أعلن العلماء أن الليزر الذي يسخر القدرة الطبيعية للبكتيريا على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة يمكن أن يزود البعثات إلى المريخ بالطاقة ويوفر مصدرًا للطاقة النظيفة على الأرض.
هذه التكنولوجيا مستوحاة من الطريقة التي تقوم بها النباتات والبكتيريا بتحويل الضوء إلى طاقة كيميائية من خلال عملية تسمى التمثيل الضوئي.
الهدف هو إعادة استخدام هوائيات حصاد الضوء من أنواع معينة من البكتيريا التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي “لتضخيم” الطاقة من ضوء الشمس وتحويلها إلى أشعة ليزر يمكنها نقل تلك الطاقة عبر الفضاء.
ويأمل العلماء أيضًا أن استخدام المواد العضوية بدلاً من المكونات الاصطناعية “القابلة للتلف” يعني أنه يمكن إعادة إنتاج أشعة الليزر بشكل فعال في الفضاء، مما يعني إمكانية إبقائها قيد التشغيل دون إرسال أجزاء جديدة من الأرض.
وعلى عكس الألواح الشمسية التقليدية شبه الموصلة، التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء، فإن هذه العملية لن تعتمد على أي مكونات إلكترونية.
يبحث مشروع APACE أولاً في تطوير التكنولوجيا في ظل ظروف معملية قبل اختبارها وتحسين مدى ملاءمتها للاستخدام في الفضاء.
إذا نجح الأمر، يقول الباحثون إنه يمكن استخدامه من قبل وكالات الفضاء العالمية لتشغيل استكشاف الفضاء – بما في ذلك القواعد القمرية أو البعثات إلى المريخ – بالإضافة إلى توفير طريقة جديدة لنقل الطاقة اللاسلكية النظيفة إلى الأرض.
ويجري تطوير هذه التكنولوجيا من قبل فريق دولي يضم باحثين في جامعة هيريوت وات في إدنبره.
وقال البروفيسور إريك جوجر، من معهد الضوئيات وعلوم الكم في جامعة هيريوت وات، إن هذه التكنولوجيا من المحتمل أن تكون “اختراقًا في مجال الطاقة الفضائية”.
وقال “إن توليد الطاقة المستدامة في الفضاء، دون الاعتماد على المكونات القابلة للتلف المرسلة من الأرض، يمثل تحديا كبيرا”.
“ومع ذلك، فإن الكائنات الحية هي خبراء في الاكتفاء الذاتي وتسخير التجميع الذاتي.
“مشروعنا لا يأخذ الإلهام البيولوجي فحسب، بل يذهب أبعد من ذلك من خلال الاستفادة من الوظائف الموجودة بالفعل في آلية التمثيل الضوئي للبكتيريا لتحقيق اختراق في الطاقة الفضائية.
“يهدف مشروعنا APACE إلى إنشاء نوع جديد من الليزر الذي يعمل بضوء الشمس.
“عادةً ما يكون ضوء الشمس العادي أضعف من أن يتمكن من تشغيل الليزر مباشرة، ولكن هذه البكتيريا المحددة فعالة بشكل لا يصدق في جمع وتوجيه ضوء الشمس من خلال هياكلها المصممة بشكل معقد لحصاد الضوء، والتي يمكنها تضخيم تدفق الطاقة بشكل فعال من ضوء الشمس إلى مركز التفاعل بعدة أوامر. من حيث الحجم.
“سيستخدم مشروعنا هذا المستوى من التضخيم لتحويل ضوء الشمس إلى شعاع ليزر دون الاعتماد على المكونات الكهربائية.
“نحن نعلم بالفعل أنه من الممكن زراعة البكتيريا في الفضاء، على سبيل المثال، من خلال الدراسات التي أجريت على محطة الفضاء الدولية. حتى أن بعض البكتيريا القوية نجت من التعرض للفضاء المفتوح.
“إذا كان من الممكن بناء تقنيتنا الجديدة واستخدامها في المحطات الفضائية، فقد يساعد ذلك في توليد الطاقة محليًا وحتى توفير طريق لإرسال الطاقة إلى الأقمار الصناعية أو العودة إلى الأرض باستخدام أشعة الليزر تحت الحمراء.
“هذه التكنولوجيا لديها القدرة على إحداث ثورة في كيفية تشغيل العمليات الفضائية، مما يجعل الاستكشاف أكثر استدامة مع تطوير تكنولوجيا الطاقة النظيفة هنا على الأرض.
“جميع وكالات الفضاء الكبرى لديها مهمات إلى القمر أو المريخ في خططها، ونأمل أن نساعد في إمدادها بالطاقة.”
سيبدأ فريق البحث باستخراج ودراسة آلية حصاد الضوء الطبيعي من أنواع البكتيريا التي تطورت للبقاء على قيد الحياة في ظروف الإضاءة المنخفضة للغاية.
تمتلك هذه البكتيريا هياكل هوائيات جزيئية متخصصة للغاية تلتقط وتوجه كل فوتون من الضوء الذي تستقبله تقريبًا – مما يجعلها أكثر مجمعات الطاقة الشمسية كفاءة في الطبيعة.
سيقوم الباحثون أيضًا بتطوير نسخ اصطناعية من هذه الهياكل ومواد ليزر جديدة يمكنها العمل مع جامعات الضوء الطبيعية والاصطناعية.
ويخطط الباحثون بعد ذلك لدمج هذه المكونات في نوع جديد من مادة الليزر واختبارها في أنظمة أكبر بشكل متزايد.
ومن المتوقع أن يكون النموذج الأولي للتكنولوجيا الجديدة جاهزًا للاختبار في غضون ثلاث سنوات.
يتم تمويل مشروع APACE الذي تبلغ قيمته 4 ملايين يورو (4.2 مليون دولار) بشكل مشترك من قبل مجلس الابتكار الأوروبي وInnovate UK، وهو جزء من المملكة المتحدة للأبحاث والابتكار.
وهو يجمع باحثين من المملكة المتحدة وإيطاليا وألمانيا وبولندا.
#العلماء #يطورون #أشعة #ليزر #تعمل #بالبكتيريا #لطاقة #المريخ #النظيفة
