Chúng ta đang ở buổi bình minh trong việc khai thác liên tục nguồn năng lượng vô tận từ ngoài vũ trụ.
Việc chuyển đổi năng lượng sang các nguồn sạch và bền vững hơn là một vấn đề quan trọng trong thời điểm thế giới đang phải đối mặt với vấn đề nóng lên toàn cầu.
Trong bối cảnh này, quá trình thu năng lượng mặt trời trực tiếp từ không gian và truyền nó đến Trái Đất là một hướng nghiên cứu ứng dụng đầy hứa hẹn. Gần đây, nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Công nghệ California (Caltech), Mỹ đã đạt được một cột mốc quan trọng.
Họ đã chứng minh thành công việc truyền tải không dây năng lượng mặt trời trong không gian. Đây là kết quả từ một loạt thí nghiệm được thực hiện bởi Dự án Năng lượng Mặt trời Không gian (SSPP), thuộc Caltech.
Nó mở đường cho một kỷ nguyên sản xuất năng lượng mới, đồng thời đưa ra giải pháp tiềm năng cho những hạn chế lớn của năng lượng mặt trời trên mặt đất.
Ba bước ngoặt đổi mới công nghệ
Sứ mệnh SSPD-1 do Viện Công nghệ California dẫn đầu, đã đánh dấu một cột mốc quan trọng trong nỗ lực khai thác năng lượng mặt trời không gian.
Thành tựu này có được nhờ những đổi mới về công nghệ.
Đầu tiên là thiết bị Mảng vi sóng dành cho Thí nghiệm quỹ đạo thấp truyền điện (MAPLE), nó cho phép truyền năng lượng không dây từ không gian một cách hiệu quả.
Hệ thống này sử dụng tổ hợp các máy phát vi sóng nhẹ và linh hoạt, chứng tỏ khả năng truyền năng lượng vào các máy thu trên mặt đất. Đây là dấu mốc xác nhận khái niệm truyền năng lượng mặt trời từ không gian.
Thứ hai, thí nghiệm ALBA (tập hợp 32 loại tế bào quang điện khác nhau), cho phép các nhà khoa học đánh giá chuyên sâu về nhiều loại tế bào quang điện hoạt động trong các điều kiện đặc biệt ngoài không gian.
Bằng cách thử nghiệm 32 biến thể, các nhà nghiên cứu đã phân biệt và chọn được các vật liệu hiệu quả và có tính đàn hồi tốt, đặc biệt là những tế bào có thể thích nghi với các biến đổi môi trường khắc nghiệt như ánh sáng mặt trời bên ngoài Trái Đất.
Bên cạnh đó, các nhà nghiên cứu đã xác nhận, pin mặt trời siêu mỏng gali-arsenide (GaAs) có độ bền và hiệu suất ổn định, khẳng định khả năng tồn tại của chúng đối với các ứng dụng năng lượng trong không gian.
Cuối cùng, dự án DOLCE - Thử nghiệm tổng hợp siêu nhẹ có thể triển khai trên quỹ đạo - đã khám phá tiềm năng của các cấu trúc không gian module nhẹ, được thiết kế để hỗ trợ cả pin mặt trời và thiết bị truyền tải điện.
Mặc dù việc triển khai gặp phải một số trở ngại, nhưng các thử nghiệm đã cung cấp những bài học quý giá cho sự phát triển của chúng trong tương lai.
Những cấu trúc này tạo cơ sở cho các trạm thu năng lượng mặt trời trong không gian. Kết hợp cả 3 cải tiến này, các nhà khoa học đã chứng tỏ tính khả thi để nhân loại hướng tới hiện thực hóa sử dụng năng lượng mặt trời không gian như một nguồn năng lượng tái tạo, bền vững.
Tương lai của năng lượng mặt trời có dựa trên không gian không?
Sự thành công của sứ mệnh SSPD-1 đã đặt nền móng cho sự chuyển đổi năng lượng tiềm năng cho quang điện.
Công nghệ này hứa hẹn mang đến cho thế giới một nguồn điện sạch, liên tục và vô tận. Không giống như các hệ thống năng lượng mặt trời trên mặt đất bị giới hạn bởi chu kỳ ngày/đêm, các mùa và điều kiện khí hậu; năng lượng mặt trời không gian được hưởng lợi do nó liên tục đón được ánh nắng mặt trời.
Điều này đồng nghĩa với việc hệ thống này có thể tạo ra năng lượng gấp 8 lần so với việc lắp đặt trên Trái Đất, mang lại giải pháp vô giá cho cuộc khủng hoảng năng lượng toàn cầu và những thách thức từ biến đổi khí hậu mà thế giới đang phải đối mặt.
Tham vọng triển khai một nhóm tàu vũ trụ với các module để thu thập và truyền tải năng lượng mặt trời đang mở ra cho thế giới khả năng tiếp cận nguồn điện độc lập, sử dụng cho các cơ sở hạ tầng trên mặt đất.
Hơn nữa, nó có thể cung cấp năng lượng ở những khu vực bị cô lập bởi xung đột hoặc những khu vực bị tàn phá bởi thiên tai. Đồng thời, tăng khả năng cung cấp, đa dạng hóa nguồn năng lượng và giảm thiểu rủi ro liên quan đến cơ sở hạ tầng năng lượng mặt đất.
Chủ tịch Caltech, Giáo sư Thomas Rosenbaum kết luận: "Năng lượng mặt trời truyền từ không gian đến Trái Đất để chúng ta sử dụng hay chiếu sáng toàn cầu, vẫn là một triển vọng của tương lai. Nhưng sứ mệnh quan trọng này đã chứng tỏ rằng đó là một tương lai có thể đạt được".
Hệ thống thử nghiệm điện mặt trời không gian (SSPD-1) nặng 50kg được đặt trên tàu vũ trụ Momentus Vigoride và phóng vào quỹ đạo thấp của hành tinh bởi tên lửa của SpaceX vào ngày 3/1/2023. Song mới đây, các nhà khoa học đã xác nhận: Lần đầu tiên một vệ tinh đã truyền năng lượng từ vũ trụ đến Trái Đất. Hiện SSPD-1 đã kết thúc sứ mệnh, và các nhà khoa học đã và đang phân tích những thành công và thất bại từ thử nghiệm này.
Link gốc