விண்வெளியில் சூரிய மின் நிலையம் அமைத்து உலகுக்கே மின்சாரம் வழங்கும் சீன விஞ்ஞானிகள் கனவில் முன்னேற்றம்

கண்ணாடிகள், சூரிய மின் தகடுகள் மற்றும் மைக்ரோவேவ் அனுப்பி ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி 100 மீட்டர் தூரத்திற்கும் அதிகமாக கம்பியில்லாமல் மின்சாரத்தை அனுப்பும் தொழில்நுட்பத்தை சீன விஞ்ஞானிகள் வெற்றிகரமாக சோதித்து வருகின்றனர். ஆனால் அவர்களின் இறுதி இலக்கு அதைவிட பல மடங்கு பெரியது. பூமியிலிருந்து சுமார் 36,000 கிலோமீட்டர் உயரத்தில் விண்வெளியில் சூரிய மின் நிலையம் அமைத்து, அங்கிருந்து நேரடியாக பூமிக்கு மின்சாரத்தை அனுப்ப வேண்டும் என்பதே அவர்களின் கனவு.

சீனாவின் ஷான்சி மாகாண தலைநகரான சியானில் உள்ள சிடியான் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த முயற்சியில் ஈடுபட்டுள்ளனர். அங்கு அமைக்கப்பட்டுள்ள சோதனை மையத்தில், ஒருநாள் விண்வெளியில் பயன்படுத்தப்படக்கூடிய கருவிகளை தற்போது தரையில் வைத்து பரிசோதித்து வருகின்றனர்.

ஜூன் மாதத்தின் கடுமையான வெயிலில், 75 மீட்டர் உயர கோபுரத்தில் தொங்கவிடப்பட்டிருந்த 4.8 மீட்டர் அகல குவிமாட வடிவ கண்ணாடி சூரிய ஒளியை எவ்வளவு திறமையாக குவிக்கிறது என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் அளவிட்டு வந்தனர்.

இந்த தொழில்நுட்பம் மூன்று எளிய கட்டங்களைக் கொண்டது என சிடியான் பல்கலைக்கழகத்தின் இயந்திர-மின்னணு பொறியியல் துறையின் இணைப் பேராசிரியர் ஃபேன் குவான்ஹெங் விளக்குகிறார்.

முதலில், பெரிய கண்ணாடிகள் சூரிய ஒளியை சூரிய மின் தகடுகள் மீது குவிக்கின்றன. இதன் மூலம் மின்சாரம் உற்பத்தியாகிறது.

அடுத்து, அந்த மின்சாரம் மைக்ரோவேவ் அலைகளாக மாற்றப்பட்டு சிறப்பு ஆண்டெனா அமைப்பிற்கு அனுப்பப்படுகிறது.

இறுதியாக, அந்த ஆண்டெனா மைக்ரோவேவ் அலைகளை மீண்டும் பயன்பாட்டுக்குரிய மின்சாரமாக மாற்றுகிறது.

காலை 10 மணி முதல் பிற்பகல் 3 மணி வரை சூரிய ஒளி அதிகமாக இருப்பதால், அந்த நேரமே தரவுகளை சேகரிக்க சிறந்ததாக இருந்தது. அதற்காக கடுமையான வெயிலையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் பொருட்படுத்தவில்லை.

இந்த உழைப்புக்கான பலன் எதிர்காலத்தில் மிகப்பெரியதாக இருக்கும் என்று அவர்கள் நம்புகின்றனர்.

பூமியில் ஒரு சதுர மீட்டருக்கு கிடைக்கும் சூரிய ஆற்றல் பொதுவாக 200 முதல் 300 வாட்ஸ் வரை மட்டுமே இருக்கும். பகல்-இரவு சுழற்சி, மேக மூட்டம், வானிலை மற்றும் புவியியல் அமைப்பு போன்ற காரணங்களால் இது கட்டுப்படுகிறது. ஆனால் விண்வெளியில் இந்த ஆற்றல் அடர்த்தி ஆறு மடங்கு வரை அதிகமாக இருக்க முடியும்.

