Hệ thống phát điện mặt trời vệ tinh, được gọi là "nhà máy điện vũ trụ", là một cái tên đầy công nghệ có thể ngay lập tức đưa chúng ta vào thế giới khoa học viễn tưởng, nhưng đây không phải là khoa học viễn tưởng mà là hiện thực. Điều thậm chí còn đáng ngạc nhiên hơn là ngay từ năm 1968, hệ thống phát điện mặt trời vệ tinh đã được cấp bằng sáng chế thành công và chủ sở hữu bằng sáng chế này là kỹ sư hàng không vũ trụ Peter Glaser.
Peter Glaser là chủ sở hữu bằng sáng chế của "nhà máy điện vũ trụ", nhưng ông không phải là người đầu tiên đề xuất khái niệm này. Lịch sử của nhà máy điện vũ trụ có thể bắt nguồn từ năm 1941. Người đầu tiên đề xuất khái niệm này là nhà văn khoa học viễn tưởng nổi tiếng Isaac Asimov. Hệ thống điện mặt trời vệ tinh thực chất là gì? Trên thực tế, đúng như tên gọi, đây là hệ thống thu thập năng lượng mặt trời trong không gian. Nói một cách đơn giản hơn, đó là lắp đặt các tấm pin mặt trời trong không gian. Thu thập năng lượng mặt trời trên mặt đất chưa đủ sao? Tại sao chúng ta phải di chuyển các tấm pin mặt trời vào không gian? Nguyên nhân là do lượng năng lượng mặt trời có thể thu thập được trên mặt đất rất hạn chế.
Mặt trời giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ mỗi phút thông qua phản ứng tổng hợp hạt nhân hydro. Dựa trên tốc độ tiêu thụ năng lượng hiện tại của con người, năng lượng mà mặt trời giải phóng trong một giây có thể được toàn thể nhân loại sử dụng trong 250.000 năm.
Năng lượng do mặt trời giải phóng lớn đến mức nhà vật lý Freeman Dyson đã đề xuất khái niệm nổi tiếng "quả cầu Dyson", tức là xây dựng một thiết bị thu thập năng lượng xung quanh mặt trời để thu thập năng lượng của mặt trời. Hiện nay, con người coi quả cầu Dyson là biểu tượng cho sự hiện thực hóa nền văn minh vũ trụ thứ hai. Đối với những người chưa đạt đến nền văn minh vũ trụ đầu tiên, khái niệm về quả cầu Dyson rõ ràng là quá tiên tiến. Quả cầu Dyson thì không thể, nhưng việc xây dựng các nhà máy điện trong không gian thì khả thi. Lý do tại sao các tấm pin mặt trời cần phải được đưa vào không gian là vì không thể thu được nhiều năng lượng trên mặt đất. Nếu tính theo watt, năng lượng mà mặt trời truyền tới trái đất mỗi giây sẽ vào khoảng 1,7 nghìn tỷ watt. Với nhiều năng lượng như vậy, chúng ta có thể thu thập được bao nhiêu?
Có một vùng sa mạc có tổng diện tích 43.000 km2 ở phía tây nam và biên giới trung tâm của Alxa Left Banner, Khu tự trị Nội Mông, đất nước tôi. Chúng tôi gọi đây là "Sa mạc Tengger". Ở đây, đất nước tôi đã xây dựng công viên năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới với công suất phát điện lớn nhất. Trên diện tích 43 km2, các tấm pin quang điện mặt trời được sắp xếp ngay ngắn, trải dài ngút tầm mắt. Công viên năng lượng mặt trời này cung cấp cho đất nước 1.500 megawatt điện.
