تحويل الليل إلى نهار: الرهان الطموح لشركة Reflect Orbital

الطاقة الشمسية هي أنظف مصدر للطاقة المتجددة. والأكثر من ذلك أن بضع ساعات فقط من ضوء الشمس التي تضرب الأرض تكفي لتلبية جميع احتياجات البشرية من الطاقة لسنة واحدة.

لكن، بالطبع، المشكلة هي أننا لا نستطيع التقاط كل ذلك. ليس فقط أن معظم ضوء الشمس يضرب المحيطات والصحاري، بل إن تخزين وتوزيع الطاقة الشمسية يمثل تحديًا أيضًا. علاوة على ذلك، الألواح الشمسية ليست فعّالة جدًا، حيث تتراوح كفاءتها بين 15-25٪.

الأهم من ذلك، ضوء الشمس ليس ثابتًا. فهو يتأثر بالليل والطقس والفصول. لذا، مهما أصبحت الأنظمة الكهروضوئية فعّالة، تظل الطاقة الشمسية متقطعة، ما يعني أنه لا يمكن إنتاج الطاقة إلا خلال ساعات النهار.

الآن تخيل عالماً تختفي فيه هذه القيود تمامًا. تحصل على ضوء الشمس طوال الوقت، بل عندما تحتاجه بالضبط. هذا بالضبط ما تسعى شركة Reflect Orbital لتحقيقه.  

تقترح الشركة الناشئة التي تتخذ من كاليفورنيا مقراً لها أن تُرسل ضوء الشمس إلى الأرض عند الطلب باستخدام 50,000 مرآة مدارية ضخمة. الفكرة هي إزالة القيد الذي يحد الطاقة الشمسية بالضوء النهاري من خلال تمكين الشمس من إنتاج الطاقة في الليل.

“تقنيتنا لديها القدرة على زيادة إنتاج الطاقة الشمسية العالمي بأكثر من ثلاثة أضعاف — مما يفتح مستقبلًا مستدامًا وآمنًا من حيث الطاقة”، يقول موقع الشركة.

إذا تحققت هذه الفكرة، يمكن أن تعيد تشكيل اقتصاديات الطاقة الشمسية وشبكة الطاقة الأوسع. لكن في الوقت نفسه، حذر الخبراء من مخاطر محتملة، بما في ذلك فقدان سماء الليل الصافية، اضطراب سلوك الحياة البرية، وتأثير سلبي على إيقاعنا اليومي. علاوة على ذلك، يرى الفلكيون أن خطة Reflect Orbital لتسليم بقعة من ضوء الشمس عند الطلب باستخدام مجموعة من المرايا الفضائية تشكل تهديدًا كبيرًا لعلم الفلك الرصدي.

لفهم ما إذا كان هذا اختراقًا أم خطًا قد نندم على عبوره، دعونا نلقي نظرة أعمق على Reflect Orbital.

هندسة ضوء الشمس عند الطلب

لمئات الملايين من السنين، أي منذ أن بدأت كوكبنا الأرض تدور حول محورها وتدور حول الشمس، عشنا الليل والنهار. تحت هذا الإيقاع الطبيعي للضوء والظلام، الذي تخلقه دورة الأرض الـ 24 ساعة، تتطور الحياة والنظم الإيكولوجية. لكن Reflect Orbital يريد تغيير هذا النمط. 

تقترح الشركة الناشئة مستقبلًا يمكن فيه توجيه الضوء إلى المناطق المستهدفة. مثل هذا المستقبل يهدد الظلام الطبيعي ويغيّر بيئتنا جذريًا. لتحقيق ذلك، ستطلق الشركة آلاف الأقمار الصناعية، كلٌ منها يعمل كـ “عاكس ضوء شمس” قابل للتوجيه في مدار الأرض المنخفض (LEO). 

تُجهّز هذه الأقمار بألواح عاكسة كبيرة أو مرايا فضائية ضخمة. المرايا التي تخطط الشركة لاستخدامها مربعة الشكل ومصنوعة من الميلا، وهو فيلم بوليستر مصنوع من بولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) يُستَخدم لخصائصه العاكسة، عزل الكهرباء، قوته الشدّية العالية، واستقراره الكيميائي.

هذه المرايا المقترحة، التي يتراوح حجمها بين 33 إلى 180 قدمًا، ستعيد توجيه ضوء الشمس من الجانب النهاري لكوكبنا إلى من يرغب به على الجانب الليلي، مقدمةً ما يُسمى “ضوء الشمس كخدمة”.

