چین نیروگاه خورشیدی فضایی می‌سازد

چین در حال برنامه‌ریزی برای ساخت نیروگاه خورشیدی فضایی است؛ طرحی که به باور پژوهشگران می‌تواند راهکاری برای برطرف کردن بحران جهانی انرژی باشد.

دانشمندان و مهندسان طی سال‌های گذشته بارها بر ظرفیت بالای سامانه‌های خورشیدی مستقر در فضا برای جبران کمبود انرژی روی زمین تأکید کرده‌اند.

اکنون گروهی از محققان دانشگاه Xidian چین مشغول توسعه فناوری‌های جدیدی هستند که امکان جمع‌آوری انرژی خورشیدی در فضا و انتقال بی‌سیم آن به زمین را فراهم می‌کند.

این برنامه که Zhuri نام دارد و مفهوم آن تعقیب خورشید است، بر طراحی سامانه‌هایی متمرکز شده که بتوانند از مدار زمین‌ایستا و در ارتفاعی بیش از ۳۶ هزار کیلومتر، انرژی را به زمین ارسال کنند.

در محوطه دانشگاه Xidian، تیم تحقیقاتی به سرپرستی دانشیار فان گوان‌هنگ بخش‌های کلیدی این فناوری جدید را به نمایش گذاشته است.

آن‌ها با استفاده از یک آینه گنبدی‌شکل به قطر ۴٫۸ متر که از برجی به ارتفاع ۷۵ متر آویزان شده، نور خورشید را روی صفحات خورشیدی متمرکز کردند.

برق تولیدشده در این فرآیند به امواج مایکروویو تبدیل شد و سپس در مسافتی بیش از ۱۰۰ متر به یک رکتنا انتقال یافت؛ دستگاهی که می‌تواند این امواج را دوباره به برق قابل استفاده تبدیل کند.

طبق ارزیابی هیئت کارشناسی، آزمایش‌های اخیر موفق به دستیابی به انتقال انرژی در مقیاس کیلوواتی شده و این سامانه قادر است انرژی را به طور هم‌زمان به چند هدف متحرک ارسال کند.

محققان همچنین روی عدسی‌های فرنل با پهنای ۲ تا ۷ متر کار می‌کند. این عدسی‌ها می‌توانند با استفاده از مواد کمتر، نور را به‌طور مؤثرتری متمرکز کنند و هم‌زمان با بهره‌گیری از سیالات خنک‌کننده، گرمای ایجادشده را تحت کنترل نگه دارند.

فان گوان‌هنگ در گفت‌وگو با ساوت چاینا مورنینگ توضیح داد که این فناوری در سه مرحله عمل می‌کند؛ ابتدا نور متمرکز شده، سپس انرژی به مایکروویو تبدیل و منتقل می‌گردد و در نهایت فرایند تبدیل مجدد امواج به برق انجام می‌شود. آزمایش‌های این گروه در بازه زمانی بین ساعت ۱۰ صبح تا ۳ بعدازظهر و در اوج تابش خورشید صورت گرفته است.

سامانه‌های خورشیدی مستقر در فضا در مقایسه با تأسیسات زمینی مزیت‌های مهمی دارند. میزان چگالی انرژی خورشیدی در مدار می‌تواند تا شش برابر بیشتر از سطح زمین باشد و برخلاف نیروگاه‌های زمینی، تحت تأثیر شب، شرایط جوی یا اختلالات ناشی از جو قرار نمی‌گیرد.

فان گوان‌هنگ در این باره گفت که به همین دلیل انرژی خورشیدی فضایی می‌تواند یکی از راه‌های بالقوه برای رهایی زمین از بحران انرژی باشد.

این پروژه جدید زیر نظر دوان بائویان، مهندس پیشگام الکترومکانیک و رئیس پیشین دانشگاه شی‌دیان، هدایت می‌شود. دوان بائویان که در سال ۲۰۱۲ با الهام از طرح SPS-ALPHA ناسا و ایده آرایه‌های ماهواره‌ای ماژولار فعالیت خود را در این حوزه آغاز کرد، به ایجاد سامانه‌هایی در مقیاس بسیار بزرگ می‌اندیشد.

بر اساس دیدگاه او، ساخت یک ایستگاه با ظرفیت یک گیگاوات که بتواند برق مورد نیاز یک شهر متوسط را تأمین کند، به آینه‌هایی با ابعاد چند صد متر نیاز خواهد داشت.

با این حال، موانع مختلفی همچنان بر سر راه این فناوری وجود دارد. از جمله این چالش‌ها می‌توان به توسعه سازه‌های تاشو یا خودمونتاژشونده، دستیابی به هدف‌گیری بسیار دقیق امواج مایکروویو و همچنین تضمین ایمنی پرتوها برای هواپیماها و محیط‌زیست اشاره کرد.

در طراحی جدید دانشگاه Xidian، به جای استفاده از یک سازه غول‌پیکر واحد، مجموعه‌ای از واحدهای ماژولار که به‌صورت هماهنگ در کنار یکدیگر پرواز می‌کنند، به کار گرفته شده‌اند؛ رویکردی که مقاومت سامانه را افزایش می‌دهد و عملیات نگهداری و تعمیر آن را ساده‌تر می‌کند.

چین با این اقدامات در کنار ایالات متحده و ژاپن به یکی از پیشگامان حوزه انرژی خورشیدی فضایی تبدیل شده است.

اگرچه استقرار این سامانه‌ها در مدار زمین همچنان یک هدف بلندمدت به شمار می‌رود، اما در آینده نزدیک می‌توان از این فناوری برای شارژ بی‌سیم ماهواره‌ها در مدار یا تأمین انرژی پایگاه‌های قمری از طریق مدار یا حتی سطح ماه استفاده کرد.

در حال حاضر، مهم‌ترین اولویت این گروه پژوهشی، تأمین منابع مالی لازم برای انجام آزمایش‌های مداری است. در صورت موفقیت، این فناوری می‌تواند انرژی پاک، مداوم و با بازده بالا را در اختیار بشر قرار دهد و ساختار تأمین انرژی در سراسر جهان را دگرگون کند.