محققان موفق شدند برای نخستین بار نشان دهند که نیروی خورشیدی را می‌توان به‌صورت بی‌سیم در فضا منتقل کرد و به زمین هم فرستاد.

پیش‌نمونه فناوری ارسال فضایی نیروی خورشیدی که ماپل نام دارد، یکی از سه فناوری اصلی در دست آزمایش برنامه ارسال فضایی نیروی خورشیدی (اس‌اس‌پی‌پی) در موسسه فناوری کالیفرنیا (کالتک) است. هدف برنامه اس‌اس‌پی‌پی گردآوری نیروی خورشیدی در فضا و ارسال آن به زمین است.

ماپل مخفف عبارت انگلیسی آرایه مایکروویوی برای آزمایش ارسال نیرو در مدار پایین است و آرایه‌ای از فرستنده‌های انعطاف‌پذیر و کم‌وزن توان مایکرویو و ساخته شده با تراشه‌های الکترونیکی سفارشی شده است تا انرژی را به سوی مکان‌های موردنظر گسیل کند.

به گفته محققان، این‌گونه آرایه‌های ارسال انرژی برای آن‌که نتیجه موفقیت‌آمیزی داشته باشند، باید کم‌وزن باشند تا مقدار سوخت لازم برای فرستادن آن‌ها به فضا حداقل باشد و باید انعطاف‌پذیر باشند تا بتوان آن‌ها را تا کرد و با موشک انتقال داد.

علی حاجی‌میری، استاد مهندسی برق موسسه فناوری کالیفرنیا، با صدور بیانیه‌ای گفت: «آزمایش‌هایی که تاکنون انجام داده‌ایم تایید می‌کند که ماپل می‌تواند در فضا نیرو را با موفقیت برای گیرنده‌ها ارسال کند. همچنین توانسته‌ایم این آرایه را طوری برنامه‌ریزی کنیم که انرژی خود را به سوی زمین هدایت کند و این‌جا در موسسه فناوری کالیفرنیا مشاهده کردیم.»

دکتر حاجی‌میری گفت: «تا آنجا که می‌دانیم تاکنون کسی نتوانسته است حتی با سازه‌های گران‌قیمت انعطاف‌ناپذیر نیز ارسال بی‌سیم انرژی در فضا را به نمایش بگذارد. ما داریم این کار را با سازه‌های کم‌وزن انعطاف‌پذیر و مدارهای مجتمع خودمان انجام می‌دهیم. نخستین باری است که چنین کاری انجام می‌شود.»

این فناوری پیش‌نمونه ساخته شده از مواد بهینه‌سازی شده برای شرایط فضا، قبلا در زمین آزمایش شده است و اکنون محققان معتقدند می‌تواند سفر به فضا را تاب بیاورد و در آنجا استفاده شود.

یافته‌های این پژوهش هنوز در نشریه‌ای با داوری علمی منتشر نشده است.

برنامه ارسال فضایی نیروی خورشیدی کالتک نشان داد نیرو را می‌شود از مدار زمین به‌صورت بی‌سیم به زمین ارسال کرد

کالتک (@Caltech) ۱ ژوئن ۲۰۲۳

در این فناوری جدید از موادی بسیار سبک و دارای کارایی بالا استفاده شده است که نور را به برق تبدیل می‌کنند و با سامانه مجتمع تبدیل و ارسال نیرو نیز همساز است.

این سامانه نیروی جریان مستقیم نور خورشید را به نیروی بسامد رادیویی یعنی همان نوع نیروی بکاررفته برای ارسال سیگنال‌های تلفن همراه تبدیل می‌کند و به‌صورت امواج بسیار بی‌ضرر مایکرویو به زمین ارسال می‌کند.

فناوری ماپل همچنین دارای دریچه کوچکی است که آرایه فرستنده می‌تواند از طریق آن انرژی را به‌صورت باریکه درآورد و ارسال کند.

آرایه فرستنده این فناوری پیش‌نمونه می‌تواند نیرو را به‌صورت دینامیک و با استفاده از قطعه‌های کنترل زمان‌بندی روی مکان موردنظر متمرکز کند.

به گفته محققان، کسر کوچکی از این انرژی ارسالی را می‌توان با گیرنده‌ای مستقر روی بام آزمایشگاه مهندسی گوردون و بتی مور در محوطه دانشگاه کالتک در پاسادنا مشاهده کرد.

همان‌طور که انتظار می‌رفت قسمت اعظم نیروی انرژی هدایتی به سوی زمین در گستره بسیار وسیعی پخش شد و گیرنده مستقر در محوطه کالتک فقط کسر بسیار کوچکی از آن را مشاهده کرد.

محققان هم‌اکنون در حال ارزیابی کارکرد یکایک قطعات این سامانه‌اند.

آن‌ها امیدوارند با بررسی‌های بیشتر که ممکن است تا شش ماه طول بکشد نابسامانی‌های این سامانه را دسته‌بندی و با ردیابی آن‌ها در یکایک یونیت‌ها برطرف کنند تا چشم‌انداز نسل آینده این پیش‌نمونه فراهم شود.

محققان می‌گویند چون انرژی خورشیدی در فضای بیرون زمین همیشه در دسترس است و دستخوش چرخه‌های شب و روز، فصول و ابرگرفتگی نیست، در قیاس با صفحه‌های باتری خورشیدی نصب‌شده در هر مکانی روی زمین که باشد هشت برابر بیشتر نیرو می‌دهند.

طرح کامل اس‌اس‌پی‌پی شامل منظومه‌ای از سفینه‌های پیمانه‌ای می‌شود که برای گردآوری نور خورشید، تبدیل آن به برق و سپس امواج مایکرویو اعزام می‌شوند و درنهایت امواج مایکرویو هم هر وقت که لازم باشد به‌صورت متمرکز به فواصل دوردست ارسال می‌شوند.

سرجیو پله‌گرینو، یکی از مدیران اس‌اس‌پی‌پی، گفت: «در طرح کنونی چشم‌انداز کالتک برای مجموعه‌ای از صفحه‌های خورشیدی بادبان‌وار که به محض رسیدن به مدار زمین باز می‌شوند آرایه‌های انعطاف‌پذیر ارسال نیرو اهمیت اساسی دارد.»

دکتر حاجی‌میری گفت: «امیدواریم همان‌طور که اینترنت باعث شد همه مردم به اطلاعات دسترسی داشته باشند، ارسال بی‌سیم انرژی هم باعث شود که همه مردم به انرژی دسترسی پیدا کنند.»