الأقمار الصناعية في الفضاء تجمع ضوء الشمس وتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة قابلة للاستخدام للتطبيقات على الأرض هي فكرة تمت دراستها لعقود. ولكن على الرغم من أن الولايات المتحدة كانت رائدة في هذه التكنولوجيا ، إلا أن اهتمام الحكومة بنقلها من المختبر إلى المدار كان فاترًا في أحسن الأحوال.
يحاول الجيش الأمريكي الآن إحياء الجهود. أطلق مختبر الأبحاث البحرية تجربة في عام 2020 على متن طائرة الفضاء X-37B التابعة لسلاح الجو ، والتي نجحت في اختبار الأجهزة لالتقاط أشعة الشمس وتحويلها إلى طاقة كهربائية بتيار مباشر.
ومع ذلك ، كانت تجربة NRL مجرد عرض توضيحي في الفضاء ولم تكن تهدف إلى إرسال الطاقة الملتقطة في الفضاء إلى الأرض. سيحاول مختبر أبحاث القوات الجوية هذه القدرة ، إذا سارت الأمور كما هو مخطط لها ، في تجربة بقيمة 100 مليون دولار من المتوقع إطلاقها في عام 2025.
تم تصميم مهمة AFRL ، المسماة Arachne ، استجابةً لتحدي لوجستي عسكري: تأمين مصادر طاقة موثوقة في قواعد متقشفة حيث لا توجد بنية تحتية. اليوم ، يجب نقل الوقود المستخدم لتشغيل المولدات الميدانية بواسطة الشاحنات ، مما يجعل هذه القوافل أهدافًا للخصوم. يعتقد AFRL أن الوصول إلى الطاقة الشمسية من الفضاء يمكن أن يساعد في تقليل هذا الضعف.
يجادل المعمل أيضًا بأن الدعم الحكومي الأكبر لهذه التكنولوجيا من شأنه أن يرسل إشارة إلى الصناعة التجارية والمستثمرين ، مما من شأنه أن يوسع فرص السوق.
"يشبه إلى حد كبير نظام تحديد المواقع العالمي ، الذي بدأ كأصل عسكري وانتقل إلى تقنية يستخدمها الآن الناس في كل مكان ، يمكن أن ينتقل نظام إرسال الطاقة الشمسية هذا إلى استخدام أوسع ، مما يوفر الطاقة الشمسية بغض النظر عن الطقس أو الوقت من اليوم أو خط العرض ، قال AFRL.
قفزت أراكني قفزة إلى الأمام الشهر الماضي عندما أظهر مهندسو AFRL و Northrop Grumman في مختبر في Linthicum ، ميريلاند ، ما يسمى بـ "بلاط الساندويتش".
وأوضح جيمس وينتر ، مدير برنامج AFRL ، أن البلاط عنصر حاسم يتيح جمع الطاقة وتحويلها. يحتوي أحد جوانب البلاط على لوحة من الخلايا الكهروضوئية التي تتلقى الطاقة الشمسية. تقوم الإلكترونيات الموجودة في المنتصف بتحويل التيار المباشر إلى إشارات تردد لاسلكي ، ويحتوي الجانب الآخر من البلاط على هوائي لشعاع الطاقة.
قال وينتر إنه الآن بعد أن تم عرض البلاط ، ستكون الخطوة التالية هي معرفة كيفية تغليف مجموعة من تسعة بلاطات في هدية صاروخ حتى يمكن إطلاقها في مدار على Northrop Grumman ESPAStar - حافلة يمكنها الركوب مثل حمولة ثانوية على صواريخ الأمن القومي الكبيرة. بمجرد نشر القمر الصناعي ، سيتم إرسال طاقة التردد اللاسلكي إلى محطة استقبال على الأرض ، وسيقوم الهوائي المعدل بعد ذلك بتحويل التردد اللاسلكي إلى طاقة قابلة للاستخدام.
قال وينتر إن تجربة 2020 على متن X-37B قدمت رؤى مفيدة حول وحدة الساندويتش ، والتي يتم تطبيقها على أراكني.
أشار جاي باتيل ، نائب رئيس برامج الاستشعار عن بعد بشركة نورثروب جرومان ، إلى أن الخلايا الكهروضوئية وتحويلات الترددات الراديوية هي تقنيات مفهومة جيدًا. وأضاف: "لكن ما تمكنا من القيام به هو ترجمتها إلى البيئة التي نريدها أن تعمل فيها". "أراكني ليس اختراعًا كبيرًا ، ولكنه ابتكار في كيفية ترجمة بعض هذه التقنيات المجربة والحقيقية إلى مهمة ستفتح طرقًا مختلفة حقًا."
حظيت الطاقة الشمسية المعتمدة على الفضاء بتأييد كبير في تقرير صدر في تشرين الثاني (نوفمبر) نشرته قوة الفضاء الأمريكية ووحدة ابتكار الدفاع و AFRL. قال التقرير: "إن دمج الطاقة الشمسية الفضائية في أجندة الفضاء والمناخ الأمريكية لا يمكن أن يوفر فقط سهمًا آخر في الجعبة لمعالجة تغير المناخ ، بل يوفر طرقًا جديدة لإشراك الصناعة والجمهور والشركاء الدوليين".
ولكن على الرغم من التأييد العسكري والتقدم التكنولوجي ، تواجه الطاقة الشمسية الموجودة في الفضاء صعودًا حادًا.
لاحظت شركة Aerospace Corp في دراسة حديثة أن "المؤيدين لها صوروها على أنها أذكى وأشمل حلول الطاقة المتاحة ، في حين أن المنتقدين رأوها على أنها خطة باهظة الثمن إلى حد الجنون ولن تنجح أبدًا".
كما هو الحال عادة في هذه الحجج ، يكمن الواقع في مكان ما بينهما. ولكن كما يشير العلماء العاملون في مهمة أراكني ، لن نعرف أبدًا الإمكانات الحقيقية لهذه التكنولوجيا حتى تستثمر الولايات المتحدة موارد كافية لمعرفة ذلك.
تغطي ساندرا إروين الفضاء العسكري لأخبار الفضاء. هي صحفية مخضرمة في مجال الأمن القومي ومحررة سابقة لمجلة الدفاع الوطني.
يظهر "On National Security" في كل عدد من مجلة SpaceNews. تم تشغيل هذا العمود في إصدار يناير 2022.
