Chúng ta có thể khai thác năng lượng từ không gian bên ngoài không?

Mọi người đã tìm kiếm các nguồn năng lượng sạch thay thế trong nhiều thập kỷ nhưng không có kết quả. Ngay sau khi một nguồn dường như vượt qua bài kiểm tra, một người nào đó đã phát hiện ra lỗ hổng nghiêm trọng của nó. Hạt nhân , gió , năng lượng mặt trời và thủy điện đều đã bị kéo qua bùn ở một mức độ nào đó. Quá trình phân hạch hạt nhân truyền thống quá rủi ro, gió không đồng nhất, mặt trời không phải lúc nào cũng xuyên qua các đám mây và các đập thủy điện phá vỡ môi trường tự nhiên.

Có vẻ như bất kỳ giải pháp khả thi nào cũng cách xa vài năm ánh sáng - theo nghĩa đen. Một số nhà nghiên cứu cho rằng câu trả lời cho nhu cầu năng lượng của chúng ta nằm ở các vì sao . Từ tuabin gió trên sao Hỏa đến phản ứng tổng hợp helium-3, con người ngày càng tìm đến các nguồn ngoài Trái đất để phục vụ nhu cầu năng lượng của Trái đất .

Một trong những nguồn mà họ đang xem xét là heli-3 để sử dụng trong các phản ứng tổng hợp hạt nhân. Trái ngược với sự phân hạch hạt nhân , chia đôi hạt nhân của một nguyên tử , phản ứng tổng hợp hạt nhân kết hợp các hạt nhân để tạo ra năng lượng. Trong khi phản ứng tổng hợp hạt nhân đã được thử nghiệm với đồng vị hyđrô là đơteri và triti , những phản ứng đó tạo ra phần lớn năng lượng của chúng dưới dạng nơtron phóng xạ, gây lo ngại cả về an toàn và sản xuất. Mặt khác, Helium-3 hoàn toàn an toàn. Nó không tạo ra bất kỳ ô nhiễm hoặc chất thải phóng xạ nào và không gây nguy hiểm cho các khu vực xung quanh.

Một đồng vị của nguyên tố helium, heli-3 có hai proton nhưng chỉ có một neutron. Khi nó được nung nóng đến nhiệt độ rất cao và kết hợp với đơteri , phản ứng giải phóng một lượng năng lượng đáng kinh ngạc. Chỉ cần 2,2 pound (một kg) heli-3 kết hợp với 1,5 pound (0,67 kg) đơteri sẽ tạo ra năng lượng 19 megawatt-năm [nguồn: Artemis ]. Khoảng 25 tấn thứ có thể cung cấp năng lượng cho Hoa Kỳ trong cả năm [nguồn: Wakefield ].

Vấn đề duy nhất là chúng ta không có 25 tấn heli-3 đang nằm xung quanh. Nhưng thuận tiện, mặt trăng thì có. Trên thực tế, các nhà khoa học ước tính đá mặt trăng của chúng ta chứa hơn 1 triệu tấn nguyên tố. Năng lượng được lưu trữ trong lượng helium nhiều gấp 10 lần năng lượng bạn tìm thấy trong tất cả các nhiên liệu hóa thạch trên Trái đất [nguồn: Artemis ]. Nếu bạn đặt một giá trị tiền mặt vào nó, helium-3 sẽ trị giá 4 tỷ đô la một tấn về mặt năng lượng tương đương với dầu của nó [nguồn: Wakefield ].

Vấn đề duy nhất còn lại là tính thực tiễn của việc chiết xuất heli và tinh chỉnh quá trình nhiệt hạch. Các lò phản ứng nhiệt hạch hiện tại vẫn chưa đạt được nhiệt độ cao duy trì cần thiết để sản xuất điện, và heli-3 chiết xuất từ ​​bề mặt Mặt Trăng sẽ cần rất nhiều công đoạn tinh chế vì nó tồn tại ở nồng độ thấp như vậy trong đất.

Nguồn nhiên liệu dựa trên không gian hứa hẹn nhất dường như là nguồn mà chúng ta đã có ở đây trên Trái đất. Tìm hiểu lý do tại sao ngay cả Lầu Năm Góc cũng đang nhìn xa hơn sân sau của chính chúng ta về năng lượng mặt trời ở trang tiếp theo.

Mặc dù thực tế là năng lượng mặt trời nằm trong tầm tay của chúng ta, nhưng có những lợi ích khi thuê ngoài nó ở tầng bình lưu. Bên cạnh lý do rõ ràng hơn là tránh sử dụng đất rộng rãi do các bộ sưu tập các tấm pin mặt trời thể hiện, còn có một thực tế là mặt trời thực sự tỏa sáng hơn ở phía bên kia của hàng rào. Trong trường hợp này, sáng hơn tám lần [nguồn: Hanley ].

