Αν έτυχε να κοιτάξετε ψηλά στον ευρωπαϊκό ουρανό μια κρύα νύχτα στις 5 Φεβρουαρίου 1993, υπάρχει πιθανότητα να δείτε μια αχνή λάμψη φωτός. Αυτή η λάμψη προήλθε από ένα ρωσικό πείραμα διαστημικού καθρέφτη που ονομάζεται Znamya-2.
Το Znamya-2 ήταν μια ανακλαστική κατασκευή ύψους 20 μέτρων που έμοιαζε με φύλλο αλουμινίου (Znamya σημαίνει «πανό» στα ρωσικά) που αναπτύχθηκε από ένα διαστημόπλοιο που μόλις είχε αποσυνδεθεί από τον ρωσικό διαστημικό σταθμό Mir. Ο στόχος ήταν να δείξουν ότι η ηλιακή ενέργεια μπορεί να αντανακλάται από το διάστημα στη Γη.
Αυτή ήταν η πρώτη και μοναδική φορά που ένας καθρέφτης εκτοξεύτηκε στο διάστημα για το σκοπό αυτό. Αλλά τρεις δεκαετίες αργότερα, οι συνάδελφοί μου και εγώ πιστεύουμε ότι είναι καιρός να επανεξετάσουμε αυτήν την τεχνολογία.
Σε αντίθεση με τις προτάσεις για την κατασκευή ηλιακών σταθμών παραγωγής ενέργειας στο διάστημα και τη μεταφορά ενέργειας στη Γη, όλη η παραγωγή θα εξακολουθούσε να γίνεται εδώ κάτω. Είναι σημαντικό ότι αυτοί οι ανακλαστήρες θα μπορούσαν να βοηθήσουν τα ηλιακά αγροκτήματα να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια ακόμα και όταν δεν είναι διαθέσιμο το άμεσο ηλιακό φως, ιδιαίτερα τις βραδινές και πρώτες πρωινές ώρες όταν η ζήτηση για καθαρή ενέργεια είναι μεγαλύτερη. Οι συνάδελφοι και εγώ αποκαλούμε αυτή την έννοια «κυκλοφορούντα ηλιακοί ανακλαστήρες».
Ο πρωτοπόρος επιστήμονας πυραύλων Hermann Oberth αναγνώρισε τις δυνατότητες ήδη από το 1929, όταν φαντάστηκε ανακλαστήρες στο διάστημα που θα διέδιδαν το ηλιακό φως για να φωτίσουν μεγάλες πόλεις και ναυτιλιακές διαδρομές. Προέβλεψε ότι αυτοί οι ανακλαστήρες θα ήταν πολύ μεγάλοι, λεπτοί και εξαιρετικά ελαφροί και θα κατασκευαστούν στο διάστημα από αστροναύτες που φορούσαν στολή κατάδυσης.
Οι συνάδελφοι και εγώ πρόσφατα δημοσιεύσαμε μια εργασία που διερευνά την πιθανότητα να περιφέρονται γύρω από ηλιακούς ανακλαστήρες στο εγγύς μέλλον. Πιστεύουμε ότι το όραμα του Oberth μπορεί τώρα να είναι εφικτό χάρη στις αναδυόμενες τεχνολογίες όπως τα ρομποτικά διαστημόπλοια που μπορούν να κατασκευάσουν και να συναρμολογήσουν δομές στο διάστημα. Οι ανακλαστήρες και άλλα υλικά που χρειάζονται για την κατασκευή τέτοιων μεγάλων κατασκευών θα μπορούσαν να εκτοξευθούν από σύγχρονους πυραύλους όπως το κολοσσιαίο Starship του SpaceX.
Κάθε φορά που ένας ανακλαστήρας περνά πάνω από ένα ηλιακό πάρκο, θα μπορούσε να ευθυγραμμιστεί για να φωτίσει το ηλιακό πάρκο και το άμεσο περιβάλλον του. Κάθε «τρέξιμο» θα παρατείνει την «ημέρα» του ηλιακού πάρκου και συνεπώς τις ώρες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Όταν ο ανακλαστήρας δεν μπορεί πλέον να φωτίσει το ηλιακό πάρκο, μπορεί να περιστραφεί έτσι ώστε η άκρη του να είναι στραμμένη προς τον ήλιο και να μην αντανακλάται φως στο έδαφος. Για το λόγο αυτό, αναμένουμε ότι η πιθανή διακοπή των επίγειων αστρονομικών παρατηρήσεων θα είναι ελάχιστη.
Φωτίστε μια περιοχή 10 χλμ
Δεδομένου ότι οι ανακλαστήρες περιφέρονται σε τροχιά 900 km από πάνω μας – περίπου διπλάσιο από το ύψος του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού – υπολογίζουμε ότι η φωτισμένη περιοχή στη Γη θα είχε διάμετρο περίπου 10 km στην πιο φωτεινή της. Επομένως, ένα τέτοιο σύστημα δεν θα στοχεύει μεμονωμένα ηλιακά πάνελ σε στέγες, αλλά μάλλον μεγάλα ηλιακά πάρκα που συνήθως βρίσκονται μακριά από κατοικημένες περιοχές.