وفقًا للشركة، يمكن استخدام ضوء الشمس الإضافي لتشغيل الألواح الشمسية ليلاً، المساعدة في عمليات البحث والإنقاذ، إضاءة شوارع المدن، تحسين نمو المحاصيل، وحتى الحد من الاكتئاب الموسمي. 

“نحن نحاول بناء شيء يمكنه استبدال الوقود الأحفوري وتزويد كل شيء بالطاقة.”

– قال الرئيس التنفيذي لشركة Reflect Orbital، بن نوواك، في مقابلة

سيتسبب شعاع الضوء الصادر من أي من أقمارها العديدة في إلقاء “توهج ناعم شبيه بالقمر” يغطي مساحة تقارب ثلاثة أميال أو حوالي خمسة كيلومترات على الأرض. في الوقت نفسه، يتراوح شدة الإضاءة بين 0.8 و2.3 لوكس. للمقارنة، شدة ضوء القمر الكامل تتراوح بين 0.05 و0.2 لوكس.

إذن، كل قمر صناعي في نظام Reflect Orbital يمكنه توفير ضوء أكثر سطوعًا من القمر الكامل. ومع ذلك، سيتطلب توفير هذا الضوء عدة أقمار تستهدف نفس الموقع، لأن الأقمار تتحرك بسرعة عبر السماء ولا يمكنها إضاءة منطقة معينة سوى لبضع دقائق. لذا تخطط الشركة لنشر آلاف الأقمار في مجموعات ضخمة لتوفير إضاءة ذات قيمة.

مرآة النموذج الأولية لشركة Reflect Orbital، Earendil-1، التي من المتوقع أن تكون بطول 60 قدمًا، شبه مكتملة، وبمجرد وصولها إلى الفضاء، ستعكس ضوء الشمس لتضيء بقعة دائرية على سطح الأرض.

بينما قد تُطلق هذه واحدة هذا العام، تخطط الشركة لإطلاق نموذجين آخرين خلال عام واحد وعشرات أخرى خلال العامين المقبلين. هدفها وضع 1,000 قمر صناعي أكبر في المدار بحلول نهاية 2028، حوالي 5,000 بحلول نهاية هذا العقد، ومجموعة كاملة من 50,000 قمر بحلول 2035.

داخل نموذج أعمال Reflect Orbital الجريء

تأسست الشركة في عام 2021 على يد بن نوواك وتريستان سيميلهاك، وتعمل على بناء طبقة جديدة تمامًا من بنية الطاقة في الفضاء، حيث جمعت أكثر من 35 مليون دولار من المستثمرين.

في أواخر سبتمبر 2024، جمعت Reflect Orbital جولة تمويل أولية بقيمة 6.5 مليون دولار بقيادة Sequoia Capital، بمشاركة Starship Ventures، كينان وايروبك، كيلر ريناودو كليفتون، وبايجو بات. خلال عام، جمعت مزيدًا من 20 مليون دولار في جولة تمويل من الفئة A بقيادة Lux Capital، بمشاركة Starship Ventures وSequoia Capital.

“نؤمن أن تقنية الإضاءة عند الطلب لديها القدرة على إعادة تشكيل طريقة حلنا للمشكلات على الأرض – من العمليات الحرجة إلى مرونة الطاقة.”

– جوش وولف، شريك إداري في Lux Capital، قال ذلك في ذلك الوقت

كما فازت بعقد بحوث الابتكار للأعمال الصغيرة (SBIR) بقيمة 1.25 مليون دولار من سلاح الجو الأمريكي العام الماضي.

وفقًا للرئيس التنفيذي، ستساعد Reflect Orbital العالم على الانتقال من حضارة من النوع 1، التي تتميز بحفر النفط وحرقه، إلى حضارة من النوع 2، حيث نحصل على كل الطاقة من الشمس بدلاً من إتلاف بيئة الأرض لاستخراج المواد.

“هذه هي المرة الأولى التي تكتسب فيها البشرية السيطرة على الشمس”، قال ذلك وهو يخاطب قمة حكومات العالم في الإمارات العربية المتحدة. سيتشبه هذا التقدم بـ “ما تعلمناه عندما سيطرنا على الماء وحركناه بحيث لا ننتظر هطوله. نحن نفعل ذلك الآن مع ضوء الشمس.”

