أوروبا أصبحت جادة في جعل الطاقة الشمسية الموجودة في الفضاء حقيقة واقعة

مقترحات لإشعاع الطاقة الشمسية من الفضاء كانت موجودة منذ السبعينيات ، لكن الفكرة لطالما اعتبرت أكثر من مجرد خيال علمي. الآن ، على الرغم من ذلك ، يبدو أن أوروبا أصبحت جادة في جعلها حقيقة واقعة.

الطاقة الشمسية الفضائية يتضمن (SBSP) بناء صفيفات ضخمة من الألواح الشمسية في المدار لتجميع ضوء الشمس ثم إرسال الطاقة المجمعة مرة أخرى إلى الأرض عبر الموجات الدقيقة أو أشعة الليزر عالية الطاقة. يتميز هذا النهج بعدة مزايا على الطاقة الشمسية الأرضية ، بما في ذلك عدم وجود الليل والطقس العاصف وعدم وجود جو يخفف من الضوء المنبعث من الأرض. sأ.

لكن التحدي الهندسي الذي ينطوي عليه بناء مثل هذه الهياكل الكبيرة في الفضاء ، وتعقيدات التقنيات المستخدمة ، يعني أن الفكرة ظلت على لوحة الرسم حتى الآن. المدير العام لوكالة الفضاء الأوروبية ، جوزيف أشباخر ، يريد تغيير ذلك.

منذ فترة طويلة من المدافعين عن التكنولوجيا ، أعلن Aschbacher مؤخرًا عن خطط جديدة البحث والتطوير برنامج دعوةإد سولاريس ، الذي سيضع الأساس لدور كامل النطاقlمن التكنولوجيا في وقت لاحق من هذا القرن. سيتم تقديم الاقتراح إلى مجلس وكالة الفضاء الأوروبية ، الذي يتخذ قرارات تمويل الوكالة ، في اجتماع في نوفمبر.

"قائم على الفضاء solar pستكون خطوة مهمة نحو حيادية الكربون واستقلال الطاقة في أوروبا ، " انه بالتغريد. "لدينا اللبنات الأساسية بالفعل ، ولكن اسمحوا لي أن أكون واضحًا: لكي ينجح المشروع ، لا تزال هناك حاجة إلى الكثير من التطوير التكنولوجي والتمويل."

تتبع هذه الخطوة الإفراج عن تقريرين بتكليف من الوكالة لتقييم جدوى SBSP من قبل شركة الاستشارات Frazer-Nash ومقرها المملكة المتحدة ورولاند بيرجر ومقرها ألمانيا. خلص كلاهما إلى أن التكنولوجيا يمكن أن تنافس أشكالًا أخرى من الكهرباء بأسعار بحلول منتصف هذا القرن ، لكن بعض الأرقام تفتح الأفق.

قدر تقرير فريزر ناش أن الـ البحث والتطوير الاستثمار المطلوب للوصول ببساطة إلى نموذج أولي لقمر SBSP يمكن أن يصل إلى 15.8 مليار يورو (15.8 مليار دولار). قد يكلف بناء أول قمر صناعي تشغيلي حوالي 9.8 مليار يورو وسيكلف 3.5 مليار يورو أخرى للعمل على مدار حياته. كلما تم بناء المزيد من الأقمار الصناعية ، كلما انخفض سعرها ، كما يتوقع التقرير أن بحلول العاشر الأقمار الصناعية، ستنخفض تكاليف رأس المال إلى 7.6 مليار يورو والتكاليف التشغيلية إلى 1.3 مليار يورو.

ولكن بالنظر إلى أنه من المحتمل أن يتطلب الأمر عشرات من هذه الأقمار الصناعية لتوفير قدر معقول من الطاقة ، فإن هذه التكاليف سوف تتراكم بسرعة. تكلف مجموعة من الأقمار الصناعية SBSP ذات 54 جيجاوات 418 مليار يورو لتطويرها وتشغيلها ، وفقًا للتقرير ، والتي سيتم تعويضها بـ 601 مليار يورو في الفوائد من التوفير في إنتاج الطاقة الأرضية وانبعاثات ثاني أكسيد الكربونs تخفيضات.

