ראיון מיוחד לחג: ג'ון מנקינס, מנהל הפרויקט בנאס"א לאנרגיה סולארית מהחלל, מספר מה עומד בינינו לבין ייצור אנרגיה סולארית מחוץ לגבולות האטמוספירה. בינתיים, הוא עמל על מימון הפרויקט הגרנדיוזי שעשוי לשנות את תפיסת האנרגיה הסולארית כפי שהכרנו אותה

לפרוץ את מחסום השמים: אנרגיית שמש מהחלל

בהנחה שגבול יצירת האנרגיה מצוי בשמים, יש מי שרוצה לפרוץ גם אותו. הרעיון לייצור אנרגיה בחלל תוך הקרנתה אל תוך האטמוספרה עד לאדמה הוא רעיון ותיק שנהגה לראשונה בשנות ה-60. מאחורי הקונספט עומד הרעיון שקובע כי לוויינים שייצרו אנרגיה סולארית לא יפלטו גזי חממה וגם לא יחלשו על נדל"ן אינסופי על פני הכדור. ברגע שהעלויות הראשוניות יומצאו  – ומדובר בעלויות אדירות – מאמינים חוקרים בתחום כי התחזוקה עצמה תהיה זולה יחסית, שכן למודלים הסולאריים יש חיי מדף ארוכים, שלא לדבר על  החזר ההשקעה שיבוא ממקור אנרגיה בלתי נדלה, השמש. 

כיום ישנם מספר פרויקטים סביב העולם החותרים לייצר מציאות שכזו כאשר אחד הבולטים שבהם הוא פרוייקט המפותח בסוכנות החלל האמריקנית NASA. "אנרגיה סולארית מהחלל זה קונספט מאוד אלגנטי", אומר ג'ון מנקינס, מנהל הפרוייקט בנאס"א לאנרגיה הסולארית מהחלל. "אור שמש ייקצר בחלל על ידי פלטפורמה גדולה (לווין אנרגיה סולארית – SPS) במסלול גבוה מכדור הארץ, לאחר מכן הוא יומר לאלומת גלי מיקרו ואז יועבר לקולטנים בעלי יעילות גבוהה על האדמה. הקונספט שלי נקרא " SPS-ALPH" (לווין אנרגיה סולארית על ידי אמצעים של Arbitrarily Large PHased Array). הוא ייחודי בכך שהוא מערב בניית פלטפורמה גדולה מאוד ממספר אדיר של פיסות קטנות ובכך מאפשר מחיר נמוך של ייצור המוני של המערכת".

ל-SPS, הוא מסביר, יש מספר יתרונות על פני אנרגיה סולארית שמיוצרת על פני כדור הארץ. "ה-SPS בחלל מקבל את מלוא האנרגיה של השמש שלא נחלשת על ידי המעבר דרך האטמוספרה של כדור הארץ. האנרגיה בחלל מחוסנת מפני הלילה ומסוגלת למסור את האנרגיה הסולארית כמעט ללא הפסקה. היא מחוסנת למזג האוויר ויכולה לספק אנרגיה סולארית דרך אובך ועננות". עם זאת, הוא אומר, ישנם גם חסרונות. "הפלטפורמה חייבת להיות ממוקמת בחלל וכך מערכות הנעה חדשות חייבות להיות מפותחות בכדי שזה יעבוד. האנרגיה צריכה להיות מועברת באופן אלחוטי (דבר פחות אפקטיבי מאשר שימוש בכבלים חשמליים). לSPS-ALPH יש יתרונות על פני קונספטים אחרים של SPS מאחר והוא מאוד מודולארי ועמיד בפני תקלות הודות לעיצוב שלו".

באשר לסכנות אפשריות אומר מנקינס, כי הדבר תלוי באופן בו המערכת מהונדסת. "אם עושים בחירות גרועות יכולות להיות כמה סכנות. לדוגמא הקרן יכולה להיות בעוצמה גבוהה (למשל לייזר), דבר שיכול להיות מסוכן. יחד עם זאת, אין סכנות ידועות שלא ניתן להימנע מהן בעיצוב מערכת ה-SPS-ALPH. כמובן שיש לנהוג בזהירות במהלך הפיתוח בכדי להבטיח שמחשיבים את הסיכונים האפשריים וגוברים עליהם".

