เครื่องยนต์ดูดพลังงานจากอวกาศ โดยไม่ต้องขึ้นไป

อวกาศลึกอาจมีแหล่งพลังงานที่ซ่อนอยู่ เช่น สสารมืด สำหรับเชื้อเพลิงยานอวกาศแห่งอนาคต อย่างไรก็ตาม ก่อนที่เราจะไปถึงขั้นนั้น เครื่องยนต์ทดลองใหม่ชี้ให้เห็นว่า เป็นไปได้แล้วที่จะดึงพลังงานจากอวกาศลึกมาใช้เป็นแหล่งพลังงาน แม้ว่าจะมีขนาดเล็กและอาจไม่รองรับการเดินทางระหว่างดวงดาว

แน่นอนว่า จุดประสงค์ของเครื่องยนต์ใหม่นี้ ซึ่งอธิบายไว้ในเอกสาร Science Advances ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 12 พฤศจิกายน นั้นมีความทะเยอทะยานน้อยกว่ามาก แต่ก็ยังถือเป็นก้าวสำคัญไปข้างหน้า จนถึงตอนนี้ จุดประสงค์หลักของมันคือ การระบายอากาศในเรือนกระจกและอาคารอื่นๆ เครื่องยนต์นี้รู้จักกันในชื่อเครื่องยนต์สเตอร์ลิง (Stirling engine) เป็นอุปกรณ์ง่ายๆ ที่แปลงความแตกต่างของความร้อนเป็นพลังงานกล

สิ่งที่พิเศษเกี่ยวกับเครื่องยนต์นี้คือ มันใช้ความลึกของอวกาศเพื่อให้ความเย็นที่จำเป็น ส่วน “ความอบอุ่น” คือความอบอุ่นตามธรรมชาติบนโลก ในขณะที่ “ความเย็น” คือสิ่งที่ “เย็นมาก แต่ก็อยู่ไกลมาก นั่นคืออวกาศลึก” ทีมงาน วิศวกรสองคนจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส อธิบายในแถลงการณ์

“มันไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับอวกาศทางกายภาพ เพียงแค่มีปฏิสัมพันธ์กับอวกาศโดยการแผ่รังสี” เจเรมี มันเดย์ ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษา กล่าวเสริม

ก่อนอื่น ลองพิจารณาว่าเครื่องยนต์สเตอร์ลิงทำงานอย่างไร ต่างจากเครื่องยนต์อื่นๆ ตรงที่เครื่องยนต์สเตอร์ลิงมีประสิทธิภาพอย่างน่าประหลาดใจเมื่อ “มีความแตกต่างของอุณหภูมิน้อย เช่น ระหว่างกาแฟร้อนๆ กับสิ่งแวดล้อม” มันเดย์อธิบาย กุญแจสำคัญคือ ต้องแน่ใจว่าส่วนที่อุ่นและเย็นของเครื่องยนต์แยกจากกันอย่างชัดเจน เขากล่าวเสริม

การสร้างเครื่องยนต์ใหม่นี้ต้องการการปรับเปลี่ยนง่ายๆ เพียงอย่างเดียว มันเดย์และ ทริสตัน เดปป์ นักศึกษาปริญญาโท ผู้ร่วมเขียน สร้างแผงง่ายๆ เพื่อใช้เป็นเสาอากาศแผ่ความร้อน จากนั้นพวกเขาวางเครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่มีขายทั่วไปบนเสาอากาศที่เป็นสี่เหลี่ยม ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าแล็ปท็อปเล็กน้อย

ด้านที่หันหน้าลงพื้นดินเชื่อมต่อกับดินด้วยฐานอะลูมิเนียมเพื่อให้แน่ใจว่าดูดซับความร้อนจากพื้นผิวโลก ในขณะที่ด้านที่หันหน้าขึ้นสู่ท้องฟ้ายามค่ำคืน ถูกเคลือบด้วยสีชนิดพิเศษที่ช่วยให้จับภาพรังสีอินฟราเรดจากอวกาศลึกเเละดวงอาทิตย์ได้

“เหตุผลที่เทคโนโลยีนี้ไม่เหมือนใครคือ เครื่องยนต์จำนวนมากทำงานโดยอาศัยความแตกต่างของอุณหภูมิ แต่โดยปกติแล้ว สิ่งต่างๆ ที่อยู่ใกล้เคียง” มันเดย์อธิบายในวิดีโอแนะนำเครื่องยนต์ “สำหรับเรา เรามีโลกที่อบอุ่นที่อยู่ใกล้เคียง แต่ความเย็นของอวกาศนั้นอยู่ไกลมาก และก้าวกระโดดที่เราทำคือ แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะถูกแยกจากกัน แต่เราก็สามารถเชื่อมโยงพวกมันได้ด้วยการแผ่รังสี”

