Gửi bình luận
Kỹ sư điện Ed Tate từng hoài nghi về các đề xuất phát triển điện mặt trời từ không gian khi ông lần đầu nghe đến ý tưởng này cách đây 7 năm. Nhưng giờ thì Tate không chỉ là 'tín đồ' mà còn hăng say như một nhà 'truyền đạo' với công nghệ này.
Tại hội nghị Satellite 2025 hồi tháng 3, Tate kể lại: “Phản ứng đầu tiên của tôi khi ấy là: ‘Nghe như khoa học viễn tưởng vậy. Tôi không nghĩ chuyện đó khả thi’. Nhưng giờ tôi phải nghĩ lại”.
Tate cho biết ông đã “trực tiếp đầu tư để biến điều đó thành hiện thực” trong vai trò giám đốc công nghệ của Virtus Solis Technologies, một công ty khởi nghiệp tại Michigan đang có kế hoạch lắp ráp một mảng pin mặt trời trên quỹ đạo vào năm 2027. Tate không đơn độc trong việc nhìn nhận lại tiềm năng của năng lượng mặt trời không gian (SBSP - Space-Based Solar Power).
Tiến bộ từng bước
Trước đây SBSP bị xem là bất khả thi vì chi phí hạ tầng khổng lồ trên quỹ đạo. Còn giờ SBSP đang dần lấy lại vị thế nhờ các hệ thống phóng như Starship của SpaceX và New Glenn của Blue Origin, vốn hứa hẹn giảm mạnh chi phí phóng và cung cấp đủ không gian cho các ăng-ten SBSP dạng mô-đun. Những ăng-ten này có thể được kết nối tự động trên quỹ đạo địa tĩnh để tạo thành các mảng quy mô hàng kilomet.
Trong những năm gần đây, các nhà ủng hộ điện mặt trời không gian đã chuyển trọng tâm sang việc tháo gỡ dần dần các rào cản kỹ thuật, thay vì chạy đua xây dựng các “nông trại điện mặt trời không gian”.
Chẳng hạn, năm 2022, phòng thí nghiệm nghiên cứu Không quân Mỹ và Northrop Grumman đã chứng minh khả năng truyền năng lượng bằng sóng vô tuyến tới nhiều loại ăng-ten trong các thử nghiệm mặt đất.
Startup Star Catcher tại Florida cũng tái hiện thành công điều đó vào ngày 21.3 khi truyền ánh sáng mặt trời hội tụ ở khoảng cách hơn 100 mét để cấp điện cho các tấm pin năng lượng mặt trời thương mại. Trong khi đó, Học viện Công nghệ Không gian Trung Quốc – nhà sản xuất vệ tinh hàng đầu nước này – đang chuẩn bị trình diễn công nghệ truyền điện áp cao không dây từ một vệ tinh ở quỹ đạo thấp vào năm 2028. Vương quốc Anh cũng có kế hoạch phóng nguyên mẫu hệ thống điện mặt trời không gian vào năm 2030.
Tate nói: “Điện mặt trời không gian là một bài toán khó không chỉ vì yếu tố kỹ thuật mà còn cả tài chính. Sự quan tâm đến các giải pháp từng bước đang dần biến lĩnh vực này thành một hạng mục đầu tư”.
Đã có doanh thu ban đầu
Nhiều công ty cũng đang thu được nguồn thu từ việc phát triển các thành phần và hệ thống con của SBSP. Với khoản tài trợ 1,2 triệu bảng Anh (tương đương 1,6 triệu USD) từ chính phủ Anh, công ty Space Solar Ltd. đang hợp tác với Đại học Cambridge để phát triển pin mặt trời màng mỏng nhẹ sử dụng gallium arsenide cho hệ thống Cassiopeia – một ăng-ten vi sóng nhẹ tích hợp cho SBSP.
