We Could Soon Be Getting Energy From Solar Power Harvested In Space

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

میٹیو سیریوٹی کے ذریعہ، اسپیس سسٹم انجینئرنگ کے سینئر لیکچرر، گلاسگو یونیورسٹی، لکھتے ہوئے گفتگو.

اسپیس بیسڈ سولر پاور (SBSP) کا خیال – سورج سے توانائی اکٹھا کرنے کے لیے مصنوعی سیاروں کا استعمال کرتے ہوئے اور اسے زمین پر جمع کرنے کے مقامات پر "بیم" لگانا - کم از کم 1960 کی دہائی کے اواخر سے موجود ہے۔ اپنی بڑی صلاحیت کے باوجود، لاگت اور تکنیکی رکاوٹوں کی وجہ سے اس تصور نے خاطر خواہ توجہ حاصل نہیں کی ہے۔

کیا اب ان میں سے کچھ مسائل حل ہو سکتے ہیں؟ اگر ایسا ہے تو، SBSP فوسل ایندھن سے سبز توانائی کی طرف دنیا کی منتقلی کا ایک اہم حصہ بن سکتا ہے۔

ہم پہلے ہی سورج سے توانائی حاصل کر رہے ہیں۔ یہ براہ راست اس کے ذریعے جمع کیا جاتا ہے جسے ہم عام طور پر شمسی توانائی کہتے ہیں۔ اس میں فوٹوولٹکس (PV) اور سولر تھرمل انرجی جیسی مختلف ٹیکنالوجیز شامل ہیں۔ سورج کی توانائی بھی بالواسطہ طور پر جمع ہوتی ہے: ہوا کی توانائی اس کی ایک مثال ہے، کیونکہ ہوا کے جھونکے سورج کی طرف سے ماحول کی ناہموار حرارت سے پیدا ہوتے ہیں۔

لیکن بجلی کی پیداوار کی ان سبز شکلوں کی حدود ہیں۔ وہ زمین پر کافی جگہ لیتے ہیں اور روشنی اور ہوا کی دستیابی سے محدود ہیں۔ مثال کے طور پر، سولر فارمز رات کو توانائی جمع نہیں کرتے ہیں اور سردیوں اور ابر آلود دنوں میں اس سے کم جمع کرتے ہیں۔

مدار میں PV رات کے آغاز تک محدود نہیں ہوگا۔ جیو سٹیشنری مدار (GEO) میں ایک سیٹلائٹ - زمین سے 36,000 کلومیٹر کے ارد گرد ایک سرکلر مدار - پورے سال کے دوران 99% سے زیادہ وقت تک سورج کے سامنے رہتا ہے۔ یہ اسے 24/7 سبز توانائی پیدا کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

GEO اس وقت کے لیے مثالی ہے جب خلائی جہاز سے توانائی جمع کرنے والے، یا گراؤنڈ اسٹیشن پر بھیجنے کی ضرورت ہوتی ہے، کیونکہ یہاں سیٹلائٹ زمین کے حوالے سے ساکن ہیں۔ یہ سوچا جاتا ہے کہ GEO سے 100 گنا زیادہ شمسی توانائی دستیاب ہے، جو کہ 2050 تک انسانیت کی متوقع عالمی بجلی کی طلب سے ہے۔

خلا میں جمع ہونے والی توانائی کو زمین پر منتقل کرنے کے لیے وائرلیس پاور ٹرانسمیشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے لیے مائیکرو ویوز کا استعمال ابر آلود آسمان کے ذریعے بھی فضا میں ضائع ہونے والی توانائی کو کم کرتا ہے۔ سیٹلائٹ کے ذریعے بھیجے گئے مائیکرو ویو بیم کو گراؤنڈ سٹیشن کی طرف مرکوز کیا جائے گا، جہاں انٹینا برقی مقناطیسی لہروں کو دوبارہ بجلی میں تبدیل کر دیتے ہیں۔ گراؤنڈ اسٹیشن کو اونچے عرض بلد پر 5 کلومیٹر یا اس سے زیادہ قطر کی ضرورت ہوگی۔ تاہم، یہ اب بھی زمین کے رقبے سے چھوٹا ہے جو شمسی یا ہوا کا استعمال کرتے ہوئے اتنی ہی مقدار میں بجلی پیدا کرنے کے لیے درکار ہے۔

ارتقا پذیر تصورات
1968 میں پیٹر گلیزر کے پہلے تصور کے بعد سے متعدد ڈیزائن تجویز کیے گئے ہیں۔

ایس بی ایس پی میں، توانائی کئی بار تبدیل ہوتی ہے (روشنی سے بجلی سے مائیکرو ویوز سے بجلی تک) اور اس میں سے کچھ گرمی کے طور پر ضائع ہو جاتی ہے۔ گرڈ میں 2 گیگا واٹ (جی ڈبلیو) بجلی داخل کرنے کے لیے، سیٹلائٹ کے ذریعے تقریباً 10 گیگا واٹ بجلی جمع کرنے کی ضرورت ہوگی۔

CASSIOPeiA نامی ایک حالیہ تصور دو 2 کلومیٹر چوڑے سٹیریبل ریفلیکٹرز پر مشتمل ہے۔ یہ سورج کی روشنی کو شمسی پینل کی ایک صف میں منعکس کرتے ہیں۔ یہ پاور ٹرانسمیٹر، تقریباً 1,700 میٹر قطر کے، گراؤنڈ اسٹیشن کی طرف اشارہ کیا جا سکتا ہے۔ ایک اندازے کے مطابق اس سیٹلائٹ کا وزن 2,000 ٹن ہو سکتا ہے۔

