Đột phá truyền điện mặt trời từ không gian về trái đất

NASA

Năm 1968, trước khi con người đặt chân lên mặt trăng, tiến sĩ Peter Glaser, giám đốc dự án sứ mệnh Apollo 11 của Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA), đề cập đến một khái niệm khác thường nhằm cung cấp năng lượng vô tận cho thế giới. Đó là điện mặt trời khai thác từ không gian.

Ý tưởng táo bạo

Trong báo cáo tựa đề "Năng lượng từ mặt trời: Đó là tương lai" đăng trên chuyên san Science ngày 22.11.1968, tiến sĩ Glaser trình bày ý tưởng phóng các vệ tinh lên quỹ đạo địa cầu để khai thác năng lượng mặt trời không gián đoạn, tức SBSP.

Điều này do trong không gian không có khí quyển, không có mây. Và quỹ đạo địa tĩnh không hề có đêm tối. Vì thế, đây là địa điểm lý tưởng để đặt các "nhà máy điện mặt trời" để khai thác năng lượng suốt 24 giờ trong ngày và trong 365 ngày của năm.

Năm 1973, ông được Mỹ cấp bằng sáng chế cho ý tưởng Năng lượng Mặt trời từ Vệ tinh, và được xem là cha đẻ của SBSP. Tiến sĩ Glaser cho rằng chỉ có điện mặt trời khai thác trong điều kiện không gian và có lẽ là năng lượng từ phản ứng nhiệt hạch hạt nhân mới có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch để trở thành nguồn cung cấp năng lượng chủ lực của con người.

Gần 10 năm kể từ khi tiến sĩ Glaser, ý tưởng vô cùng táo bạo và đi trước thời đại của ông đã chuyển sang giai đoạn đột phá quan trọng.

Theo Hãng tin Bloomberg hôm 28.10, các nhà nghiên cứu Viện Công nghệ California (Caltech, Mỹ) trên một mái nhà của trụ sở viện nghiên cứu ở thành phố Pasadena (bang California) đã chứng kiến thiết bị của họ tiếp nhận chùm năng lượng truyền từ vệ tinh trên quỹ đạo.

SCIENCE

Bước đột phá

Được nhóm chuyên gia Caltech thiết kế và phóng lên quỹ đạo bằng tên lửa của công ty SpaceX vào tháng 1, thiết bị thực hành thí nghiệm vào tháng 5 đã thành công truyền năng lượng về trái đất. Đây là một trong 3 thiết bị thí nghiệm của Caltech cùng tích hợp trong một vệ tinh và hiện thử nghiệm những công đoạn quan trọng của hệ thống khai thác điện mặt trời từ không gian.

Có thể nói giấc mơ của tiến sĩ quá cố Glaser đã tiến gần đến hiện thực.

"Ban đầu, tôi cho rằng đó là ý tưởng phi lý", Bloomberg dẫn lời giáo sư Caltech Harry Atwater, trưởng nhóm dự án Điện mặt trời từ không gian của viện Mỹ. Tuy nhiên, sau thời gian suy ngẫm, ông cảm thấy cần phải hành động với hy vọng đến một ngày có thể hiện thực hóa ý tưởng này.

Giáo sư Atwater là kỹ sư thuộc thế hệ mới. Trước áp lực từ biến đổi khí hậu và được trang bị những công nghệ không có sẵn dưới thời tiến sĩ Glaser, người qua đời năm 2014, ông Atwater và đồng sự đặt cược rằng hiện đã đến thời của điện mặt trời từ không gian.

Nhờ vào sự phát triển của pin điện mặt trời và sự xuất hiện của dạng vật liệu sợi carbon, các "nhà máy điện" trên không gian hoàn toàn khả thi. Bên cạnh đó, sự góp mặt của các công ty tư nhân như SpaceX đã cắt giảm chi phí phóng "nhà máy" vào quỹ đạo.

Công đoạn lắp đặt "nhà máy" không cần bàn tay của các phi hành gia chuyên nghiệp trong những bộ đồ phi hành nặng nề. Và "nhà máy điện" có thể tự bung thành hình dáng theo yêu cầu một khi được đưa vào vị trí đã định trong không gian.

Năm 2020, Phòng thí nghiệm nghiên cứu hải quân Mỹ đã sử dụng máy bay không gian tuyệt mật X-37B của Lầu Năm Góc để phóng vào quỹ đạo thiết bị chuyển năng lượng mặt trời thành vi sóng. Thiết bị này là một phần của nhà máy điện trên quỹ đạo trong tương lai.

Cơ quan Không gian châu Âu đang triển khai chương trình điện mặt trời riêng, dù còn lâu mới đến giai đoạn thử nghiệm trên quỹ đạo, cũng như Trung Quốc, Nhật Bản và Anh.

CALTECH

Phiên bản 'tấm thảm điện mặt trời'

Quay lại dự án của Caltech, tỉ phú bất động sản Donald Bren từ năm 2011 đến nay đã đầu tư hơn 100 triệu USD cho nỗ lực do giáo sư Atwater dẫn đầu. Nhóm của ông Atwater đã nghĩ ra cách tiếp cận mới. Thay vì xây dựng cấu trúc vững chãi khổng lồ trong không gian, nhà máy điện của Caltech sẽ là một hệ thống kết nối từ những tấm pin điện mặt trời và trải rộng đến 1 km.

Theo phiên bản nhà máy điện của Caltech, những thiết bị truyền năng lượng được đặt trên mọi tấm pin và cùng lúc truyền năng lượng về một tổ hợp thiết bị tiếp nhận cũng có cùng diện tích trên mặt đất.

"Nhà máy điện" dạng này có thể cung cấp năng lượng cho các vùng bị thiên tai hoặc khu vực xung đột bị mất điện, như tình trạng của Dải Gaza hôm 28.10 sau đợt không kích quy mô chưa từng có từ Israel.

Giáo sư Ali Hajimiri, thành viên nhóm nghiên cứu của Caltech, mô tả điều mà họ đang hướng đến: " Bạn có thể sở hữu cấu trúc giống như một tấm thảm, theo đó "tấm thảm" có thể được trải rộng và tiếp nhận điện mặt trời từ không gian".

Đội ngũ Caltech đang tiếp tục các hoạt động thử nghiệm năng lực truyền dẫn và tiếp nhận điện mặt trời. Tuy nhiên, giáo sư Hajimiri cho rằng phải cần khoảng một thập niên nữa trước khi có thể áp dụng ý tưởng của họ trên thực tế.