Điện mặt trời trực tiếp ngoài không gian: Công nghệ cho tương lai?

Một mẫu thiết kế trạm thu năng lượng mặt trời từ không gian của NASA

Ý tưởng trên đã được đưa ra vào những năm 1940 khi nhà văn khoa học viễn tưởng Isaac Asimov cho rằng trạm vũ trụ không người lái sẽ mang tới nguồn năng lượng gần như vô tận cho nhân loại.

Ngày nay, ý tưởng trên không còn chỉ nằm trong những quyển tiểu thuyết viễn tưởng, mà có khả năng trở thành hiện thực trong tương lai không xa.

Năng lượng sạch từ “trên trời rơi xuống”

Hiện nay, Hoa Kỳ, Trung Quốc, Ấn Độ và Nhật bản đang nắm trong tay nhiều dự án với các bước phát triển khác nhau nhằm hướng tới khả năng cung cấp cho Trái đất một khối lượng lớn nguồn năng lượng sạch và có khả năng tái tạo này thông qua công nghệ truyền tải không dây.

Một số dự án nổi bật có thể truyền tải tới 1GW điện sử dụng các tia tăng lượng. Nguồn điện trên có thể cung cấp cho nhu cầu của 1 thành phố lớn.

Theo Giáo sư Paul Jaffe thuộc Phòng Nghiên cứu không gian của NASA, ý tưởng năng lượng mặt trời không gian đang dần trở nên khả thi.

“NASA và Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã từng tiến hành các nghiên cứu lên tới 20 triệu USD vào năm 1970, kết luận cuối cùng của nghiên cứu trên nhận định vấn đề lớn nhất cho kế hoạch này nằm ở khả năng kinh tế”

Chi phí lớn nhất phụ thuộc vào số lượng tàu vũ trụ cần phải phóng lên để có thể xây dựng các vệ tinh truyền tải năng lượng. Chi phí có thể lên tới 40,000 USD cho 1 Kg đối với một số phi thyền không gian. Mức phí cuối cùng cho cả dự án có thể lên tới 20 tỷ USD.

Sử dụng các công ty tư nhân

Mặc dù nhiều công ty tư nhân liên quan đến lĩnh vực vũ trụ đã thực hiện nhiều  biện pháp nhằm giảm thiểu chi phí. Tuy nhiên, giá thành vận chuyển lên vũ trụ vẫn còn rất lớn.

Tuy nhiên, về mặt lâu dài, điện truyền trực tiếp từ vũ trụ sẽ giải quyết những vấn đề liên quan đến sự an toàn, tốc độ vận chuyển, khả năng khai thác và đặc biệt là giảm thiểu cơ sở hạ tầng phục vụ

“Năng lượng mặt trời từ không gian nếu thành công sẽ trở thành một nguồn nhiên liệu đầy hấp dẫn” .

An toàn sử dụng

Hiện tại, chỉ có 2 cách đã được chứng minh là có khả năng truyển tải điện mà không cần sử dụng thiết bị có dây, đó là sử dụng tia laser và sóng điện tử

Sử dụng tia laser truyền tải giữa các vệ tinh và vũ trụ sẽ có giá thành thấp từ 500 triệu cho tới 1 tỷ USD. Tuy nhiên, ở mức tải chỉ nằm vẻn vẹn ở 1 MW cho tới 10 MW sẽ cần tới nhiều vệ tinh để có thể truyền  tải đủ năng lượng cần thiết. Ngoài ra, tia laser cũng gặp nhiều hạn chế trong điều kiện mây mù hoặc bão.

Lựa chọn vi sóng có nhiều lợi thế hơn với khả năng truyền tại mà không gặp phải gián đoạn nào do thời tiết gây ra. Công nghệ vi sóng cũng đã được nghiên cứu từ rất sớm, vào năm 1964 các nhà khoa học đã có thể cung cấp điện cho 1 chiếc trực thăng bằng việc sử dụng tia vi sóng. Tuy nhiên, theo dự đoán, cần tới 100 vụ phóng để có thể xây dựng cơ sở vật chất không gian cần thiết với chi phí có thể lên tới hàng chục tỷ USD

“Thật không may và thậm chí là buồn cười, cả tia vi sóng lẫn laser đều không được công chúng nồng nhiệt đón chào do có liên quan đến các bộ phim chiến tranh viễn tưởng và thiết bị gia đình” – Giáo sư Jaffe cho biết thêm.

Mặc dù công nghệ này đã được áp dụng cho các trạm vũ trụ trên không. Sẽ cần phải mất nhiều thập kỷ để có thể áp dụng được cho mặt đất. Tuy nhiên năng lượng mặt trời ngoài không gian sẽ là “bước đi cần thiết cho tương lai nhân loại”.

Hà Vũ (theo BBC)