Международная космическая станция на околоземной орбите. Фото предоставлено: WikiImages/Pixabay
Международные ученые, в том числе команда из Университета Хериот-Ватт, объявили о планах разработать новый революционный метод сбора солнечной энергии в космосе.
Новая технология преобразует солнечный свет непосредственно в лазерные лучи, позволяя передавать энергию на большие расстояния, например, между спутниками, от спутников к лунным базам или даже обратно на Землю. Этот подход основан на том, как бактерии и другие растения и организмы преобразуют световую энергию в химическую энергию — процесс, известный как фотосинтез. Перепрофилирование природных фотосинтетических структур станет ключевым компонентом новой лазерной технологии.
В случае успеха их инновационная технология может помочь глобальным космическим агентствам продвинуть будущие начинания, такие как создание лунных баз или миссий на Марс, и открыть новые возможности для наземной беспроводной передачи энергии и устойчивых энергетических решений во всем мире.
Проект APACE объединяет исследователей из Великобритании, Италии, Германии и Польши для разработки нового типа лазера на солнечной энергии, который будет обеспечивать надежную и эффективную энергию для растущего числа спутников и будущих космических миссий.
Система перепрофилирует светособирающие антенны некоторых фотосинтезирующих бактерий, которые могут высоко эффективно поглощать окружающий солнечный свет и направлять его энергию в желаемое место в рамках своего фотосинтетического цикла.
Команда планирует сначала реализовать свою идею в лабораторных условиях, а затем протестировать и уточнить ее пригодность для использования в космосе.
Исследователи сначала извлекут и изучат естественные механизмы сбора света определенных видов бактерий, которые эволюционировали, чтобы выживать в условиях чрезвычайно низкой освещенности. У этих бактерий есть специальные структуры молекулярных антенн, которые могут захватывать и направлять почти каждый фотон получаемого ими света, что делает их самыми эффективными в природе солнечными коллекторами.
Параллельно команда будет разрабатывать искусственные версии этих структур и новые лазерные материалы, которые смогут работать как с естественными, так и с искусственными коллекторами света. Эти компоненты затем объединяются в новый тип лазерного материала и тестируются во все более крупных системах.
В отличие от традиционных полупроводниковых солнечных панелей, которые преобразуют солнечный свет в электричество, их биотехнологическая система построена на устойчивой органической платформе с потенциалом для воспроизведения в космосе. Тогда это позволит осуществлять прямое распределение электроэнергии, не полагаясь на электрического посредника.
Профессор Эрик Гогер из Института фотоники и квантовых наук Университета Хериот-Ватт возглавляет аспекты теоретического моделирования проекта.
Он объясняет: «Устойчивое производство энергии в космосе без использования скоропортящихся компонентов, присылаемых с Земли, является серьезной проблемой, но живые организмы умеют быть самодостаточными и использовать преимущества самоорганизации. Наш проект не только основан на биологии, но и идет на шаг дальше, используя функциональные возможности, уже присутствующие в фотосинтетическом аппарате бактерий, для достижения прорыва в космической энергетике.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
«Наш проект APACE направлен на разработку нового типа лазера, работающего на солнечном свете. Обычный солнечный свет обычно слишком слаб, чтобы напрямую питать лазер, но эти особые бактерии невероятно эффективны в сборе и направлении солнечного света через свои замысловатые светособирающие структуры, которые могут эффективно на несколько порядков усиливать поток энергии от солнечного света к реакционному центру. величины. Наш проект будет использовать это усиление для преобразования солнечного света в лазерный луч, не полагаясь на электрические компоненты.
«Мы уже знаем, что бактерии можно выращивать в космосе, например, благодаря исследованиям на Международной космической станции. Некоторые выносливые бактерии даже выжили в открытом космосе! Если нашу новую технологию удастся создать и внедрить на космических станциях, она может помочь генерировать электроэнергию локально и даже предоставить возможность отправлять энергию на спутники или обратно на Землю с помощью инфракрасных лазерных лучей.
«Эта технология потенциально может произвести революцию в том, как мы проводим космические операции, сделав исследования более устойчивыми и одновременно продвигая технологии чистой энергии здесь, на Земле. Все крупные космические агентства планируют миссии на Луну или Марс, и мы надеемся помочь в их продвижении».
Исследовательская группа ожидает, что первый прототип будет готов к испытаниям в течение трех лет.
Информация от: Университетом Хериот-Ватт