Κάθε πέρασμα θα επέκτεινε την παραγωγή ενέργειας κατά περίπου 15 έως 20 λεπτά γύρω στις ώρες της αυγής ή του σούρουπου. Αυτό είναι σημαντικό γιατί αυτές είναι οι ώρες κατά τις οποίες η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας είναι υψηλότερη και συχνά υπερβαίνει την ποσότητα που παράγεται από την αιολική και την ηλιακή ενέργεια, επομένως οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας με άνθρακα και φυσικό αέριο χρησιμοποιούνται για την αντιστάθμιση. Οι ανακλαστήρες μπορούν επομένως να βοηθήσουν στη μείωση της κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων χωρίς την ανάγκη αποθήκευσης ενέργειας κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Αυτοί οι ανακλαστήρες θα είναι αρκετά ψηλοί για να τροφοδοτούν πολλαπλά ηλιακά πάρκα στην ίδια τροχιά. Οι τροχιές τους θα μπορούσαν ακόμη και να χρησιμοποιηθούν για την παροχή ενδείξεων σχετικά με το πού πρέπει να κατασκευαστούν νέα ηλιακά πάρκα σε ιδιαίτερα ηλιόλουστες περιοχές.
Η πρότασή μας χρησιμοποιεί εξαγωνικούς ανακλαστήρες με μήκος πλευράς 250 μέτρα. Το καθένα ζυγίζει περίπου 3 τόνους. Προς το παρόν, θα κόστιζε μερικές χιλιάδες δολάρια ανά κιλό για να εκτοξευτεί κάτι τέτοιο στο διάστημα, αν και το κόστος μειώνεται. Εάν το κόστος μειωθεί σε μερικές εκατοντάδες δολάρια ανά κιλό, μπορούμε να περιμένουμε ότι οι περιστρεφόμενοι ανακλαστήρες θα είναι κερδοφόροι μέσα σε λίγα χρόνια.
Αναμένουμε ότι αυτοί οι ανακλαστήρες θα λειτουργήσουν για 20 έως 30 χρόνια, αν και το αποτύπωμα άνθρακα ενός τέτοιου συστήματος είναι δύσκολο να εκτιμηθεί επειδή τα διαστημικά σκάφη γενικά χρειάζονται πολύ χρόνο για να σχεδιαστούν, να κατασκευαστούν και να λειτουργήσουν. Απαιτείται περαιτέρω έρευνα για την παροχή μιας πλήρους αξιολόγησης του κύκλου ζωής. Ωστόσο, μακροπρόθεσμα, αναμένουμε ότι οι ανακλαστήρες θα βοηθήσουν στη δημιουργία αρκετής καθαρής ενέργειας για να υπερβούν το αποτύπωμά τους άνθρακα.
Όχι άλλη νύχτα;
Τρεις ημέρες μετά τη δημοσίευση των ειδήσεων για το πείραμα Znamya-2 στους New York Times, ένας αναγνώστης έγραψε στον εκδότη αναρωτιόταν αν θα εγκαταλείπαμε τις νύχτες μας. Η σύντομη απάντηση είναι όχι.
Υποθέτουμε ότι ο φωτισμός, ακόμη και στη μέγιστη φωτεινότητα ανά ανακλαστήρα, διαρκεί μόνο λίγα λεπτά και δεν υπερβαίνει την ένταση μιας συννεφιασμένης ημέρας. Αυτό σημαίνει ότι τις περισσότερες φορές ο φωτισμός μπορεί να μην είναι καθόλου αισθητός εκτός και αν βρίσκεστε σε κοντινή απόσταση από το ηλιακό πάρκο, ειδικά την αυγή/σούρουπο όταν ο ουρανός είναι ήδη αρκετά φωτεινός σε σύγκριση με τη νύχτα.
Εκτιμούμε επίσης ότι ο ίδιος ο ανακλαστήρας δεν θα είναι ορατός με γυμνό μάτι εκτός εάν βρίσκεστε κοντά στο ηλιακό πάρκο. Αυτές οι εκτιμήσεις υποδηλώνουν ότι η επίδραση αυτών των ανακλαστήρων στο φυσικό περιβάλλον που περιβάλλει το ηλιακό πάρκο μπορεί επίσης να είναι ελάχιστη, αν και απαιτείται περαιτέρω μελέτη.
Όταν οι ανακλαστήρες γεράσουν ή δεν χρειάζονται πλέον, θα μπορούσαν να «πλέουν» με το φως του ήλιου σε λιγότερο πολυσύχναστες υψηλότερες τροχιές ή σε χαμηλότερη τροχιά για να καούν με ασφάλεια.
Οι ηλιακοί ανακλαστήρες που κυκλοφορούν είναι ακόμη πολύ μακριά. Αλλά αντιπροσωπεύουν έναν τρόπο σύνδεσης των τομέων του διαστήματος και της ενέργειας για την επιτάχυνση της μετάβασης στην καθαρή ενέργεια και την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής.
Δεν έχετε τον χρόνο να διαβάσετε όσα θα θέλατε για την κλιματική αλλαγή;
Αντίθετα, λάβετε μια εβδομαδιαία συλλογή στα εισερχόμενά σας. Κάθε Τετάρτη, ο περιβαλλοντικός συντάκτης του The Conversation γράφει το Imagine, ένα σύντομο email που πηγαίνει λίγο πιο βαθιά σε ένα μόνο θέμα για το κλίμα. Εγγραφείτε στους 30.000+ αναγνώστες που έχουν εγγραφεί μέχρι στιγμής.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από το The Conversation με άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Ο Onur Çelik και οι συνάδελφοί του λαμβάνουν χρηματοδότηση από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας. Συνεργάστηκε με τον Dr. Andrea Viale, Dr. Temitayo Oderinwale, Dr. Ο Litesh Sulbhewar και ο καθηγητής Colin R. McInnes συνεργάστηκαν στην προετοιμασία του άρθρου και στο έργο SOLSPACE. Το έργο SOLSPACE χρηματοδοτήθηκε από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ERC) ως μέρος του προγράμματος έρευνας και καινοτομίας Horizon 2020 της Ευρωπαϊκής Ένωσης (συμφωνία επιχορήγησης αρ. 883730).