أعلن علماء عن تطوير ليزر يمكنه استغلال قدرة البكتيريا الطبيعية على تحويل ضوء الشمس إلى طاقة، مما يمهد الطريق لابتكار مصدر طاقة مستدام يدعم بعثات المريخ المستقبلية ويوفر حلاً للطاقة النظيفة على الأرض، هذه التكنولوجيا مستوحاة من آلية التمثيل الضوئي في النباتات والبكتيريا، والتي تحول الضوء إلى طاقة كيميائية.
كيف تعمل التقنية المستوحاة من الطبيعة؟
يهدف المشروع إلى إعادة استخدام هوائيات حصاد الضوء من أنواع معينة من البكتيريا الضوئية، لتعزيز وتضخيم الطاقة من ضوء الشمس وتحويلها إلى أشعة ليزر. هذا الليزر سيكون قادراً على نقل الطاقة عبر الفضاء، ما يمكن استخدامه في بعثات فضائية متنوعة. وتعتمد هذه الفكرة على المواد العضوية بدلاً من المكونات الاصطناعية التقليدية القابلة للتلف، ما يتيح إنشاء الليزر في الفضاء دون الحاجة إلى نقل قطع غيار من الأرض.
ميزة الليزر مقارنة بالألواح الشمسية التقليدية
على عكس الألواح الشمسية التقليدية، التي تعتمد على المكونات الإلكترونية لتحويل ضوء الشمس إلى كهرباء، هذه التقنية لا تعتمد على أي مكونات إلكترونية، مما يجعلها أكثر كفاءة وملاءمة للاستخدام في الظروف الفضائية.
مشروع APACE: تطوير التكنولوجيا تحت ظروف المختبر
يتم تطوير هذا المشروع تحت اسم "APACE"، حيث يبدأ العلماء باختبار التكنولوجيا تحت ظروف المختبر قبل تحسينها للاستخدام الفضائي،إذا نجحت هذه التقنية، فمن المتوقع أن تستخدمها وكالات الفضاء العالمية في استكشاف القمر والمريخ، إلى جانب توفير طاقة نظيفة ولاسلكية على الأرض.
إمكانات تقنية الليزر المستدام في الفضاء
قال البروفيسور إريك غوجر، من معهد الفوتونيات وعلوم الكم في هيريوت وات، إن هذه التقنية يمكن أن تمثل "اختراقاً في مجال الطاقة الفضائية"، إذ يهدف مشروع APACE إلى تطوير ليزر يعمل باستخدام أشعة الشمس دون الاعتماد على مكونات قابلة للتلف من الأرض، وأوضح أن ضوء الشمس العادي غير كافٍ لتشغيل الليزر بشكل مباشر، لكن البكتيريا الخاصة المستخدمة في المشروع قادرة على جمع وتوجيه الضوء بفعالية مذهلة، بفضل هياكلها المصممة بدقة، مما يعزز تدفق الطاقة بشكل كبير.
استخدامات مستقبلية للطاقة الليزرية في الفضاء
في حال نجاح التقنية الجديدة، يمكن أن تستخدم في توليد الطاقة مباشرة في محطات الفضاء، وقد تساهم أيضاً في إرسال الطاقة إلى الأقمار الصناعية أو إلى الأرض باستخدام أشعة الليزر تحت الحمراء.
الخطوات القادمة في تطوير التقنية
سيبدأ فريق البحث بدراسة آلية حصاد الضوء من أنواع البكتيريا التي تطورت للبقاء في ظروف إضاءة منخفضة، حيث تتمتع هذه البكتيريا بهياكل هوائيات جزيئية قادرة على جمع وتوجيه الضوء بشكل فعال. كما سيعمل العلماء على تطوير نسخ اصطناعية من هذه الهياكل ومواد ليزر جديدة يمكنها العمل مع الضوء الطبيعي والاصطناعي، ومن المتوقع أن يكون النموذج الأولي لهذه التكنولوجيا جاهزاً للاختبار في غضون ثلاث سنوات، ما قد يحدث نقلة نوعية في استخدام الطاقة في الفضاء.