เป็นเวลากว่าหนึ่งปี ที่มันเดย์และเดปป์กันพื้นที่เพื่อทดสอบอุปกรณ์ของพวกเขาภายนอกห้องปฏิบัติการ พวกเขาพบว่าหลังจากพระอาทิตย์ตกดิน การตั้งค่าของพวกเขาสร้างความแตกต่างของอุณหภูมิประมาณ 18 องศาฟาเรนไฮต์ (10 องศาเซลเซียส) ในสองด้านของเสาอากาศสี่เหลี่ยมของพวกเขา

ความแตกต่างของอุณหภูมิเท่านี้เพียงพอที่จะสร้างพลังงานกลอย่างน้อย 400 มิลลิวัตต์ต่อตารางเมตร ซึ่งเป็นพลังงานที่เพียงพอต่อการจ่ายไฟโดยตรงให้กับพัดลมและมอเตอร์ไฟฟ้าขนาดเล็ก

อย่างไรก็ตาม สำหรับนักวิจัย การทดลองที่น่าสนใจที่สุดคือการทดลองที่พวกเขาดำเนินการภายในเรือนกระจกขนาดเล็ก สำหรับการทดสอบนี้ พวกเขาเปลี่ยนล้อตุนกำลังของเครื่องยนต์ด้วยใบพัดลมที่ปรับแต่งเอง และเฝ้าดูว่าการตั้งค่าสามารถช่วยระบายอากาศในเรือนกระจกในเวลากลางคืนได้หรือไม่

สิ่งที่น่าประหลาดใจคือพวกเขาพบว่าพัดลมให้การไหลเวียนของอากาศเพียงพอที่จะควบคุมอุณหภูมิของเรือนกระจกได้ เนื่องจากนี่เป็นเพียงต้นแบบแรก การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและการขยายขนาดเทคโนโลยี “อาจเป็นวิธีการแบบพาสซีฟอย่างสมบูรณ์ในการรับประกันอากาศหายใจที่ดีต่อสุขภาพในที่สาธารณะ และส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชโดยการควบคุมความชื้นและระดับ CO2 ในเรือนกระจกและโรงเรือน” เอกสารระบุ

UC Davis ได้ยื่นขอสิทธิบัตรเฉพาะกาลสำหรับการออกแบบแล้ว

เครื่องยนต์ดูดพลังงานจากอวกาศ โดยไม่ต้องขึ้นไป

ศักยภาพของเครื่องยนต์ดูดพลังงานจากอวกาศ

เครื่องยนต์สเตอร์ลิงที่ใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างโลกและอวกาศลึกนี้ แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการสร้างพลังงานสะอาดและยั่งยืน การพัฒนาเทคโนโลยีนี้ไปอีกขั้น อาจนำไปสู่การใช้งานที่หลากหลาย ตั้งแต่การระบายอากาศในอาคาร ไปจนถึงการผลิตไฟฟ้าในพื้นที่ห่างไกล เครื่องยนต์ดูดพลังงานจากอวกาศ นี้อาจเป็นกุญแจสำคัญในการปลดล็อกแหล่งพลังงานใหม่ๆ ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

เครื่องยนต์ดูดพลังงานจากอวกาศนี้ ยังแสดงให้เห็นถึงความชาญฉลาดในการประยุกต์ใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์พื้นฐาน เพื่อแก้ไขปัญหาที่ซับซ้อน การใช้ความแตกต่างของอุณหภูมิเป็นแหล่งพลังงาน เป็นแนวคิดที่เรียบง่ายแต่มีประสิทธิภาพ และอาจเป็นแรงบันดาลใจให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรคิดค้นเทคโนโลยีใหม่ๆ ที่เป็นประโยชน์ต่อโลกของเรา

ปัจจุบันเทคโนโลยียังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา แต่ผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลองเบื้องต้นนั้นน่าตื่นเต้นอย่างมาก หากสามารถพัฒนาเครื่องยนต์ดูดพลังงานจากอวกาศให้มีประสิทธิภาพและขนาดที่ใหญ่ขึ้นได้ อาจเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับแหล่งพลังงานทดแทนในอนาคต

ที่มา – This Engine Sucks Energy From Deep Space Without Leaving the Ground