خلا میں سورج کی روشنی کو پکڑنے اور اسے زمین تک پہنچانے کا تصور طویل عرصے سے سائنس فکشن کا سامان رہا ہے۔ لیکن جس طرح جون کارٹ رائٹ پتہ چلتا ہے، دنیا بھر کی حکومتیں اب ہماری توانائی کی ضروریات کے ممکنہ حل کے طور پر "خلا پر مبنی شمسی توانائی" کو سنجیدگی سے لے رہی ہیں۔
نظریاتی طبیعیات دان فری مین ڈائیسن نے ایک بار ایک اجنبی تہذیب کا تصور کیا تھا جو اتنی ترقی یافتہ تھی کہ اس نے اپنے والدین ستارے کو ایک بڑے مصنوعی خول سے گھیر لیا تھا۔ اس کی اندرونی سطح "ڈیسن کرہ" شمسی تابکاری کو پکڑے گا اور اسے جمع کرنے والے مقامات کی طرف منتقل کرے گا، جہاں اسے قابل استعمال توانائی میں تبدیل کیا جائے گا۔ اس طرح کا تصور سائنس فکشن ہے، لیکن کیا اسی طرح کے اصول کو ہمارے اپنے سورج کی طاقت کو استعمال کرنے کے لیے بہت چھوٹے پیمانے پر استعمال کیا جا سکتا ہے؟
بہر حال، بادلوں سے پرے، زمین کے قریب کی رات کے بغیر بھڑکنے والی آگ میں، اس سے کہیں زیادہ بلاتعطل شمسی توانائی موجود ہے جس کی انسانیت کو حقیقتاً آنے والی صدیوں تک ضرورت ہو سکتی ہے۔ یہی وجہ ہے کہ سائنسدانوں اور انجینئروں کا ایک گروپ، 50 سال سے زیادہ عرصے سے، خلا میں اس توانائی کو حاصل کرنے اور اسے زمین پر واپس لانے کے لیے تکنیکوں کا خواب دیکھ رہا ہے۔
"خلائی پر مبنی شمسی توانائی"، جیسا کہ یہ جانا جاتا ہے، سورج اور ہوا میں ٹیپ کرنے کے روایتی طریقوں کے مقابلے میں دو بڑے فائدے ہیں۔ سب سے پہلے، سورج کی روشنی کو پکڑنے والے سیٹلائٹ کو خلا میں ڈالنے کا مطلب یہ ہے کہ ہمیں زمین کے وسیع حصے کو سولر پینلز اور ونڈ فارمز سے ڈھکنے کی ضرورت نہیں پڑے گی۔ دوسرا، مقامی موسمی حالات کے باوجود، ابر آلود ہو یا ہوا چلی ہو تب بھی ہمارے پاس توانائی کی وافر فراہمی ہوگی۔
اور یہاں زمین پر شمسی توانائی اور ہوا کی طاقت کے ساتھ یہ مصیبت ہے: وہ کبھی بھی مستقل بنیادوں پر ہماری توانائی کے مطالبات کو پورا نہیں کر سکتے، چاہے بہت زیادہ پھیل جائے۔ ناٹنگھم یونیورسٹی کے محققین نے پچھلے سال اندازہ لگایا تھا کہ، اگر برطانیہ کو ان قابل تجدید ذرائع پر مکمل انحصار کرنا ہے، تو ملک کو 65 ٹیرا واٹ گھنٹے سے زیادہ توانائی ذخیرہ کرنے کی ضرورت ہوگی۔ اس پر £170bn سے زیادہ لاگت آئے گی، جو کہ ملک کے آنے والے تیز رفتار ریل نیٹ ورک کے مقابلے میں دو گنا زیادہ ہے۔ (تمرکز، قوتوں 14 8524).
