تطوير أشعة ليزر مستوحاة من الطبيعة تمد البعثات الفضائية بطاقة مستدامة
تاريخ النشر: 20th, November 2024 GMT
#سواليف
أعلن علماء أن #الليزر الذي يمكنه استغلال قدرة #البكتيريا الطبيعية على تحويل #ضوء_الشمس إلى #طاقة، يمكن أن يمد #بعثات_المريخ المستقبلية بالطاقة ويوفر مصدرا للطاقة النظيفة على الأرض.
وتستلهم هذه التكنولوجيا آلية عملها من الطريقة التي تحول بها النباتات والبكتيريا الضوء إلى طاقة كيميائية من خلال التمثيل الضوئي.
والهدف هو إعادة استخدام هوائيات حصاد الضوء (light-harvesting antennae) من أنواع معينة من البكتيريا الضوئية “لتضخيم” الطاقة من ضوء الشمس، وتحويلها إلى أشعة ليزر يمكنها نقل هذه الطاقة عبر الفضاء.
مقالات ذات صلة
ويأمل العلماء أن استخدام المواد العضوية بدلا من المكونات الاصطناعية “القابلة للتلف” يعني أنه يمكن إعادة إنشاء الليزر بشكل فعال في الفضاء، أي أنه يمكن الاحتفاظ به قيد التشغيل دون الحاجة إلى إرسال مكونات جديدة من الأرض.
وعلى عكس الألواح الشمسية شبه الموصلة التقليدية التي تحول ضوء الشمس إلى كهرباء، فإن هذه العملية لن تعتمد على أي مكونات إلكترونية.
ويبحث المشروع، المسمى APACE، أولا في تطوير التكنولوجيا في ظل ظروف المختبر، قبل اختبارها وتحسين ملاءمتها للاستخدام في الفضاء.
ويقول العلماء إنه إذا نجحت هذه التقنية، فيمكن استخدامها من قبل وكالات الفضاء العالمية لاستكشاف الفضاء، بما في ذلك القواعد القمرية أو بعثات المريخ، فضلا عن توفير طريقة جديدة لنشر الطاقة النظيفة واللاسلكية على الأرض.
وقال البروفيسور إريك غوجر، من معهد الفوتونيات وعلوم الكم في هيريوت وات، ومقرها في إدنبرة، اسكتلندا، إن هذه التقنية قد تكون “اختراقا في مجال الطاقة الفضائية. إن توليد الطاقة المستدامة في الفضاء، دون الاعتماد على مكونات قابلة للتلف يتم إرسالها من الأرض، يمثل تحديا كبيرا”.
وتابع: “يهدف مشروع APACE الخاص بنا إلى إنشاء نوع جديد من الليزر يعمل بأشعة الشمس”.
ويشرح: “إن ضوء الشمس العادي عادة ما يكون ضعيفا جدا لتشغيل الليزر بشكل مباشر، ولكن هذه البكتيريا الخاصة فعالة بشكل لا يصدق في جمع وتوجيه ضوء الشمس من خلال هياكل حصاد الضوء المصممة بشكل معقد والتي يمكنها تضخيم تدفق الطاقة بعدة مرات من حيث الحجم بشكل فعال من ضوء الشمس إلى مركز التفاعل. وسيستخدم مشروعنا هذا المستوى من التضخيم لتحويل ضوء الشمس إلى شعاع ليزر دون الاعتماد على المكونات الكهربائية”.
وأضاف: “إذا كان من الممكن بناء تقنيتنا الجديدة واستخدامها في محطات الفضاء، فقد تساعد على توليد الطاقة محليا وحتى تقديم طرق لإرسال الطاقة إلى الأقمار الصناعية أو إلى الأرض باستخدام أشعة الليزر تحت الحمراء”.
ومن المنتظر أن يبدأ فريق البحث باستخراج ودراسة آلية حصاد الضوء الطبيعي من أنواع البكتيريا التي تطورت للبقاء في ظروف الإضاءة المنخفضة للغاية.
وتتمتع هذه البكتيريا بهياكل هوائيات جزيئية متخصصة للغاية يمكنها التقاط وتوجيه كل فوتون من الضوء الذي تتلقاه تقريبا، ما يجعلها أكثر مجمعات الطاقة الشمسية كفاءة في الطبيعة.
وسيقوم العلماء أيضا بتطوير نسخ اصطناعية من هذه الهياكل ومواد ليزر جديدة يمكنها العمل مع كل من حصاد الضوء الطبيعي والاصطناعي.
ويخطط العلماء بعد ذلك لدمج هذه المكونات في نوع جديد من مواد الليزر واختبارها في أنظمة أكبر حجما.
ومن المتوقع أن يكون النموذج الأولي للتكنولوجيا الجديدة جاهزا للاختبار في غضون ثلاث سنوات.
