تمام الکتریکی در سال 2050 کافی است.
اما یک نیروگاه خورشیدی در فضا چگونه کار می‌کند؟ مزایا و معایب این فناوری چیست؟ انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا شامل جمع آوری انرژی خورشیدی در فضا و انتقال آن به زمین است. در حالی که این ایده به خودی خود جدید نیست، پیشرفت‌های تکنولوژیکی اخیر باعث شده‌اند تا این چشم انداز دست یافتنی‌تر به نظر برسد. سیستم انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا شامل یک ماهواره انرژی خورشیدی (یک فضاپیمای عظیم مجهز به صفحات خورشیدی) است. این پنل‌ها الکتریسیته تولید می‌کنند و سپس به صورت بی‌سیم از طریق امواج رادیویی با فرکانس بالا به زمین منتقل می‌شوند. یک آنتن زمینی به نام rectenna برای تبدیل امواج رادیویی به الکتریسیته استفاده می‌شود و سپس تمام این انرژی به شبکه برق تحویل داده می‌شود.
یک نیروگاه خورشیدی مبتنی بر فضا به دلیل قرار گرفتن 24 ساعت شبانه روز در مدار اطراف زمین، توسط خورشید انرژی خواهد گرفت، بنابراین می‌تواند به طور مداوم برق تولید کند. این یک مزیت نسبت به سیستم‌های انرژی خورشیدی زمینی (سیستم‌های روی زمین) است که فقط می‌توانند در طول روز برق تولید کنند و بهره‌وری آنها هم به آب و هوا بستگی دارد. با پیش بینی افزایش نزدیک به 50 درصدی تقاضای جهانی انرژی تا سال 2050، انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا می‌تواند برای کمک به پاسخگویی به تقاضای رو به رشد در بخش انرژی جهان و مقابله با افزایش دمای جهانی تاثیرگذار باشد.
یک نیروگاه خورشیدی مبتنی بر فضا بر اساس طراحی ماژولار توسعه می‌یابد که در آن تعداد زیادی ماژول خورشیدی توسط روبات‌ها در مدار بسته می‌شوند. انتقال همه این عناصر به فضا دشوار، پرهزینه است و به محیط زیست آسیب می‌رساند. وزن پنل‌های خورشیدی اولین چالش این پروژه است اما این موضوع از طریق توسعه سلول‌های خورشیدی فوق سبک (یک پنل خورشیدی از سلول‌های خورشیدی کوچکتر تشکیل شده است) در حال حل شدن است. انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا عمدتاً به دلیل پیشرفت در فناوری‌های کلیدی، از جمله سلول‌های خورشیدی سبک وزن، انتقال انرژی بی‌سیم و روباتیک فضایی، از نظر فنی امکان‌پذیر است.
اما در این میان نکته مهم، مونتاژ یک ایستگاه خورشیدی فضایی است که برای انجامش به پرتاب‌‌های مکرر شاتل‌های فضایی نیاز دارد. اگرچه انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا برای کاهش انتشار کربن در دراز مدت طراحی شده است اما از آن سو انتشار گازهای گلخانه‌ای حاصل از پرتاب این موشک‌ها باعث ایجاد هزینه‌ی قابل توجهی به محیط زیست کره زمین می‌شود. شاتل‌های فضایی در حال حاضر قابل استفاده مجدد نیستند (اگرچه شرکت‌هایی مانند Space X در حال کار بر روی تغییر این موضوع هستند) اما در هر صورت مشکل اصلی این موضوع در آلودگی زیست محیطی آن است. از سوی دیگر امکان استفاده مجدد از سیستم‌های پرتاب به طور قابل توجهی هزینه کلی انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا را کاهش می دهد.
اگر بتوانیم با موفقیت یک نیروگاه خورشیدی مبتنی بر فضا بسازیم، عملیات آن با چندین چالش عملی نیز مواجه خواهد شد. برای مثال پنل‌های خورشیدی ممکن است توسط زباله‌های فضایی آسیب ببینند یا پنل‌های موجود در فضا توسط جو زمین محافظت نمی‌شوند و به همین جهت قرار گرفتن در معرض تشعشعات خورشیدی شدیدتر به این معنی است که آنها سریعتر از تابش‌های خورشید بر روی زمین تخریب می‌شوند و این امر باعث کاهش قدرت آنها نیز خواهد شد. کارایی انتقال برق بی‌سیم نیز یکی دیگر از موضوعات مهم و چالش‌های اصلی است. انتقال انرژی در فواصل زیاد (در این مورد از یک ماهواره خورشیدی در فضا به زمین) بسیار دشوار است. بر اساس فناوری فعلی، تنها بخش کوچکی از انرژی خورشیدی جمع آوری شده به زمین می‌رسد و بهره‌وری آن پایین خواهد بود.
اما به غیر از انگلستان، کشورهای دیگری هم به فکر انجام این پروژه هستند. برای مثال پروژه انرژی خورشیدی فضایی در ایالات متحده در حال توسعه سلول‌های خورشیدی با کارایی بالا و همچنین تولید یک سیستم تبدیل و انتقال است که برای استفاده در فضا بهینه شده است. آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی ایالات متحده یک ماژول خورشیدی و سیستم تبدیل نیرو را در سال 2020 در فضا آزمایش کرد. کشور چین هم در حال توسعه ایستگاه انرژی خورشیدی فضایی Bishan خود با هدف داشتن یک سیستم کارآمد تا سال 2035 را اعلام کرده است. در بریتانیا، توسعه 17 میلیارد پوندی انرژی خورشیدی مبتنی بر فضا به صورت جدی دنبال می‌شود. انتظار می‌رود این پروژه با آزمایش‌های کوچک آغاز شود و به یک نیروگاه خورشیدی عملیاتی در سال 2040 منجر شود.
این ماهواره انرژی خورشیدی 1.7 کیلومتر قطر و حدود 2000 تن وزن خواهد داشت. آنتن زمینی فضای زیادی را اشغال می‌کند (تقریباً 6.7 کیلومتر در 13 کیلومتر). از آنجایی که انگلستان زمین محدودی دارد و جزیره است، احتمال بیشتری وجود دارد که این آنتن زمینی در فراساحل قرار گیرد. شاید برایتان جالب باشد که بدانید این ماهواره 2 گیگاوات برق را به بریتانیا می‌رساند. با وجود اینکه این مقدار قابل توجهی از نیروی الکتریسیته است اما همچنان سهم کوچکی در ظرفیت تولید بریتانیا دارد که حدود 76 گیگاوات است. با هزینه‌های اولیه بسیار بالا و بازدهی کم سرمایه گذاری، این پروژه به منابع دولتی قابل توجه و سرمایه گذاری‌های شرکت‌های خصوصی نیاز دارد. اما با پیشرفت فناوری، هزینه پرتاب و ساخت فضا به طور پیوسته کاهش می‌یابد و کم کم امکان تولید انبوه را فراهم می‌کند، که باید هزینه را تا حدودی کاهش دهد.
قسمت اول تیتر چه ربطی به انگلیس داشت؟