Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation. Publicația a contribuit cu acest articol la Expert Voices de pe Space.com: Op-Ed & Insights.
Amanda Jane Hughes, Conferențiar, Departamentul de Inginerie Mecanică, Materiale și Aerospațială, Universitatea din Liverpool
Stefania Soldini, Conferențiar în Inginerie Aerospațială, Universitatea din Liverpool
Sună a science-fiction: stații solare gigantice care plutesc în spațiu și care teleportează cantități enorme de energie pe Pământ. Și pentru o lungă perioadă de timp, conceptul – dezvoltat pentru prima dată de omul de știință rus, Konstantin Tsiolkovsky, în anii 1920 – a fost în principal o sursă de inspirație pentru scriitori.
Un secol mai târziu, totuși, oamenii de știință fac pași uriași în transformarea conceptului în realitate. Agenția Spațială Europeană și-a dat seama de potențialul acestor eforturi și caută acum să finanțeze astfel de proiecte, prezicând că prima resursă industrială pe care o vom obține din spațiu va fi „energia teleportată”.
Schimbările climatice reprezintă cea mai mare provocare a timpului nostru, așa că miza este mare. De la creșterea temperaturilor globale la schimbarea tiparelor meteorologice, impactul schimbărilor climatice se resimte deja în întreaga lume. Depășirea acestei provocări va necesita schimbări radicale în ceea ce privește modul în care generăm și consumăm energie.
Tehnologiile de energie regenerabilă s-au dezvoltat drastic în ultimii ani, cu o eficiență îmbunătățită și costuri mai mici. Dar o barieră majoră în calea adoptării lor este faptul că acestea nu asigură o aprovizionare constantă cu energie. Fermele eoliene și solare produc energie doar atunci când bate vântul sau strălucește soarele – dar noi avem nevoie de energie electrică 24 de ore din 24, în fiecare zi. În cele din urmă, avem nevoie de o modalitate de a stoca energia pe scară largă înainte de a putea face trecerea la surse regenerabile.
Beneficii ale spațiului
O posibilă modalitate de a ocoli acest aspect ar fi generarea de energie solară în spațiu. Există multe avantaje în acest sens. O stație spațială de energie solară ar putea orbita pentru a se afla față în față cu Soarele 24 de ore pe zi. De asemenea, atmosfera Pământului absoarbe și reflectă o parte din lumina Soarelui, astfel încât celulele solare aflate deasupra atmosferei vor primi mai multă lumină solară și vor produce mai multă energie.
Dar una dintre provocările cheie care trebuie depășite este modul de asamblare, lansare și desfășurare a unor structuri atât de mari. Este posibil ca o singură stație de energie solară să trebuiască să aibă o suprafață de până la 10 kilometri pătrați – echivalentul a 1.400 de terenuri de fotbal. Utilizarea unor materiale ușoare va fi, de asemenea, esențială, deoarece cea mai mare cheltuială va fi costul lansării stației în spațiu cu o rachetă.
O soluție propusă este dezvoltarea unui roi de mii de sateliți mai mici care se vor aduna și configura pentru a forma un singur generator solar de mari dimensiuni. În 2017, cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din California au prezentat proiecte pentru o stație electrică modulară, formată din mii de plăci de celule solare ultraușoare. Aceștia au demonstrat, de asemenea, un prototip de țiglă care cântărește doar 280 de grame pe metru pătrat, similar cu greutatea unei cărți de vizită.
În ultima vreme, evoluțiile în domeniul producției, cum ar fi imprimarea 3D, sunt, de asemenea, analizate pentru această aplicație. La Universitatea din Liverpool, se explorează noi tehnici de fabricație pentru imprimarea de celule solare ultraușoare pe pânze solare. O velă solară este o membrană pliabilă, ușoară și foarte reflectorizantă, capabilă să valorifice efectul presiunii radiațiilor solare pentru a propulsa o navă spațială înainte fără combustibil. Explorăm modul de încorporare a celulelor solare pe structurile de pânze solare pentru a crea stații de energie solară mari, fără combustibil.
Aceste metode ne-ar permite să construim stațiile de energie în spațiu. Într-adevăr, într-o zi ar putea fi posibilă fabricarea și desfășurarea unităților în spațiu de pe Stația Spațială Internațională sau de pe viitoarea stație de poartă lunară care va orbita în jurul Lunii. Astfel de dispozitive ar putea, de fapt, să ajute la furnizarea de energie pe Lună.
Posibilitățile nu se termină aici. În timp ce în prezent ne bazăm pe materiale de pe Pământ pentru a construi stații energetice, oamenii de știință iau în considerare, de asemenea, utilizarea resurselor din spațiu pentru fabricație, cum ar fi materialele găsite pe Lună.
O altă provocare majoră va fi obținerea energiei transmise înapoi pe Pământ. Planul este de a converti electricitatea de la celulele solare în unde energetice și de a folosi câmpuri electromagnetice pentru a le transfera până la o antenă de pe suprafața Pământului. Antena ar urma să convertească apoi undele înapoi în energie electrică. Cercetătorii conduși de Agenția Japoneză de Explorare Aerospațială au dezvoltat deja proiecte și au demonstrat un sistem orbital care ar trebui să fie capabil să facă acest lucru.
Încă mai este mult de lucru în acest domeniu, dar scopul este ca stațiile de energie solară în spațiu să devină o realitate în următoarele decenii. Cercetătorii din China au proiectat un sistem numit Omega, pe care își propun să fie operațional până în 2050. Acest sistem ar trebui să fie capabil să furnizeze 2GW de energie în rețeaua Pământului la performanțe maxime, ceea ce reprezintă o cantitate uriașă. Pentru a produce atât de multă energie cu ajutorul panourilor solare de pe Pământ, ar fi nevoie de peste șase milioane de panouri solare.
Sateliții mai mici de energie solară, cum ar fi cei concepuți pentru a alimenta roverele lunare, ar putea fi operaționali chiar mai devreme.
În întreaga lume, comunitatea științifică dedică timp și efort pentru dezvoltarea de stații de energie solară în spațiu. Speranța noastră este că acestea ar putea fi într-o zi un instrument vital în lupta noastră împotriva schimbărilor climatice.
Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.
Să urmăriți toate problemele și dezbaterile Expert Voices – și să deveniți parte a discuției – pe Facebook și Twitter. Opiniile exprimate sunt cele ale autorului și nu reflectă neapărat punctul de vedere al editorului. Această versiune a articolului a fost publicată inițial pe Live Science.
Știri recente
.