המערכת הזעירה והחדשנית שפיתח פרופ’ ג’פרי גורדון לניצול אנרגיית השמש בחלל תשוגר לסדרת בדיקות בתנאים מדויקים בראשית 2020
אב- טיפוס מזערי של גנרטור סולארי שפותח באוניברסיטת בן-גוריון ישוגר על ידי סוכנות החלל נאס”א לתחנת החלל הבינלאומית בשנת 2020. ההתקן החדשני להפקת חשמל מאור השמש הינו פרי פיתוח של פרופ’ (אמריטוס) ג’פרי גורדון מהמחלקה לאנרגיה סולרית ופיסיקה סביבתית במכונים לחקר המדבר ע”ש בלאושטיין ושותפיו מארה”ב, ומהווה צעד חשוב לקראת טיסות חלל מסחריות פרטיות. הפיתוח והניסויים פורסמו במהדורה האחרונה של כתב העת הנחשב Optics Express. המחקר ממומן ממענק מטעם משרד המדע והטכנולוגיה.
משימות בחלל הן לא עניין מורכב עבור גופים צבאיים או ממשלתיים עתירי תקציב. אולם, עבור גופים מסחריים ופרטיים העלות הכרוכה בהן בעלת חשיבות עליונה. בפרט מאז שתאגידי חלל פרטיים הפחיתו באופן משמעותי את עלויות השיגור, כך שמערכות האנרגיה הסולארית מהוות כעת חלק גדול יותר מעלות המערכת. מכיוון ששוק החלל הפרטי צמח במהירות עצומה והפך לתעשייה שלמה המגלגלת מיליארד דולרים בשנה הכולל עשרות תאגידים, עולה הצורך להמציא וליישם פתרונות סולאריים חדשניים וברי ביצוע. יישום מכשירים סולאריים מזעריים, שיכולים לשפר את ייצור ההספק החשמלי הספציפי (וואט לקילוגרם) במחיר משתלם, יכול לענות על צורך זה.
אב-הטיפוס שפותח כולל מרכז אור שמש קומפקטי בעל מסה נמוכה, העשוי זכוכית יצוקה ומצומד ישירות לתאי שמש מודפסים, כל אחד מהם מורכב מכמה חומרים שונים שביחד מנצלים ביעילות את רוב הספקטרום הסולארי. האב-טיפוס כה דק עד שעוביו הכולל הוא רק 1.7 מ”מ, כשעובי התאים הסולאריים המחוברים לצדדיו 0.65 מ”מ. יתרון בולט של ההתקן הוא הסבילות האופטית שלו לטעויות בהכוונת התאים אל השמש, רעידות מבניות ועיוות תרמי, תוך אספקת הספק חשמלי ספציפי המיועד למשימה ביעילות חסרת תקדים.
כיתוב: ציור סכמטי של שכבות האב-טיפוס, המורכב ממיקרו-תאי שמש, מרכז אור שמש רפלקטיבי יצוק וזכוכית הגנה דקה
סוכנות החלל נאס”א החליטה לצרף את האב-טיפוס לשיגור הראשון שלה לשנת 2020 אל תחנת החלל הבינלאומית כך שיוכלו לבחון השפעת קרינה קוסמית והפרשי טמפרטורה עצומים במעבר אל מחוץ לכדור הארץ. הצוות עובד כעת על פיתוח הדור השני שיוכל להגדיל את אספקת ההספק החשמלי הספציפי עוד יותר ומתבסס על תאים סולאריים יעילים יותר, המפותחים במעבדת הצי האמריקאי, בעובי 0.17 מ”מ בלבד (לשם השוואה, עובי נייר הוא 0.10 מ”מ). כיוון שממדי מרכז אור השמש תלויים בגודל התא, מכלול הדור השני יהיה בעובי של פחות מ-1.0 מ”מ.
כיתוב: אב-הטיפוס הראשון, מורכב מ-90 מרכזי אור שמש מזעריים, המצולם לאחר הכנסת 12 תאי שמש (משושים שחורים). מטבע של רבע דולר אמריקאי להשוואה. צילום: אוניברסיטת בן-גוריון בנגב
לאחר וידוא שלמות החומר ויציבות בתנאי עבודה בחלל, ההתקן צפוי להיכנס לשימוש לא רק במשימות פרטיות אלא גם במשימות של סוכנויות חלל בחלל העמוק הדורשות הספק חשמלי גבוה להנעה חשמלית (למשל במשימות לצדק ושבתאי).
