Orbital Solar Power: สถานีพลังงานแสงอาทิตย์ในอวกาศ

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• March 20, 2023

ความกังวลที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อมได้เพิ่มความสนใจในการค้นหาพลังงานหมุนเวียน ระบบพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมกลายเป็นตัวเลือกยอดนิยม อย่างไรก็ตาม การพึ่งพาที่ดินจำนวนมากและสภาวะที่เหมาะสมจะจำกัดประสิทธิภาพการเป็นแหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียว ทางเลือกอื่นคือการเก็บเกี่ยวแสงอาทิตย์ในอวกาศ ซึ่งสามารถให้แหล่งพลังงานที่สม่ำเสมอโดยไม่มีข้อจำกัดจากสภาพดินและสภาพอากาศ

บริบทพลังสุริยะโคจร

สถานีไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบโคจรในวงโคจรแบบ geostationary มีศักยภาพในการจัดหาแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ที่คงที่ตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันตลอดอายุการใช้งาน สถานีนี้จะผลิตพลังงานด้วยพลังงานแสงอาทิตย์และส่งกลับมายังโลกโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รัฐบาลสหราชอาณาจักรตั้งเป้าที่จะสร้างระบบดังกล่าวเป็นครั้งแรกภายในปี 7 และกำลังพิจารณาใช้เทคโนโลยีจรวดที่นำกลับมาใช้ซ้ำได้ของ Space X เพื่อทำให้โครงการนี้เป็นจริง

จีนได้เริ่มทดลองการส่งพลังงานในระยะทางไกลผ่านคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแล้ว ในขณะเดียวกัน JAXA หน่วยงานอวกาศของญี่ปุ่นมีแผนที่เกี่ยวข้องกับกระจกลอยอิสระเพื่อโฟกัสแสงอาทิตย์และส่งสัญญาณพลังงานมายังโลกผ่านเสาอากาศ 1 พันล้านดวงและเทคโนโลยีไมโครเวฟ อย่างไรก็ตาม มีความกังวลว่าลำแสงวิทยุส่งพลังงานความถี่สูงที่ใช้โดยสหราชอาณาจักรจะส่งผลกระทบต่อการสื่อสารภาคพื้นดินและการควบคุมการจราจรที่อาศัยการใช้คลื่นวิทยุอย่างไร

การติดตั้งสถานีไฟฟ้าแบบวงโคจรสามารถช่วยลดการปล่อยมลพิษและลดต้นทุนด้านพลังงาน แต่ยังมีความกังวลเกี่ยวกับค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างและการปล่อยมลพิษที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการก่อสร้างและการบำรุงรักษา ยิ่งไปกว่านั้น ตามที่ JAXA ชี้ให้เห็น การประสานเสาอากาศให้มีลำแสงที่โฟกัสก็เป็นความท้าทายที่สำคัญเช่นกัน ปฏิสัมพันธ์ของไมโครเวฟกับพลาสมายังต้องการการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อให้เข้าใจความหมายของมันอย่างถ่องแท้ 

ผลกระทบก่อกวน 

สถานีอวกาศพลังงานแสงอาทิตย์สามารถลดการพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลทั่วโลกในการผลิตไฟฟ้า ซึ่งอาจนำไปสู่การลดการปล่อยก๊าซลงอย่างมาก นอกจากนี้ ความสำเร็จของการดำเนินการเหล่านี้สามารถเพิ่มเงินทุนของภาครัฐและเอกชนในเทคโนโลยีการเดินทางในอวกาศ อย่างไรก็ตาม การพึ่งพาสถานีไฟฟ้าวงโคจรเดียวหรือหลายแห่งยังเพิ่มความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับความล้มเหลวของระบบหรือส่วนประกอบ 

การซ่อมแซมและบำรุงรักษาสถานีไฟฟ้าในวงโคจรอาจต้องใช้หุ่นยนต์ เนื่องจากมนุษย์อาจทำการบำรุงรักษาในสภาพพื้นที่ที่สมบุกสมบันได้ยากและมีค่าใช้จ่ายสูง ต้นทุนของชิ้นส่วนทดแทน วัสดุ และแรงงานที่จำเป็นในการซ่อมแซมก็เป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาเช่นกัน

ในกรณีที่ระบบล้มเหลว ผลที่ตามมาอาจกว้างไกลและมากมาย ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมสถานีพลังงานอวกาศเหล่านี้และการฟื้นฟูให้ใช้งานได้เต็มประสิทธิภาพจะสูง และการสูญเสียพลังงานอาจส่งผลให้เกิดการขาดแคลนพลังงานภาคพื้นดินชั่วคราวทั่วทั้งภูมิภาค ดังนั้น จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องรับประกันความเสถียรและความน่าเชื่อถือของระบบดังกล่าวผ่านการทดสอบอย่างละเอียดและคุณสมบัติของส่วนประกอบ ตลอดจนการใช้ขั้นตอนการตรวจสอบและการบำรุงรักษาที่มีประสิทธิภาพเพื่อตรวจจับและแก้ไขปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในเชิงรุก

นัยของการโคจรของพลังสุริยะ

ความหมายที่กว้างขึ้นของพลังแสงอาทิตย์ในวงโคจรอาจรวมถึง:

• ความพอเพียงในการผลิตพลังงานของประเทศที่ใช้สถานีดังกล่าว
• ไฟฟ้าเข้าถึงได้ทั่วถึงมากขึ้น โดยเฉพาะใน ชนบทห่างไกล ซึ่งสามารถยกระดับคุณภาพชีวิตและพัฒนาสังคมได้
• ลดต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตและจำหน่ายพลังงาน ซึ่งนำไปสู่การลดความยากจนและการเติบโตทางเศรษฐกิจที่เพิ่มขึ้น
• การพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ในวงโคจรส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าด้านเทคโนโลยีอวกาศและการสร้างงานใหม่ที่มีเทคโนโลยีสูงในด้านวิศวกรรม การวิจัย และการผลิต
• การเพิ่มขึ้นของงานด้านพลังงานสะอาดนำไปสู่การเปลี่ยนบทบาทจากเชื้อเพลิงฟอสซิลแบบดั้งเดิม ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดการสูญเสียงานและความจำเป็นในการฝึกอบรมใหม่และการพัฒนาบุคลากร
• เพิ่มความร่วมมือและการทำงานร่วมกันระหว่างประเทศ เช่นเดียวกับการแข่งขันที่เพิ่มขึ้นสำหรับความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในสาขานี้
• การนำพลังงานจากแสงอาทิตย์มาใช้ในวงโคจรทำให้เกิดกฎระเบียบและกฎหมายใหม่เกี่ยวกับการใช้พื้นที่และการติดตั้งดาวเทียม ซึ่งอาจนำไปสู่ข้อตกลงและสนธิสัญญาระหว่างประเทศใหม่ๆ
• ความพร้อมของที่ดินเพื่อการอยู่อาศัย การพาณิชย์ และการเกษตรมากขึ้น

คำถามที่ต้องพิจารณา

• ประเทศต่าง ๆ จะร่วมมือกันสนับสนุนความคิดริเริ่มด้านพลังงานหมุนเวียนเช่นนี้ได้ดีขึ้นได้อย่างไร?
• บริษัทที่มีศักยภาพในด้านนี้สามารถลดขยะในอวกาศและปัญหาอื่นๆ ที่เป็นไปได้ได้อย่างไร