خلا پر مبنی شمسی توانائی کو حاصل کرنے کی زیادہ تر کوششوں کو بدقسمتی سے تکنیکی اور معاشی مسائل کا سامنا کرنا پڑا ہے۔ لیکن وقت بدل رہا ہے۔ مصنوعی سیارہ کے جدید ڈیزائن، اور ساتھ ہی ساتھ لانچ کی بہت کم لاگت، اچانک خلائی بنیاد پر شمسی توانائی کو ایک حقیقت پسندانہ حل کی طرح بنا رہے ہیں۔ جاپان اسے ایک قومی مقصد کے طور پر قانون میں لکھا ہے، جبکہ یورپی خلائی ایجنسی خیالات کے لئے ایک کال باہر ڈال دیا ہے. چین اور امریکہ دونوں بلڈنگ ٹیسٹ کی سہولیات ہیں۔
دریں اثنا، ایک 2021 میں برطانیہ کی حکومت کے ذریعہ شائع کردہ مشاورت یہ نتیجہ اخذ کیا کہ خلا پر مبنی شمسی توانائی تکنیکی اور اقتصادی طور پر ممکن ہے۔ پریشان کن طور پر، اس نے یہ سمجھا کہ اس تکنیکی حل کو 10 کے "نیٹ صفر" کے ہدف سے 2050 سال پہلے عملی جامہ پہنایا جا سکتا ہے جو بین الحکومتی پینل آن کلائمیٹ چینج ہے۔ تو کیا خلا پر مبنی شمسی توانائی ہماری آب و ہوا کی پریشانیوں کا جواب ہے؟ اور اگر ایسا ہے تو، اسے حقیقت بننے سے کیا روک رہا ہے؟
خلائی خواب
خلا سے شمسی توانائی کا اصل تصور 1968 میں آرتھر ڈی لٹل کی کنسلٹنسی کے امریکی انجینئر پیٹر گلیزر نے دیکھا تھا۔ اس نے زمین سے تقریباً 36,000 کلومیٹر اوپر جیو سٹیشنری مدار میں ڈسک کی شکل کا ایک بہت بڑا سیٹلائٹ رکھنے کا تصور کیا۔ (سائنس 162 857). تقریباً 6 کلومیٹر قطر کا یہ سیٹلائٹ سورج کی روشنی کو جمع کرنے اور اسے برقی توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے فوٹو وولٹک پینلز سے بنایا جائے گا۔ اس کے بعد اس توانائی کو ٹیوب ایمپلیفائر کا استعمال کرتے ہوئے مائیکرو ویوز میں تبدیل کیا جائے گا اور 2 کلومیٹر قطر کے ٹرانسمیٹر کے ذریعے زمین پر بیم کیا جائے گا۔
یہ سبز، قابل تجدید توانائی کی واحد شکل ہے جس میں مسلسل، بنیادی برقی طاقت فراہم کرنے کی صلاحیت ہے۔
کرس روڈن بیک، یو ایس نیول ریسرچ لیبارٹری
مائیکرو ویوز کی خوبصورتی یہ ہے کہ وہ یہاں زمین پر بادلوں کے ذریعے جذب نہیں ہوتیں اور اسی طرح ہمارے ماحول سے بڑی حد تک (اگرچہ مکمل طور پر نہیں) بغیر کسی رکاوٹ کے گزر جاتی ہیں۔ گلیزر نے انہیں 3 کلومیٹر قطر کے ایک مقررہ اینٹینا کے ذریعے جمع کرنے کا تصور کیا، جہاں انہیں گرڈ کے لیے بجلی میں تبدیل کیا جائے گا۔ "اگرچہ شمسی توانائی کی تبدیلی کے لیے مصنوعی سیاروں کے استعمال میں کئی دہائیاں لگ سکتی ہیں،" انہوں نے لکھا، "مستقبل کی پیشرفت کے لیے ایک رہنما کے طور پر مطلوبہ ٹیکنالوجی کے کئی پہلوؤں کو تلاش کرنا ممکن ہے۔"
ابتدائی ردعمل کم از کم کچھ حلقوں میں مثبت تھا، ناسا نے گلیزر کی کمپنی آرتھر ڈی لٹل کو مزید مطالعہ کے لیے ایک معاہدہ دیا۔ تاہم، برسوں کے دوران، خلائی بنیاد پر شمسی توانائی کے بارے میں بعد کے مطالعے کے نتائج محتاط طور پر مثبت سے ظاہری طور پر منفی تک رہے ہیں۔
1 ملٹی روٹری جوائنٹس سولر پاور سیٹلائٹ (MR-SPS)
