Ένας διαστημικός σταθμός περιστρέφεται γύρω από τη Γη, συλλέγει ενέργεια από τον Ήλιο και τη διοχετεύει στον πλανήτη μας. Αυτήν την ιδέα είχε μοιραστεί με τον κόσμο ο Isaac Asimov στο μυθιστόρημα Reason που δημοσιεύθηκε πριν από 80+ χρόνια (το 1941 για την ακρίβεια), και από τότε αποτελεί όνειρο των μελλοντολόγων και όσων λατρεύουν την επιστημονική φαντασία.
Ωστόσο, αυτή η ιδέα δεν παραμένει απλά μια φαντασίωση – είναι μια εξαιρετικά πρακτική σύλληψη που επιδιώκεται από διαστημικές υπηρεσίες σε όλο τον κόσμο και είναι σχεδόν εφικτή με τις σημερινές τεχνολογίες. Θα μπορούσε ακόμη και να αποτελέσει τη λύση στην ενεργειακή κρίση που αντιμετωπίζουμε στη Γη!
Σε ένα εξαιρετικό άρθρο της Georgina Torbet για την ιστοσελίδα Digital Trends, αναλύεται με την βοήθεια του Leopold Summerer, επικεφαλής του Advanced Concepts and Studies Office του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), όλο το concept υλοποίησης αυτής της ιδέας.
Σταθμός ηλιακής ενέργειας στο Διάστημα
Η ηλιακή ενέργεια έχει πολλά πλεονεκτήματα έναντι των ορυκτών καυσίμων ή άλλων πηγών ενέργειας: Είναι ελεύθερα διαθέσιμη, ανανεώσιμη, έχει ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις και είναι γενικά χαμηλής συντήρησης. Επιπλέον, η τεχνολογία των ηλιακών συλλεκτών βελτιώνεται συνεχώς, επιτρέποντάς τους να συλλέγουν την ενέργεια που προέρχεται από τον Ήλιο πιο αποτελεσματικά.
Ωστόσο, δεν στερείται και των προβλημάτων της. Ένα από τα μεγαλύτερα είναι η αποθήκευση, καθώς η ενέργεια μπορεί να συλλεχθεί μόνο κατά τη διάρκεια της ημέρας και πρέπει να αποθηκευτεί σε μεγάλες μπαταρίες για να παρέχει ενέργεια κατά τη διάρκεια της νύχτας. Εξαρτάται επίσης από τις καλές καιρικές συνθήκες, καθώς η νεφοκάλυψη μειώνει την ποσότητα ενέργειας που μπορεί να συλλεχθεί.
Ωστόσο, αν μπορούσαμε να κατασκευάσουμε έναν σταθμό ηλιακής ενέργειας στο Διάστημα, θα αποφεύγαμε αυτά τα προβλήματα. Ένας τέτοιος σταθμός θα μπορούσε να συλλέγει ηλιακή ενέργεια 24 ώρες το 24ωρο και δεν θα χρειαζόταν να την αποθηκεύει σε ογκώδεις μπαταρίες. Και αν κατασκευαζόταν σε τροχιά, τότε δεν θα αντιμετώπιζε παρεμβολές από τη γήινη ατμόσφαιρα. Η ενέργεια θα μπορούσε επίσης να στέλνεται απευθείας εκεί όπου χρειάζεται περισσότερο, όπως σε μεγάλες πόλεις.
Όσο τρελή και αν ακούγεται, η ιδέα έχει πραγματικά νόημα. “Είναι μια από αυτές τις ιδέες που στην αρχή μοιάζουν με το «Ουάου, αλήθεια;». Γιατί κάποιος να βάλει τόσο μεγάλες κατασκευές στο διάστημα, αφού υπάρχει αρκετός ελεύθερος χώρος στη Γη;” δήλωσε ο Summerer. Αλλά με μια δεύτερη ματιά, η ιδέα έχει πολλά πλεονεκτήματα. “Αντιμετωπίζει τόσες πολλές από τις τρέχουσες προκλήσεις μας – από την κλιματική αλλαγή έως την ενεργειακή ασφάλεια – που θα ήταν ανεύθυνο να μην το εξετάσουμε σοβαρά“.
