ساخت پنل خورشیدی از خاک ماه

0 10
محققان با استفاده از نسخه مصنوعی گرد و غبار ماه، پنل‌های خورشیدی فعالی ایجاد کرده‌اند که می‌توانند برای تولید انرژی در یک پایگاه قمری آینده مورد استفاده قرار گیرند. این پنل‌ها با ذوب کردن گرد و غبار ماه و ساخت سلول‌های خورشیدی در محل، انرژی مورد نیاز پایگاه را تامین می‌کنند. این روش، ارسال مواد به فضا را به حداقل می‌رساند و بازدهی انرژی را تا ۱۰۰ برابر افزایش می‌دهد.

ایده ساخت تجهیزات بر روی ماه با استفاده از مواد موجود در آنجا، بسیار عملی‌تر از ارسال آن از زمین است. فلیکس لنگ (Felix Lang)، محقق دانشگاه پوتسدام (Potsdam University) آلمان، با درک این موضوع، تصمیم به اقدام سریع گرفت و بلافاصله شروع به ساخت سلول خورشیدی مشابه کرد. این رویکرد نشان‌دهنده اهمیت استفاده از منابع در دسترس و کاهش هزینه‌های حمل و نقل است. این ایده می‌تواند نویدبخش پیشرفت‌های بزرگی در اکتشاف و استعمار فضا باشد و وابستگی به زمین را به حداقل برساند.

طرح‌های اولیه سلول‌های خورشیدی

تیم لنگ با موفقیت سلول‌های خورشیدی را با استفاده از گرد و غبار ماه و یک کریستال هالوژن پرووسکایت (شامل سرب، برم، ید، کربن، هیدروژن و نیتروژن) ساخته و آزمایش کردند. پرووسکایت‌ها به دلیل عملکرد بالا و هزینه تولید کم در سلول‌های خورشیدی مورد توجه هستند. این پیشرفت‌ها نشان‌دهنده ظزفیت بالای استفاده از مواد نوآورانه در تولید انرژی خورشیدی است.

طرح‌های اولیه سلول‌های خورشیدی
طرح‌های اولیه سلول‌های خورشیدی

تیم لنگ با ذوب کردن نسخه‌ مصنوعی از رگولیت ماه (لایه‌ای از سنگ‌ها و گرد و غبار ریز که سطح ماه را می‌پوشاند) و تبدیل آن به «شیشه‌ ماه» سلول خورشیدی ساختند. این محققان سپس شیشه‌ ماه را با کریستال‌ها ترکیب کرده و یک سلول خورشیدی کامل ایجاد کردند. از آنجایی که رگولیت تصفیه نشده بود، شیشه‌ ماه شفافیت کمتری نسبت به مواد معمولا مورد استفاده در سلول‌های خورشیدی دارد.

لنگ اشاره می‌کند: «بهترین طرح‌های تیم به حدود ۱۲ درصد کارایی دست یافته‌اند، درحالی‌که سلول‌های خورشیدی پروسکایت معمولا به کارایی نزدیک به ۲۶ درصد می‌رسند. شبیه‌سازی‌های کامپیوتری نشان می‌دهند که تیم ما می‌تواند در آینده به این رقم نزدیک شود.»

به طور کلی، محققان بر این باورند که سلول‌های خورشیدی پروسکایت هم در فضا و هم روی زمین عملکرد بهتری نسبت به دستگاه‌های سنتی مبتنی بر سیلیکون خواهند داشت. از منظر قمری، استفاده از مواد پروسکایت بسیار جذاب است؛ زیرا امکان ساخت آن‌ها به صورت نازک وجود دارد که وزن موادی را که باید به ماه ارسال شوند کاهش می‌دهد. طبق برآوردهای تیم، یک سلول خورشیدی با مساحت ۴۰۰ متر مربع تنها به حدود یک کیلوگرم پروسکایت نیاز دارد.

بی‌نیازی به تصفیه رگولیت اهمیت زیادی دارد؛ زیرا بدین معنی است که وجود رآکتورهای خاص لازم نیست. لنگ توضیح می‌دهد: «با استفاده از یک آینه بزرگ منحنی و تابش خورشید، می‌توان پرتو نوری تولید کرد که دمای کافی برای ذوب رگولیت و تولید شیشه‌ماه را فراهم می‌آورد.» یکی از همکاران او این روش را در آزمایشگاهی در دانشگاهشان آزمایش کرده و موفق به مشاهده نشانه‌هایی از ذوب رگولیت شده است.

نیکلاس بنت (Nicholas Bent)، پژوهشگر دانشگاه فناوری سیدنی (University of Technology Sydney)، می‌گوید: «در گذشته مطالعاتی برای تبدیل رگولیت قمری به شیشه شفاف انجام شده بود، اما این اولین بار است که نشان داده می‌شود یک سلول خورشیدی می‌تواند با شیشه‌ماه که نیاز به پردازش کمتری دارد، کار کند، اما چالش اصلی در حال حاضر تولید مقادیر زیادی شیشه‌ماه خارج از محیط آزمایشگاهی است. اگر این هدف محقق شود، فناوری ذوب می‌تواند به ساخت اقلام دیگری که یک پایگاه قمری به آن‌ها نیاز دارد، مانند کاشی‌ها، کمک کند.»

مایکل دوک (Michael Duke)، از موسسه قمری و سیاره‌ای (Lunar and Planetary Institute)، اشاره می‌کند: «تولید سلول‌های خورشیدی مبتنی بر شیشه‌ماه نیازمند پیشرفت‌های چشمگیر در فناوری است، از جمله حفاری رگولیت و اتصال سلول‌های منفرد به آرایه‌های بزرگ. بااین‌حال، اگر روزی کارخانه‌ای برای تولید سلول‌های خورشیدی در ماه تاسیس شود، می‌تواند تاثیرات مثبتی داشته باشد. همچنین در آینده، سامانه‌های فضایی مانند ماهواره‌ها می‌توانند از سلول‌های خورشیدی تولیدشده در ماه بهره‌برداری کنند؛ چرا که ارسال محموله‌ها از ماه به انرژی کمتر نیاز دارد.»

محققان در حال کار بر روی افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی هستند که از غبار ماه برای تولید آن‌ها استفاده می‌شود. آن‌ها در تلاشند تا با استفاده از آهن‌ربا، آهن موجود در خاک ماه را پیش از ذوب شدن حذف کنند. این فرآیند به بهبود کیفیت شیشه‌ی تولید شده کمک می‌کند و در نهایت، به گسترش تولید سلول‌های خورشیدی در مناطق دیگر فضا نیز منجر خواهد شد. لنگ می‌گوید: «ما اکنون به این فکر می‌کنیم که آیا می‌توانیم همین روش را با رگولیت مریخ نیز به کار بگیریم؟»

منبع zoomit
با اشتراک گذاری مطلب از اسپاش حمایت کنید
https://espash.ir/?p=93272
مطالب پیشنهادی اسپاش
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها