สหรัฐทดลองเทคโนโลยีใหม่ผลิตไฟฟ้าด้วยแสงอาทิตย์ในอวกาศส่งกลับมายังโลก

เมื่อไม่กี่วันที่ผ่านมากองทัพอากาศสหรัฐส่งเครื่องบินอวกาศ X-37B ขึ้นไปโคจรรอบโลกเพื่อปฏิบัติภารกิจพิเศษหลายอย่าง หนึ่งในนั้นคือการทดลองศักยภาพของเทคโนโลยีใหม่ในการส่งพลังงานแสงอาทิตย์จากอวกาศกลับมายังโลกด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า PRAM (Photovoltaic Radio-frequency Antenna Module) และนี่อาจเป็นต้นแบบของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในอนาคต

การใช้พลังงานแสงอาทิตย์มิใช่แนวคิดใหม่สำหรับการประยุกต์ใช้ในอวกาศ แนวคิดนี้เริ่มมีมานานเป็นร้อยปีแล้วตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 และมันถูกใช้งานจริงเป็นครั้งแรกกับดาวเทียม Vanguard เมื่อปี 1958 นับแต่นั้นเป็นต้นมาแผงโซลาร์เซลล์ก็กลายเป็นอุปกรณ์ทั่วไปของยานอวกาศโดยส่วนใหญ่ แต่สำหรับ PRAM แผงโซลาร์เซลล์ธรรมดาเพราะมันถูกออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่ที่ล้ำลึกกว่านั้นมาก ไม่ได้เป็นเพียงแค่ให้พลังงานกับยานหรืออุปกรณ์ต่างๆเท่านั้น

การใช้แผงโซลาร์เซลล์บนโลกมีข้อเสียมากมาย นอกเหนือจากปัญหาของการใช้ในเวลากลางคืนไม่ได้เพราะไม่มีแสงอาทิตย์แล้ว ยังมีปัญหาเรื่องสภาพอากาศไม่ดีและมุมของแสงอาทิตย์ที่เปลี่ยนไปตลอดเวลา รวมทั้งยังมีข้อด้อยตรงที่แสงอาทิตย์ถูกลดทอนความเข้มข้นลงอย่างมากเมื่อต้องผ่านชั้นบรรยากาศของโลกโดยเฉพาะในส่วนของสเปกตรัมสีน้ำเงิน

ดังนั้นทำเลที่ตั้งของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ดีที่สุดจึงควรจะอยู่ที่วงโคจรรอบโลกนั่นเอง เพราะที่นั่นแสงอาทิตย์มีความเข้มข้นเต็มที่ไม่ถูกทำให้ลดลงด้วยเมฆและชั้นบรรยากาศ, มีแสงอาทิตย์สาดส่องอยู่ตลอด 24 ชั่วโมงต่อวัน และมุมของแสงคงที่ไม่เปลี่ยนแปลง จะมีข้อจำกัดอย่างเดียวคือไม่สามารถทำสายส่งไฟฟ้าจากอวกาศมายังโลกได้

ทางเลือกหนึ่งในการแก้ปัญหาดังกล่าวคือเปลี่ยนพลังงานที่ได้จากโซลาร์เซลล์เป็นไมโครเวฟแล้วส่งมายังตัวรับบนผิวโลกเพื่อแปลงเป็นไฟฟ้าอีกทีหนึ่ง แนวคิดนี้มีมานานหลายทศวรรษแล้วแต่ยังคงอยู่แค่ในห้องทดลอง

“นี่เป็นการทดลองครั้งแรกในวงโคจรของอุปกรณ์ที่ถูกออกแบบมาเฉพาะสำหรับเป็นดาวเทียมผลิตไฟฟ้าพลังแสงอาทิตย์ซึ่งอาจมีบทบาทในการปฏิวัติระบบพลังงานในอนาคตของเรา” Paul Jaffe นักวิจัยที่ห้องทดลอง US Naval Research Laboratory (NRL) ผู้ออกแบบ PRAM กล่าว

PRAM ประกอบด้วยแผงโซลาร์เซลล์ขนาด 30 x 30 ซม. พร้อมด้วยเครื่องส่งสัญญาณพลังงานไมโครเวฟ แนวคิดการนำไมโครเวฟมาใช้เพราะเป็นการส่งพลังงานผ่านชั้นบรรยากาศของโลก แต่หากเป็นเป้าหมายอื่นที่ไม่มีชั้นบรรยากาศอาจเลือกใช้เป็นเลเซอร์แทน เป้าหมายในการทดลองครั้งนี้คือการศึกษากระบวนการแปลงพลังงาน, ประสิทธิภาพเชิงความร้อน และประสิทธิภาพของเทคโนโลยี

หลังการทดลองครั้งนี้ในขั้นตอนต่อไปจะเป็นการสร้างระบบต้นแบบที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ซึ่งติดตั้งในยานอวกาศเพื่อส่งพลังงานกลับสู่โลก แม้ว่าการเปลี่ยนเทคโนโลยีนี้ให้กลายเป็นแหล่งพลังงานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่อาจอยู่ห่างออกไปหลายสิบปี แต่การใช้งานระยะสั้นอาจเป็นการส่งพลังงานไปยังพื้นที่ห่างไกล เช่น ฐานทัพทหารหรือพื้นที่ที่มีภัยพิบัติ เป็นต้น

 

ข้อมูลและภาพจาก navy.mil, newatlas