الطاقة الشمسية الفضائية على وشك أن تصبح حقيقة واقعة

انتقل مفهوم تسخير الطاقة الشمسية من الفضاء من عالم الخيال العلمي إلى واقع شبه ملموس، مع التقدم التكنولوجي الذي جعلنا أقرب إلى تسخير الطاقة الهائلة للشمس. وتتمتع دول مجلس التعاون الخليجي بفرصة فريدة لتكون في قلب هذه الطريقة الجديدة المحتملة لتوزيع الطاقة. وقد قدمت المملكة العربية السعودية والإمارات العربية المتحدة وعمان بالفعل خططًا طموحة لمستقبل الفضاء.

إنها فرصة مثالية وتاريخية للاستمرار في كوننا رائدين في قطاع الطاقة، والأهم من ذلك، في مستقبل الطاقة المتجددة، بينما نصبح أيضًا رائدين في تسويق الفضاء تجاريًا. وعلى الرغم من أن الاتصالات كانت دائمًا في قلب اقتصاد الفضاء، إلا أن هذا تطور يتماشى مع الأهداف طويلة المدى لدول مجلس التعاون الخليجي.

عليك أن تكون تقنيًا قليلاً حتى تفهم بشكل أفضل. تم اقتراح طريقتين رئيسيتين لهذا المسعى: الطاقة الشمسية الفضائية والانعكاس المباشر للشمس.

وهذه فرصة مثالية وتاريخية لدول مجلس التعاون الخليجي لتصبح رائدة في مجال تسويق الفضاء.

خالد ابو ظهر

تتضمن الطاقة الشمسية الفضائية جمع الطاقة الشمسية بواسطة أقمار صناعية في مدار ثابت بالنسبة للأرض ومجهزة بألواح كهروضوئية. ستقوم هذه الأقمار الصناعية بتسخير الطاقة من الشمس وتنقلها لاسلكيًا إلى الأرض عبر الموجات الدقيقة أو أشعة الليزر. إن التعرض المستمر لأشعة الشمس، دون عوائق بسبب الغلاف الجوي للأرض أو دورة الليل والنهار، من شأنه أن يسمح بإمدادات الطاقة دون انقطاع.

وتتمثل التحديات الرئيسية لهذه الطريقة في إطلاق وصيانة الأقمار الصناعية الشمسية بشكل فعال من حيث التكلفة، فضلاً عن تطوير أنظمة نقل الطاقة الآمنة والفعالة. يعد التقدم في التقنيات الكهروضوئية وتطوير الأقمار الصناعية ذاتية التجميع بمثابة تحسينات تعمل على تحسين كفاءة وجدوى أنظمة الطاقة الشمسية الفضائية.

في المقابل، انعكاس الشمس المباشر هو مفهوم يتضمن استخدام كوكبة من المرايا في الفضاء لتعكس ضوء الشمس مباشرة على مزارع الطاقة الشمسية على الأرض. وتهدف هذه الطريقة إلى زيادة كمية الطاقة الشمسية التي تلتقطها هذه المزارع دون الحاجة إلى بنية تحتية إضافية. يمكن وضع المرايا في مدار أرضي منخفض وتكون قادرة على عكس ضوء الشمس لتمديد ساعات إنتاج مزارع الطاقة الشمسية، مما قد يضيف ما يصل إلى ساعتين إضافيتين من ذروة ضوء الشمس يوميًا. ومن الممكن أن يؤدي ذلك إلى زيادة كبيرة في إنتاج الطاقة تصل إلى 60 بالمئة سنويا. والفكرة هي أنه من خلال تركيز المزيد من ضوء الشمس على الألواح الشمسية الموجودة على سطح الأرض، يمكن تحسين الكفاءة الإجمالية وإنتاج مزارع الطاقة الشمسية بشكل كبير.

وقد جربت روسيا هذه الطريقة لأول مرة كجزء من مشروع زناميا في التسعينيات، وكان هدف زناميا إثبات جدوى إضاءة نقاط مختلفة على الأرض من خلال عكس ضوء الشمس من الفضاء بمساعدة المرايا. وتمكن “زناميا 2″، وهو عاكس يبلغ قطره 20 مترا تم إطلاقه في عام 1992، من إضاءة منطقة عرضها 5 كيلومترات بسطوع يطابق سطوع البدر، على الرغم من محدودية الرؤية بسبب السحب. حاول خليفته، Znamya 2.5، إنشاء بقعة ضوئية بعرض 7 كيلومترات في عام 1999، لكنه فشل عندما تمزقت مرآة الهوائي. “زناميا 3” الطموح، المخطط له بعرض يتراوح بين 60 إلى 70 مترًا، لم يتحقق أبدًا بعد فشل التجربة السابقة.

