Planul îndrăzneț de a amplasa ferme solare în spațiu și de a teleporta energie înapoi pe Pământ
Hajmiri glumește că plănuiește să tipărească răspunsurile pe un card. "Îl voi avea în portofel pentru a-l arăta oamenilor", a spus el.
Inițial sceptic în privința energiei solare spațiale, interesul lui Hajimiri a fost stârnit atunci când a început să analizeze mai atent ideea. "În medie, obții de aproximativ opt ori mai multă energie în spațiu" în comparație cu energia solară de pe Pământ, a declarat el pentru CNN. De asemenea, fasciculul nu va ucide animalele.Și în ceea ce privește Steaua Morții? Raza nu va fi suficient de puternică pentru a fi folosită ca armă, a adăugat el.
În acest an, Hajimiri și echipa sa au făcut un pas înainte pentru a face din energia solară din spațiu o realitate.
În ianuarie, au lansat Maple, un prototip solar spațial de 30 de centimetri lungime, echipat cu transmițătoare flexibile și ușoare. Scopul era de a recolta energie de la soare și de a o transfera fără fir în spațiu, ceea ce au și reușit, reușind să aprindă o pereche de LED-uri.
Dar "obiectivul final" a fost acela de a vedea dacă Maple ar putea, de asemenea, să transmită energie detectabilă pe Pământ. În luna mai, echipa a decis să lanseze o "cursă de probă" pentru a vedea ce se va întâmpla. Pe un acoperiș din campusul Caltech din Pasadena, California, Hajimiri și ceilalți oameni de știință au reușit să capteze semnalul lui Maple.
Cantitatea de energie pe care au detectat-o era mică, prea mică pentru a fi utilă, dar reușiseră să transmită fără fir energie din spațiu. "Abia după aceea ne-am dat seama puțin că, OK, ei bine, este ceva foarte special", a spus Hajimiri.
Energia solară din spațiu poate părea o idee sălbatică și futuristă, dar nu este nouă. Încă din 1941, ea a fost descrisă într-o povestire a scriitorului de science-fiction Isaac Asimov. În deceniile care au trecut de atunci, țări precum SUA, China și Japonia au explorat această idee, dar ani de zile a fost respinsă. "Aspectele economice erau pur și simplu departe", a declarat Martin Soltau, directorul general al companiei Space Solar din Marea Britanie.
Acest lucru s-ar putea schimba acum, pe măsură ce costul de lansare a sateliților scade brusc, tehnologia solară și robotică avansează rapid, iar nevoia de energie curată și abundentă pentru a înlocui combustibilii fosili care încălzesc planeta devine tot mai urgentă.
Există o "conexiune de tehnologii diferite care se unesc chiar acum, exact când avem nevoie de ele", a declarat Craig Underwood, profesor emerit de inginerie a navelor spațiale la Universitatea Surrey din Marea Britanie.
Problema este că aceste tehnologii ar trebui să fie implementate la o scară cum nu s-a mai făcut până acum.
Ce este energia solară din spațiu?
În esența sa, energia solară spațială este un concept destul de simplu. Oamenii ar putea să exploateze puterea enormă a soarelui în spațiu, unde aceasta este disponibilă în permanență - nefiind afectată de vremea rea, de acoperirea norilor, de noapte sau de anotimpuri - și să o transmită pe Pământ.
Există diferite concepte, dar ar funcționa aproximativ așa: sateliți uriași de energie solară, fiecare cu diametrul de peste o milă, ar fi trimiși pe o orbită foarte înaltă.
Din cauza dimensiunilor colosale ale acestor structuri, ele ar fi alcătuite din sute de mii de module mult mai mici, fabricate în masă, "ca niște cărămizi lego", a declarat Soltau pentru CNN, care ar fi asamblate în spațiu de mașini de asamblare robotizate autonome.
Celulele solare ale satelitului ar capta energia solară, ar converti-o în microunde și ar transmite-o pe Pământ prin intermediul unui emițător foarte mare, capabil să atingă cu precizie anumite puncte de pe sol.
Microundele, care pot călători cu ușurință prin nori și vreme rea, ar fi direcționate către o antenă de recepție (sau "rectenna") de pe Pământ, realizată din plasă - "gândiți-vă la un fel de plasă de pescuit atârnată pe stâlpi de bambus", a spus Soltau - unde microundele ar fi convertite înapoi în energie electrică și introduse în rețea.
Recthenna, cu un diametru de aproximativ 6 kilometri (3,7 mile), ar putea fi construită pe uscat sau în larg. Și pentru că aceste structuri de plasă ar fi aproape transparente, ideea este că terenul de sub ele ar putea fi folosit pentru panouri solare, ferme sau alte activități.
Un singur satelit solar spațial ar putea furniza până la 2 gigawați de energie, aproximativ aceeași cantitate ca și două centrale nucleare medii din SUA.