Εάν ένας σταθμός ηλιακής ενέργειας σε τροχιά φαίνεται παράλογος, σκεφτείτε ότι δεν διαφέρει και πολύ από τις διαστημικές τεχνολογίες που ήδη χρησιμοποιούμε. Ο Summerer επεσήμανε ότι πολλά διαστημικά σκάφη λειτουργούν χρησιμοποιώντας ηλιακούς συλλέκτες, οπότε “έχουμε σταθμούς ηλιακής ενέργειας στο διάστημα, απλώς αξιοποιούμε την ενέργεια τοπικά”.
Για να φτιάξουμε έναν σταθμό παραγωγής ενέργειας, θα χρειαστούμε πολύ μεγαλύτερους ηλιακούς συλλέκτες από αυτούς που χρησιμοποιούνται στα διαστημικά σκάφη, και θα πρέπει να σχεδιάσουμε το υλικό για να αντέχει υψηλές τάσεις. Αλλά αυτό θα πρέπει να είναι θέμα σταδιακής βελτίωσης των υφιστάμενων τεχνολογιών και όχι να χρειαστεί να δημιουργήσουμε εντελώς νέες λύσεις.
Το άλλο μισό της συλλογής και διανομής ενέργειας είναι το θέμα της μεταφοράς. Πώς θα μεταφέρεται η ενέργεια από το σταθμό στη Γη; Αυτό θα απαιτούσε ασύρματη μεταφορά ενέργειας με χρήση είτε λέιζερ είτε μικροκυμάτων. Τέτοιες τεχνολογίες έχουν ήδη επιδειχθεί στη Γη, με ασύρματη αποστολή ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις – και αν μπορούμε να το κάνουμε στη Γη, θα μπορούσαμε να το κάνουμε και στο Διάστημα.
Τεχνολογικές Προκλήσεις
Φυσικά, η κατασκευή ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας και η αποστολή του σε τροχιά δεν είναι καθόλου απλή. Ένα από τα μεγάλα ζητήματα θα ήταν το πώς θα τεθεί σε τροχιά μια δομή τόσο μεγάλη όσο ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας και πώς θα συντηρηθεί ή θα επισκευαστεί αν κάτι πάει στραβά. Πολλοί υποστηρικτές της διαστημικής ηλιακής ενέργειας προτείνουν να ξεκινήσουμε με ένα σμήνος δορυφόρων, το οποίο γνωρίζουμε πώς να κατασκευάσουμε και να εκτοξεύσουμε (βλ. Starlink). Αν ένας από αυτούς πάει στραβά, τότε υπάρχουν άλλοι που θα συνεχίσουν να λειτουργούν.
Υπάρχει επίσης το θέμα της αποτελεσματικότητας. Οι τρέχουσες τεχνολογίες ασύρματης μετάδοσης ενέργειας είναι ελάχιστα αποδοτικές. Για πρακτικούς σκοπούς, ο σταθμός ηλιακής ενέργειας θα έπρεπε να βρίσκεται σε χαμηλή γήινη τροχιά, ίσως 800 χιλιόμετρα από την επιφάνεια του πλανήτη. Θα πρέπει να βελτιώσουμε την αποδοτικότητα της ασύρματης μετάδοσης ενέργειας και να βεβαιωθούμε ότι ο σταθμός διαθέτει μια αρκετά ισχυρή κεραία για να στείλει όλη την ενέργεια που συλλέγει στη Γη. Η τεχνολογία για να γίνουν όλα αυτά δεν είναι ακόμη έτοιμη – αλλά δεν είναι και εντελώς εκτός των δυνατοτήτων μας.
