Mga Pagsulong sa Teknolohiyang Solar na Ginagawang Posible ang mga Solusyong Batay sa Kalawakan

Sa loob ng mahabang panahon na, isinasagawa ang malawak na pananaliksik sa mga paraan upang makuha at magamit ang space-based solar power. Naniniwala ang mga siyentipiko at eksperto sa teknolohiya na ang space-based solar power ay maaaring maging epektibong karagdagan sa kasalukuyang hanay ng mga napapanatiling pinagkukunan ng enerhiya.

Sa praktikal na aspeto, ang setup ay magkakaroon ng mga panel para sa pagkolekta at pag-ani ng enerhiya sa antas ng orbit, na magpapadala pabalik ng enerhiyang solar sa kanilang mga tumatanggap na katapat na nakalagay sa planeta Earth. At dahil ito ay kinasasangkutan ng kalawakan, ang planeta Earth, at ang ruta ng transmisyon sa pagitan ng dalawang puntong ito, kinakailangan itong binubuo ng mga sopistikadong solusyon sa teknolohiya.

Sa maganda, ang mga pagsulong na nakamit sa teknolohiyang solar sa buong mundo ay nagiging posible ang paggawa ng space-based solar power. Ngunit bago tayo sumisid nang mas malalim dito, tingnan muna natin nang mabilis kung ano ang ibig sabihin ng mga solusyon sa space-based solar power at kung ano ang kanilang mga benepisyo.

Power ng Solar na Batay sa Kalawakan at ang mga Benepisyo Nito

Ayon sa datos na inilahad ng United States Department of Energy, bawat oras sa Earth, tumatanggap tayo ng mas maraming enerhiyang solar kaysa sa ating magagamit sa loob ng isang taon. Halos 30% ng enerhiyang ito ay bumabalik nang hindi nagagamit sa kalawakan dahil sa atmospera. Ang enerhiyang ito ay maaaring makuha at magamit nang epektibo kung magkakaroon tayo ng matibay na mga mekanismo para sa space-based solar power.

Sa sistemang ito, ang mga solar panel na nasa satelayt ay maaaring makakuha at magpadala ng mas maraming enerhiya kaysa sa nakukuha ng mga solar panel na nakalagay sa ibabaw ng lupa. Mas mahusay ang kanilang pagganap dahil sa mga benepisyo ng pagiging nasa kalawakan. Ayon sa paglalarawan ng DEA, ang mga ito:

“Ang mga satelayt na may kasamang solar panel at naglilipat ng enerhiya ay kumukuha ng mataas na intensidad, walang patid na radyasyon ng araw.”

Ang suplay ay walang patid dahil, sa kalawakan, walang ulap at walang gabi.

Ang teknolohiya ay kinabibilangan ng pag-deploy ng mga higanteng salamin na nagre-reflect ng napakalaking dami ng sinag ng araw papunta sa mas maliliit na solar collector upang maipadala nang wireless patungo sa Earth sa isang ligtas at kontroladong paraan bilang microwave o laser beam.

Dahil ang prosesong ito ay gumagamit ng sopistikadong teknolohiya, ito ay humihikayat ng mga makabagong solusyon mula sa buong mundo. Ang NASA ay ngayon nag-publish ng ulat tungkol sa Space-Based Solar Power upang magkaroon ng ‘impormasyon na kailangan nito upang matukoy kung paano nito masuportahan ang pag-unlad ng larangang ito ng pananaliksik.’

Sinusubukan ng ulat na tasahin ang mga parametro na magkakaroon ng mahalagang papel sa paggawa ng space-based solar power na isang kompetitibong opsyon, kung saan ang huling layunin ay maabot ang net-zero na emisyon ng greenhouse gases.

Ilang teknolohikal na hadlang na natukoy ng NASA para sa mga mananaliksik at teknolohista na aktibo sa larangang ito na pagtrabahuan ay ang mga sumusunod:

• Kailangan nilang makahanap ng mga paraan upang ang malalaking sistema ay ma-assemble at mapanatili sa orbit.
• Kailangan ng pananaliksik upang gawing autonomous ang mga sistemang ito at magkaroon ng epektibong power-beaming para dalhin ang nakuhang enerhiya patungo sa Earth.
• Binibigyang-diin din ng ulat ng NASA na bago ilagay sa paggamit ang mga system ng space-based solar power, mahalagang harapin ang gastos sa paglulunsad at pagtatayo nito. Ito ay dahil ang pagpapadala ng lahat ng materyal na iyon sa kalawakan ay mangangailangan ng maraming patuloy na misyon upang ilipat ang imprastruktura sa orbit.