Con số này thật ấn tượng, nhưng vẫn không đáng kể so với nguồn năng lượng mà mặt trời cung cấp cho chúng ta. Nguyên nhân là do bầu khí quyển dày chặn một lượng lớn năng lượng mặt trời bên ngoài trái đất, vì vậy chúng ta cần phải di chuyển các tấm pin mặt trời vào không gian. Liệu con người ngày nay có khả năng này không? Vâng, đúng như vậy. Trình độ công nghệ kỹ thuật hiện nay có thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu xây dựng các nhà máy điện không gian. Vì vậy, nhiều quốc gia, trong đó có nước ta, đang tiến hành nghiên cứu khả thi về các nhà máy điện vũ trụ. Một số quốc gia thậm chí còn phóng tàu thăm dò để tiến hành nghiên cứu thăm dò liên quan.
Mặc dù việc xây dựng một nhà máy điện không gian không khó nhưng việc truyền tải năng lượng mặt trời thu được trở lại lại là một vấn đề.
Cách đơn giản nhất là sử dụng sóng vi ba để truyền năng lượng trở lại, vì sóng vi ba sẽ không bị khí quyển Trái Đất hấp thụ, do đó trạm điện vũ trụ có thể được đặt ở vị trí cao hơn, chẳng hạn như trên quỹ đạo địa tĩnh. Ưu điểm của việc đặt trạm điện vũ trụ trên quỹ đạo địa tĩnh là trạm điện không cần phải quay quanh Trái Đất và luôn có thể ở cùng một vị trí so với Trái Đất, do đó chỉ cần xây dựng một thiết bị thu sóng vi ba tương ứng trên mặt đất. Nhưng vấn đề là sóng vi ba sẽ phân tán ra ngoài khi khoảng cách truyền tăng lên, do đó thiết bị thu sóng mặt đất cũng phải rất lớn, có đường kính lên tới vài km hoặc thậm chí hơn mười km.
Nếu chúng ta không muốn xây dựng một thiết bị thu sóng mặt đất lớn như vậy, chúng ta chỉ có thể sử dụng tia laser để truyền năng lượng trở lại. Tia laser không phân kỳ, do đó chỉ cần một máy thu rất nhỏ, nhưng vấn đề là tia laser sẽ bị khí quyển hấp thụ. Để giảm tổn thất, chúng ta chỉ có thể hạ thấp chiều cao của nhà máy điện vũ trụ.
Do độ cao của trạm điện vũ trụ bị hạ thấp nên nó không thể được đặt trên quỹ đạo địa tĩnh. Để tránh rơi, nó chỉ có thể quay quanh Trái Đất và tốc độ quay phải đủ nhanh. Do đó, phải xây dựng một số lượng lớn các thiết bị thu sóng mặt đất ở khu vực đối diện với quỹ đạo hoạt động của trạm điện vũ trụ. Điều này cũng rất khó khăn và liên quan đến các vấn đề hợp tác quốc tế phức tạp.
Tất nhiên, năng lượng thu được từ trạm điện vũ trụ không nhất thiết phải truyền trở lại mà còn có thể “thu thập và sử dụng ngay”. Nó được sử dụng ở đâu? Được sử dụng trên máy bay, ô tô điện đang ngày càng trở nên phổ biến, nhưng máy bay điện vẫn đang phát triển chậm. Lý do là vì mật độ năng lượng của pin thấp và việc mang pin lên máy bay sẽ làm tăng đáng kể tải trọng của pin. Tuy nhiên, nếu thiết bị thu năng lượng laser được lắp trực tiếp trên máy bay, năng lượng mà trạm năng lượng vũ trụ nhận được có thể được truyền trực tiếp đến máy bay. Vấn đề sẽ được giải quyết và đây sẽ là một công đôi việc. Một mặt, máy bay điện giải quyết được vấn đề năng lượng, mặt khác, các nhà máy điện vũ trụ còn giải quyết được vấn đề hoàn trả năng lượng. Vì vậy, trong tương lai, các nhà máy điện vũ trụ có thể sẽ xuất hiện song song với máy bay điện.
Để biết thêm thông tin, vui lòng theo dõi tài khoản chính thức: sunmonarch
