رویای آسیموف واقعیت می‌یابد

ایده جمع‌آوری انرژی خورشیدی در فضا و هدف‌گیری آن به سمت زمین، سابقه‌ای 70 ساله دارد. در داستان کوتاه "دلیل" (Reason) نوشته آیزاک آسیموف که در سال 1941 منتشر شد، یک ایستگاه فضایی، انرژی جمع‌آوری شده از خورشید را با استفاده از امواج مایکروویو، به سیارات مختلف می‌فرستاد.

مزیت جداسازی نور خورشید در فضا، در عوض آن‌که مسیر خود را در جو ادامه دهد، این است که مقادیر زیادی از آن به وسیله هوا جذب می‌شود. با تبدیل نور خورشید به فرکانسی مناسب، می‌توان ادعا کرد که یک "جمع کنندة" فضایی قادر است تا 5 برابر بیشتر از جمع‌کننده زمینی، انرژی خورشیدی را جذب کند.

 اما اشکال این کار، هزینه، راه‌اندازی و بهره‌گیری از ماهواره‌های مناسب است که بسیار گران تمام می‌شود. اما شاید چنین نباشد آن هم در صورتی که ماهواره‌های مورد نظر کوچک بوده و برای مقاصد خاصی استفاده شوند. برای مثال، متولیان ماموریت‌های نظامی، عملیات نجات در مناطق آسیب دیده، طرح‌های شیرین کردن آب دریا از راه دور و مراکز تحقیقات علمی، ممکن است برای استفاده از این انرژی سرمایه‌گذاری کنند. یک گروه تحقیقاتی مستقر در دانشگاه ساری واقع در انگلستان، امیدوار است ظرف چند سال آینده قادر باشد این انرژی را در اختیار آنها قرار دهد.

در تابستان امسال، "استفان سویینی" و همکارانش به آزمایش یک پرتو لیزری پرداختند که در واقع همان کاری است که آسیموف قصد داشت با امواج مایکروویو صورت دهد. یقینا امواج مایکروویو از عهده انجام چنین کاری بر‌می‌آیند: آزمایشی در سال 2008، انرژی مایکروویو را میان دو جزیره از مجمع‌الجزایر‌ هاوایی به فاصله 148 کیلومتر از یکدیگر منتقل کرد. بنابراین نفوذ کردن در 100 کیلومتری جو نباید کار مشکلی باشد. اما امواج همچنان که انتشار می‌یابند، پخش نیز می‌شوند. یک جمع‌کننده مستقر روی زمین، برای اخذ انرژی آن هم با فاصله 35800 کیلومتری از ماهواره مستقر در فضا، به محدوده‌ای بالغ بر صدها متر مربع زمین نیازمند است. بهره‌گیری از پرتو لیزری، به این معناست که جمع‌کننده مورد نظر فقط به مکانی در حدود چند ده متر نیاز دارد.

گروه دکتر سویینی که با یک شرکت هوا فضا به نام "آستریوم" همکاری می‌کند، در نظر دارد این سیستم را در یک آشیانه هواپیما در آلمان آزمایش کند. پرتو لیزری مورد نظر، به وسیله دستگاهی به نام فایبر لیزر تولید می‌شود. این دستگاه، پرتو لیزری مورد نظر را در هسته یک فیبر نوری باریک و بلند ایجاد می‌کند. این بدان‌معناست که پرتو ایجاد شده، در مقایسه با دیگر پرتوهای لیزری از کیفیت بالاتری برخوردار بوده و در ضمن بی‌نهایت مستقیم است (‌آن هم با احتساب استانداردهای دقیق یک پرتو لیزری معمولی‌)؛ که در نتیجه قادر است بر روی یک نقطه کوچک متمرکز شود. مزیت دیگر آن از این بابت است که چنین پرتوهای لیزری، از تاثیر و قدرت به مراتب بیشتری برخوردارند.

با استفاده از این شیوه دکتر سویینی، پرتو مورد نظر از طول موجی برابر با 5/1 میکرون برخوردار می‌شود که در واقع آن را در محدوده طیف نوری فروسرخ قرار می‌دهد. این پرتو لیزری روی یک جمع‌کننده در آن سوی آشیانه هواپیما هدف‌گیری می‌شود. هدف از انجام این کار، آزمایش آن بر روی آلوده‌کننده‌های گوناگون و بخار آب موجود در جو است.

با در نظر گرفتن آن که تمامی‌ کارها به خوبی پیش رود، گام بعدی، آزمایش آن در فضا خواهد بود. این اتفاق شاید تا پنج سال آینده رخ دهد؛ به احتمال زیاد با استفاده از پرتو لیزری مستقر بر روی ایستگاه فضایی بین‌المللی برای انتقال انرژی خورشیدی جمع شده از طریق صفحات خورشیدی خود به مقصد زمین. با چنین روشی، فقط قادر خواهیم بود به طور آزمایشی یک کیلو وات انرژی را انتقال دهیم. شرکت آستریوم امیدوار است ظرف 5 تا 10 سال آینده، یک ایستگاه انرژی فضایی کامل و کوچک را برای تولید انرژی بیش از آن چه که به آن اشاره شد، آن هم از طریق سلول‌های خورشیدی خود، راه‌اندازی کند.

محققان دیگری از کشورهای آمریکا و ژاپن به‌دنبال استفاده از پرتوهای لیزری درعوض امواج مایکروویو برای انتقال انرژی از میان جو هستند. سازمان فضایی ناسا استفاده از پرتوهای لیزری را برای انتقال انرژی به مسافت‌های دوردست، آن هم به صورت کنترل شده، آغاز کرده است. هر مرحله از عملیات تبدیل و انتقال انرژی، با اتلاف مقادیری از انرژی روبه‌رو است؛ اما با پیشرفت‌های فنی صورت گرفته، می‌توان میزان آن را کاهش داد. برای مثال، شماری از آخرین سلول‌های خورشیدی ساخته شده، قابلیت تبدیل نور خورشید به الکتریسیته را با توانی بیش از 40 درصد دارند؛ در حالی‌که در سال 1980 میزان آن فقط 20 درصد بود. حال چه شرکت آستریوم به عنوان یک شرکت تخصصی در این زمینه به فعالیت ادامه داده یا پیشگام تحقق دادن به تخیلات ایستگاه‌های انرژی فضایی آسیموف شود، از شهرت بالایی برخوردار می‌شود.


منبع: مجله دانشمند