Laserele „alimentate de lumina soarelui" ar putea transforma călătoriile în spaţiu

Postat la: 18.11.2024 |

Laserele care exploatează capacitatea naturală a bacteriilor de a transforma lumina solară în energie ar putea alimenta misiunile spaţiale către Marte şi ar putea reprezenta, de asemenea, o sursă de energie curată furnizată pe Pământ, au anunţat oamenii de ştiinţă.

Tehnologia este inspirată de modul în care plantele şi bacteriile transformă lumina în energie chimică printr-un proces numit fotosinteză. Scopul este de a refolosi antenele de captare a luminii de la anumite tipuri de bacterii fotosintetice pentru a „amplifica" energia solară şi de a o transforma în raze laser ce pot transmite această energie în spaţiu. Oamenii de ştiinţă speră, totodată, că prin utilizarea materialelor organice în locul componentelor artificiale „perisabile" laserele ar putea fi re-dezvoltate în spaţiu - ceea ce înseamnă că acestea ar putea fi menţinute în funcţiune fără a fi necesară trimiterea de noi componente de pe Pământ.

Spre deosebire de panourile solare convenţionale cu semiconductori, care transformă lumina solară în electricitate, acest proces nu s-ar baza pe niciun component electronic. Proiectul - denumit APACE - vizează mai întâi dezvoltarea tehnologiei în condiţii de laborator, înainte de a-i fi testat şi perfecţionat potenţialul de utilizare în spaţiu. În cazul în care va avea succes, cercetătorii susţin că această tehnologie ar putea fi utilizată de agenţiile spaţiale pentru alimentarea misiunilor de explorare a spaţiului - inclusiv baze pe Lună sau misiuni pe Marte - precum şi ca nouă modalitate de transmitere a energiei curate, fără fir, pe Pământ.

Tehnologia este dezvoltată de o echipă internaţională ce include cercetători de la Universitatea Heriot-Watt din Edinburgh. Profesorul Erik Gauger, de la Institute of Photonics and Quantum Sciences Heriot-Watt din cadrul Universităţii Heriot-Watt, a declarat că tehnologia ar putea reprezenta „o descoperire majoră în domeniul energiei spaţiale". "Generarea durabilă de energie în spaţiu, care nu depinde de componente perisabile trimise de pe Pământ, reprezintă o mare provocare", a declarat el.

„Cu toate acestea, organismele vii sunt experte în auto-suficienţă şi auto-asamblare. Proiectul nostru nu doar că se inspiră din biologie, dar merge mai departe, bazându-se pe funcţionalitatea care există deja în mecanismele fotosintetice ale bacteriilor pentru a realiza o descoperire majoră în domeniul energiei spaţiale", a adăugat profesorul notând că proiectul APACE „vizează crearea unui nou tip de laser alimentat de lumina solară".

„Lumina solară obişnuită este, de obicei, prea slabă pentru a alimenta direct un laser, însă aceste bacterii speciale sunt incredibil de eficiente în a colecta şi a canaliza lumina solară prin structurile lor complexe de captare a luminii, ce pot amplifica efectiv fluxul de energie de la lumina soarelui la centrul de reacţie cu câteva ordine de mărime. Proiectul nostru va utiliza acest nivel de amplificare pentru a converti lumina solară într-o rază laser fără a depinde de componente electrice", a explicat Gauger.

Este deja posibilă cultivarea de bacterii în spaţiu, a amintit el oferind exemple din studiile efectuate la bordul Staţiei Spaţiale Internaţionale (ISS). „Unele bacterii rezistente au supravieţuit chiar şi expunerii la spaţiul deschis. Dacă noua noastră tehnologie poate fi construită şi utilizată pe staţiile spaţiale, ea ar putea ajuta la generarea de energie la nivel local şi chiar ar putea oferi o cale de a trimite energie către sateliţi sau înapoi pe Pământ folosind raze laser în infraroşu", a declarat profesorul.

„Această tehnologie are potenţialul de a revoluţiona modul în care alimentăm operaţiunile spaţiale, făcând explorarea (spaţială) mai durabilă şi oferind în acelaşi timp un imbold tehnologiei energiei curate aici, pe Pământ", a precizat el. Toate agenţiile spaţiale importante au în plan misiuni pe Lună sau pe Marte, a subliniat Gauger. „Noi sperăm să contribuim la alimentarea lor cu energie", a adăugat specialistul. Echipa de cercetare va începe prin extragerea şi studierea mecanismelor naturale de captare a luminii din tipuri de bacterii care au evoluat pentru a supravieţui în condiţii de lumină extrem de scăzută.

Aceste bacterii au structuri de antene moleculare foarte specializate, care pot capta şi canaliza aproape fiecare foton de lumină pe care îl primesc, fiind astfel cei mai eficienţi colectori de lumină solară din natură. Cercetătorii vor dezvolta, de asemenea, versiuni artificiale ale acestor structuri şi noi materiale laser care pot funcţiona atât cu captatori de lumină naturali cât şi artificiali. Cercetătorii intenţionează să combine apoi aceste componente într-un nou tip de material laser, pe care să îl testeze în sisteme din ce în ce mai mari.

Primul prototip al noii tehnologii ar urma să fie gata pentru testare în trei ani. Proiectul APACE, în valoare de 4 milioane de euro (4,2 milioane de dolari americani), este finanţat în comun de Consiliul European pentru Inovare şi Innovate UK, agenţia naţională pentru inovare a Regatului Unit. Acesta reuneşte cercetători din Regatul Unit, Italia, Germania şi Polonia.