Vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo nhằm kiểm tra tính khả thi của công nghệ thu thập và truyền năng lượng mặt trời về Trái đất, hoàn thành xuất sắc sứ mệnh kéo dài một năm.
Theo bản tóm tắt nhiệm vụ của Viện Công nghệ California (Caltech) công bố ngày 16/1, các kỹ sư đằng sau dự án Trình diễn năng lượng không gian mặt trời (SSPD-1) đã đánh giá cả ba thiết bị đặt trên nguyên mẫu vệ tinh dài 50 mét. kg đang hoạt động thành công và tin rằng dự án “sẽ mở ra tương lai cho năng lượng mặt trời trong không gian”, theo Popular Science .
Mô phỏng vệ tinh Trình diễn năng lượng không gian mặt trời ở quỹ đạo thấp. (Ảnh: Caltech).
Được phóng lên tên lửa Falcon 9 của SpaceX vào đầu tháng 1 năm 2023, SSPD-1 đã thực hiện ba thí nghiệm. Đầu tiên, thí nghiệm Hỗn hợp siêu nhẹ (DOLCE) có thể triển khai trên quỹ đạo kiểm tra độ bền và hiệu quả của các cấu trúc pin mặt trời siêu nhẹ lấy cảm hứng từ nghệ thuật gấp giấy origami. Trong khi đó, thí nghiệm ALBA thử nghiệm 32 thiết kế pin mặt trời để xác định loại nào phù hợp nhất cho không gian. Đồng thời, Mảng vi sóng dùng cho thí nghiệm truyền năng lượng ở quỹ đạo thấp (MAPLE) thử nghiệm một máy phát vi sóng để đưa năng lượng mặt trời thu được trên quỹ đạo về Trái đất.
Quan trọng nhất, MAPLE lần đầu tiên chứng minh được rằng năng lượng mặt trời có thể được thu thập bởi pin mặt trời và truyền về Trái đất thông qua chùm vi sóng. Trong hơn 8 tháng, các thành viên nhóm SSPD-1 đã cố tình tăng cường thử nghiệm áp suất trên MAPLE, dẫn đến giảm khả năng truyền năng lượng. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã mô phỏng sự cố trong phòng thí nghiệm, xác định nguyên nhân nằm ở sự tương tác điện-nhiệt phức tạp và hoạt động yếu đi của từng bộ phận trong tổ hợp.
Ali Hajimiri, đồng giám đốc Dự án Năng lượng Mặt trời Không gian (SSPP) của Caltech và là giáo sư kỹ thuật điện và y tế, cho biết kết quả này giúp tinh chỉnh thiết kế của nhiều bộ phận của MAPLE để tối đa hóa hiệu quả trong lĩnh vực này. thời gian dài.
Pin mặt trời ngày nay được sử dụng trên vệ tinh và nhiều công nghệ vũ trụ khác có chi phí sản xuất đắt gấp 10 lần so với các thiết bị sử dụng trên mặt đất. Caltech giải thích rằng điều này chủ yếu là do chi phí bổ sung một lớp màng tinh thể bảo vệ được gọi là độ bền kéo trên mặt tiền. Thông qua ALMA, các nhà nghiên cứu xác định rằng mặc dù thiết kế này đầy hứa hẹn trên Trái đất nhưng pin mặt trời perovskite có khoảng cách hiệu suất lớn trong không gian. Trong khi đó, pin gallium arsenide hoạt động ổn định trong thời gian dài mà không cần thêm lớp màng.
Đối với DOLCE, nhóm thừa nhận không phải mọi thứ đều diễn ra theo đúng kế hoạch. Dù dự định ban đầu là triển khai trong 3-4 ngày nhưng DOLCE lại gặp phải nhiều sự cố kỹ thuật như dây điện và bộ phận cơ khí bị lỗi. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đã tìm cách giải quyết vấn đề bằng cách sử dụng camera trên vệ tinh để mô phỏng những trục trặc trong phòng thí nghiệm.
Nhưng ngay cả khi SSPD-1 kết thúc thành công, vẫn còn nhiều năm nữa năng lượng mặt trời mới có thể được khai thác hiệu quả và chi phí hợp lý bằng vệ tinh. Ước tính trước đây cho thấy, điện mặt trời trong không gian có giá 1 – 2 USD/kWh, trong khi giá hiện tại ở Mỹ chỉ dưới 0,17 USD/kWh. Chi phí vật liệu cần giảm đáng kể nhưng vẫn cần đủ bền để chịu được bức xạ mặt trời và hoạt động địa từ trong không gian.
Có nhiều vấn đề khác cần được giải quyết trước khi năng lượng mặt trời trên không gian có thể đóng góp vào cơ sở hạ tầng năng lượng bền vững của nhân loại. Lượng điện mà SSPD-1 truyền qua chùm tia vi sóng là cực kỳ nhỏ so với nhu cầu sử dụng hàng ngày và pin năng lượng mặt trời trong không gian cần phải rộng hàng nghìn mét. Vấn đề an toàn khi truyền sóng vi ba và tia laser cực mạnh tới Trái đất cũng rất đáng lưu ý. Nhóm tại SSPP đang nỗ lực tìm giải pháp cho tất cả các vấn đề trước khi trang trại năng lượng mặt trời trên quỹ đạo trở nên thực sự khả thi.
- Nỗ lực truyền điện mặt trời từ không gian tới Trái đất
- Hệ thống truyền tải năng lượng mặt trời từ vũ trụ tới Trái đất
- Hệ Mặt Trời có thêm 5 hành tinh giống Trái Đất?