O idee căreia i-a sosit timpul?
Nu există "nimic științifico-fantastic" în legătură cu energia solară spațială, a declarat Underwood, profesorul britanic, pentru CNN. Tehnologia este matură, a spus el. "Marele obstacol a fost pur și simplu costul pur și simplu al punerii pe orbită a unei centrale electrice".
În ultimul deceniu, acest lucru a început să se schimbe pe măsură ce companii precum SpaceX și Blue Origin au început să dezvolte rachete reutilizabile. Costurile de lansare de astăzi, de aproximativ 1.500 de dolari pe kilogram, sunt de aproximativ 30 de ori mai mici decât în epoca navetei spațiale de la începutul anilor 1980.
Și, deși lansarea a mii de tone de materiale în spațiu sună ca și cum ar avea o amprentă de carbon uriașă, energia solară spațială ar avea probabil o amprentă cel puțin comparabilă cu cea a energiei solare terestre pe unitate de energie, dacă nu chiar mai mică, din cauza eficienței sale sporite, deoarece lumina solară este disponibilă aproape în permanență, a declarat Mamatha Maheshwarappa, liderul sistemelor de sarcină utilă la Agenția Spațială din Marea Britanie.
Unii experți merg mai departe. Underwood a declarat că amprenta de carbon a energiei solare spațiale ar fi aproximativ la jumătate față de cea a unei ferme solare terestre care produce aceeași energie, chiar și cu lansarea rachetei.
Dar acest lucru nu înseamnă că energia solară spațială ar trebui să înlocuiască energia regenerabilă terestră, a adăugat el. Ideea este că ar putea furniza energie "de bază", la care se poate apela non-stop pentru a umple golurile atunci când vântul nu bate și soarele nu strălucește pe Pământ. În prezent, energia de bază tinde să fie furnizată de centrale electrice care funcționează pe bază de combustibili fosili sau energie nucleară, care pot funcționa cu întreruperi minime.
Energia ar fi "foarte portabilă", a declarat Peter Garretson, cercetător senior în domeniul studiilor de apărare la American Foreign Policy Council. Ar putea fi transmisă din spațiu până în vârful Europei, de exemplu, și apoi până în partea de jos a Africii.
Mulți susținători subliniază potențialul pe care l-ar putea oferi țărilor în curs de dezvoltare cu nevoi energetice mari, dar cu o lipsă de infrastructură. Tot ce ar avea nevoie este o antenă. "Va oferi o democratizare reală a energiei abundente și accesibile", a declarat Soltau.
De asemenea, energia solară din spațiu ar putea ajuta la alimentarea cu energie a orașelor și satelor îndepărtate din Arctica, care se află în întuneric aproape complet timp de luni de zile în fiecare an, și ar putea transmite energie pentru a sprijini comunitățile care se confruntă cu întreruperi în timpul dezastrelor climatice sau al conflictelor.
Provocările
Există încă o prăpastie uriașă între concept și comercializare.
Știm cum să construim un satelit și știm cum să construim un panou solar, a declarat Maheshwarappa de la Agenția Spațială Britanică. "Ceea ce nu știm este cum să construim ceva atât de mare în spațiu".
Ea dă exemplul Burj Khalifa din Dubai, cea mai înaltă clădire din lume, care are o înălțime de aproximativ 830 de metri, adică aproximativ 2.700 de picioare. "Structurile despre care vorbim noi sunt de două ori mai mari", a declarat Maheshwarappa pentru CNN. "Așadar, nici măcar nu am construit ceva atât de mare la sol, darămite în spațiu".
Oamenii de știință trebuie, de asemenea, să își dea seama cum să folosească inteligența artificială și robotica pentru a construi și întreține aceste structuri în spațiu. "Tehnologiile generice sunt încă la un nivel de pregătire tehnologică foarte scăzut", a spus Maheshwarappa.
Apoi, mai este vorba de reglementarea acestui nou sistem energetic, pentru a se asigura că sateliții sunt construiți în mod durabil, că nu există riscul de resturi și că au un plan de sfârșit de viață, precum și pentru a determina unde ar trebui să fie amplasate site-urile de rectenna.
Un alt obstacol uriaș ar putea fi reprezentat de acceptarea de către public, a declarat Maheshwarappa. Poate exista o teamă instinctivă atunci când vine vorba de transmiterea de energie din spațiu.
Dar astfel de temeri sunt nefondate, potrivit unor experți. Densitatea de energie în centrul antenei rectangulare ar fi de aproximativ un sfert din cea a soarelui la amiază. "Nu este diferit de a sta în fața unei lămpi de căldură", a spus Hajimiri.
