تم بنجاح أول اختبار في العالم لنقل الطاقة بالموجات الدقيقة من محطة طاقة شمسية فضائية

في الساعات الأولى من صباح اليوم، تم إطلاق شعاع موجي بتردد 5.8GHz غير مرئي للعين المجردة بدقة من قمر "شيها" التجريبي على ارتفاع 360 كيلومترًا فوق سطح الأرض إلى صحراء الشمال الغربي، مما أشعل شبكة إلكترونية LED مساحتها 50 مترًا مربعًا على مجموعة الاستقبال الأرضية. هذه التجربة التي استغرقت 12 دقيقة لنقل الطاقة عبر الغلاف الجوي تُعد أول مرة يحقق فيها البشر حلقة مغلقة للطاقة من النهاية إلى النهاية لمحطة طاقة فوتوفولطائية فضائية، وهي خطوة تاريخية نحو تجارة طاقة الفضاء.

إنجاز تقني: تحويل "قوس قزح الطاقة" من الخيال العلمي إلى واقع

قامت هذه التجربة، التي قادتها شركة الصين لعلوم وتكنولوجيا الفضاء بالتعاون مع مركز محمد بن راشد للفضاء في الإمارات العربية المتحدة، بتخطي ثلاث تقنيات أساسية:

مجموعة فوتوفولطائية خفيفة الوزن للغاية: تAchieve الخلايا المكدسة ذات الفيلم الرقيق من بيروفسكايت-غاليوم آرسينيد معدل تحويل كهروضوئي بنسبة 42٪، وكثافة قوة وحدانية وزن تبلغ 3 kW/kg، وهي أعلى بـ 15 مرة من الألواح الشمسية لمحطة الفضاء الدولية.

تركيز الشعاع الدائري: تشكل 128 مجموعة من وحدات الإرسال المصفوفة الطور "عدسة طاقة"، والتي لا تزال تتحكم في زاوية انحراف الشعاع الدائري ضمن 0.1 درجة تحت اضطرابات الغلاف الأيوني، وتقل موجة الكثافة الطاقوية على الأرض عن 5٪.

اختراق الغلاف الجوي: باستخدام حزمة التردد 5.8GHz لاختراق السحب والأمطار، فإنها ما زالت تحتفظ بكفاءة نقل تصل إلى 83٪ حتى في ظروف الطقس العاصف بالرمال، ومعدل تحويل الطاقة المستلمة على الأرض يصل إلى 62٪.

رؤية المستقبل: سلك طاقة يعمل على مدار 24 ساعة "حبل سري للطاقة"

في محطة الاستقبال في صحراء الشمال الغربي، يقوم المهندسون بضبط جهاز الاستقبال من الجيل الثاني - وهو هوائي مستطيل رقيق المساحة حجمه كحجم هاتف محمول فقط. وكشف الفريق عن المشروع أن ثلاثة قفزات كبيرة سيتم تحقيقها قبل عام 2030:

كثافة الطاقة: يزداد استقبال الطاقة على الأرض ليصل إلى 20 كيلوواط/م²، مما يمكن استخدامه لشحن سيارة كهربائية بقدرة 1 كيلوواط/ساعة بالكامل خلال 7 ثوانٍ.

شبكة المدار: تم نشر ثلاث محطات طاقة في المدار الجيostationary الذي يبعد 36,000 كيلومتر فوق خط الاستواء لتحقيق توريد للطاقة على مدار 24 ساعة في 98% من العالم.

ثورة التكلفة: الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام ستخفض تكلفة الإطلاق إلى 200/$ لكل كيلوجرام، ومن المتوقع أن تنخفض أسعار الكهرباء الفضائية إلى 0.05/$ لكل كيلوواط/ساعة.

«عندما يمتلئ المدار الأرضي المنخفض بالاقمار الصناعية للطاقة، سيودع البشر بشكل كامل انقطاع التيار الكهربائي»، توقعت سارة جونسون، مديرة مختبر الطاقة الفضائية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، «هذا ليس مجرد ثورة في مجال الطاقة، بل قفزة في مستوى الحضارة».