Καθαρή ενέργεια από το Διάστημα, για όλους εμάς στη Γη
Φανταστείτε μια διαστημική κατασκευή με μήκος 800 μέτρα που "κοιτά" τον ήλιο και στέλνει ασταμάτητα καθαρή ενέργεια πάνω στη Γη. Τα τελευταία τεσσεράμισι χρόνια η Αγγελική Καπόγλου εργάζεται στην Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία και στο Τμήμα Στρατηγικού Σχεδιασμού και Καινοτομίας για ανθρώπινη και διαστημική εξερεύνηση που στόχος είναι να οδηγήσει την Γηραιά Ήπειρο σε ένα τέτοιο εγχείρημα. Η νεαρή Ελληνίδα επιστήμονας από τα Ιωάννινα με μια λαμπρή καριέρα ήδη στον χώρο της επιστήμης, συμμετέχει πλέον στο πιο φιλόδοξο σχέδιο που έχει ξεκινήσει ποτέ η ανθρωπότητα: στην ενεργή προσπάθεια ώστε να γίνει εφικτή η συλλογή ηλιακής ενέργειας από το άστρο του ηλιακού μας συστήματος, τον Ήλιο, μερικές χιλιάδες χιλιόμετρα από την επιφάνεια της Γης και στη συνέχεια αυτή να μεταφέρεται σε όλους εμάς.
"Στο Τμήμα μας σχεδιάζουμε και προωθούμε στα 22 κράτη-μέλη της ESA προτάσεις για χρηματοδότηση σχετικά με μελλοντικές αποστολές. Η εστίαση μας είναι στη Σελήνη και στο τι θα κάνει η Ευρώπη στη Σελήνη. Τον τελευταίο ενάμιση χρόνο όμως ασχολούμαι και με την κλιματική αλλαγή και το πως θα μπορούσαμε ενδεχομένως να φέρουμε ηλιακή ενέργεια από το Διάστημα," αναφέρει μιλώντας στον ραδιοφωνικό σταθμό του ΑΠΕ ΜΠΕ, "Πρακτορείο 104.9FM" η Ελληνίδα επιστήμονας που στη συνέχεια περιγράφει «ένα πρόγραμμα που μοιάζει να έχει βγει από ιδέες του κόσμου της επιστημονικής φαντασίας », όπως και η ίδια σχολιάζει με χιούμορ.
Καθαρή ενέργεια από μακριά, για όλους εμάς εδώ στη Γη
"Υπάρχει μια αρκετά παλιά ιδέα στον διαστημικό χώρο που ξεκινάει τη δεκαετία του '60. Στην ουσία αφορά το να συλλέξουμε στο διάστημα την ενέργεια και να την μεταφέρουμε με μικροκύματα στη Γη. Είναι κάτι που ακούγεται... επιστημονική φαντασία. Πρέπει να σημειώσουμε πως δεν υπάρχουν γενικότερα τεχνολογικές απορίες για κάτι τέτοιο. Η τεχνολογία έχει ήδη δοκιμαστεί και αποδειχθεί από την εποχή του Tesla. Επιπλέον, διάφορες χώρες όπως η Κίνα, η Αμερική, η Ιαπωνία, έχουν ήδη τέτοια προγράμματα που τρέχουν και κάνουν δοκιμές στο έδαφος" εξηγεί εισαγωγικά για το πρόγραμμα στο οποίο εμπλέκεται η Ελληνίδα επιστήμονας σε τομείς αιχμής.
Σημειώνει μάλιστα πως εκτός Ευρώπης οι ΗΠΑ έχουν και μερικά πρόσφατα πειράματα στο Διάστημα με την Ναυτική Ερευνητική Υπηρεσία, "οπότε τεχνολογικά - επιστημονικά δεν έχουμε πολλές απορίες". Το ερώτημα που τίθεται, σημειώνει η κ. Καπόγλου είναι τι χρειάζεται για να είναι (σ.σ το εγχείρημα) τεχνολογικά βιώσιμο αφού για τον σκοπό αυτό χρειάζεται ένας πολύ μεγάλος ηλιακός συλλέκτης στο Διάστημα. Το Πρόγραμμα SOLARIS έχει στόχο να ετοιμάσει την Ευρώπη για μια μελλοντική απόφαση κατασκευής μιας "φάρμας συλλογής ηλιακής ενέργειας", του Space-Based Solar Power και ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) είναι αυτός που έχει προτείνει το συγκεκριμένο πρόγραμμα προπαρασκευής. Κινητήρας για τις ταχύτατες αποφάσεις της Ευρώπης σε ότι αφορά τέτοιες τεχνολογίες είναι και ο στόχος του Net Zero πλανήτη, του 2050 χωρίς τη χρήση άνθρακα δηλαδή. Η ESA έχει ήδη μετρήσει την αναλογία κόστος/ απόδοσης μέσα από τις έρευνες "Space-Based Solar Power (SBSP) for terrestrial energy needs" που ολοκληρώθηκαν μόλις τον Αύγουστο του 2022.