يُلاحظ أن الشمس هي أفضل شكل للطاقة، إذ تنتج طاقة تعادل 5,000 مرة ما يستهلكه البشر في الثانية. وعكس الضوء من مرآة يُعد فعالًا للغاية، “تكاد لا تفقد أي طاقة عند عكس ضوء الشمس من مرآة.” وهذا ما يفعله فريقهم بتوجيه الأقمار، حيث يمكن تعديل توجيهها لإعادة الضوء إلى الفضاء إذا رغبت منطقة ما في البقاء في الظلام. 

“وبالتالي، يمكننا تشغيل مجموعة ضخمة من هذه الأقمار دون إزعاج الناس أو إبهارهم”، قال نوواك. بينما سيظهر الضوء ساطعًا جدًا لمن يقف مباشرة في الشعاع، سيُرى “فقط الضوء على الأرض، ما لم تنظر مباشرة إلى القمر الصناعي عن قصد.”

عند الحديث عن نموذج الأعمال، أوضح نوواك أنهم ببساطة “يبيعون موردًا”، و“لا يبنون الصواريخ. SpaceX تتولى ذلك (وتطلق أقمارنا)، ثم ندخل المدار، ثم نبيع ضوء الشمس للعملاء.”

لكن كم سيكلف “ضوء الشمس كخدمة”؟ أخبر نوواك نيويورك تايمز أن Reflect Orbital ستفرض حوالي 5,000 دولار في الساعة مقابل ضوء مرآة واحدة إذا كان العميل يمتلك عقدًا سنويًا مع الشركة لأكثر من 1,000 ساعة.

ستكلف الأحداث ذات المرة الواحدة والطوارئ أكثر، لأنها قد تتطلب عدة أقمار ومزيدًا من الجهد للتنسيق. بالنسبة لمزارع الطاقة الشمسية، تخطط الشركة لتقاسم الإيرادات من الكهرباء الإضافية التي تُنتج خلال ساعات الضوء الإضافية.

من الجدير بالذكر أن Reflect Orbital قد قدمت طلبًا إلى لجنة الاتصالات الفدرالية الأمريكية (FCC) للحصول على ترخيص “بناء وإطلاق قمر صناعي غير جغرافي” (NGSO). تصدر FCC التراخيص اللازمة لنشر الأقمار.

إذا تمت الموافقة على الترخيص الذي قُدم في يوليو العام الماضي، قد تُطلق نماذج الأقمار الصناعية في أقرب وقت هذا الصيف. فترة التعليقات العامة على طلب Reflect Orbital أُغلقت الآن.

في طلبها، صرحت الشركة أن اقتراحها “أثار اهتمامًا كبيرًا من الشركاء التجاريين والحكوميين”. وقد أمنت تمويلًا كاملاً لمهمتها وتلقت أكثر من 260,000 طلب خدمة، وفقًا للشركة.

الفكرة تعود مع مخاطر أعلى

تقترب Reflect Orbital بسرعة من تحقيق فكرتها، لكنها ليست المرة الأولى التي يُطرح فيها هذا المفهوم.

قبل ما يقرب من نصف قرن، في عام 1977، طرح مهندس الصواريخ كرافت أ. إريكي فكرة المرايا الفضائية لإضاءة المناطق المتضررة من الكوارث ومنع تجمد المحاصيل. قبل ذلك، في عام 1923، اقترح رائد الصواريخ الألماني هيرمان أوبرث الفكرة في أطروحة الدكتوراه الخاصة به.

ثم، في عام 1993، عكس قمر صناعي روسي يُدعى Znamya، يحمل مرآة بقطر حوالي 80 قدمًا، شعاعًا من ضوء الشمس عبر الأرض لفترة وجيزة. بعد كل هذا الوقت، لا تزال الفكرة مثار جدل، حيث يخشى الخبراء من الآثار الجانبية للمشروع. 

هذه المرايا لا يمكنها فقط إلهاء طياري الطائرات، بل تثير أيضًا مخاوف بشأن المخاطر المحتملة على صحة الإنسان، وصحة الحيوانات، والنظم الإيكولوجية.

“من المفترض أن تكون الليلة مظلمة، وهذه الأقمار صُممت لتحويل الليل إلى نهار”، قال جيمس لوثنتال، عالم فلك في كلية سميث، لـ Smithsonian. “إنه يتعارض مع كل جوهر وجودي أن نتخيل أننا يمكننا طرد الليل عمدًا.”