“அதனால்தான் விண்வெளி சூரிய மின்சாரம், உலகின் எதிர்கால எரிசக்தி நெருக்கடிக்கு ஒரு தீர்வாக அமையலாம்” என ஃபேன் கூறுகிறார்.

“சூரியனைத் துரத்துதல்” என்று பொருள்படும் “ஜுரி” (Zhuri) என்ற இந்த திட்டத்திற்கு சிடியான் பல்கலைக்கழகத்தின் முன்னாள் துணைவேந்தரும், புகழ்பெற்ற மின்-இயந்திர பொறியாளருமான டுவான் பாவ்யான் தலைமை வகிக்கிறார்.

கடந்த மாதம், நிபுணர் குழு இந்த திட்டத்தின் சோதனை முடிவுகளை பரிசீலித்து ஒப்புதல் வழங்கியது. சீன ஊடகங்களின் தகவலின்படி, இந்த சோதனை மையம் 100 மீட்டருக்கும் அதிக தூரத்திற்கு கிலோவாட் அளவிலான மின்சாரத்தை அனுப்ப முடியும் என்பதையும், ஒரே அனுப்பி மூலம் ஒரே நேரத்தில் பல நகரும் சாதனங்களுக்கு மின்சாரம் வழங்க முடியும் என்பதையும் நிரூபித்துள்ளது.

அடுத்த கட்டமாக, விண்வெளியில் நேரடி சோதனை நடத்த தேவையான நிதியைப் பெற டுவான் முயற்சி செய்து வருகிறார்.

“விண்வெளி சூரிய மின்சார ஆராய்ச்சியில் தற்போது சீனா உலகின் முன்னணி நாடுகளில் ஒன்றாக உள்ளது. அமெரிக்கா மற்றும் ஜப்பானுக்கு இணையாக நாங்களும் முன்னேறி வருகிறோம்” என்று அவர் கூறினார்.

இருப்பினும், 36,000 கிலோமீட்டர் தொலைவில் இருந்து மின்சாரத்தை பூமிக்கு அனுப்புவது மிகப் பெரிய தொழில்நுட்ப மற்றும் பொருளாதார சவாலாக உள்ளது.

உதாரணமாக, ஒரு நடுத்தர நகரத்திற்குத் தேவையான ஒரு ஜிகாவாட் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய வேண்டுமெனில், பல நூறு மீட்டர் பரப்பளவில் விரிந்த கண்ணாடி அமைப்புகள் தேவைப்படும்.

அத்தகைய பிரம்மாண்ட அமைப்பை விண்வெளிக்கு எடுத்துச் செல்ல மடிக்கக்கூடிய அல்லது தானாக விரியும் கட்டமைப்புகள் தேவைப்படும். மேலும், மிகத் துல்லியமாக செயல்படும் மைக்ரோவேவ் அனுப்பி தொழில்நுட்பத்தையும் உருவாக்க வேண்டும். மைக்ரோவேவ் கற்றை விமானங்கள் அல்லது பூமியின் சுற்றுச்சூழலுக்கு எந்த பாதிப்பும் ஏற்படுத்தாத வகையில் அதன் வலிமையையும் கட்டுப்படுத்த வேண்டும்.

அதே நேரத்தில், இந்த தொழில்நுட்பம் எதிர்காலத்தில் தரையிலிருந்து தரைக்கு அல்லது விண்வெளியில் உள்ள சாதனங்களுக்கு இடையேயும் பயன்படலாம் என டுவான் கூறுகிறார்.

உதாரணமாக, பூமியைச் சுற்றி வரும் பல செயற்கைக்கோள்களுக்கு கம்பியில்லாமல் மின்சாரம் வழங்க முடியும். அதேபோல், எதிர்காலத்தில் நிலவில் அமைக்கப்படவுள்ள சீன ஆராய்ச்சி மையத்திற்கும் நிலவின் மேற்பரப்பிலிருந்தோ அல்லது அதன் சுற்றுப்பாதையிலிருந்தோ மின்சாரத்தை அனுப்ப முடியும்.

