ดาวเทียมนี้อาจเป็นก้าวแรกสู่โครงข่ายไฟฟ้าในอวกาศ

แนวคิดเรื่องการส่งพลังงานระหว่างดาวเทียมกำลังเข้าใกล้ความเป็นจริงมากขึ้น เมื่อ Star Catcher บริษัทสตาร์ตอัปจากรัฐฟลอริดา สหรัฐอเมริกา เตรียมส่งดาวเทียมต้นแบบชื่อ Protostar ขึ้นสู่อวกาศ ภารกิจนี้มีเป้าหมายเพื่อทดสอบการใช้เลเซอร์ส่งพลังงานไปยังดาวเทียมอีกดวงที่โคจรอย่างอิสระ หากการทดลองประสบความสำเร็จ เทคโนโลยีดังกล่าวอาจกลายเป็นจุดเริ่มต้นของโครงข่ายพลังงานรูปแบบใหม่ที่ทำงานอยู่เหนือโลก

ดาวเทียมนี้อาจเป็นก้าวแรกสู่โครงข่ายไฟฟ้าในอวกาศ

ปัจจุบัน ดาวเทียมจำนวนมากต้องพึ่งพาแผงโซลาร์เซลล์เพื่อผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์ แต่พลังงานที่ผลิตได้อาจไม่เพียงพอต่อภารกิจยุคใหม่ ซึ่งต้องใช้ระบบประมวลผลที่ซับซ้อน การสื่อสารความเร็วสูง และการขยับวงโคจรอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะดาวเทียมที่ให้บริการเชื่อมต่อโทรศัพท์มือถือโดยตรง การสังเกตการณ์โลกด้วยปัญญาประดิษฐ์ และภารกิจด้านความมั่นคง

Star Catcher ต้องการสร้างเครือข่ายดาวเทียมที่ทำหน้าที่เป็นสถานีผลิตและส่งพลังงานในอวกาศ ดาวเทียมเหล่านี้จะรวบรวมแสงอาทิตย์ แล้วเปลี่ยนแสงให้เป็นความยาวคลื่นที่เหมาะสมสำหรับส่งไปยังแผงโซลาร์เซลล์ของดาวเทียมเป้าหมาย แนวทางนี้อาจช่วยให้ดาวเทียมที่อยู่ในพื้นที่จำกัดหรือมีความต้องการพลังงานสูงสามารถทำงานได้นานและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การทดลอง Protostar จะทดสอบอะไรบ้าง

Protostar มีกำหนดเดินทางไปกับภารกิจ Transporter-18 ของ SpaceX และจะปล่อยคิวบ์แซตที่ติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์เชิงพาณิชย์ไว้ด้วย จากนั้นดาวเทียมต้นแบบจะติดตามตำแหน่งของคิวบ์แซตและยิงลำแสงเลเซอร์ไปยังแผงรับพลังงาน เพื่อดูว่าสามารถส่งพลังงานในปริมาณที่ตรวจวัดได้หรือไม่

สิ่งที่ทำให้ภารกิจนี้น่าสนใจคือ เป็นการสาธิตระบบแบบครบวงจรในอวกาศครั้งแรกของบริษัท ตั้งแต่การเก็บเกี่ยวพลังงาน การค้นหาและติดตามดาวเทียม ไปจนถึงการส่งพลังงานจริงระหว่างยานอวกาศสองลำที่ไม่ได้เชื่อมต่อกันด้วยสายเคเบิล ความสำเร็จจึงไม่ได้วัดจากปริมาณไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว แต่ยังรวมถึงความแม่นยำและความเสถียรของระบบด้วย

เทคโนโลยีส่งพลังงานด้วยเลเซอร์ทำงานอย่างไร

แนวคิดหลักของ Star Catcher คือการใช้เลนส์จำนวนมากรวบรวมแสงอาทิตย์ในวงโคจร แล้วปรับแสงให้เป็นช่วงความยาวคลื่นที่เหมาะกับแผงโซลาร์เซลล์ของดาวเทียมปลายทาง บริษัทระบุว่าการปรับความยาวคลื่นอาจช่วยเพิ่มพลังงานที่แผงรับได้ประมาณสองถึงสิบเท่า เมื่อเทียบกับการรับแสงในสภาพปกติ ทั้งนี้ ผลลัพธ์จริงยังขึ้นอยู่กับระยะห่าง มุมของดาวเทียม สภาพแวดล้อมในอวกาศ และประสิทธิภาพของอุปกรณ์แต่ละรุ่น

