برق چگونه به زمین منتقل می‌شود؟

بریتانیا تصمیم دارد تا سال 2035 میلادی اولین نیروگاه خورشیدی فضایی را بسازد و تاسیسات آن را در مدار مستقر کند.

به همین دلیل بیش از 50 سازمان فناوری از جمله شرکت‌های بریتانیایی همکار با شرکت صنایع هوافضای اروپایی ایرباس، شرکت SSTL که در زمینه ساخت ماهواره فعال است و جمعی از دانشمندان دانشگاه کمبریج به این ابتکار بریتانیایی پیوستند تا رویای ایجاد یک نیروگاه خورشیدی مستقر در فضا را عملی کنند.

طرفداران این ایده بر این باورند که به کمک این نیروگاه فضایی، می‌توان به بریتانیا کمک کرد تا هدف انتشار «صفر» گازهای گلخانه‌ای تا سال 2050 میلادی را محقق کند و به یک منبع انرژی بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر از بسیاری از فناوری‌های موجود دست یابد.

توقف کامل انتشار گاز کربن تا اواسط قرن کنونی، بخشی از تلاش‌های جهانی برای مهار تغییرات آب و هوایی است که درباره آن در جریان نشست نوامبر گذشته سازمان ملل به میزبانی گلاسکو موسوم به «کوپ26» گفتگو شد.

نیروگاه خورشیدی فضایی بریتانیا چگونه ساخته و در فضا مستقر خواهد شد؟

مارتین سولتائو، مدیر این طرح، در جریان کنفرانسی که در 27 آوریل در لندن برگزار شد اعلام کرد که تمام فناوری‌های مورد نیاز برای ساخت و راه اندازی این نیروگاه فضایی که «CASSIOPeiA» نام گرفته، هم اکنون وجود دارد و چالش اصلی در این پروژه، تعیین اندازه بزرگیِ آن است.

طرح اولیه این پروژه نیز سال گذشته میلادی به سفارش دولت بریتانیا توسط چند شرکت مطالعات مهندسی آماده شده است و به گفته مارتین سولتائو، بررسی‌های کارشناسان این شرکت‌ها نیز تایید کرده که از لحاظ فنی ایجاد یک نیروگاه «بادوام» با ویژگی‌های مد نظر ما در فضا ممکن است و لازم نیست که مطابق با قوانین فیزیک به تدریج بر اجزای آن افزوده شود یا فناوری آن کاملتر گردد.

بر اساس پروژه طراحی شده، این نیروگاه طی 12 سال پیش‌رو ساخته و به فضا پرتاب خواهد شد و سپس پنل غول پیکر و دیگر اجزای آن به کمک روبات‌ها در مدار مونتاژ می‌شوند و قادر خواهد بود که از سال 2035 میلادی فعالیتش را آغاز کند.

به گفته مارتین سولتائو، پنل این نیروگاه خورشیدی «چندین مایل» عرض دارد و برای ارسال آن به مدار نیز به 300 پرتابگر موشک به اندازه پرتابگر فوق سنگین «اسپیس‌اکس استارشیپ» نیاز است.

این نیروگاه خورشیدی درنهایت در مداری در فاصله 22000 مایلی بالای سیاره ما (36000 کیلومتری) قرار می‌گیرد و حرکت آن در این مدار نیز بگونه‌ای طراحی شده است که همواره رو به خورشید باشد.

وظیفه اصلی این سازه عظیم فضایی، جمع‌آوری انرژی خورشیدی از طریق آینه‌های بزرگ و سبک وزن و متمرکز کردن نور روی سلول‌های فتوولتائیک است؛ درست مانند کاری که پنل‌های خورشیدی روی زمین انجام می‌دهند. با این کار، جریان مستقیمی از الکتریسیته تولید و از طریق تقویت کننده‌های فرکانس‌های رادیویی به امواج مایکروویو تبدیل و درنهایت به زمین منتقل می‌شود.

این نیروگاه عظیم فضایی با یک آنتن غول پیکر به نام rectenna در زمین ارتباط خواهد داشت و به این ترتیب تشعشعات مایکروویو ارسالی از فضا توسط این آنتن در زمین دریافت و بار دیگر به جریان الکتریسیته تبدیل و منتقل می‌شود.

به گفته مارتین سولتائو، خود rectenna نیز شبکه بزرگی از آنتن‌های کوچک دوقطبی است که اندازه‌ای بین 7 تا 13 کیلومتر دارند؛ و اگرچه در نگاه اول شبکه بسیار بزرگی به نظر می‌رسد اما در واقع تنها فضایی معادل 40 درصد مساحت یک مزرعه خورشیدی کنونی در بریتانیا را اشغال خواهد کرد.

مزیت‌های نیروگاه خورشیدی فضایی در مقایسه با نیروگاه‌های زمینی چیست؟

این نیروگاه عظیم نه تنها می‌تواند 13 برابر هر نیروگاه خورشیدی زمینی با اندازه مشابه برق تولید کند، بلکه هیچکدام از هزینه سازی‌های نیروگاه‌های خورشیدی زمینی را نیز ندارد.

بطور مثال، نیروگاههای خورشیدی زمینی همواره در معرض تابش نور آفتاب قرار ندارند و باد نیز همیشه به اندازه کافی به توربین‌های بادی نمی‌وزد؛ همین مساله باعث شده که در این نیروگاهها از ژنراتورهای جایگزین برق یا باتری‌های با قدرت ذخیره بالا استفاده شود تا از خاموشی نیروگاهها در زمانی که آب و هوای نامساعدی وجود دارد جلوگیری شود.

اگرچه بریتانیا در حال حاضر می‌تواند بیش از 40 درصد نیاز فعلی خود به برق را با انرژی‌های تجدیدپذیر تامین کند، اما با توجه به سیاست جدید دولت در کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی، تقاضا برای انرژی پاک طی سه دهه آینده سه برابر خواهد شد.

با این وجود از هم اکنون نگرانی‌هایی نیز درباره این نیروگاه عظیم فضایی مطرح است؛ از جمله اینکه پس از پایان عمر این سازه غول پیکر باید با آن چه کار کرد و آیا راهی برای بازیافت آن وجود دارد؟

برخی نیز درباره تاثیر تشعشعات پرتوهای این نیروگاه روی زمینی‌ها ابراز نگرانی کرده‌اند اما کارشناسان می‌گویند که مردم در روی کره زمین احتمالا تشعشعات بیشتری از گوشی موجود در جیبشان دریافت می‌کنند تا از نیروگاه موجود در فضا.

این طرح هم اکنون به عنوان بخشی از استراتژی ملی فضایی بریتانیا به تایید رسیده و دولت در اولین گام بودجه‌ای 3 میلیون پوندی را برای راه اندازی آن تصویب کرده است.