Việc giảm trọng lượng và đảm bảo khả năng đóng gói chặt chẽ trong khoang tên lửa là nhiệm vụ then chốt, bởi chi phí phóng – dù đã giảm – vẫn là một khoản đầu tư lớn. Đồng CEO của Space Solar là Martin Soltau nhấn mạnh việc cắt giảm trong vận chuyển lên không gian: “Không chỉ khối lượng, mà còn cả thể tích”.
Trong khi đó, Virtus Solis và startup Orbital Composites ở Thung lũng Silicon đang chuẩn bị tiến hành lắp ráp robot các tấm pin mặt trời lục giác – về cơ bản là các tấm pin – trên quỹ đạo Molniya tầm trung vào năm 2027. Mục tiêu là truyền hơn 1 kilowatt năng lượng xuống Trái đất.
Virtus Solis đã nhận được hợp đồng trị giá 1,92 triệu USD hồi tháng 1 từ Cơ quan Dự án Nghiên cứu Năng lượng Tiên tiến (ARPA-E) để phát triển công nghệ truyền năng lượng bằng sóng vô tuyến không dây. Các linh kiện RF thu nhỏ, hiệu suất cao này sẽ có lợi cho cả SBSP và các chương trình không gian khác, theo lời Tate.
Những rào cản cần vượt qua
Dù các thành phần đã đạt nhiều tiến bộ, thách thức lớn nhất vẫn là việc thiết lập các mảng pin mặt trời ở quỹ đạo địa tĩnh để truyền năng lượng xuống Trái đất. SBSP đang đối mặt với sự hoài nghi từ công chúng, cùng với các rào cản về kỹ thuật, tài chính và pháp lý.
Paul Jaffe – quản lý dự án tại Văn phòng Công nghệ Chiến thuật của DARPA – nhận định: “Việc xây dựng lòng tin đối với công nghệ truyền năng lượng là điều rất quan trọng”, đồng thời chia sẻ: “Tôi thường bị hỏi, ‘Liệu công nghệ này có thiêu cháy chim chóc không?’ Mọi người vẫn bất ngờ khi biết có thể truyền năng lượng không dây bằng sóng điện từ.”
Lợi ích dân sự và quân sự
Tuy nhiên, bất chấp những thách thức lớn, tiềm năng là vô cùng to lớn. Jaffe – cựu trưởng danh mục Dự án Năng lượng Không dây và Điện mặt trời Không gian của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ – khẳng định: “Mặt trời là nguồn năng lượng gần như vô tận duy nhất trong hệ Mặt trời của chúng ta. Chúng ta càng tận dụng được nhiều, càng tốt”.
Không giống như điện mặt trời mặt đất, các trạm điện mặt trời quỹ đạo có thể cung cấp năng lượng 24/7. Các vệ tinh cũng có thể gửi điện đến bất cứ đâu cần thiết.
Theo các chuyên gia, lợi ích quân sự của việc truyền năng lượng tới các đơn vị mặt đất, trên không hoặc trên biển là điều rõ ràng. Jaffe nêu ví dụ: “Việc điều máy bay tiếp nhiên liệu tới những khu vực hẻo lánh là một cách làm không thực tế trong bài toán cung cấp năng lượng cho các mục đích quốc phòng. Nếu chúng ta có thể truyền năng lượng tới nơi cần mà không phải mạo hiểm tính mạng và trang thiết bị, đó là một bước đột phá lớn”.
Jaffe cho biết DARPA hiện không đầu tư trực tiếp vào vệ tinh điện mặt trời, nhưng đang tài trợ phát triển công nghệ truyền năng lượng không dây đường dài.
Khi nào sẽ bắt đầu thực sự tạo ra điện?
Space Solar đang có hợp đồng cung cấp 30 megawatt điện cho Reykjavik Energy của Iceland vào năm 2030. Soltau tiết lộ: “Đó sẽ là thời điểm mọi người nhận thấy rằng các rào cản pháp lý đã được giải quyết, công nghệ đã được chứng minh, vận hành đã thành công. Công nghệ này sẽ mang lại nguồn năng lượng dồi dào, bền vững với chi phí rất thấp”.