டுவான் 2012-ஆம் ஆண்டு நாசாவின் SPS-ALPHA திட்டம் குறித்த கட்டுரைகளைப் படித்த பிறகு இந்த துறையில் ஆர்வம் கொண்டார். அந்த திட்டம் ஆயிரக்கணக்கான சிறிய செயற்கைக்கோள்கள் தேனீ கூட்டம்போல் இணைந்து செயல்பட்டு ஒரு மிகப்பெரிய சூரிய மின் நிலையமாக இயங்கும் யோசனையை முன்வைத்திருந்தது.

விண்வெளி சூரிய மின்சாரத்தின் மிகப்பெரிய பலன் அதன் செயல்திறன்தான். விண்வெளியில் இருக்கும் சூரிய ஆற்றல் சேகரிப்பு அமைப்புகள், பகல்-இரவு சுழற்சி, மேக மூட்டம் அல்லது வளிமண்டலத் தடைகள் இல்லாமல் கிட்டத்தட்ட 24 மணி நேரமும் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய முடியும்.

ஜுரி திட்டத்தின் வடிவமைப்பும் காலப்போக்கில் மாற்றப்பட்டுள்ளது. ஆரம்பத்தில் ஒரு மிகப்பெரிய ஒற்றை அமைப்பாக இருந்த திட்டம், தற்போது சிறிய சிறிய தொகுதிகளாக பிரிக்கப்பட்டு, அவை ஒன்றுடன் ஒன்று இணைந்து செயல்படும் வடிவத்திற்கு மாற்றப்பட்டுள்ளது.

இதனால் ஒரு தொகுதி செயலிழந்தாலும், மற்றவை தொடர்ந்து இயங்க முடியும். அதேசமயம் நிறுவுதல் மற்றும் பராமரிப்பு செலவும் சிரமமும் குறையும்.

விண்வெளி சோதனைக்கான வாய்ப்புக்காக காத்திருக்கும் ஃபேன் மற்றும் அவரது 20 பேர் கொண்ட ஆராய்ச்சி குழு, தரையில் தொடர்ந்து தரவுகளை சேகரித்து கருவிகளை மேம்படுத்தி வருகின்றனர்.

குவிமாட கண்ணாடிகளுடன், “ஃபிரெஸ்னல்” (Fresnel) ஒளியியல் தொழில்நுட்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட சிறப்பு லென்ஸ்களையும் அவர்கள் சோதித்து வருகின்றனர்.

கலங்கரை விளக்கங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்பட்ட இந்த ஃபிரெஸ்னல் லென்ஸ்கள், குறைந்த பொருட்களைப் பயன்படுத்தி அதிக சூரிய ஒளியை ஒரே இடத்தில் குவிக்கும் திறன் கொண்டவை.

சோதனை மையத்தில், 2.7 மீட்டர் அகலமுள்ள மூன்று ஃபிரெஸ்னல் லென்ஸ் அமைப்புகள் சூரிய ஒளியை கீழே உள்ள சூரிய மின் தகடுகள் மீது குவிக்கின்றன. இதனால் அதிக வெப்பம் உருவாகுவதால், குளிர்விக்கும் திரவம் ஓடும் குழாய்கள் மூலம் அந்த வெப்பம் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.

“விண்வெளியில் காற்றோட்டம் இல்லாததால், சூரிய மின் தகடுகளை எவ்வாறு குளிர்விப்பது, உருவாகும் கழிவு வெப்பத்தை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பது மிகப் பெரிய சவாலாக உள்ளது” என ஃபேன் தெரிவித்துள்ளார்.

ஒருகாலத்தில் அறிவியல் புனைகதையாகத் தோன்றிய விண்வெளி சூரிய மின் நிலையம் என்ற கனவு, இன்று சீன விஞ்ஞானிகளின் ஆய்வகங்களில் நிஜமாகும் பாதையில் மெதுவாக முன்னேறி வருகிறது.