Γιατί να ασχοληθεί μια διαστημική υπηρεσία με την ενέργεια;
"Τα τελευταία χρόνια έχει γίνει ξεκάθαρο πως υπάρχει ένα χάσμα ανάμεσα στους κλιματικούς μας στόχους και την ενεργειακή πραγματικότητα. Παρά τις τεράστιες προόδους που έχουμε κάνει σε ότι αφορά τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η χρήση του πετρελαίου και του φυσικού αερίου συνεχίζει να αυξάνεται. Αυτό δε που έχουμε συνειδητοποιήσει, ειδικά τον τελευταίο χρόνο και με τον πόλεμο στην Ουκρανία και την ενεργειακή κρίση που βιώνουμε στην Ευρώπη, είναι ότι θα χρειαστούμε πρωτοφανείς ιστορικά ενέργειες για να επιταχύνουμε τη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια", τονίζει η κ Καπόγλου που παραθέτει παράγοντες που οδηγούν σε τέτοιες άκρως πρωτοποριακές τεχνολογίες. "Σε παγκόσμιο επίπεδο δεν έχουμε αυτή τη στιγμή ένα ξεκάθαρο σχέδιο για το πως θα γίνει η απεξάρτηση από τον άνθρακα. Έτσι η ESA ξεκίνησε -με την ατζέντα 2025- πριν από δύο χρόνια ώστε να διερευνούμε νέους τρόπους με τους οποίους θα μπορούσε το διάστημα να συνεισφέρει στην κλιματική αλλαγή και στον μετριασμό των επιπτώσεων", εξηγεί.
Η ΕΕ συνεισφέρει βέβαια με τους δορυφόρους με τους οποίους "κάνει το monitoring της κλιματικής κατάστασης", εδώ όμως μιλάμε πια για ρεύμα από το Διάστημα, "μια game-chaning εξέλιξη". "Το θέμα είναι πια το εάν μπορούμε να κάνουμε τόσο μεγάλο τον σταθμό συλλογής ηλιακής ενέργειας και εάν βγαίνουν τα οικονομικά της υπόθεσης. Τις προηγούμενες δεκαετίες έχουν γίνει διάφορες μελέτες, πάντα όμως το κόστος της εκτόξευσης ήταν απαγορευτικό. Τα τελευταία χρόνια όμως ειδικά και με τις ιδιωτικές εταιρίες στις ΗΠΑ όπως η Space X και τους reusable space launchers που κατεβάζουν δραματικά το κόστος, όπως και με διάφορες άλλες καινοτομίες που σχετίζονται με την παραγωγή δορυφορικών συστημάτων, έχει υπάρξει μια δραματική πτώση του κόστους", εξηγεί η Ελληνίδα επιστήμονας του Τμήματος Στρατηγικού Σχεδιασμού και Καινοτομίας για ανθρώπινη και διαστημική εξερεύνηση της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας.
Από το Διάστημα στη Γη και στις ζωές μας
Η Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία με αυτά τα δεδομένα αποφάσισε το 2022 να «τρέξει» δύο παράλληλες τεχνικές έρευνες, παράλληλα με τη βιομηχανία, για να επανεξετάσει το κόστος και να το συγκρίνει με τις επίγειες μορφές ανανεώσιμης ενέργειας. "Αυτό που βρήκαμε είναι γενικά πως η ηλιακή ενέργεια στο Διάστημα μπορεί συμπληρωματικά να συνεισφέρει σε όλη τη μετάβαση για τον στόχο Net Zero. Επειδή κάθε τρεισήμισι χρόνια γίνεται ένα συμβούλιο υπουργών που αποφασίζουν τη χρηματοδότηση της ESA για την επόμενη δεκαετία, χρειάζεται μια συμφωνία τους για να χρηματοδοτήσουν ένα τέτοιο πρόγραμμα για τρία χρόνια. Στην ουσία έτσι θα κοιτάξουμε να βρούμε περισσότερες αποδείξεις για το πως αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί. Η κεντρική ιδέα είναι πως έχουμε μέχρι τώρα κάνει διάφορους υπολογισμούς «στο χαρτί», θέλουμε όμως τώρα να δημιουργήσουμε τον εξοπλισμό, το hardware, στο έδαφος...", σημειώνει η επιστήμονας Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας.
