Vì sao phải xây dựng trạm phát điện mặt trời trên vũ trụ?

Lợi dụng nguồn điện Mặt Trời ngày càng không còn là điều mơ ước nữa. Nhưng xây dựng nhà máy phát điện bằng năng lượng Mặt Trời trên mặt đất bị rất nhiều hạn chế, hiệu suất chuyển hoá năng lượng Mặt Trời thành điện năng rất thấp. Nếu muốn nhận được nguồn điện tương đối cần phải xây dựng các tấm pin chiếm một diện tích rất lớn. Điều đó đối với tấc đất tấc vàng mà nói rõ ràng là rất khó khăn. Cho nên trạm điện Mặt Trời đến nay vẫn chưa được xây dựng với quy mô lớn.

Còn trên vũ trụ, không gian bao la, có điều kiện tốt để đặt các tấm pin Mặt Trời to lớn. Hơn nữa, vì không bị tầng khí quyển ngăn cản cho nên cường độ bức xạ của ánh nắng Mặt Trời trên vũ trụ lớn hơn trên mặt đất rất nhiều. Theo tính toán cùng một diện tích tấm pin và vật liệu như nhau thì năng lực trạm điện trên vũ trụ hiệu suất cao gấp 10 lần so với trên mặt đất. Ngày nay người ta đang phải đối mặt với sự thiếu thốn nguồn năng lượng và ô nhiễm môi trường, cho nên xây dựng trạm điện Mặt Trời trên vũ trụ được các nhà khoa học rất quan tâm.

Năm 1994 các nhà khoa học Nhật đã thiết kế một vệ tinh trạm điện Mặt Trời cỡ nhỏ trên vũ trụ. Hình dạng của nó là một khối chóp tam giác đều, trên bề mặt của khối chóp được dán những tấm nhận năng lượng Mặt Trời phát ra điện và anten để truyền điện từ trạm vũ trụ về mặt đất. Công suất của nó là 1 vạn kW, tương đương với nhà máy phát điện cỡ nhỏ ở mặt đất. Công suất này tuy chưa lớn nhưng cũng đủ cung cấp thoả mãn cho các con tàu bay trong vũ trụ.

Trong kế hoạch xây dựng trạm phát điện vũ trụ của Mỹ, có một kế hoạch gọi là “Tháp Mặt Trời”. Đó là một tổ vệ tinh bay trên quỹ đạo đường xích đạo Trái Đất ở độ cao 12000 km, công suất phát điện của mỗi vệ tinh là 200 - 400 triệu W. Còn có một kế hoạch gọi là “Bàn tròn Mặt Trời”, nó gồm một tổ vệ tinh bay trên quỹ đạo cao tổ hợp thành, công suất phát điện có thể đạt 5 tỉ W. Hai kế hoạch này nếu được thực hiện thì loài người có thể nhận được nguồn điện đầy đủ từ vũ trụ.

Sau khi xây dựng xong trạm phát điện bằng năng lượng Mặt Trời trong vũ trụ, làm thế nào để truyền điện năng về Trái Đất, đó mới là vấn đề khó khăn nhất.

Một số nhà khoa học kiến nghị có thể thông qua hình thức sóng vi ba để truyền xuống mặt đất. Sau khi anten dạng lưới bằng kim loại cỡ lớn tiếp được sóng vi ba, có thể đưa năng lượng vào mạng lưới mặt đất. Nhưng sự chuyển hoá năng lượng trước và sau vẫn là một vấn đề khó, vì vậy đòi hỏi phải có kỹ thuật đáng tin cậy làm cơ sở. Nó còn đòi hỏi phải cố gắng giảm giá thành vận chuyển đến mức thấp nhất, bởi vì giá thành vận chuyển là vấn đề đầu tư lớn nhất trong giá thành xây dựng trạm điện vũ trụ.

Hiện nay việc xây dựng trạm điện Mặt Trời trong vũ trụ còn nằm trong giai đoạn thí nghiệm. Các nhà khoa học dự đoán sau 10 - 20 năm nữa ý tưởng này sẽ trở thành hiện thực.