خلائی بنیاد پر شمسی توانائی کا یہ تصور امریکی انجینئر پیٹر گلیزر کی وضع کردہ اصل 1968 کی تجاویز پر بنا ہے۔ ملٹی روٹری جوائنٹس سولر پاور سیٹلائٹ (MR-SPS) کے نام سے جانا جاتا ہے، اسے 2015 میں بیجنگ میں چائنا اکیڈمی آف اسپیس ٹیکنالوجی میں Hou Xinbin اور دیگر نے ایجاد کیا تھا۔ 10,000 ٹن وزنی سیٹلائٹ، جو تقریباً 12 کلومیٹر چوڑا ہے، زمین سے تقریباً 36,000،XNUMX کلومیٹر اوپر ایک جیو سٹیشنری مدار میں جائے گا، جس میں سورج کی روشنی سولر پینلز کے ذریعے جمع کی جائے گی اور اسے مائکروویو میں تبدیل کیا جائے گا جو ایک مرکزی ٹرانسمیٹر کے ذریعے زمین پر بیم کیے گئے ہیں۔ ہم تک بجلی کی مسلسل ترسیل کی اجازت دینے کے لیے، فوٹو وولٹک پینلز مرکزی ٹرانسمیٹر کے مقابلے میں سورج کی طرف مڑ سکتے ہیں، جو ہمیشہ زمین کا سامنا کرتا ہے۔ سولر پینلز اور ٹرانسمیٹر ایک واحد مستطیل سہاروں سے جڑے ہوئے ہیں۔ حریف ڈیزائن کے برعکس، MR-SPS کا تصور آئینے پر انحصار نہیں کرتا ہے۔
2015 میں، مثال کے طور پر، ٹیکنالوجی کو ایک ہلکے پھلکے فیصلے سے زیادہ کچھ نہیں ملا یو ایس آرمی وار کالج کے اسٹریٹجک اسٹڈیز انسٹی ٹیوٹ (SSI) کی ایک رپورٹ میں، جس نے "کوئی زبردستی ثبوت" کا حوالہ نہیں دیا کہ خلائی شمسی توانائی زمینی بجلی کی پیداوار کے ساتھ معاشی طور پر مسابقتی ہوسکتی ہے۔ SSI نے خاص طور پر خلا میں اتنے بڑے مداری ڈھانچے کو حاصل کرنے کے بارے میں اپنے حامیوں کی طرف سے کیے گئے "قابل اعتراض مفروضوں" پر تنقید کی۔ سادہ لفظوں میں، رپورٹ میں کہا گیا ہے کہ کافی لانچ گاڑیاں نہیں ہیں، اور جو دستیاب ہیں وہ بہت مہنگی ہیں۔
لیکن SSI کا کم چمکدار فیصلہ نجی کمپنیوں کے سامنے آیا – خاص طور پر SpaceX - خلائی صنعت کو تبدیل کرنا شروع کیا۔ تحقیق اور ترقی کے لیے آزمائشی اور غلطی کے رویے کے ساتھ دوبارہ قابل استعمال راکٹ سسٹمز کو یکجا کر کے، امریکی فرم نے گزشتہ دہائی کے دوران، زمین کے قریب مدار میں لانچ کی لاگت کو 10 (فی کلو پے لوڈ) کے عنصر سے کم کر دیا ہے۔ )، اسے مزید شدت کے حکم سے کم کرنے کے منصوبوں کے ساتھ۔ جس چیز کو SSI نے لانچ کی لاگت کے بارے میں ایک بڑی حد سمجھا وہ درحقیقت اب کوئی مسئلہ نہیں ہے۔
ایسا نہیں ہے کہ خلا میں سیٹلائٹ حاصل کرنے کی لاگت ہی صرف ایک اہم نقطہ رہا ہے۔ گلیزر کا اصل تصور دھوکے سے آسان تھا، جس میں بہت سے چھپے ہوئے چیلنجز تھے۔ شروع کرنے والوں کے لیے، جیسا کہ ایک سیٹلائٹ زمین کے گرد چکر لگاتا ہے، سورج، دستکاری اور زمین کے اس نقطہ کے درمیان کا زاویہ جس پر توانائی بھیجی جاتی ہے، مسلسل بدلتی رہتی ہے۔ مثال کے طور پر، اگر ایک جیو سٹیشنری سیٹلائٹ کو زمین پر تربیت دی جاتی ہے، تو اس کے فوٹو وولٹک دوپہر کے وقت سورج کی طرف ہوں گے لیکن آدھی رات کو ان کی پیٹھ سورج کی طرف ہو گی۔ دوسرے لفظوں میں، سیٹلائٹ ہر وقت بجلی پیدا نہیں کرے گا۔
اس مسئلے کا اصل حل یہ تھا کہ مائیکرو ویو ٹرانسمیٹر کی نسبت فوٹو وولٹک پینلز کو مسلسل گھمایا جائے، جو درست رہیں گے۔ اس کے بعد فوٹو وولٹک پینل ہمیشہ سورج کی طرف اشارہ کریں گے، جبکہ ٹرانسمیٹر ہمیشہ زمین کا رخ کریں گے۔ سب سے پہلے 1979 میں ناسا نے گلیزر کے آئیڈیاز کی ترقی کے طور پر پیش کیا، بیجنگ میں چائنا اکیڈمی آف اسپیس ٹیکنالوجی کے انجینئرز کی طرف سے 2015 کی تجویز میں اس حل کو مزید بڑھایا گیا، جنہوں نے اسے ملٹی روٹری جوائنٹس سولر پاور سیٹلائٹ، یا کہا۔ MR-SPS (اعداد و شمار 1)
