لیزرهای فضایی اولین آزمایش واقعی خود را برای تولید انرژی دریافت می کنند

Star Catcher، استارت‌آپ مستقر در جکسون‌ویل، فلوریدا، قصد دارد آن را با تمرکز انرژی خورشید و استفاده از لیزر برای ارسال آن به پانل‌های خورشیدی منتظر ماهواره‌ها فراهم کند. این شرکت در حال آماده شدن برای پرتاب نمونه اولیه سیستم خود بر روی موشک SpaceX در این هفته است که انرژی را به ماهواره دیگری در مدار منتقل می کند. اگر موفقیت آمیز باشد، این اولین باری است که لیزرها انرژی را بین دو جسم بی‌پیوند در فضا ارسال می‌کنند. اما ایده تولید انرژی خورشیدی در فضا به دهه ها قبل بازمی گردد. این در یک قطعه علمی تخیلی در سال 1941 توسط ایزاک آسیموف نشان داده شد و ناسا آن را در دهه 1970 مطالعه کرد.

هانیه فتاحی، محقق موسسه علوم نور ماکس پلانک، می گوید: پرتاب مقادیر زیادی از سخت افزار به مدار بسیار گران بود، بنابراین تولید نیرو در فضا و انتقال آن به مکان های دیگر به ندرت منطقی بود. اما اکنون، کاهش هزینه های پرتاب، وجود صنایع مداری را که قادر به تامین چنین انرژی هستند، امکان پذیرتر می کند. اندرو راش، مدیر اجرایی و یکی از بنیانگذاران، می گوید: «شبکه برق در فضا وجود ندارد.

"همه فقط به این سفرهای کمپینگ کوچک می روند." راه حل Star Catcher مجموعه ای از گره های برق است که هم به عنوان نیروگاه خورشیدی و هم به عنوان خط برق عمل می کنند. ماهواره‌های این شرکت برای تولید انرژی، نور خورشید را با استفاده از مجموعه‌ای از عدسی‌ها جمع‌آوری می‌کنند و آن را به طول موج‌های نوری تبدیل می‌کنند که Star Catcher می‌گوید می‌تواند تا 10 برابر بیشتر از نور پراکنده خورشید انرژی ارائه کند. سپس یک پرتو لیزر از خود ساطع می‌کند - آن را به عنوان یک کابل انتقال اتری در نظر بگیرید - که می‌تواند به سمت ماهواره‌هایی که به انرژی نیاز دارند هدایت شود.

راش می گوید که این نوید زمان کار بیشتر و سود بیشتر را برای اپراتورهای ماهواره ای می دهد. در دنیایی که پرتاب‌ها هزاران دلار به ازای هر کیلوگرم وزن هزینه دارند، با کاهش حجم باتری و در عین حال افزودن ابزارهای مفیدتر - یا در مورد مراکز داده فضایی، پردازنده‌های گرافیکی - می‌توانند سود سهام را بپردازند. علاقه آشکاری به آنچه Star Catcher ارائه می دهد وجود دارد. این شرکت در اوایل سال جاری یک دور 65 میلیون دلاری را اعلام کرد و جایزه 30 میلیون دلاری نیروی فضایی ایالات متحده را دریافت کرد.

این شرکت همچنین 40 تعهدنامه از خریداران احتمالی و مهمتر از آن 10 قرارداد خرید برق که قراردادهای بلندمدت هستند، امضا کرده است. همچنین نشانه‌ای از خوش‌بینی برای صنایع مستقر در فضایی وجود دارد که در همان مأموریت SpaceX به عنوان سیستم Star Catcher پرتاب می‌شوند: اولین تلاش Google برای یک مرکز داده مبتنی بر فضا نیز در حال حرکت بر روی موشک است. ماهواره‌ای که این هفته پرتاب می‌شود، پروتوستار نامیده می‌شود، نسخه‌ای در مقیاس کوچک از ماهواره‌هایی است که Star Catcher امیدوار است در نهایت آن را مستقر کند و راش می‌گوید «خدمات تأمین انرژی تجاری معنی‌داری را در مدار قبل از آن ارائه خواهد کرد.

پایان دهه.» اما این اولین باری است که کل سیستم در فضا جمع می‌شود و این شرکت با استفاده از فناوری ردیابی خود، انرژی را به یک مکعب بدون اتصال که همزمان در حال پرتاب است، ارسال می‌کند. راش می‌گوید: «بخشی از این نمایش آزمایش این است که چه مقدار قدرت توسط cubesat در حین دور شدن از Protostar دریافت می‌شود و آن را با مدل‌های ما مقایسه می‌کنیم. این شرکت یک آزمایش فضایی از فناوری خود انجام داده است که به آن امکان می دهد ماهواره هایی را که به آنها انرژی ارسال می کند ردیابی کند و سال گذشته رکوردی را برای قدرت تابش بر روی زمین به نام خود ثبت کرد که بالاترین امتیاز ثبت شده توسط دارپا بود.

این آزمایش بیش از 1 کیلووات انرژی به پنل‌های خورشیدی خارج از قفسه تحویل داد - آب کافی برای تامین انرژی یک مایکروویو. این بدان معناست که راه‌هایی برای استفاده از ماهواره‌های مخابراتی وجود دارد، چه رسد به مراکز داده مبتنی بر فضا، اما راش می‌گوید اثبات مفهوم روی زمین چیزی است که به او اطمینان می‌دهد که شرکت آماده است تا ببیند چه کاری می‌تواند در مدار انجام دهد. او می‌گوید استار گیر هنوز در مرحله خزیدن است، اما در راه راه رفتن و سپس دویدن است. این اولین آزمایش لیزر در فضا نخواهد بود.

آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی آزمایشی را در سال 2023 تکمیل کرد و یک لیزر فضایی را برای تولید انرژی به مدت 100 روز به کار برد. با این حال، سیستم یک واحد بود و پرتو کمتر از 5 فوت حرکت می کرد. (اگر Star Catcher روی خزیدن کار می کند، پس این آزمایش شبیه زمان شکم بود.) این لیزر تنها با بازدهی 11 درصد عمل می کرد، مشکلی که فتاحی می گوید باید برطرف شود.

او همچنین می‌گوید که سیستم‌های ردیابی، مدیریت گرما، و اطمینان از اینکه تجهیزات می‌توانند سال‌ها در خلاء سرد فضا کار کنند، نیز باید مورد آزمایش قرار گیرند تا لیزرهای مبتنی بر فضا از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه باشند. محققان همچنین اشکال دیگری از خورشید مبتنی بر فضا را بررسی کرده‌اند، از جمله آزمایش‌های موفقیت‌آمیز دانشمندان Caltech برای انتقال نیروی خورشیدی از طریق امواج مایکروویو به زمین.

این تکنیک می تواند انرژی بیشتری را منتقل کند، اما برای مهار آن به یک گیرنده عظیم نیاز دارد، در حالی که لیزر می تواند به هدف بسیار کوچکتری ضربه بزند. راش درباره ماهواره‌های استار کاچر می‌گوید: «همانطور که زیرساخت‌ها را در فضا رشد می‌دهیم، شروع به مقرون‌به‌صرفه‌تر ساختن صنعت بزرگ‌تر و توانمندتر در فضا می‌کنیم. من آنچه را که می‌سازیم برای بخش فضایی تحول‌آفرین می‌دانم، مانند وسایل پرتابی که قابل استفاده مجدد هستند.»