لیزرهای خورشیدی جدید از روش باکتری‌ها برای تأمین انرژی درفضا استفاده می‌کنند!

در آینده فضاپیماها می‌توانند از مشکل سوخت محدود خلاص شده و از انرژی نامحدود خورشید استفاده کنند. دانشمندان روشی را شناسایی کرده‌اند که به‌طور مستقیم نور خورشید را به پرتوهای لیزر در فضا تبدیل می‌کند. این فناوری می‌تواند امکان انتقال انرژی به فواصل بسیار طولانی، از ماهواره‌ها به پایگاه‌های ماه یا حتی زمین را فراهم کند.

این ایده نوآورانه توسط پژوهشگرانی از دانشگاه هریوت-وات در همکاری با محققان بین‌المللی مطرح شده است و از باکتری‌های خاصی الهام گرفته است.

این ایده برای ایجاد لیزرهایی از نور خورشید در چارچوب پروژه APACE، یک ابتکار ۴ میلیون یورویی با حمایت مالی شورای نوآوری اروپا و Innovate UK، مطرح شده است. این پروژه شامل همکاری پژوهشگرانی از بریتانیا، ایتالیا، آلمان و لهستان است.

پروفسور اریک گوگر، مسئول مدل‌سازی نظری این پروژه، توضیح داد:

پروژه APACE ما به‌دنبال ایجاد نوع جدیدی از لیزر است که توسط نور خورشید تأمین انرژی می‌شود. نور خورشید به‌طور معمول برای تأمین مستقیم انرژی لیزر بسیار ضعیف است، اما این باکتری‌های خاص، از طریق ساختارهای پیچیده برداشت نور، نور خورشید را با بازدهی بالا جمع‌آوری و متمرکز می‌کنند. این فرآیند می‌تواند شار انرژی خورشید را به مرکز واکنش چندین مرتبه بزرگ‌تر کند.

ایده الهام‌گرفته شده از باکتری

پژوهشگران قصد دارند با بهره‌گیری از ساختارهای برداشت نور طبیعی موجود در باکتری‌ها، سیستمی برای تبدیل نور خورشید به پرتوهای لیزر ایجاد کنند. بخش‌های خاصی از باکتری‌های فتوسنتزی که با نام آنتن‌های فتوسنتزی باکتریایی شناخته می‌شوند، برای این کار استفاده خواهند شد. این باکتر‌ی‌های گوگردی در دو رنگ بنفش و سبز توانایی جذب و انتقال انرژی خورشید را دارند.

این کارایی تقریبا کامل از طریق پدیده‌ای به نام ابرانتشار (Superradiance) انجام می‌شود که در آن انرژی چندین ذره نور ترکیب و تقویت می‌شود و منجر به انتقال انرژی بالا می‌گردد. پژوهشگران ابتدا این فناوری را در محیط‌های آزمایشگاهی کنترل‌شده توسعه و آزمایش خواهند کرد.

علاوه بر بهره‌گیری از ساختارهای طبیعی، محققان نسخه‌های مصنوعی ساختارهای برداشت نور را نیز توسعه خواهند داد و مواد لیزری جدیدی ایجاد خواهند کرد که با هر دو سیستم برداشت نور طبیعی و مصنوعی سازگار باشند.

نمونه اولیه لیزر در چند سال آینده

مطالعات پیشین نشان داده‌اند که امکان رشد باکتری در فضا وجود دارد و برخی از باکتری‌ها می‌توانند شرایط سخت فضا را تحمل کنند. پژوهشگران بر این باورند که اگر فناوری آن‌ها در ایستگاه‌های فضایی به کار گرفته شود، می‌تواند امکان تولید انرژی محلی را فراهم کند. علاوه بر این، این فناوری احتمالاً می‌تواند انتقال انرژی به ماهواره‌ها یا حتی زمین را با استفاده از پرتوهای لیزر مادون قرمز تسهیل کند.

پروفسور گوگر توضیح داد:

تولید پایدار انرژی در فضا، بدون وابستگی به قطعات مصرفی ارسال‌شده از زمین، یک چالش بزرگ است. با این حال، موجودات زنده در خودکفایی و بهره‌گیری از ساختارهای خودسازمان‌ده تخصص دارند.

او افزود:

پروژه ما نه‌تنها از طبیعت الهام می‌گیرد، بلکه با استفاده از کارکردهای موجود در دستگاه فتوسنتزی باکتری‌ها، گامی فراتر می‌گذارد تا به تحولی در تولید انرژی فضایی دست یابد.

طبق بیانیه مطبوعاتی، تیم تحقیقاتی انتظار دارد که ظرف سه سال آینده یک نمونه اولیه کاربردی تولید کند.

اگر این فناوری موفق شود، می‌تواند انقلابی در اکتشافات فضایی ایجاد کند، به‌ویژه با تأمین انرژی برای پایگاه‌های آینده ماه و ماموریت‌های مریخ.

منبع: Interestingengineering