את הקשיים לפרויקט חדשני שכזה מסביר גם פרופסור דוד פיימן מהמרכז הלאומי לאנרגיית שמש באוניברסיטת בן גוריון. "ישנם הפסדי אנרגיה משמעותיים הקשורים בהמרה של החשמל הסולארי לצורת אנרגיה שתוכל להקרין למטה לארץ, זאת דרך קרן לייזר או קרינת מיקרו-גל. קיימים הפסדים הקשורים עם איסוף הקרינה והמרתה בחזרה לחשמל על האדמה. המחירים הם, מילולית, אסטרונומיים, בגלל שכל הציוד צריך להיות משוגר מהאדמה. כל שיגור מאוד מוגבל במשקל שהוא יכול לשאת, כך שיהיה צורך בהרבה מאוד שיגורים, דבר שיגרום לזיהום אטמוספרי ניכר. קיים חשש באשר לכמה מדויקת הקרינה ארצה צריכה להיות ומה יקרה אם הקרן תפספס את המטרה, למשל אם פעילות אוייב תביא לסטייתו של הלויין".

ישנן מחשבות שונות כיצד להתמודד עם הקשיים הללו, הוא מסביר. "אחת המחשבות היא לבנות מתקני ייצור על הירח ולשגר את חומרי הבנייה משם למסלול סביב כדור הארץ (שמבחינה אנרגטית עדיף בהרבה משיגורם משטח כדור הארץ, ולא מזהם). זה קל אנרגטית לשגר משטח הירח מפני שכוח המשיכה הוא חלש בהרבה מאשר זה שבארץ ואין שם אטמוספרה. כמו כן, בירח יש שפע אספקה של סיליקון וואקום מוחלט. כך שאין צורך ב"חדר נקי" בכדי לייצר את הפנלים הסולאריים".

לדבריו של מנקינס "ישנן תוכניות מתמשכות לפיתוח SPS ביפן ובסין. ב-2011 האקדמיה הבינלאומית לאסטרונאוטיקה השלימה את ההערכה הבינלאומית הראשונה שערכה בנושא ואישרה שהפרויקט אפשרי מבחינה טכנית. בארצות הברית אני החוקר המנהל של פרוייקט ה- SPS-ALPH שהשלים מחקר שהגדיר גישה חדשה הייפר מודולרית. כעת אני מחפש עבורו עוד מימון בכדי להמשיך לעבוד עליו".

מנקינס מחזק את דבריו של פרופסור פיימן בדבר המכשול כלכלי. "האמת היא שהמגבלה להמשיך קדימה עם הפרויקט היא המימון. אם המימון היה מאושר היום, אז ההדגמה הראשונה בקנה מידה קטן הייתה יכולה להיות בחלל תוך חמש שנים והפיילוט הרציני הגדול יוכל להיות בפעולה תוך 10-12 שנים. אני מקווה שה-SPS-ALPH יהיה הפרויקט הסולארי הראשון בחלל".

נכון להיום אין מירוץ גלובלי להשגת האנרגיה הסולארית מהחלל כפי שהיה בזמנו לעבר הירח. "ישנם פרויקטים ביפן ובסין", אומר מנקינס. "יחד עם זאת הנושא הזה לא מאוד מוכר במעגלי מדיניות כלליים, כמו גם בקרב הציבור. אין מרוץ כרגע".

ומה לגבי ישראל? לפי דבריו של פרופסור פיימן לא נראה שכרגע יש בארץ שאיפה רצינית לקחת חלק בפריצת גבול השמים. "אני לא יודע לומר אם יש תוכניות לקראת מחקר כזה אך מכל מקום יש לנו בהחלט די אור שמש במדינה לספק 90% מהחשמל העתידי שלנו מאנרגיה סולארית שתיוצר על האדמה בנגב – ללא הצורך ללכת לחלל, כך שאני אחשיב מחקר שכזה כבזבוז רציני של כסף".