"Δεν είμαστε ακόμη 100% σίγουροι πως αυτό μπορεί να λειτουργήσει. Πιστεύουμε όμως πως καθώς η κατάσταση στο όλο ζήτημα της ενεργειακής μετάβασης είναι τόσο δραματική, όλες οι εναλλακτικές ανανεώσιμες πηγές αξίζει να ερευνηθούν. Το καλό είναι πως οι τεχνολογίες που χρειάζονται για αυτή την ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας στο Διάστημα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε πολλές άλλες εφαρμογές και στον διαστημικό χώρο αλλά και στη Γη. Εάν μπορούμε να αποδείξουμε ότι μπορείς να κάνεις αυτή τη μεταφορά ενέργειας με μικροκύματα σε μεγάλες αποστάσεις όπως από το Διάστημα στη Γη, προφανώς αυτό έχει και εφαρμογές και στην καθημερινή μας ζωή στο Γη... Αυτό είναι και το στοίχημα," συμπληρώνει η κα. Καπόγλου απαντώντας στο ερώτημα εαν η τεχνολογία που θα αναπτυχθεί θα έχει και άλλες εφαρμογές πάνω στη Γη.
Η επιστήμονας Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας περιγράφει και μια συνεργασία και με τη αμερικανική NASA η οποία έχει αρχίσει να επανεξετάζει το θέμα: "Τρέχουνε μετά από εμάς και αυτοί τη δική τους μελέτη και θα δημοσιεύσουν τα δεδομένα τους σε μερικούς μήνες. Τον τελευταίο λοιπόν χρόνο έχουν αρχίσει όλο και περισσότερες κυβερνήσεις να μιλάνε για αυτό το θέμα: το να συλλέξουμε στο Διάστημα την ενέργεια και θα την μεταφέρουμε στη Γη" ..
Σε ποιο στάδιο βρίσκεται το SOLARIS
"Ξεκινήσαμε στην ουσία τώρα, τον Ιανουάριο και έχουμε βγάλει μια κλήση στη βιομηχανία, να γίνει μια μελέτη που θα ξεκινήσει τον Μάρτιο του 2023 και για έξι μήνες. Ήδη, μέσα στο δημοσιευμένο ESA SOLARIS, έχουμε το πλάνο και τις τεχνικές που θα γίνουν τα επόμενα τρία χρόνια. Θα κοιτάξουμε για το πως θα γίνει η κατασκευή στο Διάστημα Μεγάλων Δομών (σ.σ Big Structures) που πρέπει να γίνονται με μεγάλη ακρίβεια. Το μεγαλύτερο πράγμα που έχουμε φτιάξει αυτή τη στιγμή στο Διάστημα είναι ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός. Ένα Space Solar Station θα πρέπει να είναι όσο ψηλό είναι το κτίριο Burj Khalifa (σ.σ 830 μέτρα ύψος) στο Dubai! Μιλάμε λοιπόν για τεράστια δομή. Ενώ ξέρουμε να κατασκευάζουμε πράγματα στο Διάστημα θα πρέπει να δούμε εάν μπορούμε να τα κάνουμε σε τόσο μεγάλη έκταση", εξηγεί σε τεχνικό επίπεδο η κ. Καπόγλου.
Ταυτόχρονα ένα ακόμη ζήτημα που πρέπει να δούνε οι μελετητές και οι κατασκευαστές μέσα στα επόμενα τρία χρόνια είναι αν μπορούμε να έχουμε ηλιακά πάνελ στο Διάστημα που να είναι και αρκετά ελαφριά ώστε να μπορούμε να τα εκτοξεύσουμε εύκολα, αλλά και να είναι και αρκετά αποδοτικά. "Ένα καλό που έχουμε βέβαια τεχνολογικά είναι πως εκτός της ατμόσφαιρας συλλέγουμε 40% περισσότερη ηλιακή ενέργεια", τονίζει.
