الطاقة الشمسية المدارية: محطات الطاقة الشمسية في الفضاء

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 20 آذار، 2023

زاد الاهتمام المتزايد بالاستدامة البيئية الاهتمام بإيجاد الطاقة المتجددة. ظهرت أنظمة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح كخيارات شائعة ؛ ومع ذلك ، فإن اعتمادهم على مساحات شاسعة من الأرض والظروف المثلى يحد من فعاليتهم كمصادر طاقة وحيدة. الحل البديل هو الحصول على ضوء الشمس في الفضاء ، والذي يمكن أن يوفر مصدرًا ثابتًا للطاقة دون القيود التي تفرضها ظروف الأرض والطقس.

سياق الطاقة الشمسية المدارية

يمكن لمحطة الطاقة الشمسية المدارية في مدار ثابت بالنسبة للأرض أن توفر مصدرًا ثابتًا للطاقة الشمسية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع طوال عمرها التشغيلي. ستولد هذه المحطة الطاقة من خلال الطاقة الشمسية وترسلها مرة أخرى إلى الأرض باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية. حددت حكومة المملكة المتحدة هدفًا لإنشاء أول نظام من هذا القبيل بحلول عام 24 وتفكر في استخدام تكنولوجيا الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام الخاصة بـ Space X لجعل هذا المشروع حقيقة واقعة.

بدأت الصين بالفعل تجربة نقل الطاقة عبر مسافات كبيرة من خلال الموجات الكهرومغناطيسية. وفي الوقت نفسه ، لدى وكالة الفضاء اليابانية ، JAXA ، خطة تتضمن مرايا حرة الحركة لتركيز ضوء الشمس وتوجيه الطاقة إلى الأرض من خلال مليار هوائي وتكنولوجيا الميكروويف. ومع ذلك ، هناك مخاوف بشأن كيفية تأثير الحزمة الراديوية عالية التردد لنقل الطاقة التي تستخدمها المملكة المتحدة على الاتصالات الأرضية وعمليات التحكم في حركة المرور التي تعتمد على استخدام موجات الراديو.

يمكن أن يساعد تنفيذ محطة طاقة مدارية في تقليل الانبعاثات وخفض تكاليف الطاقة ، ولكن هناك أيضًا مخاوف بشأن نفقات بنائها والانبعاثات المحتملة الناتجة أثناء بنائها وصيانتها. علاوة على ذلك ، كما أوضحت JAXA ، فإن تنسيق الهوائيات للحصول على حزمة شعاع مركزة يمثل أيضًا تحديًا كبيرًا. يتطلب تفاعل الموجات الدقيقة مع البلازما أيضًا مزيدًا من الدراسة لفهم آثارها تمامًا. 

التأثير التخريبي 

يمكن أن تقلل المحطات الفضائية التي تعمل بالطاقة الشمسية من الاعتماد العالمي على الوقود الأحفوري لتوليد الكهرباء ، مما قد يؤدي إلى انخفاض كبير في الانبعاثات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي نجاح هذه العمليات إلى زيادة تمويل القطاعين العام والخاص لتقنيات السفر إلى الفضاء. ومع ذلك ، فإن الاعتماد على محطات طاقة مدارية واحدة أو متعددة يزيد أيضًا من المخاطر المرتبطة بفشل النظام أو المكونات. 

من المحتمل أن يتطلب إصلاح محطة الطاقة المدارية وصيانتها استخدام الروبوتات ، حيث سيكون من الصعب والباهظ التكلفة على البشر أداء مهام الصيانة في ظروف الفضاء القاسية. تكلفة قطع الغيار والمواد والعمالة اللازمة لإجراء الإصلاحات ستكون أيضًا عاملاً مهمًا يجب مراعاته.

في حالة فشل النظام ، يمكن أن تكون العواقب بعيدة المدى وجوهرية. ستكون تكلفة إصلاح محطات الطاقة الفضائية هذه واستعادتها إلى طاقتها التشغيلية الكاملة مرتفعة ، وقد يؤدي فقدان الطاقة إلى نقص مؤقت في الطاقة الأرضية عبر مناطق بأكملها. لذلك ، سيكون من الضروري ضمان استقرار وموثوقية هذه الأنظمة من خلال الاختبار الشامل وتأهيل المكونات ، بالإضافة إلى تنفيذ إجراءات مراقبة وصيانة قوية لاكتشاف المشكلات المحتملة ومعالجتها بشكل استباقي.

تداعيات الطاقة الشمسية المدارية

قد تشمل الآثار الأوسع للطاقة الشمسية المدارية ما يلي:

• الاكتفاء الذاتي في إنتاج الطاقة للدول التي تستخدم مثل هذه المحطات.
• زيادة انتشار الحصول على الكهرباء ، لا سيما في المناطق الريفية والنائية ، مما يمكن أن يحسن نوعية الحياة ويزيد من التنمية الاجتماعية.
• انخفاض التكاليف المرتبطة بإنتاج الطاقة وتوزيعها ، مما يؤدي إلى الحد من الفقر وزيادة النمو الاقتصادي.
• أدى تطوير الطاقة الشمسية المدارية إلى تطورات تكميلية في تكنولوجيا الفضاء وخلق وظائف جديدة عالية التقنية في الهندسة والبحث والتصنيع.
• تؤدي الزيادة في وظائف الطاقة النظيفة إلى الابتعاد عن الأدوار التقليدية للوقود الأحفوري ، مما قد يؤدي إلى فقدان الوظائف والحاجة إلى إعادة التدريب وتطوير القوى العاملة.
• زيادة التعاون والتعاون بين البلدان ، وكذلك زيادة المنافسة على التقدم التكنولوجي في هذا المجال.
• أدى تنفيذ الطاقة الشمسية المدارية إلى إنشاء لوائح وقوانين جديدة تتعلق باستخدام الفضاء ونشر الأقمار الصناعية ، مما قد يؤدي إلى اتفاقيات ومعاهدات دولية جديدة.
• توافر أكبر للأراضي للأغراض السكنية والتجارية والزراعية.

أسئلة للنظر فيها

• كيف يمكن للبلدان أن تتعاون بشكل أفضل لدعم مبادرات الطاقة المتجددة مثل هذه؟
• كيف يمكن للشركات المحتملة في هذا المجال تقليل الحطام الفضائي والقضايا الأخرى المحتملة؟