تبدیل نور خورشید به لیزر با الهام از فتوسنتز باکتری‌ها

دانشمندان در پروژه جدیدی به نامAPACEآنها روشی برای تبدیل مستقیم نور خورشید به لیزر و استفاده از آن در پروژه های فضایی ابداع کرده اند.

در این فناوری جدید، نور خورشید که به پرتوهای لیزر تبدیل می‌شود، انتقال انرژی را در فواصل دور، مانند فاصله بین زمین و ماهواره یا حتی فضاپیماها تسهیل می‌کند. این رویکرد از روشی الهام گرفته شده است که باکتری ها و سایر گیاهان و موجودات انرژی خورشیدی را از طریق فتوسنتز به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند. استفاده مجدد از اجزا و ساختارهای سلولی گیاهان و باکتری ها برای تبدیل نور خورشید به پرتو لیزر، عنصر کلیدی در این فناوری است.

در صورت موفقیت این فناوری نوآورانه، آژانس های فضایی می توانند با هزینه بسیار کم انرژی لازم را برای پایگاه های فضایی در ماه یا حتی مریخ فراهم کنند. همچنین راه های جدیدی برای انتقال بی سیم نیرو به زمین و حل مشکلات برق ناپایدار ارائه می دهد.

پروژه APACE محققانی از بریتانیا، ایتالیا، آلمان و لهستان را گرد هم آورد تا به پیشرفت این فناوری کمک کنند. در این پروژه، دانشمندان در حال سیم کشی مجدد ساختار سلولی باکتری های فتوسنتزی هستند که نور خورشید را جذب کرده و به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند. این تیم از دانشمندان قصد دارند ابتدا این ایده را در شرایط آزمایشگاهی آزمایش کنند و سپس در صورت موفقیت، آن را برای استقرار در فضا آماده کنند.

محققان کار خود را با مطالعه ساختار سلولی نوع خاصی از باکتری ها آغاز کردند. این باکتری ها برای زنده ماندن در نور بسیار کم تکامل یافته اند. آنها ساختارهای سلولی خاصی دارند که می توانند تقریباً هر فوتون نوری را که دریافت می کنند به کارآمدترین مقدار انرژی ممکن تبدیل کنند.

با مطالعه چنین ساختاری، تیم می‌تواند نسخه‌های مصنوعی آن را توسعه دهد و این ساختار را با نور مصنوعی و نور خورشید آزمایش کند تا بازده تبدیل نور به انرژی دستگاه ساخته‌شده را تأیید کند. اگر این قطعات به درستی کار کنند، دانشمندان از آنها در سیستم های بزرگ استفاده خواهند کرد.

برخلاف پنل های خورشیدی نیمه هادی معمولی که نور خورشید را به سمت آنها هدایت می کنند برق سیستمی الهام گرفته از این باکتری ها بر روی ورقه ای از مولکول های آلی پایدار در فضا ساخته شده است. تولید انرژی پایدار در فضا، بدون تکیه بر ابزارهای زمینی که نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم دارند، یک پیشرفت بزرگ محسوب می‌شود. در این پروژه نه تنها از مدل های بیولوژیکی، بلکه از قابلیت های بیولوژیکی باکتری ها در مقیاس فضایی نیز استفاده شده است.

هدف نهایی این پروژه تولید نوع جدیدی از لیزر خورشیدی است. نور خورشید برای تامین انرژی مستقیم لیزر بسیار ضعیف است، اما ساختارهای مولکولی این باکتری ها در جمع آوری و هدایت نور خورشید بسیار کارآمد است. بنابراین میزان نور خورشید افزایش می یابد و استفاده از نور خورشید را بدون اتکا به قطعات الکتریکی ممکن می سازد یک پرتو لیزر قدرتمند تبدیل شده است

نکته مهم این است که باکتری ها می توانند در فضا رشد کنند. به عنوان مثال، از طریق آزمایش در ایستگاه فضایی بین المللی. برخی از باکتری ها می توانند حتی در برابر تشعشعات شدید فضا زنده بمانند. اگر این فناوری به خوبی کار کند، می توان از آن برای تامین انرژی ماهواره ها یا فضاپیماها استفاده کرد.

دانشمندان انتظار دارند اولین نمونه های آزمایشی را در 3 سال آینده انجام دهند افشای انجام دهید