Naniniwala ang ulat ng NASA na ang mga system ng space-based solar power ay maaaring maging ganap na produktibo at operasyonal pagsapit ng 2050. Sa pamamagitan ng ulat, ilan sa mga makasaysayang pagsulong sa larangang ito ay nabunyag. Halimbawa, pinaalala nito sa atin ang mga siyentipiko ng JAXA na nagpapatunay na posible ang wireless na pagpapadala ng enerhiya nang tumpak bilang microwaves sa isang mahalagang distansya upang sa huli ay gawing magagamit na kuryente.

Bilang pagpapatuloy ng diwa ng tagumpay na ito, ang mga siyentipiko ng Caltech, noong Marso 2023, ay nagpakilala ng Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1) bilang unang sasakyang pangkalawakan na nagpadala nang wireless ng enerhiyang solar na nakuha sa kalawakan patungo sa Earth.

Nagbigay din ang NASA ng ilang pagtatantiya tungkol sa ekonomikong kakayahang maisakatuparan ang space-based solar power. Ang ilang eksperto na matagal nang nakaugnay sa larangang ito ay hamon din ang mga pagtatantiyang iyon. Gayunpaman, halos walang pagtanggi sa mga benepisyo na ipinapangako ng sistemang ito ng paglikha ng enerhiya. Maaari itong makatulong sa pagtugon sa kalamidad, pagpapagana ng mga remote sensor, at pag-alis ng mga umiiral na hadlang sa ating tradisyunal na sistema ng produksyon ng enerhiya at ang supply chain nito.

Sa pagtingin sa mga benepisyo nito, nagsimulang mamuhunan ang mga pambansang pamahalaan ng lahat ng maunlad na bansa. Ang malalaking kumpanya na may kakayahang mag-invest, tulad ng Airbus at Northrop Grumman, ay patuloy ding nagtatrabaho rito nang walang humpay.

Ngayon ay titingnan natin ang ilan sa kanilang mga nagawa sa mga segment na susunod. Gayunpaman, dapat tandaan na ito ay isang umuunlad na larangan at marami sa mga pagsisikap ay nasa yugto pa lamang ng prototyping.

#1. Airbus Power Beaming

Isa sa mga pangunahing kumpanya na nagtatrabaho sa pagpapabuti ng teknolohiyang solar upang gawing posible ang mga solusyong batay sa kalawakan ay ang Airbus. Ang teknolohiyang Power Beaming nito, na binuo ng Central Research & Technology at Blue Sky Departments ng kumpanya, ay nagpakita ng kapani-paniwalang demonstrasyon kung paano ito maaaring maging game-changer sa larangan ng space-based solar technology.

Ayon kay Jean-Dominique Coste, na responsable sa pag-develop ng Power Beaming kasama sina Yoann Thueux at ang kanilang mga kasamahan:

“Ang potensyal ng teknolohiya ay makuha ang sikat ng araw at pagkatapos ay ipadala ito nang wireless.”

Naniniwala ang mga siyentipikong ito na ang solusyong enerhiyang ito ay maaaring sapat na magbigay ng kuryente sa mga lungsod, pabrika, tahanan, at eroplano.

Una munang ipinakita ng mga developer ng teknolohiya ng Airbus ang Power Beaming sa X-Works Innovation Factory ng kumpanya noong Setyembre 27, 2022. Bagaman ito ay isinagawa sa mas maliit na sukat, ang demonstrasyon ay sapat na naipaliwanag kung ano ang kinakailangan upang mapagana ang power beaming.

Ginamit nina Coste, Thueux, at ang kanilang mga kasamahan ang microwave beaming upang magpadala ng berdeng enerhiya sa pagitan ng dalawang puntong kumakatawan sa ‘Space’ at ‘Earth.’ Ang distansya sa pagitan ng dalawang puntong ito ay 36 metro. Ang demonstrasyon ay lumikha rin ng berdeng hydrogen upang paganahin ang isang modelong lungsod.

Pagkatapos ng demonstrasyon, sinabi ni Yoann Thueux:

“Ngayon na matagumpay naming nasubukan ang mga pangunahing sangkap ng isang hinaharap na system ng space-based solar power sa maliit na sukat sa unang pagkakataon, handa na kaming dalhin ang Power Beaming sa susunod na antas.”

