25 נוב' 2019

​המערכת הזעירה 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 סולארית ופיסיקה סביבתית ע"ש אלכסנדר ירסין במכונים לחקר המדבר ע"ש יעקב 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.


מראה כללי של ההתקן שבו יבוצע הניסוי במסגרת ניסוי החומרים של נאס"א בתחנת החלל הבינלאומית​​


משימות בחלל אינן עניין מורכב עבור גופים צבאיים או ממשלתיים עתירי תקציב. אולם, עבור גופים מסחריים ופרטיים העלות הכרוכה בהן בעלת חשיבות עליונה. מאז שתאגידי חלל פרטיים הפחיתו באופן משמעותי את עלויות השיגור, מערכות האנרגיה הסולארית מהוות חלק גדול יותר מעלות המערכת. מכיוון ששוק החלל הפרטי צמח במהירות עצומה והפך לתעשייה שלמה המגלגלת מיליארד דולרים בשנה וכוללת 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 ומוצמד 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, ועובי 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.

NASA 1.png

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 בשנת 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 עוד יותר את הספק החשמלי הספציפי 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). מכיוון שממדי מרכז אור השמש תלויים בגודל התא, מכלול הדור השני יהיה בעובי של פחות מ-1.0 מ"מ.

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).



אב-הטיפוס הראשון מורכב מ-90 מרכזי אור שמש מזעריים, המצולם לאחר הכנסת 12 תאי שמש (משושים שחורים). מטבע של רבע דולר אמריקאי להשוואה