دریں اثنا، جان مینکنزناسا کے ایک سابق انجینئر نے 2012 میں ایک حریف حل ایجاد کیا۔ ایس پی ایس الفا، اس کا خیال یہ تھا کہ سولر پینلز اور ٹرانسمیٹر کو ٹھیک رکھا جائے، لیکن پینلز کے ارد گرد متعدد آئینے لگائیں (شکل 2)۔ ہیلیو سٹیٹس کے نام سے جانا جاتا ہے، یہ آئینے گھومنے کے قابل ہوں گے، سورج کی روشنی کو شمسی پینلز پر لگاتار ری ڈائریکٹ کرتے ہیں اور اس طرح سیٹلائٹ کو بغیر کسی وقفے کے زمین کو بجلی فراہم کرنے کا موقع ملتا ہے۔
2 SPS-Alpha
SPS-Alpha تصور میں، جو امریکہ میں NASA کے سابق انجینئر جان مینکنز نے ایجاد کیا تھا، سیٹلائٹ کا مرکزی باڈی – سولر پینلز اور ٹرانسمیٹر – فکسڈ ہوتا ہے اور ہمیشہ زمین کی طرف ہوتا ہے۔ جیو سٹیشنری مدار میں واقع، 8000 ٹن کا سیٹلائٹ ایک ڈسک کی شکل کے ماڈیولز پر مشتمل ہوتا ہے جو سورج کی روشنی کو فوٹو وولٹک کے ذریعے بجلی میں تبدیل کرتا ہے، اور پھر اس توانائی کو مائیکرو ویوز کے طور پر منتقل کرتا ہے۔ اس 1700 میٹر قطر کی صف سے منسلک آئینے کی ایک الگ، بڑی، گنبد نما صف ہے، جو آزادانہ طور پر سورج کی روشنی کو سرنی کی طرف منعکس کرنے کے لیے مڑتی ہے، اس بات پر منحصر ہے کہ سورج جیو سٹیشنری مدار میں زمین کی نسبت کہاں واقع ہے۔
تاہم، کے مطابق، نہ MR-SPS اور نہ ہی SPS Alpha، تسلی بخش ہے۔ ایان کیشمیں ڈائریکٹر اور چیف انجینئر انٹرنیشنل الیکٹرک کمپنی لمیٹڈ آکسفورڈ شائر، برطانیہ میں۔ آٹوموٹو، ایرو اسپیس اور توانائی کے شعبوں میں الیکٹرانک سسٹمز کے سابق ڈیزائنر، کیش نے ایک دہائی قبل توانائی کے صاف، بڑے پیمانے پر ذرائع کی نجی ترقی کی طرف توجہ دی۔ ابتدائی طور پر نیوکلیئر فیوژن کی صلاحیت کے لالچ میں، وہ اس کے "واقعی مشکل" مسائل کی وجہ سے ٹل گیا اور سب سے زیادہ عملی آپشن کے طور پر خلائی بنیاد پر شمسی توانائی پر تیزی سے اتر گیا۔
کیش کے لیے، MR-SPS اور SPS Alpha دونوں کے ساتھ مسئلہ یہ ہے کہ انہیں سیٹلائٹ کے کچھ حصوں کو دوسروں کے مقابلے میں گھومنا پڑتا ہے۔ لہذا ہر حصے کو جسمانی طور پر دوسرے سے منسلک ہونا پڑے گا اور ایک واضح جوڑ کی ضرورت ہوگی جو حرکت کرے۔ مصیبت یہ ہے کہ جب بین الاقوامی خلائی اسٹیشن جیسے سیٹلائٹ پر استعمال کیا جاتا ہے تو ایسے جوڑ ٹوٹ پھوٹ کی وجہ سے ناکام ہو سکتے ہیں۔ کیش نے نتیجہ اخذ کیا کہ واضح جوڑوں کو چھوڑنے سے شمسی توانائی سے چلنے والا سیٹلائٹ زیادہ قابل اعتماد ہو جائے گا۔ "میں یہ جاننا چاہتا تھا کہ ٹھوس ریاست کے حل کے لیے کیا کرنا پڑے گا جو ہمیشہ سورج اور زمین کو دیکھتا ہے،" وہ کہتے ہیں۔
2017 تک کیش نے اس کا پتہ لگا لیا تھا، یا اس کا دعویٰ ہے۔ اس کا CASSIOPeiA کا تصور یہ ایک مصنوعی سیارہ ہے جو بنیادی طور پر ایک سرپل سیڑھی کی طرح نظر آتا ہے، جس میں فوٹو وولٹک پینل "ٹریڈز" اور مائیکرو ویو ٹرانسمیٹر - راڈ کے سائز کے ڈوپولز - "رائیزر" ہوتے ہیں۔ اس کی ہوشیار ہیلیکل جیومیٹری کا مطلب ہے کہ CASSIOPeiA دن میں 24 گھنٹے شمسی توانائی حاصل اور منتقل کر سکتا ہے، بغیر کسی حرکت کے (شکل 3)۔
