پروژه APACE: تبدیل مستقیم نور خورشید به لیزر با الهام از فتوسنتز باک‌تری‌ها برای کاربرد‌های فضایی
در این فناوری تازه، نور خورشید پس از تبدیل به پرتو‌های لیزر، انتقال انرژی در فواصل بسیار طولانی ــ نظیر فاصله زمین تا ماهواره‌ها یا فضاپیما‌ها ــ را ممکن می‌سازد. این رویکرد الهام خود را از مکانیزم فتوسنتز در باک‌تری‌ها و گیا‌هان گرفته که انرژی خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند. بهره‌گیری مجدد از ساختار‌های سلولی گیا‌هان و باک‌تری‌ها برای تبدیل نور خورشید به پرتو لیزر، ستون فقرات این فناوری است.
در صورت موفقیت این نوآوری، آژانس‌های فضایی می‌توانند با هزینه‌ای بسیار پایین، انرژی موردنیاز پایگاه‌های فضایی روی ماه یا حتی مریخ را تامین کنند. این مسیر، راهکار‌های جدیدی برای انتقال بی‌سیم انرژی در زمین و حل چالش‌های انرژی‌های ناپای‌دار نیز گشوده می‌شود.
پروژه APACE محققانی از بریتانیا، ایتالیا، آلمان و لهستان را گرد هم آورده تا در پیشبرد این فناوری نقش داشته باشند. در این طرح، دانشمندان ساختار‌های سلولی باک‌تری‌های فتوسنتزی را بازطراحی می‌کنند که نور خورشید را جذب و به انرژی شیمیایی تبدیل می‌نمایند. تیم محققان تصمیم دارد ابتدا این ایده را در شرایط آزمایشگاه‌ی ارزیابی کند و در صورت موفقیت، برای استقرار در فضا آماده‌سازی نماید.
محققان کار خود را با مطالعه ساختار‌های سلولی گونه‌ای خاص از باک‌تری‌ها آغاز کرده‌اند. این باک‌تری‌ها برای بقا در شرایط بسیار کم‌نور تکامل یافته‌اند و ساختار‌های سلولی منحصر‌به‌فردی دارند که قادرند تقریبا هر فوتون نوری دریافتی را به کارآمد‌ترین مقدار انرژی ممکن تبدیل کنند.
این تیم با تحلیل چنین ساختاری، می‌تواند نسخه‌های مصنوعی آن را توسعه دهد و این ساختار را هم با نور مصنوعی و هم با نور خورشید آزمایش کند تا کارایی تبدیل نور به انرژی توسط دستگاه ساخته‌شده سنجیده شود. در صورتی که این اجزا به‌درستی کار کنند، دانشمندان آن‌ها را در سیستم‌های مقیاس بزرگ به کار می‌گیرند.
برخلاف پنل‌های خورشیدی نیمه‌رسانای معمولی که نور خورشید را به الک‌تریسیته تبدیل می‌کنند، سیستمی که از این باک‌تری‌ها الهام گرفته شده، بر روی صفحاتی از مولکول‌های آلی پایدار در فضا ساخته می‌شود. برقراری تولید انرژی پایدار در فضا بدون وابستگی به تجهیزات زمینی که مدام نیاز به نگهداری دارند، پیشرفتی بزرگ محسوب می‌شود. در این پروژه، نه تنها از الگو‌های بیولوژیکی بهره گرفته می‌شود، بلکه از قابلیت‌های زیستی باک‌تری‌ها در مقیاس‌های فضایی استفاده می‌گردد.
هدف نهایی این پروژه، ایجاد نوع جدیدی از لیزر با انرژی خورشیدی است. نور خورشید برای تأمین مستقیم انرژی لیزر بسیار ضعیف است، اما ساختار‌های مولکولی این باک‌تری‌ها در جمع‌آوری و هدایت نور خورشید به شدت کارآمد عمل می‌کنند؛ به‌گونه‌ای که شدت نور خورشید تقویت و جهت‌یافته شده و می‌تواند بدون تکیه بر قطعات الک‌تریکی، نور خورشید را به پرتو قدرتمند لیزر تبدیل نماید.
نکته مهم این است که باک‌تری‌ها در فضا می‌توانند رشد کنند؛ برای مثال، از طریق آزمایش‌هایی در ایستگاه فضایی بین‌المللی. برخی از باک‌تری‌ها حتی در معرض تابش‌های شدید فضایی نیز زنده می‌مانند. اگر این فناوری به‌درستی کار کند، می‌توان از آن برای ارسال انرژی به ماهواره‌ها یا فضاپیما‌ها بهره برد.
دانشمندان انتظار دارند نخستین نمونه‌های آزمایشی را تا سه سال آینده رونمایی کنند.
