طاقة كهربائية شمسية من أعماق الفضاء

تعكف وكالة «ناسا» على تطوير قمر صناعي على شكل كأس يمكنه أن يوفر ثلث الطاقة التي يحتاجها العالم بحلول عام 2025. وقد ابتكر هذا التصميم الدكتور جون مانكنز الذي أوكلت إليه وكالة الطيران والفضاء الأميركية (ناسا) مهمة استكشاف إمكانية استخدام الألواح الشمسية في الفضاء بهدف تحويل طاقة إلى الأرض. نظام شمسي كهربائي كان ما أتى به الدكتور مانكنز عبارة عن قمر صناعي عائم مذهل يحمل اسم «القمر الصناعي للطاقة الشمسية المتولدة بألواح شمسية كبيرة»Solar Power Satellite via Arbitrarily Large PHased Array، أو SPS - ALPHA. ويقول مانكنز إنه، وحسب التمويل، يمكن إطلاق القمر بحلول عام 2025. ويضيف: «بإمكان قمر صناعي شمسي واحد أن يوفر الطاقة لثلث البشر على الأرض، ليس في وقت واحد، ولكن يمكن التوجه لتغطية أي جزء من الاحتياجات الكهربائية. وتعني هذه التكنولوجيا أنه سيتم توجيه الطاقة إلى الأرض، حيث تقوم محطات الطاقة بالتقاطها وتحويلها إلى المستهلكين. يتألف النظام من آلاف الأجزاء الرفيعة المنحنية الأشبه بالمرآة، التي يمكن تحريكها لضمان التقاطها أكبر قدر ممكن من أشعة الشمس. وسيتم أيضا ربط الجزء الداخلي من قمر SPS - ALPHA بألواح من الخلايا الشمسية تقوم بتحويل الطاقة الشمسية إلى موجات الميكروويف. وبعدها، يتم إرسال هذه الموجات إلى الأرض من الطرف السفلي لهذه «الكأس». ويقول الدكتور مانكنز، الذي يدير شركة «أرتيميس إنوفيشن مانيجمنت سوليوشنز» ومقرها في كاليفورنيا، إن النظام يمكن أن يكون أقل تكلفة بكثير من بعض البدائل مثل لوحة شمسية كبيرة يمكن أن تدور حول الأرض. وعلى الموقع الإلكتروني الخاص بوكالة «ناسا»، يكتب الدكتور مانكنز أن المشروع عبارة عن «أسلوب محاكاة بيولوجية جديد للطبيعة يواجه التحديات التي يتطلبها توليد الطاقة الشمسية الفضائية». «في حالة نجاح المشروع، فإن النظام سوف يتيح إنشاء منصات ضخمة من عشرات الآلاف من العناصر الصغيرة التي يمكن أن ترسل عن بعد وبسعر معقول قدرة كهربائية تتراوح ما بين 10 إلى 1000 ميغاواط باستخدام نظام تحويل طاقة لا سلكي إلى مراكز على الأرض، وحتى إلى الرحلات المتوجهة نحو الفضاء»، كما يضيف. ويقدر كمّ الطاقة الشمسية المتاحة في الفضاء بمليارات أمثال الطاقة التي نستخدمها على الأرض، وطالما اعتبر إرسالها إلى الأرض بمثابة حل لمشكلة تقلص إمدادات الطاقة لدينا. تغطية المناطق المنكوبة في العام الماضي، أجرى الباحثون بجامعة ستراثكليد اختبارا لأجهزة في الفضاء يمكنها أن تجمع الطاقة، وتقوم بنقلها مجددا إلى الأرض عبر الموجات الدقيقة أو أشعة الليزر. وكان المشروع جزءا من دراسة أجراها «معهد المفاهيم المتقدمة» التابع لوكالة «ناسا» بقيادة مانكنز. تمثل دور الفريق بجامعة ستراثكليد في تطوير حلول مبتكرة للعناصر الهيكلية للمشروع. ويأمل الباحثون في إنتاج «مجموعة» من الأقمار الصناعية التي يمكن في يوم ما أن تزود مدنا بأكملها بالطاقة. وبالأساس، لن تحل الأقمار الصناعية محل شبكات الطاقة العادية، بل يمكن أن تعيد إمداد المناطق المنكوبة أو النائية التي يصعب الوصول إليها بالطاقة بشكل سريع. ويقوم «مركز التلقي» على كوكب الأرض بتحويل موجة المايكروويف الدقيقة المستهدفة بدقة أو أشعة الليزر، إلى كهرباء صالحة للاستخدام. وقال الدكتور ماسيميليانو فاسيلي، من جامعة ستراثكليد: «يوفر الفضاء مصدرا رائعا لتجميع الطاقة الشمسية، ولدينا ميزة القدرة على تجميعها بغض النظر عن أوقات اليوم أو أحوال الطقس».