ก่อนหน้านี้ บริษัทได้ทดสอบระบบส่งพลังงานด้วยเลเซอร์หลายช่วงความยาวคลื่นบนโลก โดยสามารถส่งพลังงานไฟฟ้ามากกว่า 1.1 กิโลวัตต์ไปยังแผงโซลาร์เซลล์ที่หาซื้อได้ทั่วไป การทดสอบดังกล่าวจัดขึ้นที่ศูนย์อวกาศเคนเนดีของ NASA และถือเป็นขั้นตอนสำคัญก่อนนำเทคโนโลยีไปทดลองในสภาพไร้น้ำหนักและวงโคจรจริง

เหตุผลที่โครงข่ายพลังงานในอวกาศมีความสำคัญ

เศรษฐกิจอวกาศกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ดาวเทียมรุ่นใหม่ไม่ได้ทำหน้าที่เพียงถ่ายภาพหรือส่งสัญญาณเท่านั้น แต่ยังต้องประมวลผลข้อมูลจำนวนมาก รองรับบริการอินเทอร์เน็ต ทำงานร่วมกับระบบปัญญาประดิษฐ์ และเปลี่ยนตำแหน่งเพื่อหลีกเลี่ยงวัตถุอันตราย ภารกิจเหล่านี้ล้วนต้องใช้ไฟฟ้ามากกว่าที่ดาวเทียมแบบเดิมสามารถผลิตได้

• เพิ่มความต่อเนื่องของภารกิจ: ดาวเทียมอาจได้รับพลังงานเสริมโดยไม่ต้องรอพัฒนาหรือเปลี่ยนแผงโซลาร์เซลล์ใหม่
• สนับสนุนดาวเทียมประสิทธิภาพสูง: ระบบประมวลผลและเซนเซอร์ขั้นสูงสามารถทำงานได้นานขึ้น
• ลดข้อจำกัดด้านการออกแบบ: ผู้สร้างดาวเทียมอาจไม่ต้องเพิ่มพื้นที่แผงรับแสงมากเกินไป
• เปิดทางสู่บริการอวกาศรูปแบบใหม่: พลังงานที่ส่งถึงกันได้อาจช่วยให้เกิดศูนย์ประมวลผลและระบบสื่อสารในวงโคจร

อย่างไรก็ตาม การสร้างโครงข่ายพลังงานในอวกาศยังมีความท้าทายหลายด้าน ทั้งต้นทุนการปล่อยดาวเทียม ความปลอดภัยของลำแสงเลเซอร์ การควบคุมทิศทางที่แม่นยำ และการป้องกันไม่ให้ลำแสงรบกวนดาวเทียมหรือภารกิจอื่น นอกจากนี้ บริษัทจำเป็นต้องพิสูจน์ว่าระบบสามารถทำงานได้ต่อเนื่องในสภาพที่มีรังสี อุณหภูมิแตกต่างรุนแรง และการสื่อสารระหว่างยานมีความล่าช้า

Star Catcher ตั้งเป้าวางระบบโครงข่ายพลังงานเชิงพาณิชย์ในวงโคจรให้ได้ภายในช่วงปลายทศวรรษนี้ โดย Protostar จะเป็นรุ่นขนาดเล็กสำหรับเก็บข้อมูลการปฏิบัติงานจริง ข้อมูลจากภารกิจนี้จะช่วยประเมินว่าการส่งพลังงานระหว่างดาวเทียมสามารถขยายขนาดได้หรือไม่ และต้องปรับปรุงส่วนใดก่อนเปิดให้บริการในอนาคต

โดยสรุป ดาวเทียมนี้อาจเป็นก้าวแรกสู่โครงข่ายไฟฟ้าในอวกาศ เพราะมันไม่ได้เป็นเพียงการทดลองเลเซอร์ธรรมดา แต่เป็นการทดสอบแนวคิดว่าดาวเทียมสามารถช่วยจ่ายพลังงานให้กันและกันได้หรือไม่ หากเทคโนโลยีนี้พัฒนาต่อจนใช้งานจริง เราอาจเห็นอวกาศกลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานที่สนับสนุนทั้งการสื่อสาร การสังเกตการณ์โลก และภารกิจสำรวจรุ่นใหม่ ความสำเร็จของ Protostar จึงอาจเป็นสัญญาณสำคัญว่าเศรษฐกิจอวกาศกำลังเข้าสู่ยุคที่พลังงานไม่ได้ถูกผลิตและใช้งานโดยดาวเทียมเพียงลำพังอีกต่อไป

หากภารกิจนี้ทำได้ตามเป้าหมาย โครงข่ายพลังงานในอวกาศอาจไม่ใช่เรื่องไกลตัวอีกต่อไป และอาจเปลี่ยนวิธีที่มนุษย์ออกแบบดาวเทียมในอนาคตอย่างสิ้นเชิง

ที่มา – This Satellite Could Be the First Step Toward a Power Grid in Space