ایک اور فن تعمیر، SPS-ALPHA، CASSIOPeiA سے مختلف ہے کہ شمسی جمع کرنے والا ایک بڑا ڈھانچہ ہے جسے ہیلیو سٹیٹس کہتے ہیں، جن میں سے ہر ایک کو آزادانہ طور پر منتقل کیا جا سکتا ہے۔ وہ لاگت کو کم کرنے کے لیے بڑے پیمانے پر تیار کیے جاتے ہیں۔

2023 میں، کیلٹیک کے سائنسدانوں نے MAPLE کا آغاز کیا، جو ایک چھوٹے پیمانے پر سیٹلائٹ تجربہ تھا جس نے کالٹیک کو تھوڑی سی طاقت واپس بھیجی۔ میپل نے ثابت کیا کہ ٹیکنالوجی کو زمین پر بجلی پہنچانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

زمین

قومی اور بین الاقوامی مفاد
SBSP 2050 تک یوکے کے خالص صفر کے ہدف کو پورا کرنے میں اہم کردار ادا کر سکتا ہے – لیکن حکومت کی موجودہ حکمت عملی میں یہ شامل نہیں ہے۔ ایک آزاد مطالعہ سے پتا چلا ہے کہ SBSP 10 تک 2050GW تک بجلی پیدا کر سکتا ہے، جو کہ برطانیہ کی موجودہ طلب کا ایک چوتھائی ہے۔ SBSP ایک محفوظ اور مستحکم توانائی فراہم کرتا ہے۔

یہ ملک بھر میں 143,000 ملازمتوں کے ساتھ ملٹی بلین پاؤنڈ کی صنعت بھی بنائے گی۔ یورپی خلائی ایجنسی فی الحال اپنے سولارس اقدام کے ساتھ ایس بی ایس پی کی عملداری کا جائزہ لے رہی ہے۔ اس کے بعد 2025 تک ٹیکنالوجی کے لیے مکمل ترقی کا منصوبہ بنایا جا سکتا ہے۔

دیگر ممالک نے حال ہی میں 2025 تک زمین پر پاور بیم کرنے کے ارادے کا اعلان کیا ہے، اگلے دو دہائیوں کے اندر بڑے نظاموں میں منتقل ہو جائیں گے۔

ایک بہت بڑا سیٹلائٹ
اگر ٹیکنالوجی تیار ہے تو ایس بی ایس پی کا استعمال کیوں نہیں کیا جا رہا؟ اہم حد بڑے پیمانے پر بہت زیادہ مقدار ہے جسے خلا میں بھیجنے کی ضرورت ہے، اور اس کی قیمت فی کلوگرام ہے۔ اسپیس ایکس اور بلیو اوریجن جیسی کمپنیاں ہیوی لفٹ لانچ وہیکلز تیار کر رہی ہیں، جن کی توجہ ان گاڑیوں کے پرزہ جات کے اڑنے کے بعد دوبارہ استعمال کرنے پر مرکوز ہے۔ اس سے وینچر کی لاگت میں 90% کی کمی واقع ہو سکتی ہے۔

یہاں تک کہ SpaceX کی Starship گاڑی کا استعمال کرتے ہوئے، جو زمین کے نچلے مدار میں 150 ٹن کارگو بھیج سکتی ہے، SBSP سیٹلائٹ کو سینکڑوں لانچوں کی ضرورت ہوگی۔ کچھ اجزاء، جیسے لمبے سٹرکچرل ٹرسز - ساختی عناصر جو طویل فاصلے تک پھیلانے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں - خلا میں 3D پرنٹ کیے جا سکتے ہیں۔

چیلنجز اور خطرات
ایک SBSP مشن چیلنجنگ ہو گا - اور خطرات کا ابھی بھی پوری طرح سے جائزہ لینے کی ضرورت ہے۔ جبکہ پیدا ہونے والی بجلی مکمل طور پر سبز ہے، سینکڑوں ہیوی لفٹ لانچوں سے ہونے والی آلودگی کے اثرات کا اندازہ لگانا مشکل ہے۔

مزید برآں، خلا میں اتنے بڑے ڈھانچے کو کنٹرول کرنے کے لیے کافی مقدار میں ایندھن کی ضرورت ہوگی، جس میں انجینئر بعض اوقات انتہائی زہریلے کیمیکلز کے ساتھ کام کرتے ہیں۔ فوٹو وولٹک سولر پینل انحطاط سے متاثر ہوں گے، وقت کے ساتھ ساتھ کارکردگی کو 1% سے 10% تک کم کر دیں گے۔ تاہم، سروسنگ اور ایندھن بھرنے کا استعمال سیٹلائٹ کی زندگی کو تقریباً غیر معینہ مدت تک بڑھانے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔

زمین تک پہنچنے کے لیے کافی طاقتور مائیکرو ویوز کا شہتیر راستے میں آنے والی کسی بھی چیز کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔ حفاظت کے لیے، پھر، بیم کی طاقت کی کثافت کو محدود کرنا پڑے گا۔

خلا میں اس طرح کے پلیٹ فارمز کی تعمیر کا چیلنج مشکل لگ سکتا ہے، لیکن خلا پر مبنی شمسی توانائی تکنیکی طور پر ممکن ہے۔ معاشی طور پر قابل عمل ہونے کے لیے، اس کے لیے بڑے پیمانے پر انجینئرنگ کی ضرورت ہوتی ہے، اور اس لیے حکومتوں اور خلائی ایجنسیوں سے طویل مدتی اور فیصلہ کن عزم کی ضرورت ہوتی ہے۔

لیکن ان سب کے ساتھ، SBSP خلا سے پائیدار، صاف توانائی کے ساتھ 2050 تک خالص صفر کی فراہمی میں بنیادی کردار ادا کر سکتا ہے۔

یہ مضمون اصل میں شائع ہوا گفتگو.