Το επόμενο σημαντικό ερώτημα που θέλουν να απαντήσουν οι επιστήμονες άμεσα, είναι το τμήμα της ασύρματης μεταφοράς ενέργειας, όπου η αποστολή θα πρέπει να γίνει με μικροκύματα. "Σε αυτό το θέμα, τον Οκτώβριο του 2022, η Airbus στη Γερμανία, έξω από Μόναχο έκανε μια μικρή επίδειξη και μετέφερε ασύρματα ενέργεια σε μια μικρή απόσταση. Αυτό τώρα θέλουμε να δούμε εάν μπορούμε να το κάνουμε από την γεωστατική τροχιά μέχρι το επίπεδο της Γης - την ενέργεια την εκπέμπεις ασύρματα αλλά έχεις έναν συλλέκτη που πρέπει να "βλέπει" τους συλλέκτες σε γεωστατική τροχιά", εξηγεί η κα Καπόγλου που περιγράφει και μια έτερη σημαντική εφαρμογή της τεχνολογίας. "Σε αυτή την τεχνολογία όμως, ένα ακόμη επιπλέον τεράστιο πλεονέκτημα που υπάρχει είναι πως εάν 'βλέπεις' με τον συλλέκτη σε έναν διαστημικό σταθμό, μπορείς (να στέλνεις) την ενέργεια σε διαφορετικές χώρες. Να στέλνεις από τον Space Solar Station π.χ ενέργεια το βράδυ στην Ευρώπη και το πρωί στην Αφρική, ένα σύστημα που λειτουργεί ως... φορητό!, αναφέρει η επιστήμονας με καταγωγή από τα Ιωάννινα.
Μια διαστημική κούρσα ενέργειας...
"Αυτό που θέλουμε είναι στο συγκεκριμένο πρόγραμμα που ξεκίνησε μόλις είναι να κάνουμε τεχνικές δοκιμές, να... πουσάρουμε τις τεχνολογίες στα όριά τους, και να δούμε αν όντως τα αποτελέσματα που παίρνουμε είναι τα ίδια με αυτά που παίρνουμε στις θεωρητικές μελέτες στο χαρτί. Σε όλα αυτά πάντως υπάρχει υποστήριξη αφού ήδη για να πάρουμε τη στήριξη, για αυτό το τριετές πρόγραμμα, 22 χώρες, μέλη τη ESA σε υπουργικό επίπεδο είπανε "ναι" ενώ στο ευρωπαϊκό επίπεδο, η ΕΕ θα ξεκινήσει τώρα τον Ιανουάριο(2023) το European Innovation Council (EIC), ένα Pathfinder πρόγραμμα που αφορά χρήση ηλιακής ενέργειας με μικροκύματα αλλά στο Διάστημα", σχολιάζει σχετικά με το χρονοδιάγραμμα η κ. Καπόγλου. Εξηγεί πάντως πως η Ευρώπη δεν "τρέχει" μόνη της στη νέα αυτή διαστημική κούρσα καθαρής ενέργειας.
"Στις ΗΠΑ, η συγκεκριμένη τεχνολογία αναπτύσσεται συστηματικά με εκατομμύρια από το στρατιωτικό τμήμα της έρευνας και δη από το US Naval Recearch Lab και το US Airforce Recearch Lab. Εδώ μάλιστα, η αμερικανική νέα υπηρεσία που υπάρχει εδώ και μερικά χρόνια, η Space Force, είχε μέχρι πριν από δύο μήνες σε τροχιά με τη χρήση ενός απόρρητου Μη Επανδρωμένου διαστημικού σκάφους, ένα πείραμα. Αυτό προσγειώθηκε πριν από από λίγο καιρό. Στις ΗΠΑ έχουν και σχέδια για καινούργια πειράματα που θα εκτοξευτούν το 2024 και το 2025. Στην Αμερική γενικότερα όμως, πέρα από αυτές τις στρατιωτικές προσπάθειες, το Caltech (σ.σ California Institute of Technolog) είναι η μόνη αμερικανική μη στρατιωτική προσπάθεια μ έναν χρηματοδότη που έχει επενδύσει 100 εκατομμύρια. Μόλις πριν από λίγες εβδομάδες, μέσα στα Χριστούγεννα, εκτόξευσαν μάλιστα με φορέα της Space X το πρώτο τους διαστημικό σχετικό πείραμα που θα αρχίσει να λειτουργεί τους επόμενους μήνες", αναφέρει η Ελληνίδα επιστήμονας του Τμήματος Στρατηγικού Σχεδιασμού και Καινοτομίας της ESA, πριν αναφερθεί στην έτερη οικονομική υπερδύναμη του πλανήτη, την Κίνα που έχει κάνει πολλές επενδύσεις στον τομέα.
