برق خورشیدی فضایی چین؛ آزمایشی جسورانه برای آینده زمین

آینه‌ای گنبدی به قطر ۴.۸ متر که از برجی ۷۵ متری آویزان است، شاید شبیه یکی از وسایل صحنه فیلم‌های علمی تخیلی به نظر برسد. اما در واقع، این سازه ستون اصلی یک آزمایش جسورانه بود که پرسشی ساده و در عین حال شگفت‌انگیز را مطرح می‌کند: آیا می‌توان نور خورشید را در مدار زمین جمع‌آوری کرد و آن را به شکل برق قابل استفاده به زمین فرستاد؟

پژوهشگران دانشگاه شی‌دیان نمونه‌ای آزمایشی به نام ژوری ساخته‌اند که دقیقا همین هدف را دنبال می‌کند. این تیم یک بازتابنده خمیده را از دکلی بلند آویزان کرد تا نور خورشید را روی پنل‌های فتوولتائیک متمرکز کند، خروجی تولیدشده را به تابش مایکروویو تبدیل کرد و سپس این امواج مایکروویو را با یک آنتن زمینی دریافت کرد تا سیگنال دوباره به توان الکتریکی تبدیل شود. نتیجه، انتقال انرژی در سطح کیلووات و توانایی غافلگیرکننده هدایت انرژی به چند گیرنده متحرک به صورت هم‌زمان بود.

چرا باید انرژی خورشیدی را از فضا به زمین فرستاد؟ پاسخ کوتاه این است: اعداد بسیار قانع‌کننده‌اند. یک تاسیسات خورشیدی بالاتر از جو زمین می‌تواند تا حدود ۶ برابر انرژی قابل دسترس روی سطح زمین را جمع‌آوری کند، آن هم بدون وقفه‌های ناشی از شب، ابر یا شرایط آب‌وهوایی. آزمایش‌های شی‌دیان در ساعات اوج تابش خورشید، یعنی بین ساعت ۱۰ صبح تا ۳ بعدازظهر، انجام شد؛ اما یک ایستگاه زمین‌آهنگ در فاصله حدود ۳۶ هزار کیلومتری می‌تواند نوید تولید پیوسته برق را بدهد.

رهبری این پروژه را دوان بائویان، رئیس پیشین دانشگاه شی‌دیان، بر عهده دارد؛ کسی که ریشه این ایده را به مفهوم آرایه ماهواره‌ای ماژولار ناسا با نام SPS‑ALPHA نسبت می‌دهد. دوان تاسیساتی را تصور می‌کند که ابعادشان بسیار فراتر از سخت‌افزارهای امروزی است. یک نیروگاه مداری یک گیگاواتی، که برای تامین برق یک شهر متوسط کافی است، به سطوح بازتابنده‌ای در اندازه صدها متر نیاز خواهد داشت. بنابراین مشکل اصلی جاه‌طلبی نیست، بلکه مهندسی است.

استقرار سازه‌های عظیم و تاشونده در مدار یکی از موانع است. نشانه‌گیری یک هدف کوچک از فاصله هزاران کیلومتری با پرتو مایکروویو مانع دیگری است. موضوع ایمنی نیز این تصویر را پیچیده‌تر می‌کند: پرتوها باید با دقت بسیار بالا کنترل شوند تا برای هواپیماها، حیات وحش و انسان‌ها خطر ایجاد نکنند. پرسش‌های مقرراتی، لجستیکی و هزینه‌ای نیز بر کل این طرح سایه انداخته‌اند.

با این حال، آزمایش‌ها نشان می‌دهند که فیزیک پایه این ایده کار می‌کند و سامانه‌های کنترل می‌توانند انرژی را به سمت گیرنده‌های متحرک هدف‌گیری کنند؛ قابلیتی مهم، اگر قرار باشد مزارع خورشیدی مداری به چندین نقطه روی زمین یا حتی واحدهای متحرک خدمات بدهند. این تیم نشان داد که مسیر تبدیل نور خورشید به مایکروویو و سپس به برق آماده تزریق به شبکه، فراتر از یک نظریه است و به مرحله اجرا نزدیک می‌شود.

البته راهی طولانی در پیش است. مواد پیشرفته، اقتصاد پرتاب، قوانین بین‌المللی و پذیرش عمومی، همگی تعیین می‌کنند که ژوری در حد یک کنجکاوی آزمایشگاهی باقی بماند یا به بخشی از ترکیب تولید برق ما تبدیل شود. با این حال، این ایده بسیار وسوسه‌انگیز است: انرژی پایدار و مقاوم در برابر آب‌وهوا که از فراز زمین می‌بارد. چنین چشم‌اندازی ما را وادار می‌کند شهرهایی را تصور کنیم که نه فقط با زغال‌سنگ یا باد، بلکه با نور خورشیدی روشن می‌شوند که بسیار دورتر از جو زمین گردآوری شده است.

اینکه آیا تصمیم می‌گیریم این تصور را به زیرساخت واقعی تبدیل کنیم یا نه، پرسشی است که مهندسان و قانون‌گذاران باید با هم به آن پاسخ دهند.