Nhật muốn truyền điện từ vũ trụ xuống trái đất bằng sóng vi ba

2 giờ trướcBài gốc

Truyền điện bằng sóng vi ba được kỳ vọng là một bước tiến tiên phong trên toàn cầu, mang theo tiềm năng to lớn trong việc giải quyết triệt để tình trạng thiếu hụt năng lượng đang ngày càng nghiêm trọng, đồng thời hỗ trợ đắc lực cho các sứ mệnh thám hiểm mặt trăng trong tương lai của nhân loại.

Dự án Ohisama và bước thử nghiệm mang tính đột phá

Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản cùng với tổ chức Hệ thống Không gian Nhật Bản và nhiều đơn vị liên quan sẽ bắt tay vào thực hiện thí nghiệm này ngay trong năm tài chính hiện tại. Trọng tâm của cuộc thử nghiệm là việc phóng một vệ tinh cỡ nhỏ mang theo một tấm pin năng lượng mặt trời có chiều rộng khoảng 2 mét khi mở ra hoàn toàn.

Vệ tinh này sẽ được đưa vào quỹ đạo ở độ cao xấp xỉ 450 km so với mặt đất. Tại đây, nó sẽ thực hiện nhiệm vụ chuyển đổi điện năng thu được thành sóng vi ba và truyền tín hiệu đó về một địa điểm đã được định vị sẵn tại Nhật Bản. Toàn bộ nỗ lực đầy tham vọng này được đặt tên là Dự án Ohisama, sử dụng một từ tiếng Nhật mang ý nghĩa chỉ mặt trời.

Thí nghiệm này sẽ đóng vai trò xác minh xem vệ tinh có thể truyền điện ổn định theo đúng thiết kế hay không, đồng thời xác định chính xác diện tích bao phủ cần thiết để đặt các bộ thu sóng vi ba trên mặt đất. Năng lượng được truyền tải có thể lan rộng khắp một khu vực có bán kính từ 20 đến 40 km. Các bộ thu sóng dự kiến sẽ được bố trí cẩn thận trong phạm vi này, tập trung chủ yếu xung quanh khu vực tỉnh Saitama nằm gần thủ đô Tokyo. Nhiều đợt kiểm tra truyền tải sẽ được tiến hành liên tục trong suốt nhiều tháng để thu thập dữ liệu chi tiết.

Vào năm 2023, Viện Công nghệ California đã truyền thành công sóng vi ba từ một vệ tinh xuống mặt đất. Tuy nhiên, dự án của cơ quan vũ trụ Nhật Bản đang hướng tới một mục tiêu xa hơn là trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới chiết xuất thành công dòng điện thực tế từ sóng vi ba nhận được từ không gian.

Dù công suất phát điện của vệ tinh thử nghiệm lần này còn tương đối khiêm tốn với mức tối đa 720 watt, đây vẫn là một bước đệm vô cùng quan trọng. Dự án cũng sẽ đi sâu nghiên cứu những tác động của sóng vi ba đối với tầng điện ly, tức phần trên cùng của bầu khí quyển. Tầng điện ly chứa một lượng lớn plasma bao gồm các electron và ion.

Nếu khối plasma này bị xáo trộn do quá trình truyền tải điện của vệ tinh, nó có thể gây nhiễu nghiêm trọng các sóng vô tuyến được sử dụng cho Hệ thống Định vị Toàn cầu và mạng lưới truyền thông không dây. Vệ tinh thử nghiệm dự kiến sẽ được phóng lên vũ trụ bằng tên lửa đẩy cỡ nhỏ Kairos hiện đang được phát triển bởi công ty khởi nghiệp Space One của Nhật Bản.

Tầm nhìn dài hạn của truyền điện bằng sóng vi ba và ứng dụng trong thám hiểm không gian

Hoạt động sản xuất điện năng lượng mặt trời trên không gian sở hữu một ưu điểm vượt trội là không hề bị ảnh hưởng bởi các yếu tố thời tiết cực đoan. Phương pháp này có thể tận dụng triệt để bức xạ mặt trời cường độ cao được tìm thấy trong vũ trụ để tạo ra hiệu suất phát điện cao gấp 5 lần so với các hệ thống tương tự được lắp đặt trên mặt đất.