المصدر: سواليف
كلمات دلالية: سواليف الليزر البكتيريا ضوء الشمس طاقة ضوء الشمس إلى حصاد الضوء
إقرأ أيضاً:
عاجل| أقوى موجات غضب الطبيعة: إعصار القنبلة يضرب أمريكا.. ماذا يتبقى من كاليفورنيا بعد 48 ساعة؟
يستعد الساحل الغربي للولايات المتحدة الأمريكية، إلى استقبال «إعصار القنبلة» الذي يتوقع أن يجلب معه رياحًا قوية وأمطارًا غزيرة بدءًا من يوم الثلاثاء حتى يوم الخميس، إذ يشير خبراء الأرصاد الجوية، إلى أن نظام العاصفة سيشهد انخفاضًا كبيرًا في الضغط الجوي خلال الـ48 ساعة المقبلة، بسبب نظام الضغط المنخفض المتجه إلى شمال كاليفورنيا وأوريجون.
ما التكوين القنبلي؟وبحسب موقع «WeatherNation»، من المتوقع أن يشهد نظام العاصفة انخفاضًا سريعًا في الضغط من أكثر من 1000 مليبار، إلى أقل من 950 مليبار، ويُعرف الانخفاض لأكثر من 24 مليبار في 24 ساعة عند خطوط العرض بين المناطق الاستوائية والمناطق القطبية، باسم «التكوين القنبلي»، وهو تحويل العاصفة إلى ما يسمى بالإعصار القنبلي، وفقًا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA).
ويمكن أن تحدث ظاهرة الإعصار القنبلي عندما تصطدم كتلة هوائية باردة بكتلة هوائية دافئة، مثل الهواء فوق مياه المحيط الدافئة، ويشار إليها شعبيًا باسم «إعصار القنبلة».
وتتمثل التأثيرات الأشد، التي صنفتها جامعة كاليفورنيا في سان دييجو، بأنها «شديدة الضراوة»، ستكون بين منطقة خليج سان فرانسيسكو ويوريكا في كاليفورنيا، ومن المتوقع أن تمتد التأثيرات القوية للعاصفة إلى أقصى الشمال حتى وسط ولاية أوريجون وإلى أقصى الجنوب حتى ساليناس في كاليفورنيا، وتشمل هذه التأثيرات الرياح العاتية والأمطار الغزيرة واحتمال حدوث فيضانات مفاجئة.
وقد تصل سرعة الرياح إلى 70 ميلًا في الساعة (113 كم/ساعة) في المناطق المكشوفة، وقد تهطل الأمطار بمعدل 2 إلى 4 بوصات يوميًا (5 إلى 10 سنتيمترات)، وفقًا لموقع «فوكس ويذر»، وقد تتساقط ثلوج يصل ارتفاعها إلى 2 قدم (0.6 متر) على الجبال التي يزيد ارتفاعها عن 3500 قدم (1067 مترًا)، ومع تطور نظام الضغط المنخفض قد ينشأ ما يسمى بالنهر الجوي، إذ يمكن أن تؤدي هذه الأنظمة إلى هطول أمطار غزيرة ورياح عاصفة.
مخاطر تكوّن الأنهار الجويةوعادة ما تهدد الأنهار الجوية الممتلكات والأرواح، لكنها تحمل أيضًا المياه التي تشتد الحاجة إليها إلى الساحل الغربي، ووفقًا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، فإن 30% إلى 50% من الأمطار السنوية في ولايات الساحل الغربي، تأتي من خلال عدد قليل، من الأحداث النهرية الجوية كل عام.
قد صدرت تحذيرات من عاصفة شتوية تتضمن تساقط ثلوج كثيفة عبر المرتفعات العالية في شمال كاليفورنيا حتى يوم الأربعاء، وبحسب موقع «WeatherNation» قائلًا: «إذا كنت تعيش في منطقة منخفضة معرضة للفيضانات، فكن مستعدًا للمغادرة في حالة صدور تحذيرات من حدوث فيضانات مفاجئة».
ويشكل «إعصار القنبلة» أحد أقوى موجات غضب الطبيعة، فبحسب شبكة «NBC News» الأمريكية، حذرت هيئة الأرصاد الجوية الأمريكية، من العواصف الشتوية، التي تأتي بعد مرور فترة قصيرة من كارثة إعصار هيلين المدمر، والتي لم تتعاف كثير من الولايات من تأثيراتها، متوقعة أن يهدد نشاط تلك العواصف ملايين المواطنين، في ظل مواصلة التحذيرات من الخطورة المحتملة للرياح والفيضانات والظروف المناخية المتجمدة.
دمار واسع وخسائر بعشرات الملياراتوخلف الإعصار هيلين، كارثة طبيعية وإنسانية في جنوب شرق الولايات المتحدة، لا سيما كاليفورنيا، حيث أسفر عن مقتل العشرات، وفرض حالة كوارئ قصوى بعدما تسبب في دمار واسع، وقطع الكهرباء على الملايين، وتركت الأمطار الغزيرة الناس عالقين وبدون مأوى.
وقدرت شركة «موديز أناليتيكس» للأبحاث والتحليلات، حجم الأضرار والخسائر في الممتلكات بين 15 و26 مليار دولار، فيما توقعت شركة «أكيو ويذر» أن يصل إجمالي الخسائر الاقتصادية في أمريكا ما بين 95 و110 مليارات دولار.
غواصات في دول عربية المرعبة تثير مخاوف الغرب