نقد، جو متعلقہ دانشورانہ املاک کو لائسنس دے کر CASSIOPeiA سے منافع حاصل کرنے کا ارادہ رکھتا ہے، اپنے تصور کے بہت سے دوسرے فوائد کا دعویٰ کرتا ہے۔ اس کا مجوزہ سیٹلائٹ سینکڑوں (اور ممکنہ طور پر ہزاروں) چھوٹے ماڈیولز سے منسلک ہو سکتا ہے، جس میں ہر ماڈیول شمسی توانائی کو پکڑتا ہے، اسے الیکٹرانک طور پر مائیکرو ویوز میں تبدیل کرتا ہے اور پھر انہیں زمین پر منتقل کرتا ہے۔ اس نقطہ نظر کی خوبصورتی یہ ہے کہ اگر کوئی ایک ماڈیول کائناتی شعاعوں یا خلائی ملبے سے ٹکرا جاتا ہے، تو اس کی ناکامی پورے نظام کو ختم نہیں کرے گی۔
CASSIOPeiA کا ایک اور فائدہ یہ ہے کہ غیر فوٹو وولٹک اجزاء مستقل طور پر سائے میں ہوتے ہیں، جو گرمی کی کھپت کو کم سے کم کرتا ہے - ایسی چیز جو خلا کے بغیر نقل و حرکت کے خلا میں ایک مسئلہ ہے۔ آخر میں، جیسا کہ سیٹلائٹ ہمیشہ سورج کی طرف ہوتا ہے یہ مدار کی مزید اقسام پر قبضہ کر سکتا ہے، بشمول وہ جو انتہائی بیضوی ہیں۔ اس کے بعد یہ، بعض اوقات، زمین سے زیادہ قریب ہوتا اگر یہ جیو سٹیشنری ہوتا، جو اسے سستا بناتا ہے کیونکہ آپ کو اتنے بڑے ٹرانسمیٹر کی بنیاد پر ڈیزائن کو پیمانہ کرنے کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔
3 CASSIOPEA
a یو کے میں انٹرنیشنل الیکٹرک کمپنی لمیٹڈ میں ایان کیش کی طرف سے تیار کردہ خلائی شمسی توانائی کے لیے CASSIOPeiA کی تجویز، زمین کے گرد جغرافیائی یا بیضوی مدار میں بیٹھ کر 2000 ٹن تک کے ایک سیٹلائٹ کا تصور کرتی ہے۔ b سورج کی روشنی دو بڑے بیضوی آئینے (پیلی ڈسک) سے ٹکراتی ہے، جن میں سے ہر ایک کا قطر 1700 میٹر تک ہوتا ہے، جو 45° پر 60,000 سولر پینلز (گرے) کی ہیلیکل سرنی پر ہوتا ہے۔ یہ پینل سورج کی روشنی کو اکٹھا کرتے ہیں اور اسے ایک مخصوص فریکوئنسی پر مائیکرو ویوز میں تبدیل کرتے ہیں، جو پھر زمین پر تقریباً 5 کلومیٹر قطر کے ایک گراؤنڈ سٹیشن پر منتقل ہوتے ہیں۔ یہ اسٹیشن گرڈ کے لیے مائیکرو ویوز کو بجلی میں تبدیل کرتا ہے۔ ہیلیکل جیومیٹری کا فائدہ یہ ہے کہ مائیکرو ویوز کو واضح جوڑوں کی ضرورت کے بغیر مسلسل زمین کی طرف لے جایا جا سکتا ہے، جو اکثر خلائی ماحول میں ناکام ہو جاتے ہیں۔ c اس کے بجائے مائکروویو کو ٹھوس ریاست کے ڈوپولس کے رشتہ دار مرحلے میں ایڈجسٹمنٹ کے ذریعے آگے بڑھایا جاتا ہے۔
شاید حیرت انگیز طور پر، کیش کے حریف اس کی تشخیص سے متفق نہیں ہیں۔ Mankins، جو اب پر مبنی ہے آرٹیمس انوویشن مینجمنٹ سلوشنز کیلیفورنیا، یو ایس میں، اس بات پر اختلاف کرتے ہیں کہ اس کے ایس پی ایس-الفا تصور میں بیان کردہ ہیلیوسٹٹس ایک مسئلہ ہیں۔ اس کے بجائے، اس کا دعویٰ ہے کہ وہ "[a] انتہائی پختہ ٹیکنالوجی کی ایک سادہ توسیع" ہیں جو پہلے سے ہی سورج کی روشنی کو مرتکز کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہے تاکہ سیالوں کو گرم کرنے اور ٹربائنیں چلانے کے لیے "سولر ٹاورز" یہاں زمین پر. اس کا یہ بھی ماننا ہے کہ CASSIOPeiA کو درکار دوہرے آئینے ایک مسئلہ ہو سکتے ہیں کیونکہ انہیں بہت درست طریقے سے بنایا جانا چاہیے۔
"میں ایان اور اس کے کام کا بہت احترام کرتا ہوں۔ اس کا حالیہ CASSIOPeiA تصور ان متعدد میں سے ایک ہے جو کردار میں بہت ملتے جلتے ہیں، بشمول SPS-Alpha،" مینکنز کہتے ہیں۔ "تاہم، میں اس کی اس توقع سے متفق نہیں ہوں کہ CASSIOPeiA SPS-Alpha سے برتر ثابت ہوگا۔" انسانوں کے لیے، خلا پر مبنی شمسی توانائی کے لیے بہترین نقطہ نظر بالآخر ترقیاتی منصوبوں کے نتائج پر منحصر ہوگا، جس میں زمین پر بجلی کی فی کلو واٹ گھنٹے کی اصل قیمت ایک اہم عنصر ہے۔