في النهاية، تحتاج النباتات إلى كل من النهار والليل لتزدهر وتنمو. هذه الدورات هي التي تخبرنا متى نستيقظ ومتى ننام، وتحدد هجرة الطيور والكائنات الأخرى. يمكن أن تُربك الإضاءة الإضافية الحشرات والحيوانات السائدة.

“الإيقاعات اليومية موجودة في جميع الكائنات الحية، من البكتيريا إلى النباتات إلى الحيوانات، بما في ذلك البشر. تُزامن هذه الإيقاعات الوظيفة الفسيولوجية مع دورة الضوء والظلام الطبيعية، وهو أمر مهم للرفاهية العامة. سيتعطل الضوء في الليل هذه الإيقاعات، مما قد يضعف الصحة والرفاهية.”

– كريستين كنوستون، أستاذة مشاركة في علم الأعصاب والطب الوقائي في فينبرغ، قالت لجامعة نورثويسترن الآن

إن التداعيات ضخمة ببساطة لكل أشكال الحياة على كوكب الأرض. لكن بالنسبة للـ FCC، لا يُعَدّ هذا مصدر قلق، إذ ترى الوكالة أن الأنشطة في الفضاء لا تخضع للمراجعة البيئية.

عند مراجعة طلبات الأقمار الصناعية، تضمن الـ FCC أن اتصالات الراديو الخاصة بالمركبة لا تتداخل مع غيرها. كما تضمن أنه في نهاية عمر تشغيل المركبة، سيتم التخلص منها بأمان. وهذا كل ما تفعله.

لذلك، “من الغريب أن شركة صغيرة في كاليفورنيا، [مع] إذن من وكالة واحدة تُعنى بالاتصالات الراديوية، يمكنها تغيير السماء للجميع في العالم”، قالت سامانثا لويلر، عالمة فلك في جامعة ريجينا في كندا.

الإضاءة تصبح تداخلًا

تثير طموحات Reflect Orbital سؤالًا آخر حول الحفاظ على سماء الليل نفسها. يقلق الفلكيون من أن أقمارهم ستعوق رؤيتهم للأجرام السماوية. ذلك لأن أي مرآة فضائية فوق الأفق تجعل السماء ساطعة جدًا لإجراء أبحاث الفلك.

حالياً، تؤثر مجموعة ما يقرب من 10,000 قمر من أقمار Starlink التي تشغلها SpaceX على مراصد الفلكيين من خلال إنتاج خطوط ساطعة عبر الصور التي تلتقطها التلسكوبات الأرضية.

لكن بينما تسعى SpaceX وغيرها إلى تقليل التلوث الضوئي في السماء الليلية بجعل أقمارها أقل عكسًا، فإن هدف أقمار Reflect Orbital هو أن تكون ساطعة قدر الإمكان.

من قمر واحد، سيتوزع ضوء الشمس العاكس على حوالي 18 ميلًا مربعًا، مما يقلل عدد الفوتونات التي تصل إلى اللوحة الشمسية إلى حوالي 1/140,000 من قيمتها في منتصف النهار.

حتى مع مراياها الأكبر، التي يبلغ عرضها 180 قدمًا، “ستحتاج إلى أكثر من 3,000 قمر لتوليد ما يعادل 20٪ فقط من شمس منتصف النهار في موقع واحد”، كتب الدكتور مايكل براون، عالم الفلك في جامعة موناش بأستراليا، في تعليقه على الـ FCC بشأن طلب Reflect Orbital.

كما أعربت لاولر عن شكوكها بشأن هدف الشركة في زيادة إنتاج الطاقة الشمسية، قائلة “عند إجراء الحسابات، نجد أنها مليواط فقط”، لذا “ستحتاج إلى مئات أو آلاف المرايا الموجهة إلى نفس النقطة على الأرض لتفعيل لوحة شمسية. لا معنى لذلك.”

وفقًا لبراون، شبكة من أقمار المرايا ليست وسيلة فعّالة لزيادة إنتاج الطاقة.

“أعتقد أن فكرته تستمر في الظهور لأنها تتمتع ببساطة وأناقة معينة”، قال الدكتور براون في مقابلة. “لكن عندما تبدأ في حساب الأرقام، وتكون الأرقام سهلة الحساب، تكتشف أن هناك الكثير من القضايا الجدية حولها.”