Inaasahan ng Airbus na ang teknolohiyang ito ay magiging realidad sa lalong madaling panahon. Naniniwala ito na ang unang gumaganang prototype ng Power Beaming ay magiging magagamit sa simula ng 2030s.

Sa kanyang pinakapinapakitang anyo, ang teknolohiya ay magkakaroon ng solar panel na inilagay sa geostationary orbit, mga 36,000 km ibabaw ng Earth. Ang solar panel na ito ay ipapareha sa isang solar panel na kapareho ng laki sa Earth.

Ang enerhiyang nakolekta sa kalawakan ay ipapadala pababa sa isang lugar na may maraming antena na nakakalat dito. Ang mga antenang ito ay susunggaban ang mga beam upang muling buuin ang enerhiya at lumikha ng kuryente.

Kapag naabot ng sistemang ito ang isang tiyak na sukat, magiging katumbas ang gastos sa paglikha ng enerhiya gamit ito sa gastos ng malalaking proyekto ng enerhiya sa Earth na umaasa sa nuclear power, langis, o iba pang renewable energy sources. Ayon sa mga pagtatantiya, ang isang geostationary solar farm ay maaaring mag-generate ng hanggang dalawang gigawatt na kuryente. Noong Pebrero 15, 2024, nag-publish ang Airbus ng buong-taon na resulta para sa 2023, na nag-ulat ng taunang kita na 65.4 bilyon, na may naayos na EBIT na 5.8 bilyon Euros.

#2. Northrop Grumman

Isa pang pangunahing pandaigdigang entidad na nakumpleto ang mga kinakailangang pagsusuri na nagpapatunay ng kakayahan nito sa solar space tech ay ang Northrop Grumman. Matagumpay na ipinakita ng kumpanya ang kakayahan nitong mag-beam ng radio frequency energy patungo sa iba’t ibang antena sa pamamagitan ng pag-ikot ng beam. Kumpiyansa ito na makakagawa ng prototype nito pagsapit ng 2025.

Ang prototype na ito ay magpapakita ng kakayahan ng kumpanya na mag-beam ng RF energy pababa sa planeta. Ang teknolohiya ay binuo ng Space Solar Power Incremental Demonstrations and Research (SSPIDR) ng Northrop Grumman.

Ayon kay Tara Theret, ang program director para sa SSPIDR:

“Ngayon, ito ay nagtatayo, sumusubok, at nag-iintegrate ng natitirang hardware sa isang hamong iskedyul.”

Kasama sa karagdagang gawain sa prosesong ito ang pagpapaliit ng mga elektronikong komponent at pag-scale up ng bilang ng ‘sandwich tiles.’ Ang sandwich tiles ay mga photovoltaic cell panel na kumukuha ng enerhiyang solar at nagdadala ng kapangyarihan sa susunod na layer, na may mga komponent na nagpapahintulot ng solar-to-RF conversion at tumutulong sa pagbuo ng mga beam.

Ang kumpanya ay gumagawa rin ng kinakailangang flight hardware upang pagsamahin ang sistema at ilunsad ito sa ESPAStar platform ng kumpanya. Ang ESPAStar platform ay isang satellite bus na nagbibigay ng kinakailangang propulsion, power, attitude control, at komunikasyon sa mga payload.

Sa isang pagpapatunay ng gawaing ginagawa nito, sinuportahan ng US Air Force Research Laboratory ang mga pagsisikap ng Northrop Grumman sa pamamagitan ng kontratang US$100 milyon noong 2018, kung saan magde-develop ito ng payload upang ipakita ang mga pangunahing komponent ng prototype ng space solar power system.

Layunin ng mga awtoridad ng Air Force na pasiglahin ang mga pagsisikap sa pag-develop na kinakailangan upang makabuo ng prototype na space-based system na maaaring magbigay ng solar power sa mga base militar ng US.

Sa pangkalahatan, sa pagtukoy ng potensyal na hatid ng mga solusyong batay sa kalawakan sa teknolohiyang solar para sa hinaharap, sinabi ni Tara Theret:

“Ang space solar power beaming ay may potensyal na magbigay ng enerhiya kahit saan sa Earth anumang oras. Ang teknolohiyang ito ay maaaring magbigay ng kuryente sa mga remote na lokasyon na nangangailangan ng medikal at komunikasyon na kagamitan.”

