Kế hoạch của Nhật bơm năng lượng vũ trụ về Trái Đất

Nhật Bản chuẩn bị phóng một tàu vũ trụ truyền năng lượng Mặt Trời xuống Trái Đất. Các máy thu sẽ biến đổi năng lượng này thành năng lượng có thể sử dụng được.

Nhật Bản muốn tận dụng nguồn năng lượng thu được từ vũ trụ (Ảnh minh họa: Adobe).

Một con tàu vũ trụ kích cỡ chỉ như một chiếc máy giặt sẽ được Nhật Bản phóng lên quỹ đạo . Nó là niềm hy vọng trở thành bước tiến lớn định hình tương lai của năng lượng sạch.

Theo kế hoạch, dự án OHISAMA, tên trong tiếng Nhật có nghĩa là “Mặt Trời”, sẽ được hoàn thành trong năm 2025.

Vệ tinh này chỉ nặng khoảng 200 kg và bay trên quỹ đạo thấp ở độ cao khoảng 400 km từ bề mặt Trái Đất. Nó sẽ thu nhận ánh sáng mặt trời qua một tấm pin rộng 200 m và chuyển đổi năng lượng này thành vi sóng. Những vi sóng này sẽ được truyền xuống một loạt các ăng ten đặt ở Suwa, Nhật Bản.

Từ đây, năng lượng sẽ được chuyển đổi thành điện. Công suất đầu ra ban đầu chỉ khoảng 1 kW, tương đương với năng lượng đủ để chạy một chiếc máy pha cà phê hoặc máy rửa bát trong 1 giờ.

Mặc dù chỉ ở quy mô khiêm tốn như vậy, nhưng khả năng thành công của thử nghiệm sẽ có ý nghĩa sâu rộng. Đây là một trong những thử nghiệm thực tế đầu tiên về mạng lưới chùm tia năng lượng mặt trời thu nạp năng lượng mặt trời trong không gian và sau đó truyền xuống Trái Đất.

Hệ thống này có thể cung cấp năng lượng cả ngày lẫn đêm, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết, mây hoặc bóng tối do Trái Đất xoay quanh mình. Đây đều là những biến số hiện tại ảnh hưởng lớn đến lượng năng lượng mà các tấm pin mặt trời hiện đại tạo ra.

Khái niệm truyền năng lượng mặt trời từ quỹ đạo không phải là mới. Ý tưởng này lần đầu tiên được đề xuất vào năm 1968 bởi Peter Glaser, một kỹ sư làm việc với NASA trong giai đoạn triển khai các dự án tàu Apollo.

Vào thời điểm đó, nó được coi là không thực tế chút nào. Các vệ tinh cần thiết sẽ rất lớn, chi phí phóng quá cao và công nghệ truyền năng lượng vẫn còn trong giai đoạn trứng nước.

Nhưng trong 10 năm gần đây, mọi thứ đã thay đổi. Những tiến bộ về vật liệu nhẹ, truyền vi sóng và hệ thống phóng tàu vũ trụ có chi phí thấp hơn đã khiến giấc mơ thu thập năng lượng mặt trời trong không gian trở nên thực tế. Điều đó phần lớn là nhờ vào những cải tiến như tên lửa tái sử dụng của SpaceX.

Vệ tinh OHISAMA của Nhật Bản được thiết kế để kiểm chứng cho khái niệm rằng công nghệ chùm năng lượng mặt trời là khả thi.

Mười ba máy thu mặt đất được đặt trên một khu vực rộng 600 mét vuông sẽ thu được các vi sóng truyền xuống.

Thí nghiệm này sẽ kiểm tra không chỉ khả năng truyền năng lượng mặt trời chính xác từ quỹ đạo mà còn kiểm tra xem các hệ thống mặt đất có thể tiếp nhận và chuyển đổi năng lượng đó thành điện năng sử dụng được hay không.

Nhật Bản không phải là quốc gia duy nhất theo đuổi công nghệ này. Vào năm 2020, Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ đã triển khai thí nghiệm năng lượng trên không gian của riêng mình có tên là PRAM, và vào năm 2023, Caltech tiếp nối với một nguyên mẫu giá rẻ có tên là MAPLE.

Mỗi nỗ lực này đều nhằm mục đích xác thực các yếu tố khác nhau của việc truyền năng lượng mặt trời từ quỹ đạo đến Trái Đất.

Với kết quả của tất cả các dự án này hợp lại, chúng ta đang đặt nền móng cho một tương lai mà vệ tinh có thể trở thành cơ sở hạ tầng năng lượng mặt trời toàn cầu.

Tuy nhiên, vẫn còn những rào cản đáng kể. Một trong những rào cản lớn nhất là chi phí. NASA ước tính rằng sản xuất điện thông qua các hệ thống trên không gian có thể đắt hơn mười lần so với năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió trên Trái Đất.

Một vệ tinh di chuyển với tốc độ 28.000 km/giờ phải truyền năng lượng mặt trời đến một mục tiêu cố định bên dưới, đòi hỏi phải theo dõi chính xác và có khả năng là các mảng thu sóng khổng lồ trải dài hàng km. Rất may, OHISAMA không cố gắng giải quyết tất cả những vấn đề đó cùng một lúc.

Thay vào đó, dự án này đang đặt nền móng để một ngày nào đó chúng ta có thể có lưới điện toàn cầu chạy bằng năng lượng từ không gian.

Nếu thành công, các phiên bản vệ tinh trong tương lai có thể mở rộng quy mô để cung cấp năng lượng tái tạo liên tục từ quỹ đạo, cung cấp nguồn năng lượng sạch và ổn định ngay cả khi Mặt Trời không chiếu sáng lên Trái Đất.