توسیع پذیر اور قابل ذکر
خلائی شمسی توانائی میں دلچسپی کے تناظر میں ایک اضافی فروغ ملا ہے حکومت برطانیہ کی 2021 کی رپورٹ ٹیکنالوجی میں، جو شاید ہی تصور کے بارے میں زیادہ مثبت ہو سکتی ہو۔ اسے برطانیہ میں قائم کنسلٹنسی کے انجینئرز نے تیار کیا تھا۔ فریزر نیش، جس نے متعدد خلائی انجینئرنگ اور توانائی کے ماہرین سے خط و کتابت کی – بشمول SPS Alpha، MR-SPS اور CASSIOPeiA کے موجد۔
رپورٹ میں یہ نتیجہ اخذ کیا گیا کہ جیو سٹیشنری مدار میں 1.7 کلومیٹر چوڑا CASSIOPeiA سیٹلائٹ شمسی تابکاری کو 100 کلومیٹر تک منتقل کرتا ہے۔2 یہاں زمین پر موجود مائکروویو ریسیورز (یا "rectenna") کی صف 2 GW مسلسل بجلی پیدا کرے گی۔ یہ ایک بڑے روایتی پاور سٹیشن کی پیداوار کے برابر ہے۔ یہ موجودہ سے کہیں بہتر بھی ہے۔ لندن اری ونڈ فارم ٹیمز کے ساحل میں، جو تقریباً 25% بڑا ہے لیکن اوسطاً بمشکل 190 میگاواٹ بجلی پیدا کرتا ہے۔
تاہم، رپورٹ کا معاشی تجزیہ زیادہ حیران کن تھا۔ ایک تخمینہ کی بنیاد پر کہ ایک پورے سائز کے نظام کو تیار کرنے اور لانچ کرنے میں £16.3bn لاگت آئے گی، اور سال بہ سال 20% کی سرمایہ کاری پر کم از کم شرح منافع کی اجازت دیتا ہے، اس نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ خلائی نظام پر مبنی شمسی توانائی کا نظام اپنی تقریباً 100 سالہ زندگی میں، £50 فی میگاواٹ کے حساب سے توانائی پیدا کر سکتا ہے۔
Frazer-Nash کا کہنا ہے کہ یہ موجودہ زمینی ہوا اور شمسی توانائی سے 14-52٪ زیادہ مہنگا ہے۔ لیکن، تنقیدی طور پر، یہ بائیو ماس، نیوکلیئر یا سب سے زیادہ موثر گیس توانائی کے ذرائع سے 39-49% سستا ہے، جو فی الحال بلاتعطل "بیس لوڈ" پاور پیش کرنے کے قابل ہیں۔ رپورٹ کے مصنفین نے یہ بھی کہا کہ لاگت کے بارے میں ان کا قدامت پسندانہ تخمینہ "ترقی کے آگے بڑھنے کے ساتھ کم ہونے کی امید کی جائے گی"۔
"یہ ناقابل یقین حد تک توسیع پذیر ہے،" کہتے ہیں۔ مارٹن سولٹاؤ Frazer-Nash کے، مصنفین میں سے ایک۔ اور زمین کے گرد خلا میں سورج کی روشنی کی سطح نیچے سے کہیں زیادہ روشن ہونے کے ساتھ، اس کا خیال ہے کہ ہر سولر ماڈیول زمین پر نصب ہونے سے 10 گنا زیادہ جمع کرے گا۔ رپورٹ میں کہا گیا ہے کہ برطانیہ کو 15 تک ملک کی توانائی کی ضروریات کا ایک چوتھائی حصہ فراہم کرنے کے لیے کل 2050 سیٹلائٹس کی ضرورت ہوگی – ہر ایک کا اپنا ریکٹینا۔
اگر اسکیم کو مزید بڑھایا جائے، تو یہ اصولی طور پر بجلی کی تمام عالمی طلب کا 150% سے زیادہ فراہم کر سکتی ہے (حالانکہ توانائی کی لچکدار فراہمی عام طور پر ذرائع کے وسیع مرکب کا حکم دیتی ہے)۔ خلائی پر مبنی شمسی توانائی، سولٹاؤ نے مزید کہا، زمین پر مبنی قابل تجدید توانائی کے ذرائع کے مقابلے میں ماحول پر بہت کم اثر پڑے گا۔ کاربن فوٹ پرنٹ چھوٹا ہوگا، نایاب زمینی معدنیات پر کچھ مطالبات ہوں گے، اور ونڈ ٹربائنز کے برعکس، کوئی شور یا اونچا نظر آنے والا ڈھانچہ نہیں ہوگا۔