Iar pentru a construi un satelit capabil să facă rău oamenilor, acesta ar trebui să fie de multe ori mai mare decât conceptele dezvoltate în prezent, a mai spus Hajimiri. "Oricine ar încerca să înceapă să construiască așa ceva, toți ceilalți ar ști".
Asta nu înseamnă că nu ar trebui să nu se pună întrebări, a spus el. Ideea este "de a aduce beneficii umanității, iar dacă nu o face, nu are rost".
Pentru unii, însă, întregul concept de solar spațial este deplasat.
Amory Lovins, fizician și profesor adjunct la Universitatea Stanford, a declarat că lumea ar fi mult mai bine să se concentreze pe energiile regenerabile terestre. Energia suplimentară din spațiu și abilitatea de a o recolta aproape 24 de ore pe zi "nu este suficient de valoroasă pentru a plăti costul colectării și transmiterii energiei în jos", a declarat acesta pentru CNN.
Pentru Lovins, nici promisiunile conform cărora sistemul ar fi o sursă excelentă de energie de bază nu se susțin. Există tehnici pentru a adapta cererea de energie la ofertă, și nu invers, fără ca consumatorii să observe. A avea o sursă uriașă de energie care produce tot timpul este "dezirabil de inflexibilă", a spus el.
"De ce să cheltuim bani pe ceva care nu are nicio șansă de a avea un caz de rentabilitate în cazul în care ați reuși, a cărui nevoie va fi fost satisfăcută înainte de a putea fi construită și ale cărei estimări de costuri viitoare cele mai optimiste sunt identice cu prețul actual al energiei solare terestre plus baterii?", a întrebat el.
Viitorul
Dar guvernele și companiile din întreaga lume consideră că energia solară spațială este foarte promițătoare pentru a contribui la satisfacerea cererii tot mai mari de energie abundentă și curată și pentru a combate criza climatică.
Un program de dezvoltare capabil să demonstreze dovada conceptului este la aproximativ cinci sau șase ani distanță, a declarat Soltau. Apoi vor mai fi necesari încă cinci sau șase ani pentru a industrializa și a extinde sistemul la scară de un gigawatt pentru a fi complet operațional.
Un sprijin guvernamental puternic va fi esențial, a spus el. "Este un lucru ambițios să creezi o tehnologie energetică complet nouă".
În SUA, Laboratorul de cercetare al Forțelor Aeriene are în plan să lanseze un mic demonstrator numit Arachne în 2025, iar Laboratorul de cercetare navală al SUA a lansat un modul în mai 2020 la bordul unui vehicul orbital de testare, pentru a testa hardware-ul solar în condiții spațiale.
Academia Chineză de Tehnologie Spațială, un proiectant și producător de nave spațiale, își propune să trimită un satelit solar pe orbită joasă în 2028 și pe orbită înaltă până în 2030, potrivit unui raport din 2022 al South China Morning News.
A existat o explozie de activitate din partea guvernului britanic. Acesta a comandat un studiu independent care a raportat în 2021 că energia solară spațială este fezabilă din punct de vedere tehnic, evidențiind proiecte precum CASSIOPeiA, un satelit cu diametrul de 1,7 kilometri (1 milă) condus de Regatul Unit, care își propune să furnizeze 2 gigawați de energie. În luna iunie a acestui an, guvernul a anunțat o finanțare de aproape 5,5 milioane de dolari pentru universități și companii de tehnologie "pentru a impulsiona inovația" în sectorul solar spațial.
Și Europa are programul Solaris, pentru a stabili viabilitatea tehnică și politică a energiei solare spațiale, în vederea pregătirii unei posibile decizii în 2025 de a lansa un program complet de dezvoltare.
"Evident, înainte de a construi ceva, totul este o speculație", a declarat Garretson, "dar există motive puternice pentru a crede că acest lucru ar putea fi de fapt posibil și viabil din punct de vedere economic".
Întorși în California, Hajimiri și echipa sa au petrecut ultimele șase luni testând la stres prototipul lor pentru a extrage date care să alimenteze următoarea generație de proiectare.
Viziunea finală a lui Hajimiri este o serie de vele ușoare și flexibile, care pot fi rulate, lansate și desfășurate în spațiu, cu miliarde de elemente care lucrează în sincronizare perfectă pentru a trimite energia acolo unde este nevoie de ea.
El vede proiectul lor ca pe "o parte din acest lanț lung de oameni care se bazează pe munca celorlalți și se ajută reciproc", a spus el. "Așadar, facem un pas important, poate, dar nu este ultimul pas".
Citește și:
- Acest lucru se va schimba în decembrie
- Fuziunea nucleară - exagerare sau soluție la problemele energetice?
- Activiști germani vorbesc în Dubai despre suferința din Israel și din Fâșia Gaza
- Criza bugetară alimentează dezbaterea privind venitul de cetățean - Bas avertizează împotriva populismului
Sursa: edition.cnn.com