عادل الشهراني 
تخيل حقلاً واسعًا من الألواح الشمسية، يمتد في خط متصل على مساحة ميل مربع تقريبًا من الأرض. الآن، انقل هذه الصورة إلى الفضاء، حيث يقع الهيكل العملاق على ارتفاع عشرات الآلاف من الأميال فوق سطح الأرض، وسيكون لديك فكرة عما تهدف الطاقة الشمسية الفضائية إلى تحقيقه.
الدافع وراء مصدر الطاقة هذا لا يأتي فقط من مزاياه مقارنة بالطاقة الشمسية الأرضية، ولكن أيضًا من الخصائص التي تميزه عن معظم مصادر الطاقة الأخرى.
ويقول المؤيدون إنها ستساعد في توفير الطاقة لأجزاء من العالم التي تكافح من أجل الاستفادة من أشكال الطاقة التقليدية – إما بسبب موقعها البعيد، أو لأن البنية التحتية ذات الصلة غير موجودة ببساطة.
لماذا كتبنا ذلك
تتمتع الألواح الشمسية الموجودة في الفضاء بالقدرة على توصيل الكهرباء إلى المناطق النائية أو المناطق المتضررة من الكوارث الطبيعية. وتعمل الشركات الخاصة وغيرها على تحسين هذه التكنولوجيا.
وقال بول جافي، مهندس الإلكترونيات السابق في مختبر أبحاث البحرية الأمريكية: “الطاقة الشمسية، والاندماجية، والطاقة النووية، والفحم – سمها ما شئت – يجب أن يكون لديك مصنع في مكان ما وتوفر البنية التحتية لدعمها”. “مع الطاقة الشمسية الفضائية، لديك القدرة على إعادة توجيه الطاقة من القمر الصناعي إلى أي مكان على الأرض.”
التكنولوجيا تتطور
وفي إشارة إلى أن التكنولوجيا قد تجاوزت عالم الخيال العلمي، وقعت شركة Space Solar، وهي شركة بريطانية ناشئة، مؤخراً شراكة هي الأولى من نوعها في العالم مع شركة طاقة أيسلندية لتزويد الطاقة الشمسية من الفضاء في عام 2030 – تصور الأقمار الصناعية الكافية لتشغيل حوالي 3000 منزل.
حققت شركة Space Solar أيضًا إنجازًا آخر من خلال كونها أول من أظهر تقنية إرسال الطاقة بزاوية 360 درجة، مما يعني أن الألواح الشمسية يمكنها إرسال الطاقة مرة أخرى إلى الأرض، بغض النظر عن كيفية دورانها لتظل في مواجهة الشمس.
وفي الوقت نفسه، تقول شركة ناشئة مقرها كاليفورنيا إنها ستطلق كوكبة من المرايا المدارية بحلول عام 2025 لتمديد ساعات ضوء الشمس المتاح على الألواح الشمسية للأرض.
وفي العام الماضي، قام نموذج أولي من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا بجمع الطاقة الشمسية في الفضاء وأعاد كمية مرئية لأول مرة. ولدى الصين واليابان خطط للمتابعة في عامي 2028 و2025 على التوالي.
وقال مارتن سولتاو، الرئيس التنفيذي المشارك والمؤسس المشارك لشركة Space Solar: “أنا متفائل للغاية”. “هناك روبوتات أكثر تعقيدًا في الفضاء في الوقت الحالي، مثل مركبة المريخ الجوالة، ولسنا بحاجة إلى أي شيء أكثر تعقيدًا من هذا القبيل.”
وتقوم فكرة الطاقة الشمسية الفضائية على حصد طاقة الشمس بشكل يتجاوز التغيرات في أنظمة الطقس لكوكبنا، وبارتفاع لدرجة أن منظر الشمس من اللوحة الشمسية لن ينكسف أبدًا.
يتم تحويل الطاقة التي تحصل عليها هذه المصفوفات الشمسية إلى موجات راديو (أو في بعض الحالات إلى ليزر) وإرسالها إلى محطة استقبال على الأرض، وذلك باستخدام مفهوم نقل الطاقة لاسلكيًا، حيث تتحول موجات الراديو بدورها إلى كهرباء.
وفي بعض الإصدارات، تعمل الأجهزة فقط كمرايا عملاقة، تعكس ضوء الشمس إلى الألواح الشمسية الموجودة على سطح الكوكب، مما يسمح لها بتحويل الطاقة إلى كهرباء قبل أن تضربها الشمس مباشرة في الصباح، أو في الشفق العميق.
لا يمكن مقارنة حجم هياكل حصاد الطاقة الشمسية هذه بأي شيء موجود حاليًا في المدار: حيث تبلغ مساحتها 3000 ضعف مساحة محطة الفضاء الدولية، وفقًا لدراسة أجرتها وكالة ناسا للتصميمات التمثيلية.
التكلفة هي أكبر عقبة. في الواقع، وجد تقرير لوكالة ناسا أن القاعدة الشمسية في الفضاء ستكون أكثر تكلفة بما يتراوح بين 12 إلى 80 مرة من البدائل الأرضية. لكن التقرير يقول إنه يتعين عليه وضع افتراضات لأن التكنولوجيا جديدة للغاية.