اگر یہ سب سچ ہونے کے لیے بہت اچھا لگتا ہے، تو ہو سکتا ہے۔ Frazer-Nash رپورٹ کئی "ترقیاتی مسائل" کا اعتراف کرتی ہے، خاص طور پر وائرلیس توانائی کی منتقلی کو زیادہ موثر بنانے کے طریقے تلاش کرنا۔ کرس روڈن بیکواشنگٹن ڈی سی میں یو ایس نیول ریسرچ لیبارٹری کے الیکٹریکل انجینئر کا کہنا ہے کہ ٹیکنالوجی کے بڑے پیمانے پر مظاہرے حاصل کرنا مشکل ہے۔ انہیں الیکٹرانک اجزاء میں مستقل سرمایہ کاری اور ٹارگٹ ایڈوانسز کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ ہائی پاور ریکٹیفائر ڈائیوڈس، جو آسانی سے دستیاب نہیں ہیں۔
خوش قسمتی سے، وائرلیس توانائی کی ترسیل کئی دہائیوں سے آگے بڑھ رہی ہے۔ 2021 میں روڈن بیک کی ٹیم نے 1.6 کلومیٹر کے فاصلے پر 1 کلو واٹ بجلی بھیجی، جس کی مائیکرو ویو سے بجلی کی تبدیلی کی کارکردگی 73% تھی۔ اس کے مقابلے میں، یہ وائرلیس توانائی کے آج تک کے سب سے طاقتور مظاہرے سے کم متاثر کن ہے، جو 1975 میں ہوا تھا جب عملہ ناسا کی گولڈ اسٹون لیب کیلیفورنیا میں 10 فیصد سے زیادہ کی کارکردگی پر 80 گیگا ہرٹز مائیکرو ویوز کو بجلی میں تبدیل کیا۔ تاہم، اہم طور پر، روڈن بیک نے کم فریکوئنسی 2.4 گیگا ہرٹز مائیکرو ویوز کا استعمال کیا، جو خلا میں بہت کم ماحولیاتی نقصان کا شکار ہوں گے۔
قدرتی طور پر کم تعدد پر پائے جانے والے زیادہ پھیلاؤ (بیم کے پھیلاؤ) کا مقابلہ کرنے کے لیے، محققین نے مائیکرو ویوز کو ریسیور سرنی کی طرف "باؤنس" کرنے کے لیے ارد گرد کے خطوں کا استحصال کیا، اس طرح بجلی کی کثافت میں 70 فیصد اضافہ ہوا (IEEE J. مائیکرو۔ 2 28)۔ روڈن بیک کا کہنا ہے کہ "ہم نے [ٹیسٹ] عالمی وبا کے دوران کافی تیزی سے اور سستے طریقے سے کیا۔ "ہم زیادہ حاصل کر سکتے تھے۔"
ابتدائی تعمیر کے لیے خلا میں 24/7 فیکٹری کی ضرورت ہوگی، جس میں زمین پر کار فیکٹری جیسی اسمبلی لائن ہوگی۔
یانگ گاو، یونیورسٹی آف سرے
Rodenbeck خلائی بنیاد پر شمسی توانائی کے امکانات کے بارے میں پر امید ہیں۔ جب کہ نیوکلیئر فیوژن ہے، وہ دعویٰ کرتا ہے، "فزکس کے بنیادی مسائل سے مقابلہ کرنا"، خلا پر مبنی شمسی توانائی - اور وائرلیس پاور کی منتقلی - محض "ڈالر کے مقابلے میں" ہے۔ روڈن بیک کا دعویٰ ہے کہ "[یہ] سبز، قابل تجدید توانائی کی واحد شکل ہے جو مسلسل، بنیادی لائن برقی طاقت فراہم کرنے کی صلاحیت رکھتی ہے۔" "کنٹرولڈ نیوکلیئر فیوژن [میں] تکنیکی پیش رفت کو چھوڑ کر، ایسا لگتا ہے کہ انسانیت مستقبل کی توانائی کی ضروریات کے لیے خلائی شمسی توانائی کا استعمال کرے گی۔"
احتیاط کا ایک نوٹ، اگرچہ، آتا ہے یانگ گاو، یو کے میں یونیورسٹی آف سرے کے ایک خلائی انجینئر، جو تسلیم کرتے ہیں کہ مجوزہ خلائی نظام کا "سراسر پیمانہ" "کافی دماغ اڑا دینے والا ہے"۔ اس کا خیال ہے کہ ابتدائی تعمیر کے لیے "خلا میں 24/7 فیکٹری، زمین پر کار فیکٹری جیسی اسمبلی لائن کے ساتھ" کی ضرورت ہو سکتی ہے، شاید خود مختار روبوٹ استعمال کریں۔ جہاں تک اس سہولت کو برقرار رکھنے کا تعلق ہے، ایک بار تعمیر ہونے کے بعد، گاو کا کہنا ہے کہ یہ "مطالبہ" ہوگا۔