Một hệ thống hoàn thiện như vậy có thể được sử dụng để truyền điện qua sóng vi ba đến bất kỳ khu vực nào đang gặp phải tình trạng thiếu hụt năng lượng. Cơ quan Thám hiểm Hàng không Vũ trụ Nhật Bản đặt mục tiêu đến năm 2050 sẽ phóng thành công một vệ tinh phát điện khổng lồ vào quỹ đạo địa tĩnh ở độ cao xấp xỉ 36 nghìn km. Trạm không gian này có khả năng sản xuất 1 gigawatt điện, tương đương với công suất của một nhà máy điện hạt nhân quy mô lớn.

Mặc dù chi phí xây dựng một vệ tinh khổng lồ như vậy có thể leo thang lên tới mức 1,2 nghìn tỉ yen, tương đương khoảng 7,5 tỉ USD, mục tiêu tối thượng của dự án là giữ mức chi phí sản xuất điện ở khoảng 7 đến 10 yen cho mỗi kilowatt. Mức giá này hoàn toàn có thể cạnh tranh trực tiếp với các cơ sở điện mặt trời trên mặt đất hiện nay.

Để hiện thực hóa tầm nhìn vĩ mô này, các kỹ sư sẽ phải triển khai một hệ thống tấm pin năng lượng mặt trời bao phủ diện tích lên tới 2,5 km vuông. Tổ chức này đang lên kế hoạch cho các thí nghiệm nhằm thử nghiệm việc mở rộng và xây dựng các cấu trúc khổng lồ trong môi trường không trọng lượng. Ý tưởng về việc sản xuất điện mặt trời trên không gian lần đầu tiên được đề xuất tại Mỹ vào năm 1968.

Tuy nhiên, nó vẫn chưa thể trở thành hiện thực do đòi hỏi một số lượng quá lớn các tên lửa hạng nặng để vận chuyển thiết bị. Sự gia nhập của các công ty như SpaceX vào lĩnh vực phóng tên lửa từ những năm 2010 đã làm tăng đáng kể năng lực vận tải và hạ thấp một số rào cản kỹ thuật.

Công nghệ truyền điện từ không gian cũng có thể được ứng dụng trực tiếp trong các sứ mệnh thám hiểm mặt trăng. Chương trình Artemis do Mỹ dẫn đầu đang xem xét việc xây dựng một căn cứ gần cực nam của mặt trăng. Đây là một khu vực có thể gặp rất nhiều khó khăn trong việc tạo ra điện do lượng ánh sáng mặt trời vô cùng hạn chế. Việc truyền điện từ một vệ tinh phát điện quay quanh mặt trăng có thể cung cấp năng lượng liên tục cho các robot và xe tự hành hoạt động gần khu vực địa lý này.

Phó giáo sư Koji Tanaka chia sẻ "Dự án Ohisama sẽ chứng minh các công nghệ có thể sử dụng trong thám hiểm mặt trăng, chẳng hạn như định hướng vệ tinh và kiểm soát sóng vi ba". Bên cạnh những thách thức về mặt kỹ thuật, việc hiện thực hóa năng lượng mặt trời trên không gian cũng sẽ đòi hỏi phải thiết lập các khung pháp lý quốc tế rõ ràng. Phó giám đốc đơn vị quan sát vệ tinh của Hệ thống Không gian Nhật Bản là ông Hiroki Yanagawa đã nhấn mạnh "Các quy tắc là cần thiết để đảm bảo các tần số vi ba được sử dụng để truyền tải điện".

Bùi Tú

Nguồn Một Thế Giới : https://1thegioi.vn/nhat-muon-truyen-dien-tu-vu-tru-xuong-trai-dat-bang-song-vi-ba-250877.html