مع ارتفاع حرارة رحلات الفضاء التجارية بسرعة، يتزايد الطلب على الطاقة الشمسية المدارية بشكل هائل. أعلنت شركة تكنولوجيا الفضاء الألمانية Dcubed أنها تعمل على تطوير نظام تصنيع في المدار يسمى ARAQYS، والذي يخطط لإنتاج مصفوفات شمسية واسعة النطاق مباشرة في الفضاء "خارج الصندوق"، بهدف استكمال التحقق من فئة 2 كيلووات في المدار وإطلاقها في السوق حوالي عام 2027.
في الوقت الحاضر، باستثناء عدد صغير من الأقمار الصناعية العسكرية والأبحاث العلمية التي تستخدم الطاقة النووية، تعتمد الغالبية العظمى من المركبات الفضائية التي تدور حول الأرض على الألواح الشمسية لتزويد الطاقة. والسبب هو أن البيئة المدارية لا يوجد بها تداخلات جوية وجوية، ولا يوجد تناوب ليلا ونهارا بالمعنى الأرضي. الإشعاع الشمسي المستمر والمستقر يجعل الطاقة الشمسية المصدر الأكثر واقعية للكهرباء. ومع ذلك، فإن الألواح الشمسية التقليدية والهياكل الداعمة ثقيلة ويجب طيها أثناء الإطلاق، الأمر الذي لا يستهلك حجم حمولة قيمًا فحسب، بل يتطلب أيضًا آلية نشر معقدة وموثوقة لتحمل التسارع والاهتزاز والضوضاء القوية أثناء إطلاق الصاروخ. ستؤدي هذه العوامل إلى رفع التكاليف والضغط على مساحة الحمولة المتاحة وهامش الكتلة.
تأمل Dcubed في استخدام ARAQYS لتجاوز حل "الطي والفتح" التقليدي وعدم رفع المجموعة الشمسية بأكملها من الأرض بعد الآن. وبدلاً من ذلك، ستقوم "ببناء" المصفوفة مباشرة على المسار، مما يؤدي إلى تقليل تكلفة الكيلوواط بشكل كبير. تتمثل فكرة تصميم هذا النظام في إرسال "بطانية شمسية ناعمة" مدمجة للغاية ومرنة ورقيقة للغاية إلى المدار مع القمر الصناعي. ويتولى السطح البطاني نفسه وظيفة التجميع الكهروضوئي ثم يتم نشره في المدار.
وبينما تتكشف البطانية الشمسية ببطء، سيقوم نظام الطباعة ثلاثي الأبعاد الخاص بـ ARAQYS بطباعة هيكل دعم خلفي صلب على طول مصفوفة الفيلم في نفس الوقت، مما يؤدي إلى "تشكيل" الفيلم المرن تدريجيًا إلى مصفوفة كبيرة ذات صلابة كافية. يعتمد الراتينج المستخدم في الطباعة على الأشعة فوق البنفسجية القوية في البيئة الفضائية للمعالجة بسرعة، دون الحاجة إلى معدات معالجة إضافية واسعة النطاق، وبالتالي تقليل جودة الانبعاثات وتعقيد النظام؛ ادعى متحدث باسم Dcubed أنه من المتوقع أن تنخفض التكلفة الإجمالية بمقدار كبير.
وفقًا للخطة الحالية، ستقدم Dcubed مهمة العرض التوضيحي في المدار على مراحل: في وقت لاحق من هذا العام، ستطلق أولاً مهمة اختبارية لبناء قطعة ذراع بطول 60 سم، تليها نسخة بطول 1 متر، مع الهدف النهائي المتمثل في استكمال نظام التحقق الكامل للتشغيل على المدار بقدرة 2 كيلووات في عام 2027، وإطلاق خط إنتاج للمشتريات التجارية بناءً على ذلك. بمجرد نضوج التكنولوجيا، تتوقع Dcubed أن مثل هذه المصفوفات الشمسية المصنعة في المدار يمكن استخدامها على نطاق واسع على مجموعة متنوعة من المنصات الفضائية، بما في ذلك نقل الطاقة الفضائية ومصفوفات نقل شعاع الطاقة، والقاطرات المدارية، وأبراج معالجة البيانات واسعة النطاق.
وقال توماس سين، الرئيس التنفيذي لشركة Dcubed، إن الشركة ملتزمة بقيادة الحدود الجديدة "لتوليد الطاقة المدارية". وقد شارك بنفسه في الأبحاث التطلعية التي أجرتها وكالة ناسا حول محطات الطاقة الشمسية الفضائية منذ 15 عامًا، وقد بدأ بالفعل في وضع مسارات التكنولوجيا ذات الصلة. وقال إن ARAQYS هو تتويج لتراكم تكنولوجيا الشركة في مجال الطاقة الفضائية على مر السنين، وهدفها هو تلبية الطلب المتزايد على الكهرباء عالية الطاقة في المستقبل من خلال حل إمداد الطاقة على مدار واسع النطاق وبأسعار معقولة في اقتصاد الفضاء سريع التوسع.