انتقال انرژی خورشیدی از فضا به زمین یک گام به واقعیت نزدیک‌تر شد

ایده تولید برق از انرژی خورشید در فضا، یکی از آینده‌دارترین فناوری‌هایی است که می‌تواند دسترسی بشر به منبعی تقریباً نامحدود از انرژی پاک را ممکن کند. در این روش، پنل‌های خورشیدی در خارج از جو زمین نور خورشید را بدون تأثیر ابرها، شرایط جوی یا چرخه شب و روز دریافت می‌کنند و سپس انرژی تولیدشده را به سطح زمین انتقال می‌دهند. چنین فناوری‌ای می‌تواند وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش داده و نقش مهمی در مقابله با تغییرات اقلیمی ایفا کند.

به گزارش ایتنا و به نقل از BGR، در حال حاضر، پژوهشگران دو فناوری اصلی را برای انتقال انرژی خورشیدی از فضا به زمین دنبال می‌کنند؛ انتقال مبتنی بر امواج مایکروویو و انتقال مبتنی بر پرتوهای لیزر. هر یک از این روش‌ها مزایا و چالش‌های خاص خود را دارند و هنوز در مرحله توسعه قرار دارند.

 

نقش انرژی خورشیدی فضایی در آینده

کاربرد انرژی خورشیدی فضایی تنها به تأمین برق زمین محدود نمی‌شود. انتظار می‌رود در آینده، این فناوری به یکی از منابع اصلی تأمین انرژی پایگاه‌های انسانی روی ماه نیز تبدیل شود. با افزایش برنامه‌های فضایی کشورهای مختلف برای کاوش قطب جنوب ماه و جست‌وجوی منابع آب، استفاده از سامانه‌های خورشیدی در فضا اهمیت بیشتری پیدا خواهد کرد.

در عین حال، انتقال این انرژی به زمین نیز از اهمیت بالایی برخوردار است؛ به‌ویژه در شرایطی که نگرانی‌ها درباره پیامدهای زیست‌محیطی استفاده از سوخت‌های فسیلی و تشدید تغییرات اقلیمی همچنان رو به افزایش است.

جمع‌آوری انرژی خورشیدی در فضا نسبتاً ساده است. در نبود ابرها و سایر موانع جوی، پنل‌های خورشیدی می‌توانند به‌طور پیوسته نور خورشید را دریافت کرده و برق تولید کنند. با این حال، انتقال این انرژی از مدار زمین به سطح سیاره، چالشی فنی است که دانشمندان سال‌هاست برای حل آن تلاش می‌کنند.

 

انتقال انرژی با استفاده از امواج مایکروویو

بر اساس ویدئویی که مؤسسه فناوری کالیفرنیا (کلتک) (Caltech) منتشر کرده است، سامانه انتقال انرژی مبتنی بر مایکروویو از پدیده‌ای به نام «تداخل امواج» بهره می‌برد.

دکتر «علی حاجی‌میری»، مدیر مشترک پروژه انرژی خورشیدی فضایی در کلتک، برای توضیح این مفهوم مثالی ساده ارائه می‌کند. او می‌گوید اگر هر دو دست خود را هم‌زمان داخل آب حرکت دهید، موج‌هایی ایجاد می‌شوند که در برخی نقاط یکدیگر را تقویت و در برخی دیگر همدیگر را خنثی می‌کنند.

 

در سامانه انتقال بی‌سیم انرژی نیز از همین اصل استفاده می‌شود. پژوهشگران با کنترل نحوه تداخل امواج، انرژی را در یک مسیر مشخص متمرکز می‌کنند تا اتلاف آن به حداقل برسد و توان انتقالی در طول مسیر حفظ شود.

با وجود این مزایا، این فناوری با چالش‌هایی نیز روبه‌رو است. ساخت و استقرار ماهواره‌های مورد نیاز هزینه بسیار بالایی دارد و از آنجا که این ماهواره‌ها در مدارهای مرتفع قرار می‌گیرند، تعمیر و نگهداری آن‌ها نیز دشوار خواهد بود. به همین دلیل، برخی پژوهشگران استفاده از فناوری لیزر را به‌عنوان جایگزینی مناسب بررسی می‌کنند.

 

انتقال انرژی با پرتوهای لیزر

روش دوم برای انتقال انرژی خورشیدی از فضا، استفاده از پرتوهای لیزر مادون قرمز است. شرکت Overview Energy پیش‌تر این فناوری را آزمایش کرده و در سال ۲۰۲۵ موفق شد انرژی خورشیدی را از طریق یک هواپیما به گیرنده‌ای روی زمین منتقل کند.

مهم‌ترین مزیت این روش آن است که در مقایسه با سامانه‌های مبتنی بر مایکروویو، از دید برخی پژوهشگران ایمنی بیشتری دارد.

با این حال، این فناوری نیز با محدودیت‌هایی روبه‌رو است. لیزرهای نزدیک به مادون قرمز قادر به عبور از ابرها نیستند؛ بنابراین، سامانه انتقال انرژی تنها به ماهواره‌های مستقر در مدار زمین متکی نخواهد بود و به شبکه‌ای از گیرنده‌های هوایی نیز نیاز دارد تا انرژی را در طول مسیر دریافت و به گیرنده نهایی روی زمین منتقل کنند.

وجود تجهیزات بیشتر، پیچیدگی سامانه را افزایش می‌دهد و احتمال بروز نقص فنی را نیز بیشتر می‌کند.

 

کدام فناوری آینده بهتری دارد؟

با وجود محدودیت‌های موجود، وزارت انرژی ایالات متحده معتقد است سامانه‌های مبتنی بر لیزر می‌توانند هزینه کمتری داشته باشند و نگهداری از آن‌ها نیز ساده‌تر باشد. همچنین، شرکت Overview Energy اعلام کرده است که این فناوری از قابلیت مقیاس‌پذیری برخوردار است و می‌توان آن را متناسب با نیاز، توسعه داد یا ظرفیت آن را کاهش داد.

با این حال، صرف‌نظر از فناوری مورد استفاده، برق قابل استفاده تنها زمانی در اختیار مصرف‌کنندگان قرار می‌گیرد که انرژی جمع‌آوری‌شده در فضا با موفقیت به سطح زمین منتقل شود؛ هدفی که هنوز در مرحله توسعه و آزمایش قرار دارد، اما می‌تواند آینده تولید انرژی پاک را متحول کند.