تم التشكيك أيضًا في ادعاء الشركة بأن الضوء العاكس سيكون مرئيًا فقط في المنطقة المستهدفة، حيث قال غاسبار باكوس، عالم فلك في جامعة برينستون، إن جزيئات الهواء ستنشر الضوء حتمًا، ويمكن أن يضيء توهج الشعاع السماء الليلية على مسافات أبعد بكثير.

ردًا على ذلك، صرح الرئيس التنفيذي أنهم درسوا المسألة في محاكاة وأن الآثار ليست بالخطورة التي يصورها النقاد. “نخطط لإظهار ما يحدث بالضبط من خلال قياسات حقيقية في العالم الحقيقي من أقمارنا الفعلية”، قال. “هذا سيساعد كثيرًا. لا يمكنك تزوير ذلك.”

في بيان لبلومبرغ، قالت Reflect Orbital إنها تعمل مع المجتمع الفلكي لتقليل الأثر المحتمل لمشروعها.

أشار الدكتور باكوس إلى أن مرايا الفضاء تناسب القمر أكثر، حيث لا يمتلك غلافًا جويًا. NASA تبني حاليًا مواقع قمرية على سطح القمر وستنفق 20 مليار دولار على هذا الجهد على مدار العقد القادم. 

“أنا أيضًا أكثر قلقًا، من الناحية الجمالية تقريبًا، من أن السماء تكون مساحة برية مشتركة”، قال باكوس في منشور إعلامي في أكتوبر. “إذا ذهبت إلى مكان هادئ ومظلم ونظرت إلى السماء الليلية ورأيت هذه التذكيرات المستمرة للتكنولوجيا، أعتقد أن ذلك خسارة.”

‍في مقال مدونة الشهر الماضي، شاركت الشركة أن إطلاق قمرين تجريبيين هذا العام سيوفر للجميع، بما في ذلك العلماء والجمهور، فرصة لمعرفة التقنية وتشكيل هذه الأداة الجديدة في مراحلها الأولى. وقالت:

“نحن متحمسون للعمل مع العلماء لقياس دقة الانعكاسات، وتقييم الرؤية، واختبار استراتيجيات التخفيف.” 

كما كرّست Reflect Orbital “هدفها لإعادة توجيه ضوء الشمس الدقيق من الفضاء لزيادة الوصول إلى الطاقة النظيفة” هنا على الأرض، مشيرةً إلى أن ذلك سيساعد في حل التحديات العاجلة وخلق فرص جديدة. “نريد القيام بذلك بطريقة تحافظ على سماء الليل.”

في هذا الصدد، سيقتصر خدمتهم على منطقة محددة لأوقات محددة مسبقًا، وسيتجنبون عكس الضوء بالقرب من المرصدات. ستشارك الشركة أيضًا مواقع أقمارها مسبقًا للباحثين لتخطيط عملياتهم حول فترات التشغيل القصيرة.

الخلاصة

Reflect Orbital هي فكرة جريئة لكنها مثيرة للجدل قد تغير مستقبل الطاقة. ومن الجدير بالذكر أنها قد تكون محركًا لتغيير مسار الطاقة الشمسية. من خلال القضاء على التقطّع، يمكنها زيادة قدرة تشغيل مزارع الطاقة الشمسية دون الحاجة إلى مساحة أرضية إضافية. إذا نجحت، قد تجعل الطاقة الشمسية أكثر استقرارًا وقيمة.

لكن هذه المكاسب لا تخلو من المقايضات. بينما يمكن لفكرة Reflect Orbital أن تمكّن من طاقة متجددة على مدار 24/7، قد تتسبب في تلوث ضوئي شديد وتعطيل بيئي. يعاني الفلكيون بالفعل من مجموعات مثل Starlink؛ إضافة آلاف المرايا العاكسة سيفسد مراقبة السماء المظلمة بشكل أكبر.

مع مواجهة الشركة لانتقادات شديدة من المجتمع العلمي، يبقى أن نرى ما إذا كانت Reflect Orbital ستصبح طبقة أساسية من البنية التحتية المستقبلية أو قصة تحذيرية من الطموح المفرط.

انقر هنا لتتعرف على المزيد حول الطاقة النظيفة اللامتناهية القائمة على الفضاء.