风水法事
由太阳光驱动的激光可以在太空中传输能量,以支持行星际任务

  

  在研究人员获得开发这项开创性技术的资金后,由太阳驱动的激光束离成为现实又近了一小步。科学家们说,这些激光器最终可以为月球基地和火星任务提供动力,并为地球上的可持续能源解决方案做出贡献。

  今年6月,国际研究团队宣布,他们已经从欧洲创新委员会和英国创新中心获得了大约400万欧元(120万美元)的资助,用于开发受光合细菌启发的太阳能激光技术。

  “在我的团队里,我们花了很多时间思考人工光采集,以及我们可以从大自然中学到什么,”苏格兰赫瑞瓦特大学(Heriot-Watt University)的量子理论家埃里克·高格(Erik Gauger)在接受《生活科学》(Live Science)采访时表示。他参与了这项合作。“如果这在自然界是可能的,我们应该能够在人工系统中利用类似的效果。”

  太阳能激光器并不是一个新概念——1963年,也就是第一台激光器制造出来仅仅三年之后,就展示了第一台太阳能激光器。但是普通的阳光太过稀薄,无法有效地为激光提供能量。太阳能激光器通常需要复杂的、高强度的光学元件来将太阳光增强至少一千倍。这些部件的重量意味着将它们送入太空具有挑战性。

  为了克服这些挑战,Gauger和他的同事们将转向生活在海洋深处黑暗中的细菌。这些细菌具有极其敏感的光收集结构,几乎可以捕捉到它们遇到的每一个光子。这些结构使细菌即使在非常弱的光照条件下也能进行光合作用。Gauger说,通过提取这些光收集结构并在实验室中复制它们,研究小组希望能够集中足够的环境阳光来驱动激光。

  他和他的同事在2021年的一篇论文中描述了这样一个系统的工作原理。在提出的系统中,结构捕获入射的阳光,然后将光线汇集到固体材料中,例如晶体。这种材料的原子中的电子从光中吸收能量,然后以激光的形式释放多余的能量。

  有了这笔新资金,该团队计划开发新的激光发射材料,可以与细菌的光合结构相结合。

  根据一份声明,一旦激光系统上线,它可以为卫星、月球基地甚至火星任务提供动力。由于激光束在长距离上保持狭窄和紧密聚焦,它们可以将能量传输到遥远的系统。例如,建立在空间站上的太阳能激光器可以为空间站供电,也可以将电力输送到附近的卫星,甚至地球。在接收点,来自激光的能量可以转换成热或电。

  高格说,太阳能激光器还可以支持地球向可再生能源的转变。

  高格说:“例如,它们可以帮助你分解水、驱动化学反应、合成肥料,并帮助那些需要很大一部分我们目前生产的能源的过程,包括化石能源。”“它们不会直接解决我们所有的问题,但它们可能会在我们转向清洁、可持续能源的挑战中发挥一小部分作用。”

  该团队计划在未来三年内开发出激光样机。

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