وقالت إيريكا رودجرز، مديرة البرامج المتقدمة لمكتب ناسا للتكنولوجيا والسياسات والاستراتيجية، والمؤلفة الرئيسية للتقرير: “لقد وجدنا أن التكلفة تهيمن عليها عملية الإطلاق والتصنيع”.
وفيما يتعلق بتكاليف الإطلاق، فقد تحقق التقدم في منتصف أكتوبر/تشرين الأول، مع الرحلة التجريبية الخامسة لمركبة ستارشيب التابعة لشركة سبيس إكس، وهو أقوى صاروخ تم بناؤه على الإطلاق. في سابقة هي الأولى من نوعها على مستوى العالم، وصل قسم التعزيز إلى حافة الفضاء ثم نزل ليُمسك بالذراعين الفولاذيين لبرج منصة الإطلاق.
وكانت الجهود المتكررة في نوفمبر أقل نجاحًا، ولكن يبدو أن صواريخ SpaceX Falcon الأصغر حجمًا قابلة للاستخدام مرة أخرى. ومع ذلك، تعود هذه الصواريخ إلى المنصات في البحر ويجب سحبها مرة أخرى إلى الأرض وتجديدها في غضون أسبوع. إن طموح إعادة إطلاق المركبة الفضائية خلال ساعات، بقدرتها الهائلة، من شأنه أن يقلل بشكل كبير من تكلفة الوصول إلى الفضاء.
قال السيد سولتو في Space Solar: “إن المركبة الفضائية هي نوع القدرة المطلوبة”. “نحن بحاجة إلى إطلاق المزيد من مقدمي الخدمات من أجل الاستقرار والحفاظ على قدرتهم التنافسية، ولكن بسرعة، يتطور هذا السوق.”
أحد المخاوف التي يقول بعض النقاد عنها هو مستوى انبعاثات الغازات الدفيئة التي يمكن أن تنتج عن وضع نظام الطاقة الشمسية الموجود في الفضاء في المدار. لكن تقرير ناسا يخلص إلى أنه لكل وحدة من الكهرباء المولدة، من المرجح أن تتطابق الانبعاثات مع تلك الناتجة عن بناء أنظمة الطاقة النظيفة القائمة على الأرض.
وعلى الرغم من أن الطاقة الشمسية الفضائية تميل إلى أن تكون باهظة الثمن، إلا أنها قادرة على خفض التكاليف.
على سبيل المثال، يجب أن تدفع عملية التعدين عن بعد، بعيدًا عن أي شبكة كهربائية، أكثر من المتوسط مقابل طاقتها. وقد يكون من الأرخص بناء محطة استقبال للطاقة الشمسية الفضائية، بدلا من إنشاء بنية تحتية للاتصال بالشبكة أو توليد الطاقة الخاصة بها.
وبالمثل، بعد وقوع كارثة طبيعية، إذا تعرضت الشبكة لأضرار جسيمة، فمن الممكن إرسال أجهزة استقبال مؤقتة للحصول على الطاقة من منشآت الطاقة الشمسية الفضائية.
ويقول البعض إنه في مثل هذه السيناريوهات، ستجد هذه التكنولوجيا مكانها الأول، حتى لو ظلت التكاليف مرتفعة في الأيام الأولى.
وتشمل المخاوف التأثير على صحة الإنسان
ولكن حتى لو كان السعر مقبولًا وكانت التكنولوجيا تتقدم بسلاسة، فهناك مشكلات تثير القلق.
يمكن أن يكون وضع الأنظمة والمعايير الدولية أمرًا بالغ الأهمية لعدة أسباب. الأول، وفقا للسيد سولتو، هو ضمان قابلية التشغيل البيني “حتى تتمكن دولة أفريقية، على سبيل المثال، من بناء هوائي ومعرفة أنه مبني وفقا للمعايير حتى تتمكن من تلقي الطاقة من أي قمر صناعي للطاقة الشمسية”.
وتشمل المخاوف الأخرى ما إذا كان نقل الطاقة على الأرض يمكن أن يسبب تداخلاً مع الاتصالات، على سبيل المثال، أو يضر بصحة الإنسان.
يمكن ضبط الترددات التي تستخدمها موجات الراديو الشمسية الفضائية في نطاق ترددي لا يسبب سوى القليل من التداخل مع الأنظمة الأخرى. يمكن للمشغلين التأكد من أن المعدات المستخدمة تنبعث منها أعلى كثافة من الإشعاع وأقل ضررًا من أي شيء آخر. على سبيل المثال، تقول شركة Space Solar، إن تقنيتها لا يمكنها نقل طاقة أكبر من ربع شدة الشمس عند الظهر.
وقال الدكتور جافي، الذي يعمل الآن في وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة: «التشبيه هنا هو أنه إذا كان لديك مجفف كهربائي في منزلك، فمن الواضح أن الكهرباء التي تدخله ستكون خطيرة للغاية إذا لم يكن لديك عزل ولوائح تنظيمية». “ربما ينبغي علينا أن نفعل الشيء نفسه بالنسبة للطاقة الشمسية الفضائية.”