کیش کے لیے، جو چیز اہم ہے وہ مدار ہے جس پر خلائی طاقت کا سیٹلائٹ قبضہ کرے گا۔ ایک جیو سٹیشنری سولر پاور سیٹلائٹ زمین سے اتنا دور ہو گا کہ اسے توانائی کی موثر ترسیل کے لیے بڑے اور مہنگے ٹرانسمیٹر اور ریکٹیناس کی ضرورت ہو گی۔ لیکن کیش کا کہنا ہے کہ چھوٹے، انتہائی بیضوی مداروں پر متعدد سیٹلائٹس کا فائدہ اٹھا کر، سرمایہ کار سرمائے کے ایک حصے کے ساتھ CASSIOPeiA تصور پر چھوٹے کام کرنے والے نظاموں کو محسوس کر سکتے ہیں۔ SPS Alpha اور MR-SPS، اس کے برعکس، پہلے دن سے مکمل سائز کا ہونا پڑے گا۔
کیا کافی مرضی ہے؟
اور اس کے باوجود خلا پر مبنی شمسی توانائی کے لیے سب سے بڑا چیلنج معاشی یا تکنیکی نہیں بلکہ سیاسی ہو سکتا ہے۔ ایک ایسی دنیا میں جہاں کافی تعداد میں لوگ 5G موبائل ٹیکنالوجی کے ارد گرد سازشی نظریات پر یقین رکھتے ہیں، خلا سے زمین تک مائیکرو ویو پاور کی بیمنگ گیگا واٹ ایک مشکل فروخت ثابت ہو سکتی ہے – بیم کی زیادہ سے زیادہ شدت بمشکل 250 W/m ہونے کے باوجود2خط استوا پر شمسی توانائی کی زیادہ سے زیادہ شدت کے ایک چوتھائی سے بھی کم۔
درحقیقت، یوکے کی رپورٹ تسلیم کرتی ہے کہ اس کے حامیوں کو عوام کی بھوک کو جانچنے کی ضرورت ہے، اور کلیدی خیالات کے گرد "بات چیت کو درست کرنے" کی ضرورت ہے۔ لیکن حقیقی تکنیکی اور معاشرتی تحفظات بھی ہیں۔ ریکٹیناس کہاں لگائے جائیں گے؟ خلائی جنک میں اضافہ کیے بغیر سیٹلائٹس کو ان کی زندگی کے اختتام پر کیسے ختم کیا جائے گا؟ کیا مائکروویو سپیکٹرم میں کسی اور چیز کے لیے جگہ باقی رہ جائے گی؟ اور کیا نظام پر حملے کا خطرہ ہو گا؟
اس کی رپورٹ کے تناظر میں، برطانیہ کی حکومت نے £3m فنڈ کی نقاب کشائی کی۔ صنعتوں کو کچھ اہم ٹیکنالوجیز تیار کرنے میں مدد کرنے کے لیے، سابق بزنس سیکریٹری کواسی کوارٹینگ نے کہا کہ خلا پر مبنی شمسی توانائی "پوری دنیا کے لیے توانائی کا ایک سستا، صاف اور قابل اعتماد ذریعہ فراہم کر سکتی ہے"۔ نقدی کا وہ برتن اس پیمانے پر کام کرنے کی طرف بہت زیادہ جانے کا امکان نہیں ہے، یہی وجہ ہے کہ سولٹاؤ نے ایک کاروبار قائم کرنے میں مدد کی ہے خلائی شمسی، جو نجی سرمایہ کاروں سے ابتدائی £200m اکٹھا کرنے کی امید کرتا ہے۔
دریں اثنا، وہ جسے "رضامندوں کا تعاون" کہتے ہیں۔ خلائی توانائی کا اقدام، نے 50 سے زیادہ تعلیمی اداروں، کمپنیوں اور سرکاری اداروں کے سائنسدانوں، انجینئروں اور سرکاری ملازمین کو اکٹھا کیا ہے، جو کام کر رہے ہیں۔ پرو بونو کام کرنے والے نظام کو عملی جامہ پہنانے میں مدد کرنے کے لیے۔ SpaceX ابھی تک اس فہرست میں شامل نہیں ہے، لیکن Soltau کا دعویٰ ہے کہ اس نے امریکی کمپنی کی توجہ حاصل کر لی ہے۔ "وہ بہت دلچسپی رکھتے ہیں،" وہ کہتے ہیں۔
نقد میں شک نہیں کہ سرمایہ کاری مل جائے گی۔ زمینی قابل تجدید ذرائع بے حد مہنگے بیٹری انفراسٹرکچر کے بغیر بلاتعطل، بیس لوڈ پاور فراہم نہیں کر سکتے ہیں، جبکہ جوہری کو ہمیشہ سخت مخالفت کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ خلائی بنیاد پر شمسی توانائی، کیش کا خیال ہے کہ اگر ہم خالص صفر کو مارنا چاہتے ہیں تو اس مرکب کا ایک اہم حصہ ہے، اور صرف لوگوں سے کم توانائی استعمال کرنے کا کہنا ایک "خطرناک خیال" ہے۔ زیادہ تر جنگیں وسائل کی کمی کی وجہ سے لڑی گئی ہیں،‘‘ وہ کہتے ہیں۔ "اگر ہم تہذیب کو آگے بڑھنے کے طریقے پر نہیں دیکھتے تو متبادل بہت خوفناک ہے۔"