Ang Northrop Grumman ay nagrehistro ng kabuuang benta na US$36.6 bilyon sa taong nagtatapos noong Disyembre 31, 2022. Ang kita mula sa Space Systems stream ay halos US$12.3 bilyon, isang kapansin-pansing pagtaas mula sa US$10.6 bilyon noong nakaraang taon. Sa US$12.3 bilyon na kinita noong 2022, 94% ay nagmula sa pamahalaan ng US, habang ang natitirang 3%, 2%, at 1% ay nagmula sa internasyonal na benta, benta sa ibang mga customer, at intersegment na benta, ayon sa pagkakabanggit.

#3. CESI

Ang CESI, na nakabase sa Milan, Italy, ay may tatlong dekada ng karanasan sa pagsasagawa ng pananaliksik, pag-develop, at paggawa ng mga solar cell na lubos na epektibo para sa mga aplikasyon sa kalawakan. Higit pa rito, ito ay isa sa pinaka-kinakailangang global supplier ng multi-junction cells na gumagamit ng Gallium Arsenide at Indium Gallium Phosphide.

May hanay ang CESI ng triple junction space cells. Ang mga cell na ito, bukod sa Gallium Arsenide at Indium Gallium Phosphide, ay may kasamang Germanium. Ang mga cell na ito ay epektibo para sa Low Earth Orbit at Geostationary Orbit satellites. Ang mga produktong ito ay sumusunod din sa kinakailangang ECSS E ST20-08C standards. Ang CESI ay ngayon patungo na sa paglabas ng apat na junction cells na magkakaroon ng mas mataas na antas ng kahusayan kaysa sa tatlong junction cells.

Sa hinaharap, layunin ng CESI na mag-alok ng malawak na hanay ng mga space solar cell product na tutugon sa anumang pangangailangan ng space program. Hanggang ngayon, ang mga pagsisikap ng CESI ay nagbunga ng higit sa 200,000 solar cell, na nagpapatakbo ng higit sa 70 civil satellites para sa mga kliyente sa 25 bansa.

May proprietary na teknolohiya ang CESI para sa paggawa ng mga solar cell sa Milan. Sa paglipas ng mga taon, nakabuo ito ng isang malapit at malalim na network kasama ang maraming internasyonal na space agency at mga aktor.

Katulad ng Northrop Grumman, nakikipagtulungan din ang CESI sa Italian National Government at nakatanggap ng pondo mula sa Italian National Space Agency (ASI) at European Space Agency (ESA). Nagawa nito ang mga advanced na solar cell upang matugunan ang pangangailangan ng European Space Program at ng maraming interplanetary missions.

Ayon sa pinakabagong available na financial disclosure, ang kumpanya ay kumita ng higit sa 87 milyong Czech crowns sa taong pananalapi na nagtatapos noong Disyembre 31, 2022.

Mga Pagsulong sa Teknolohiyang Solar sa Kalawakan: Ang Landas Patungo sa Hinaharap

Nahanap ng teknolohiyang solar sa kalawakan ang kanyang lugar sa pamamagitan ng pagpapakita ng kahalagahan nito sa pandaigdigang komunidad, na nag-udyok sa mga pambansang pamahalaan sa buong mundo na magsimulang mamuhunan dito nang may malaking sigla. Sa United States, ito ay naisakatuparan nang magsagawa ang Naval Research Laboratory ng isang eksperimento noong 2020 upang makuha ang sikat ng araw at gawing direct current electrical energy. Ginamit nito ang X-37B space plane ng Air Force para sa layuning ito.

Samantala, ang mga internasyonal na pagsisikap ay nagkakaroon din ng momentum. Ang mga awtoridad ng Tsina ay nagtakda ng ambisyosong layunin sa kanilang 2028 na plano para sa isang space-based demonstration na pinamumunuan ng China Academy of Space Technology. Sa Europa, ang Solaris ay namumukod-tangi bilang isang maayos na pondong tatlong-taong pananaliksik na programa, na nakatanggap ng go-ahead mula sa European Space Agency. Ang United Kingdom, ay kasali rin sa karera, dahil nag-aalok ito ng mga grant para sa pag-aaral sa pag-harness ng solar power sa kalawakan.

Hayag na ang mga makabagong kumpanya, malalaking at may kakayahang organisasyon sa buong mundo, at mga pamahalaan ay nagsasama-sama upang makuha at magamit ang enerhiyang iniaalok ng kalawakan. Sa ganitong walang patid, hindi nagagamit na enerhiyang solar na naghihintay na ma-harness at magamit para sa kapakinabangan ng planeta, tunay na maganda ang hinaharap.

I-click dito para sa listahan ng nangungunang sampung stock ng solar power.