هل يمكننا إرسال الحرارة إلى الفضاء؟?

السؤال, هل يمكننا إرسال الحرارة إلى الفضاء؟? هو أحد الموضوعات التي حيرت العلماء والمهندسين لسنوات. بينما نعلم أن الألواح الشمسية تنبعث منها حرارة, لا نعرف إلى أين تذهب.

قد تكون الألواح الشمسية مائلة أو متصلة لتبريد الأشياء, لكن المشكلة هي أنهم يشيرون إلى بيئة الفضاء, حيث تكون درجة الحرارة باردة والحرارة هدر. فكيف يمكننا تجنب المشكلة?

تسخين في الفضاء

تم اقتراح فكرة إرسال الطاقة الشمسية إلى الفضاء لأول مرة في 1941 بواسطة اسحق اسيموف, الذي وصف محطة فضائية يمكنها إرسال الطاقة الشمسية إلى كواكب خارج الأرض.

في 1968, طور باحثو ناسا مفهوم قمر صناعي للطاقة الشمسية, باستخدام ميل مربع من مجمعات الطاقة الشمسية في مدار متزامن مع الأرض. ستمتص هذه الألواح طاقة الشمس وتحولها إلى حزمة موجات دقيقة تنتقل إلى هوائيات الاستقبال الكبيرة للأرض. الآن, ناسا تجري “هيئة جديدة” دراسة مفاهيم الطاقة الشمسية الفضائية, والتي يمكن استخدامها في إرسال الطاقة الشمسية إلى الفضاء.

الأشعة تحت الحمراء

خلال كسوف الشمس, يمكن لأشعة الشمس تحت الحمراء اختراق الغلاف الجوي ونقل الحرارة إلى الأرض.

تنبعث هذه الطاقة الحرارية على شكل ضوء الأشعة تحت الحمراء, التي يتراوح طولها الموجي بين ثمانية وثلاثة عشر ميكرومترًا, بضع مئات من الألف من البوصة.

وبالمثل, تهرب الأشعة تحت الحمراء من الأرض عبر الغلاف الجوي العلوي, الوصول إلى الفضاء في نفس الوقت.

القمر الصناعي Dyson-Harrop

القمر الصناعي Dyson-Harrop هو جهاز مستقبلي من شأنه أن يرسل الحرارة إلى الفضاء. يعتمد على رياح شمسية ثابتة عالية فوق مسير الشمس, المستوى الذي يحدده مدار الأرض حول الشمس. سيكون على ارتفاع ملايين الكيلومترات فوق الأرض وينتج شعاعًا يبلغ عرضه آلاف الكيلومترات. سيحتاج القمر الصناعي إلى عدسة بين عشرة و 100 متر لتكون فعالة.

لوحات الأشعة تحت الحمراء

يعتقد العلماء أن الألواح تحت الحمراء’ القدرة على شعاع الحرارة في الفضاء. العلماء المشاركون في المشروع, بقيادة الراحل البروفيسور رامان, طور تصميم مبتكر يستخدم طبقات من البوليسترين وثاني أكسيد السيليكون.

تعمل هذه الطبقة كمرآة عالية التقنية, تعكس أشعة الشمس وتبث الحرارة إلى الفضاء المحيط. يمكن أن تخفض هذه الألواح درجات الحرارة الداخلية بقدر ما 5 درجة مئوية. تعكس الطبقة كل ضوء الشمس تقريبًا, يمر عبر الغلاف الجوي وفي الفضاء.

العزل القائم على Airgel من المشعات

الهوائي هو مادة صلبة مسامية, تتكون في الغالب من الهواء. هذه المواد عازلة للغاية بسبب الموصلية الحرارية المنخفضة وتدفق الهواء المنخفض.

لجعلهم, العلماء يزيلون السائل من المحلول, لكن اترك الفراغات بين الجسيمات. تصبح هذه المساحات المسام الهوائية. ثم يقوم المحفز بربط الجسيمات ببعضها البعض, خلق مادة عازلة. يمكن أن يصل حجم الهوائي الهوائي إلى مترين مربعين, أو صغيرة مثل قدم مكعب.

فيلم عاكس

طور علماء في جامعة ستانفورد مادة جديدة يمكنها أن تعكس نطاقًا واسعًا من الضوء. هذه المادة الجديدة 1.8 ميكرون سميكة, مما يجعلها 50 أرق من الورق مرات.

وهي مصنوعة من ثاني أكسيد السيليكون, أكسيد الهافنيوم, والفضة, وتعمل كمرآة لتعكس كل ضوء الشمس الوارد تقريبًا. الفيلم عبارة عن مادة عاكسة للغاية, نقل حرارة الأشعة تحت الحمراء من داخل المبنى إلى الفضاء المحيط. إنها طريقة قابلة للتطبيق لتبريد المباني بسبب كمية أشعة الشمس الكبيرة التي يمكن أن تمتصها.

تبريد المباني بدون كهرباء

اختراع جديد يمكن أن يخفض بشكل كبير كمية الكهرباء المستخدمة لتبريد المباني خلال فصل الصيف, بفضل مادة ثورية جديدة.

هذه المادة, الذي 1.8 ميكرون سميكة, تسخن الأشعة مباشرة في الفضاء الخارجي ويمكن تصنيعها على نطاق تجاري كبير.

هذه المادة الجديدة يمكن أن تقلل من تكاليف الطاقة والطلب على الكهرباء, حيث يستهلك التكييف حاليا حوالي 15% من استهلاك الكهرباء في الولايات المتحدة. قد تقلل هذه التقنية أيضًا من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.