"Έχουν ήδη έναν σταθμό μελέτης για τη συλλογή της ενέργειας και μάλιστα έχουν πει πως τον προσφέρουν και για συνεργασία με άλλες χώρες ενώ ως χώρα σε αυτό τον τομέα έχουν μια αρκετά μακροχρόνια στρατηγική και έχουν κάνει ήδη δηλώσεις για τεράστιους διαστημικούς σταθμούς," προσθέτει η κ Καπόγλου. Η Ιαπωνία τέλος είναι "ίσως η χώρα που έχει αυτή την τεχνολογία περισσότερο από κάθε άλλη ως κομμάτι της διαστημικής πολιτικής της και λέει πως θα φτιάξει επίσης Space Solar έρευνα και Space Solar Station," εξηγεί.
Υπάρχει ελπίδα για διεθνείς συνεργασίες στον τομέα αυτό; "Επειδή αυτή η τεχνολογία είναι σε επιστημονικό επίπεδο αυτή τη στιγμή, υπάρχει συνεργασία και χαρακτηριστικό ήταν πως τον Οκτώβριο του 2022 έγινε συνέδριο όπου το «παρών» έδωσαν και οι Κινέζοι και οι Ιάπωνες και οι Κορεάτες όπως και εταιρίες. Συνεπώς υπάρχει διάλογος. Προφανώς βέβαια σε περιπτώσεις όπως αυτή της Αμερική και της Κίνας, η συνεργασία στο Διάστημα είναι κάτι αδύνατο αφού αυτό απαγορεύεται βάσει νομοθεσίας. Μπορούν, ενδεχομένως, να το κάνουν μέσα από πολλαπλές (σ.σ multilateral) συμμετοχές σε προγράμματα," απαντά η επιστήμονας.
Η ESA στη Σελήνη μέσα από το «Artemis»
Σχετικά με το άλλο τμήμα της εξειδίκευσης της η κ. Καπόγλου είναι ενθουσιασμένη με τις σεληνιακές προοπτικές των ευρωπαϊκών διαστημικών προσπαθειών. "Η ESA είναι ήδη μέρος του προγράμματος "Artemis" που αφορά την επιστροφή των ανθρώπων στο Φεγγάρι καθώς η Ευρώπη παράγει,για το διαστημικό σκάφος Orion, ένα σημαντικό τμήμα που ονομάζεται Support Module και διαθέτει τα συστήματα που κρατάνε "ζωντανό" τον Ωρίωνα στο Διάστημα ενώ παίρνει μέρος και στον διαστημικό σταθμό με την ονομασία Gateway που θα είναι σε τροχιά γύρω από το Φεγγάρι και θα αρχίσει να κατασκευάζεται σε λίγα χρόνια. Η ESA θα παρέχει δύο τμήματα αυτού του Σταθμού. Πρόσφατα στο Ministerial Council της Ευρώπης εγκρίθηκε και η κατασκευή του πρώτου European Lander για τη Σελήνη που θα προσεληνωθεί ρομποτικά το 2030", απαντά όταν ρωτήθηκε για τις δράσεις της ΕΕ σχετικά με την συγκεκριμένη εξέλιξη. Ίσως μάλιστα, όπως αποκαλύπτει, να δούμε και σχετικά σύντομα έναν/μια Ευρωπαίο/α στο Φεγγάρι.
"Στο ανθρώπινο κομμάτι, έχει συμφωνηθεί ήδη με τη NASA να υπάρχουν δύο Ευρωπαίοι αστροναύτες που θα πάνε στο Gateway σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη ενώ έχουν ήδη αρχίσει και συζητήσεις για το πως θα μπορούσε να πάει ένας Ευρωπαίος αστροναύτης στο έδαφος της Σελήνης. Φυσικά προσωπικά πιστεύω πως αυτό, ένα.. τουριστικό ταξίδι , δεν είναι το κύριο ζητούμενο καθώς θα πρέπει να υπάρχει μια συνεχόμενη εκπροσώπηση της Ευρώπης στο Φεγγάρι. Θα γίνουν... τρελά πράγματα στη Σελήνη! όπως στο Apollo αλλά δέκα φορές καλύτερα," καταλήγει η Ελληνίδα- επιστήμονας του Διαστήματος.
Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ
