Mô phỏng hệ thống sản xuất điện mặt trời trong vũ trụ. Ảnh: AFRL
Nhật Bản đang chuẩn bị truyền năng lượng mặt trời từ vũ trụ về Trái Đất vào năm sau, hai năm sau khi các kỹ sư Mỹ đạt thành tựu tương tự. Sự phát triển này đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng tới trạm năng lượng mặt trời trong không gian, có thể giúp thế giới cắt giảm nhiên liệu hóa thạch giữa cuộc chiến chống biến đổi khí hậu, Space hôm 19/4 đưa tin.
Phát biểu tại Hội nghị quốc tế về năng lượng từ không gian tổ chức vào tuần này, Koichi Ijichi, cố vấn ở viện nghiên cứu Japan Space Systems, vạch ra lộ trình thử nghiệm nhà máy điện mặt trời cỡ nhỏ trong vũ trụ, truyền năng lượng không dây từ quỹ đạo thấp về Trái Đất. Theo ông, đó sẽ là một vệ tinh nhỏ, khoảng 180 kg, truyền khoảng một kilowatt điện từ độ cao 400 km. Một kilowatt tương đương lượng điện cần thiết để vận hành thiết bị gia đình như máy rửa bát nhỏ trong khoảng một giờ, tùy theo kích thước. Do đó, thí nghiệm này chưa thể sánh với quy mô để sử dụng thương mại.
Tàu vũ trụ sẽ sử dụng pin quang năng rộng 2 m2 để sạc bộ pin. Năng lượng tích lũy sau đó sẽ được chuyển đổi thành vi sóng và truyền tới ăngten thu nhận trên Trái Đất. Do tàu vũ trụ di chuyển rất nhanh, khoảng 28.000 km/h, các ăngten cần trải rộng trên 40 km, mỗi ăngten cách nhau 5 km, để có thể truyền đủ năng lượng. Theo Ijichi, việc truyền chỉ mất vài phút, nhưng khi pin cạn điện, cần vài ngày để sạc đầy.
Nhiệm vụ nằm trong dự án OHISAMA (có nghĩa Mặt Trời trong tiếng Nhật) sẽ phóng vào năm 2025. Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm truyền không dây điện mặt trời trên mặt đất từ nguồn cố định. Họ lên kế hoạch tiến hành truyền từ máy bay trong tháng 12 năm nay. Máy bay sẽ trang bị pin quang năng tương tự loại dùng trên tàu vũ trụ và truyền điện qua khoảng cách 5 - 7 km.
Ý tưởng sản xuất điện mặt trời trong không gian được mô tả lần đầu tiên vào năm 1968 bởi cựu kỹ sư Apollo Peter Glaser. Khác với phần lớn công nghệ sản xuất điện tái tạo trên Trái Đất, năng lượng mặt trời trong không gian có sẵn thường xuyên do không phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày. Hiện nay, những nhà máy điện hạt nhân và nhà máy điện nhiệt điện sử dụng than đá hay khí tự nhiên được dùng để đáp ứng nhu cầu khi gió ngừng thổi hoặc Mặt Trời lặn. Tiến bộ công nghệ gần đây có thể giúp giải quyết một phần vấn đề trong tương lai. Nhưng giới nghiên cứu vẫn chưa tìm ra cách đảm bảo cung cấp điện liên tục và không thải carbon vào giữa thế kỷ 21.
Sự phát triển của công nghệ tự động và truyền điện không dây, đặc biệt là sự ra đời của tên lửa Starship khổng lồ có thể biến điện mặt trời trong không gian thành hiện thực. Năm ngoái, một vệ tinh do các kỹ sư Caltech chế tạo trong nhiệm vụ Space Solar Power Demonstrator lần đầu tiên truyền điện mặt trời từ không gian. Nhiệm vụ kết thúc hồi tháng 1/2024. Tuy nhiên, theo báo cáo của NASA, năng lượng cần thiết để chế tạo, phóng và lắp ráp trạm điện trên quỹ đạo khiến giá điện mà cơ sở sản xuất quá cao, gấp hơn 12 lần so với điện gió và điện mặt trời trên Trái Đất.
An Khang (Theo Space)