“Δεν είναι ότι μπορούμε να το εκτοξεύσουμε αύριο“, εξήγησε ο Summerer. “Αλλά από την άλλη πλευρά, δεν υπάρχει τίποτα που να έχει εντοπίσει κανείς που θα αποτελούσε εμπόδιο για οποιαδήποτε από τις βασικές τεχνολογίες που απαιτούνται“.
Επιπλέον, οι προκλήσεις ενός τέτοιου συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι μόνο τεχνολογικές. Υπάρχει και το πρόβλημα της υποδομής. Ακόμη και αν είμαστε σε θέση να συλλέξουμε ηλιακή ενέργεια από το Διάστημα, χρειαζόμαστε υποδομές στη Γη για να διανείμουμε αυτή την ενέργεια εκεί που χρειάζεται. Ποιος θα αναλάβει αυτό το κόστος;
“Πρόκειται για ένα έργο που, σχεδόν εκ κατασκευής, θα ωφεληθεί έντονα από τη διεθνή συνεργασία“, δήλωσε ο Summerer. Ιδανικά, μια διεθνής συνεργασία μεταξύ διαφορετικών χωρών και των διαστημικών υπηρεσιών τους θα συγκέντρωναν πόρους για την ανάπτυξη και την εκτόξευση της τεχνολογίας από κοινού, αλλά αυτό μπορεί να αποδειχθεί δύσκολο όταν δύο από τους μεγαλύτερους παίκτες στον τομέα αυτό – οι ΗΠΑ και η Κίνα – δεν συνεργάζονται επί του παρόντος σε διαστημικές αποστολές.
Ωστόσο, ο Summerer θεωρεί ότι υπάρχει λόγος να αισιοδοξούμε για τη διεθνή συνεργασία στον τομέα αυτό, δεδομένου ότι είναι προς το συμφέρον όλων η ανάπτυξη καθαρών, ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Υπάρχει ένα μοντέλο για αυτού του είδους τη συνεργασία στον ITER, ένα συνεργατικό διεθνές έργο που ερευνά το δυναμικό παραγωγής ενέργειας των έργων πυρηνικής σύντηξης.
Διαβάστε επίσης
Όσον αφορά τη διαστημική ηλιακή ενέργεια, “δεν βρισκόμαστε ακόμη στο στάδιο όπου έχουμε ένα κοινό διεθνές έργο με διακυβερνητικές συμφωνίες συνεργασίας“, δήλωσε ο Summerer, οπότε “η συνεργασία γίνεται σε εντελώς εθελοντική βάση“. Αλλά η κοινότητα των εθνών που ερευνούν την ιδέα, συμπεριλαμβανομένων των ΗΠΑ, της Κίνας, της Ευρώπης και της Ινδίας, είναι μικρή και “γνωριζόμαστε αρκετά καλά” και “έχουμε ισχυρά κίνητρα να συνεργαστούμε” για την ανταλλαγή ιδεών και τεχνολογιών.
Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) υπέγραψε πρόσφατα συμβόλαια για δύο εννοιολογικές (concept) μελέτες για την ηλιακή ενέργεια από το Διάστημα, με σκοπό να διερευνήσει πόσο εφικτή θα ήταν η ιδέα στο πλαίσιο της πρωτοβουλίας SOLARIS. Θα μπορούσε να προκύψει απόφαση για το αν θα ακολουθηθεί σοβαρά η ιδέα ήδη από το 2025.
Η Σελήνη ως «σκαλοπάτι»
Ένας πολλά υποσχόμενος χώρος για τη δοκιμή ενός τέτοιου συστήματος ενέργειας βρίσκεται ακριβώς δίπλα μας. Αντί να στέλνουμε ενέργεια από το Διάστημα στη Γη, θα μπορούσαμε να δοκιμάσουμε ένα σύστημα στέλνοντας πρώτα ενέργεια από το Διάστημα στη Σελήνη.