على الرغم من التحديات التي يواجهها مشروع زناميا، إلا أنه يبرز باعتباره جهدًا رائدًا في مجال انعكاس الشمس من الفضاء إلى الأرض. ومع ذلك، تم التخلي عن المشروع بسبب الصعوبات التقنية في التحكم في الضوء المنعكس والمخاوف بشأن التأثير البيئي لهذه الحزم المكثفة على النظم البيئية الأرضية وصحة الإنسان.

وباستخدام أنظمة الطاقة الشمسية الفضائية، يمكن لقمر صناعي واحد أن يولد حوالي 2 جيجاوات من الطاقة، وهو ما يمكن مقارنته بمحطة طاقة نووية تقليدية ويكفي لتزويد أكثر من مليون منزل بالطاقة. يجب أن تكون كثافة الطاقة في مركز شعاع مثل هذا النظام حوالي 250 واط لكل متر مربع.

وباستخدام أنظمة الطاقة الشمسية الفضائية، يمكن لقمر صناعي واحد أن يولد حوالي 2 جيجاوات من الطاقة

خالد ابو ظهر

يشمل المنافسون في مجال الطاقة الشمسية الفضائية شركات الطيران والتكنولوجيا الكبرى مثل إيرباص، ونورثروب جرومان، وOHB SE، وتاليس ألينيا سبيس، وبوينغ. بالإضافة إلى ذلك، تهدف مبادرات مثل مبادرة الطاقة الفضائية في المملكة المتحدة إلى الجمع بين الحكومة والأبحاث والصناعة لتطوير الطاقة الشمسية الفضائية.

يضم الاتحاد الرئيسي للانعكاس المباشر للشمس، كجزء من مبادرة سولاريس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، آرثر دي ليتل، وإنجي، وإير ليكيد، وتاليس، وداسو للطيران. وتقترح أن كوكبة من 4000 مرآة يمكن أن تزيد بشكل كبير من إنتاج الكهرباء الخضراء والهيدروجين الأخضر، مع توفير 8500 ميجا طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على مدى 30 عامًا.

وعلى الرغم من أن أهدافهما متشابهة، إلا أن الاختلافات بين الطريقتين كبيرة. كما يقال في كثير من الأحيان، الفضاء صعب. لذلك، فيما يتعلق بهذا الموضوع بالتحديد، وفي ظل عدم معرفة الحل الذي سيوفر أفضل النتائج اليوم، يجب على دول مجلس التعاون الخليجي توحيد جهودها لتحقيق الهدف الطموح المتمثل في تسخير الطاقة الفضائية. وهناك مشاركة شعرية، تستطيع المنطقة أن تقودها بطاقة باطن الأرض والجو. ويعد هذا أيضًا تطورًا طبيعيًا، ليس فقط بسبب أشعة الشمس الهائلة التي تسقط على الصحراء العربية، ولكن أيضًا لأن دول مجلس التعاون الخليجي أصبحت الآن في قلب سلسلة إمدادات الطاقة، سواء ماديًا أو من حيث التدفقات المالية.

إذا نظرنا إلى المستقبل، فسنجد أن إمكانات الفضاء للمساهمة في توفير مصدر نظيف لا ينضب للطاقة هي إمكانات هائلة. ومن الممكن أن تلعب دوراً حاسماً في تلبية الطلب العالمي المتزايد على الطاقة، وفي الوقت نفسه معالجة المخاوف المتعلقة بتغير المناخ. وهذا هو التحدي المثالي الذي يتعين على دول مجلس التعاون الخليجي أن تتحد وتلتقي به، حيث أن التقدم في تكنولوجيا الفضاء وعلوم المواد قد يسمح لنا قريباً بالتغلب على العقبات الحالية، مما يجعل الطاقة الشمسية الفضائية عنصراً أساسياً في مزيج الطاقة لدينا.

ومع استمرارنا في الابتكار، يقترب الحلم الذي كان بعيد المنال المتمثل في تسخير الطاقة الشمسية من الفضاء ــ وينبغي لدول مجلس التعاون الخليجي أن تساعد في ضمان تحول هذا الحلم إلى حقيقة.