ويبدو أن هذه الأرقام تخضع لبعض التحذيرات الثقيلة. رولاند بيرجر تقرير وصلت إلى تقديرات تكلفة مماثلة لكل ساتل SBSP عند أخذ "التطورات الكبيرة في التقنيات الرئيسية وأساليب التصنيع" في الاعتبار. ولكن عندما قاموا بحساب التكاليف على أساس الافتراض بأننا نشهد الحد الأدنى من التقدم ، قفز سعر 8.1 مليار يورو إلى 33.4 مليار يورو.

هناك الكثير من المجالات التي تحتاج إلى إحراز تقدم. كبداية ، ستكون هذه الأقمار الصناعية أكبر من أي شيء قمنا ببنائه في الفضاء من قبل ؛ يقدر تقرير Roland Berger أن لديهم مساحة إجمالية تبلغ حوالي 15 كيلومترًا مربعًا (5.8 ميل مربع) مقارنة بـ 8,000 متر مربع (86,000 قدم مربع).eeر) لمحطة الفضاء الدولية.

من المرجح أن يزن كل قمر صناعي 10 أكثر من 450 طنًا من محطة الفضاء الدولية ، لذا فإن مجرد إدخال المواد الخام في المدار سيتطلب زيادة بمقدار 200 ضعف في قدرة الإطلاق الحالية. بمجرد الوصول إلى هناك ، ستحتاج هذه الهياكل إلى أن يتم تجميعها بواسطة الروبوتات المستقلة (على عكس الروبوتات التي يتم التحكم فيها عن بُعد) ، الأمر الذي سيتطلب تحسينًا هائلاً في كل من التلاعب الآلي والذكاء الاصطناعي.

توصيل هذه الأنظمة ماديًا معًا ثولد تضيف الكثير من وزن الإطلاق ، وفقًا لتقرير Roland Berger ، وبالتالي فإن ما يقرب من مليوني عنصر تشكل الهياكلولد يجب التحكم فيها ومراقبتها لاسلكيًا. قد يمثل ذلك شبكة مشغلات استشعار أكثر تعقيدًا بكثير من أي شيء قمنا ببنائه حتى الآن.

ربما يكون التحدي الأكبر ، على الرغم من ذلك ، هو زيادة كفاءة نقل الطاقة اللاسلكية النظام. يشير تقرير رولاند بيرغر إلى أن أبحاث البحرية الأمريكية تمكن المختبر من نقل كيلوواط من الطاقة عبر مسافات تبلغ حوالي ميل واحد ، لكن إرسال جيجاوات عبر آلاف الكيلومترات عبر الفضاء بكفاءة عالية سيتطلب اختراقات أساسية.

إذا كان مشروع سولاريس يحصل على الضوء الأخضر ، وسيركز على تطوير أحدث التقنيات في الخلايا الشمسية عالية الكفاءة ، ونقل الطاقة اللاسلكية ، والتجميع الآلي في المدار. تم تصميم البرنامج ليتم تشغيله حتى عام 2025 ، وعند هذه النقطة من المأمول أن يكون قد قدم معلومات كافية لوكالة الفضاء الأوروبية لتقرر ما إذا كانت تريد متابعة التطوير الكامل.

ولكن بالنظر إلى حجم التحدي ، يعتقد البعض أن SBSP هو مخطط دائري مع فرصة ضئيلة في أن يصبح حقيقة واقعة. كما آرس تكنيكا يلاحظ أن إيلون ماسك قد سخر من الفكرة الشهيرة ، وأظهر تحليل أجراه الفيزيائي كيسي هاندمر أن خسائر الإرسال ، والفقد الحراري ، واللوجستيةal التكاليف ، والعقوبة التي تأتي من الاضطرار إلى بناء التكنولوجيا الخاصة بك لتحمل قسوة الفضاء تعني أن SBSP ستكون آلاف المراتs أغلى من الطاقة الشمسية الأرضية.

لكن وكالة الفضاء الأوروبية ليست الوحيدة صورة واحدة؟ متابعة هذه الفكرة. اليابان كان يحقق بجدية في SBSP منذ عام 2014 على الأقل ، ومؤخرًا المملكة المتحدة و الصين قفزت على العربة.

سواء هكتار أي من هذه الحكوماتve المعدة للالتزام بنوع الموارد اللازمة لجعل SBSP حقيقة واقعة يبقى أن نرى, لكن يبدو أن الزخم آخذ في التزايد.

حقوق الصورة: ESA / Andreas Treuer