انرژی خورشیدی فضایی، روشی انقلابی برای تامین نیازهای روزافزون جهان، با چالش انتقال پایدار و کارآمد به زمین روبروست که دانشمندان در حال یافتن راهحلهای نوین برای آن هستند.
با افزایش نگرانیها درباره تغییرات اقلیمی و پیامدهای زیستمحیطی سوختهای فسیلی، بشر بیش از پیش به دنبال منابع انرژی پاک و پایدار است. بهرهبرداری از توان خورشید در فضا، راهکاری برای دستیابی به انرژی بیحد و مرز است؛ جایی که هیچ ابری مانع تابش نور نمیشود. اما رساندن این انرژی عظیم به سیاره ما، خود نیازمند فناوریهای پیچیدهای مانند انتقال بیسیم است. دانشمندان سالهاست در تلاش برای حل این مشکل هستند و در حال حاضر دو روش اصلی را دنبال میکنند: مبتنی بر لیزر و مبتنی بر مایکروویو.
انرژی خورشیدی فضایی: راهی برای تامین برق بیپایان
توانایی جمعآوری انرژی خورشیدی در فضا و انتقال آن به زمین، امکان دستیابی به منبعی تقریبا نامحدود از انرژی را فراهم میکند و نگرانیها در مورد سوختهای فسیلی و تاثیر سایهها و ابرها بر پنلهای خورشیدی را برطرف میسازد. در فضا، بدون وجود ابرها یا سایر موانع، جمعآوری انرژی خورشیدی فضایی نسبتا ساده است؛ کافی است سختافزار لازم را در مدار قرار داده و منتظر انباشت انرژی باشیم. با این حال، انتقال این انرژی از طریق جو زمین و ابرها داستان دیگری دارد. این همان چالشی است که دانشمندان سالهاست بر روی آن کار میکنند.
انتقال انرژی با امواج مایکروویو: مزایا و چالشها
بر اساس ویدیویی از کلتک (Caltech) که نحوه انتقال برق بیسیم را توضیح میدهد، یک سیستم مبتنی بر مایکروویو بر اساس پدیدهای به نام تداخل عمل میکند. دکتر علی حاجیمیری (Dr. Ali Hajimiri)، یکی از مدیران پروژه توان خورشیدی فضایی در کلتک (Space-Based Solar Power Project at Caltech)، این پدیده را با انداختن دو دست در رودخانه و مشاهده امواج ایجاد شده تشریح میکند. او توضیح میدهد که چگونه در برخی نقاط انرژی امواج با هم ترکیب شده و قویتر میشوند و در نقاط دیگر یکدیگر را تضعیف کرده یا از بین میبرند.
ایده اصلی در انتقال بیسیم انرژی، تمرکز بر تداخل امواج و هدایت آنها در یک جهت خاص است تا تداخلات ناخواسته کاهش یابد و سیگنال بدون از دست دادن مقدار زیادی از انرژی، قوی باقی بماند. اما ایراد اصلی تحویل برق مبتنی بر مایکروویو این است که ساخت و استقرار ماهوارههای آن میتواند پرهزینه باشد. علاوه بر این، طبق اعلام وزارت انرژی ایالات متحده (U.S. Department of Energy)، این ماهوارهها اغلب در مدارهایی قرار میگیرند که نگهداری آنها دشوار است.
لیزرها در خدمت انتقال انرژی فضایی: راه حلی دیگر
روش دوم که محققان برای تحویل انرژی خورشیدی فضایی به آن نگاه میکنند، استفاده از پرتوهای لیزر فروسرخ است. یک شرکت به نام اوورویو انرژی (Overview Energy)، در سال 2025 با استفاده از این ایده آزمایشهایی انجام داد؛ آنها انرژی خورشیدی را از یک هواپیما به گیرندهای روی زمین ارسال کردند. مزیت اصلی این روش آن است که لیزر در مقایسه با انتقال مداوم مایکروویو، ایمنتر در نظر گرفته میشود.
با این حال، محدودیتهایی نیز وجود دارد. بهویژه در سیستم اوورویو انرژی (Overview Energy) که از لیزرهای فروسرخ نزدیک استفاده میکند، این لیزرها قادر به نفوذ در ابرها نیستند. از این رو، سیستمی که از لیزر استفاده میکند، نهتنها به ماهوارههای مداری نیاز دارد، بلکه باید از مجموعهای از گیرندههای موقعیتیافته در آسمان نیز بهره ببرد تا انرژی را در مسیر رسیدن به گیرنده نهایی روی زمین، دریافت کند. این پیچیدگی بهمعنای قطعات متحرک بیشتر و در نتیجه، احتمال خطای بالاتر است. با این وجود، وزارت انرژی ایالات متحده (U.S. Department of Energy) معتقد است که یک سیستم مبتنی بر لیزر ممکن است ارزانتر و آسانتر نگهداری شود. همچنین، بهگفته اوورویو انرژی (Overview Energy)، لیزر قابلیت مقیاسپذیری دارد و میتوان آن را در صورت نیاز گسترش یا محدود کرد. نکته مهم این است که در هر دو سیستم، برق واقعی تنها پس از رسیدن انرژی به زمین تولید خواهد شد.
