Các nhà nghiên cứu đang tiến hành thí nghiệm sản xuất điện mặt trời trong không gian và truyền tải không dây tới Trái đất .
Ali Hajimiri, giáo sư kỹ thuật điện tại Viện Công nghệ California (Caltech), đã dành cả thập kỷ nghiên cứu cách đưa pin mặt trời vào không gian và truyền năng lượng về Trái đất , theo CNN . Năm nay, Hajimiri và các đồng nghiệp của ông đã tiến thêm một bước nữa trong việc biến việc sản xuất năng lượng mặt trời trong không gian thành hiện thực. Vào tháng 1 năm 2023, họ cho ra mắt Maple , một nguyên mẫu dài 30cm được trang bị bộ phát linh hoạt, siêu nhẹ. Mục tiêu của họ là thu thập năng lượng từ Mặt trời và truyền nó không dây trong không gian. Lượng điện mà nhóm nghiên cứu thu được đủ để thắp sáng hai bóng đèn LED.
Mô phỏng vệ tinh năng lượng mặt trời CASSIOPeiA do Anh thiết kế. (Ảnh: Space Solar).
Tuy nhiên, mục tiêu mở rộng của các nhà nghiên cứu là xem liệu Maple có thể truyền năng lượng trở lại Trái đất hay không. Vào tháng 5 năm 2023, nhóm nghiên cứu quyết định tiến hành một thí nghiệm để tìm hiểu điều gì sẽ xảy ra. Trên mái nhà trong sân của Viện Caltech ở Pasadena, California, Hajimiri và nhiều nhà khoa học khác đã có thể nhận được tín hiệu của Maple. Năng lượng mà họ phát hiện ra quá nhỏ để có thể sử dụng được nhưng họ đã đạt được thành công trong việc truyền tải điện không dây từ không gian.
Sản xuất điện mặt trời trong không gian không phải là một ý tưởng quá phức tạp. Con người có thể khai thác năng lượng khổng lồ của Mặt trời trong không gian. Đây là nguồn điện luôn sẵn có, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết xấu, mây che, ban đêm hay các mùa. Có nhiều ý tưởng khác nhau để thực hiện việc này, nhưng cách thực hiện như sau. Vệ tinh trang bị pin năng lượng mặt trời có đường kính hơn 1,6 km sẽ được phóng lên quỹ đạo tầm cao. Do kích thước khổng lồ của cấu trúc, chúng bao gồm hàng trăm nghìn mô-đun nhỏ hơn được sản xuất hàng loạt, như gạch Lego, được lắp ráp trong không gian bằng máy robot tự động.
Pin mặt trời của vệ tinh sẽ thu năng lượng mặt trời, chuyển đổi thành sóng vi ba và truyền không dây về Trái đất thông qua một máy phát tín hiệu rất lớn, có thể truyền đến các vị trí cụ thể trên mặt đất với độ chính xác cao. . Sóng vi ba có thể dễ dàng xuyên qua các đám mây và thời tiết xấu, chạm tới các ăng-ten thu sóng trên Trái đất. Sau đó, vi sóng được chuyển đổi trở lại thành điện năng và đưa vào lưới điện.
Ăng-ten thu sóng có đường kính khoảng 6km và có thể được lắp đặt trên đất liền hoặc ngoài khơi. Do các cấu trúc dạng lưới này gần như trong suốt nên vùng đất bên dưới có thể được sử dụng để đặt các tấm pin mặt trời, làm trang trại hoặc phục vụ các hoạt động khác. Một vệ tinh thu năng lượng mặt trời trong không gian có thể cung cấp 2 gigawatt điện, tương đương với hai nhà máy điện hạt nhân cỡ trung bình ở Mỹ.
Rào cản lớn nhất đối với công nghệ trên là chi phí cao để đưa một nhà máy điện vào quỹ đạo . Trong thập kỷ qua, điều đó bắt đầu thay đổi khi các công ty như SpaceX và Blue Origin bắt đầu phát triển tên lửa có thể tái sử dụng. Chi phí phóng hiện nay vào khoảng 1.500 USD/kg, thấp hơn khoảng 30 lần so với khi phóng tàu con thoi vào đầu những năm 1980.
Những người ủng hộ ý tưởng này cho rằng việc sản xuất năng lượng mặt trời trong không gian có thể cung cấp cho các nước phát triển nhu cầu năng lượng lớn nhưng thiếu cơ sở hạ tầng. Nguồn năng lượng này cũng có thể phục vụ nhiều thị trấn và làng mạc xa xôi ở Bắc Cực đang chìm trong bóng tối hoàn toàn trong nhiều tháng mỗi năm và hỗ trợ các cộng đồng bị mất điện do thiên tai hoặc xung đột.
Mặc dù vẫn còn khoảng cách lớn giữa khái niệm và thương mại hóa, nhưng các chính phủ và công ty trên khắp thế giới tin rằng năng lượng mặt trời trong không gian có thể đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về điện sạch và giúp giải quyết khủng hoảng. khí hậu. Tại Mỹ, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Không quân có kế hoạch phóng một thiết bị thử nghiệm nhỏ có tên Arachne vào năm 2025. Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ đã phóng một mô-đun vào tháng 5 năm 2020 trên một phương tiện thử nghiệm quỹ đạo. , để thử nghiệm phần cứng sản xuất năng lượng mặt trời trong điều kiện không gian. Học viện Công nghệ Vũ trụ Trung Quốc đặt mục tiêu phóng một vệ tinh chạy bằng năng lượng mặt trời lên quỹ đạo thấp vào năm 2028 và quỹ đạo cao vào năm 2030.
Chính phủ Anh từng tiến hành một nghiên cứu độc lập và kết luận rằng việc sản xuất điện mặt trời trong không gian là khả thi về mặt kỹ thuật với những thiết kế như CASSIOPeiA , một vệ tinh dài 1,7 km có thể cung cấp 2 gigawatt điện. Liên minh châu Âu cũng phát triển chương trình Solaris để xác định tính khả thi về mặt kỹ thuật của năng lượng mặt trời trong không gian.
Tại California, Hajimiri và các đồng nghiệp của ông đã dành sáu tháng qua để thử nghiệm các nguyên mẫu nhằm thu thập dữ liệu thiết kế thế hệ tiếp theo. Mục tiêu cuối cùng của Hajimiri là tạo ra một loạt cánh buồm nhẹ, linh hoạt, có thể vận chuyển, phóng và mở ra trong không gian với hàng tỷ bộ phận hoạt động đồng bộ hoàn hảo để cung cấp năng lượng khi cần thiết.
- NASA công bố những hình ảnh chưa từng thấy về Sao Thiên Vương
- Chuyên gia giải thích vệt khí hình phễu trên bầu trời Thanh Hóa
- Kiến trúc thượng tầng trong không gian “che bóng” Trái Đất