Με τη δημιουργία ενός συστήματος για τη συλλογή ηλιακής ενέργειας στο Διάστημα και τη μετάδοσή της στην επιφάνεια της Σελήνης, “μπορείτε να επιδείξετε πρακτικά όλες τις βασικές τεχνολογίες” για ένα παρόμοιο σύστημα αποστολής ενέργειας στη Γη, αναφέρει ο Summerer.
Είναι επίσης λογικό, δεδομένων των σχεδίων της NASA και άλλων οργανισμών να κατασκευάσουν μακροπρόθεσμα βάσεις στη Σελήνη που θα απαιτούν συνεχή ενέργεια. “Χρειαζόμαστε ενέργεια στη Σελήνη για οποιαδήποτε μεγαλύτερη εγκατάσταση και οι πηγές στη Σελήνη είναι πολύ περιορισμένες“, δήλωσε ο Summerer. Οι σεληνιακές νύχτες είναι κρύες και μεγάλες, διαρκούν περίπου δύο εβδομάδες, οπότε θα χρειαστούμε μια πηγή ενέργειας που να μπορεί να συντηρεί τους επισκέπτες κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου. Η πυρηνική και η ηλιακή ενέργεια είναι οι δύο πιο πρακτικές επιλογές, γι’ αυτό και ήδη δίνεται μεγάλη έμφαση στην ανάπτυξη αυτών των συστημάτων για μελλοντικές αποστολές.
Από πολλές απόψεις, είναι στην πραγματικότητα ευκολότερο να μεταφερθεί ενέργεια στη Σελήνη από ό,τι στη Γη. Η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα ή σύννεφα που να εμποδίζουν τη μετάδοση ενέργειας. Και οι απαιτήσεις ισχύος θα ήταν πολύ χαμηλότερες για μια σεληνιακή βάση από ό,τι θα ήταν για τη Γη.
Έτσι, αν πρέπει να δοκιμάσουμε διαστημικές λύσεις ηλιακής ενέργειας και χρειαζόμαστε ενέργεια για σεληνιακές αποστολές, γιατί να μην συνδυάσουμε και τα δύο; ” Η σελήνη θα μπορούσε κάλλιστα να αποτελέσει ένα σκαλοπάτι για την ανάπτυξη των βασικών τεχνολογιών που θα αποδείξουν πώς λειτουργεί σε πολύ μικρότερη κλίμακα“, δήλωσε ο Summerer.
Πιο κοντά απ’ ό,τι φανταζόμαστε
Όλη αυτή η συζήτηση για την πρόοδο της τεχνολογίας και τις μελλοντικές εξελίξεις μπορεί να σας κάνει να φαντάζεστε ότι ένα τέτοιο σύστημα απέχει δεκαετίες. Αλλά ειδικοί όπως ο Summerer πιστεύουν ότι θα μπορούσαμε να δούμε τη διαστημική ηλιακή ενέργεια να αξιοποιείται πολύ νωρίτερα.
“Μια επίδειξη σε τροχιά είναι εφικτή σχετικά γρήγορα“, δήλωσε ο Summerer, ανάλογα με το μέγεθος του συστήματος. Ο ίδιος πιστεύει ότι ένα δοκιµαστικό σύστηµα, το οποίο προορίζεται για τη δοκιµή της τεχνολογίας αλλά όχι για την πραγµατική παροχή χρήσιµης ενέργειας, θα µπορούσε να αναπτυχθεί µέσα σε µόλις πέντε χρόνια.
Όσο για το πότε θα μπορούσαμε να δούμε μια τέτοια τεχνολογία σε πρακτική χρήση, κάποιοι άνθρωποι στη Γη θα μπορούσαν να αξιοποιούν ενέργεια από έναν μικρό διαστημικό ηλιακό σταθμό ενέργειας μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 2030. Δηλαδή, περίπου 100 χρόνια από τότε που δημοσιεύθηκε η ιδέα από τον Asimov!
[via]