Nếu không có các chướng ngại vật như mưa, mây và ban đêm, các mảng mặt trời đặt trong không gian sẽ nhận được nhiều tia mặt trời tập trung hơn so với ở Trái đất . Các tấm cũng sẽ không phải chịu những biến động theo mùa không thể tránh khỏi trên Trái đất.

Năng lượng mặt trời không gian , hoặc SSP , về cơ bản sẽ hoạt động giống như cách hoạt động của điện mặt trời thông thường. Sự khác biệt duy nhất là các tấm pin mặt trời sẽ được gắn vào vệ tinh quay quanh hoặc đóng trên mặt trăng (trong trường hợp đó nó sẽ được gọi là năng lượng mặt trời mặt trăng , hoặc LSP ). Điện năng được tạo ra sẽ được chuyển đổi thành vi sóng và chiếu xuống Trái đất. Ăng-ten chỉnh lưu , hoặc trực tràng , trên mặt đất sẽ thu vi sóng và chuyển chúng trở lại thành điện năng.

Nếu khái niệm này có vẻ như là một sự kéo dài, hãy xem xét rằng các vệ tinh liên lạc đã làm điều gì đó rất giống khi chúng truyền các cuộc trò chuyện qua điện thoại di động của bạn . Một số người thậm chí còn gợi ý rằng các tấm pin mặt trời có thể hoạt động trên các vệ tinh liên lạc. Trên thực tế, một trong những lý do khiến năng lượng mặt trời trên không gian nhận được nhiều sự quan tâm là do tất cả các thiết bị và công nghệ cần thiết đã được phát triển và hiểu rõ. Việc truyền sóng vi ba đã cũ và pin mặt trời hay còn gọi là quang điện gần như hiệu quả hơn gấp ba lần so với trước đây [nguồn: Philips ].

Một số đề xuất ban đầu vào những năm 1970 đã hình dung ra các mảng bảng điều khiển năng lượng mặt trời khổng lồ dài 3 x 6 dặm (5 x 10 km) truyền vi sóng tới các ăng ten chỉnh lưu có kích thước tương tự. Các vệ tinh địa tĩnh , cao 22.300 dặm (36.000 km) này sẽ luôn ở cùng một vị trí trong mối quan hệ với Trái đất. Trong khi chỉ một trong số các vệ tinh này sẽ tạo ra một lượng năng lượng khổng lồ - gấp đôi sản lượng năng lượng của đập Hoover - việc khởi động một dự án lớn như vậy được chứng minh là không khả thi về mặt kinh tế [nguồn: Hanley ].

Các đề xuất gần đây về việc các vệ tinh nhỏ hơn quay quanh Trái đất liên tục sẽ dễ quản lý hơn và vẫn tạo ra sản lượng năng lượng đáng kể. Một vệ tinh nhỏ hơn 1.000 feet (300 mét) trên quỹ đạo 300 dặm (540 km) trên Trái đất có khả năng cung cấp năng lượng cho 1.000 ngôi nhà [nguồn: Hanley ]

Ngay cả Lầu Năm Góc cũng vào cuộc, đã công bố một nghiên cứu chi tiết các ứng dụng trong việc cung cấp năng lượng cho các hoạt động quân sự. Nhật Bản, Nga, Châu Âu và đảo quốc Palau cũng đang xem xét nó. Một số chuyên gia ước tính một dự án thử nghiệm có thể được thực hiện vào năm 2012 và lượng năng lượng đáng kể có thể đến từ không gian trước đầu thế kỷ tới [nguồn: Hanley ].

Trở ngại lớn hiện nay, cũng như với bất kỳ công nghệ mới nào, là chi phí. Việc khởi động, thiết lập và duy trì một trang trại năng lượng mặt trời trên mặt trăng sẽ đòi hỏi một lượng lớn nhân lực và tiền bạc. Hiện tại, việc phóng một vật thể vào không gian tốn gấp 1.000 lần so với việc vận chuyển vật thể đó trên khắp đất nước trên một chiếc máy bay - mặc dù chúng sử dụng cùng một lượng năng lượng [nguồn: Hoffert ].

Tuy nhiên, nếu NASA thành công trong việc tìm ra một thế hệ phương tiện phóng mới có thể tái sử dụng, chi phí có thể giảm xuống. Đó là chưa kể đến thực tế là một vệ tinh mặt trời có thể hoàn trả năng lượng được sử dụng để đưa nó vào quỹ đạo trong vòng chưa đầy năm ngày [nguồn: Hoffert ].

Nhiều người đồng ý rằng khi chúng ta bắt đầu cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên của Trái đất, việc tìm kiếm câu trả lời cho thiên đường có thể không phải là một khoản đầu tư tồi. Nếu bạn là một trong những người đó, hãy thử một số liên kết trên trang tiếp theo.

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn

­