دانشمندان می‌خواهند با الهام از فتوسنتز باکتری‌ها، نور خورشید را به پرتو لیزر تبدیل کنند

دانشمندان در پروژه جدیدی به نام «APACE» روشی ابداع کرده‌اند تا نور خورشید را مستقیم به لیزر تبدیل کنند و از آن در پروژه‌های فضایی استفاده کنند.

در این فناوری جدید، نور خورشید با تبدیل شدن به پرتوهای لیزر، انتقال نیرو در فواصل بسیار زیاد مانند فاصله بین زمین تا ماهواره‌ها و یا حتی فضاپیماها را تسهیل می‌کند. این رویکرد از روشی الهام گرفته که باکتری‌ها و سایر گیاهان و موجودات انرژی خورشید را با فتوسنتز به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند. استفاده مجدد از اجزا و ساختارهای سلولی گیاهان و باکتری‌ها برای تبدیل نور خورشید به پرتو لیزر عنصر کلیدی در این فناوری است.

درصورت موفقیت‌ این فناوری نوآورانه، آژانس‌های فضایی می‌توانند با هزینه بسیار ناچیز انرژی موردنیاز برای پایگاه‌های فضایی روی ماه یا حتی مریخ را فراهم کنند. همچنین مسیرهای جدیدی برای انتقال انرژی بی‌سیم در زمین و رفع مشکلات انرژی‌های ناپایدار نیز فراهم می‌شود.

پروژه APACE محققانی از بریتانیا، ایتالیا، آلمان و لهستان را گرد هم آورده تا در پیشبرد این فناوری نقش داشته باشند. در این پروژه، دانشمندان ساختارهای سلولی باکتری‌های فتوسنتزی را تغییر کاربری می‌دهند که نور خورشید را جذب و آن را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند. تیم دانشمندان قصد دارد ابتدا این ایده را در شرایط آزمایشگاهی امتحان کند سپس درصورت موفقیت‌، آن را برای استقرار در فضا نیز آماده کند.

محققان کارشان را با مطالعه ساختارهای سلولی گونه خاصی از باکتری‌ها آغاز کرده‌اند. این باکتری‌ها برای زنده‌ماندن در شرایط بسیار کم‌نور تکامل یافته‌اند. اینها ساختارهای سلولی خاصی دارند که می‌توانند تقریباً هر فوتون نوری را که دریافت می‌کنند، به کارآمدترین میزان انرژی ممکن تبدیل کنند.

این تیم با مطالعه چنین ساختاری، می‌تواند نسخه‌های مصنوعی آن را توسعه دهد و این ساختار را هم با نور مصنوعی هم نور خورشید آزمایش کنند تا کارآمدی تبدیل نور به انرژی توسط ابزار ساخته‌شده بررسی شود. درصورتی‌که این اجزا به‌درستی کار کنند، دانشمندان آن را در سیستم‌های بزرگ استفاده می‌کنند.

برخلاف پنل‌های خورشیدی نیمه‌رسانای معمولی که نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، سیستمی که از این باکتری‌ها الهام گرفته است، روی صفحه‌ای از مولکول‌های آلی پایدار در فضا ساخته می‌شود. تولید پایدار نیرو در فضا بدون تکیه بر ابزارهای زمینی که مدام نیاز به نگهداری دارند، پیشرفت بزرگی به حساب می‌آید. در این پروژه، نه‌فقط از الگوهای بیولوژیکی استفاده می‌شود، بلکه از قابلیت‌های زیستی باکتری‌ها در مقیاس‌های فضایی استفاده می‌شود.

هدف نهایی این پروژه تولید نوع جدیدی از لیزر با انرژی خورشید است. نور خورشید برای تأمین انرژی مستقیم لیزر بسیار ضعیف است اما ساختارهای مولکولی این باکتری‌ها در جمع‌آوری و هدایت نور خورشید بسیار کارآمد عمل می‌کند؛ به‌طوری که میزان نور خورشید تقویت شده و سبب می‌شود بتوان بدون اتکا به قطعات الکتریکی، نور خورشید را به پرتو پرتوان لیزر تبدیل کرد.

نکته مهم این است که باکتری‌ها در فضا می‌توانند رشد کنند؛ برای مثال، از طریق آزمایش‌های در ایستگاه فضایی بین‌المللی. برخی از باکتری‌ها حتی در معرض تابش‌های شدید در فضا نیز می‌توانند زنده بمانند. اگر این فناوری به‌درستی کار کند، می‌توان از آن برای ارسال نیرو به ماهواره‌ها یا فضاپیماها استفاده کرد.

دانشمندان انتظار دارند اولین نمونه‌های آزمایشی را تا 3 سال آینده رونمایی کنند.