محرك جديد يستغل الفراغ المتجمد في الفضاء لتوليد الطاقة ليلاً

ابتكر الباحثون جهازًا يولد طاقة ميكانيكية ليلًا من خلال استغلال الفرق الطبيعي في درجة الحرارة بين الأرض الدافئة وبرودة الفضاء الخارجي.

المهندسين في جامعة كاليفورنيا، ديفيسابتكروا جهازًا قادرًا على إنتاج الطاقة الميكانيكية ليلاً من خلال الاستفادة من الدفء القريب من الأرض والبرودة الشديدة في الفضاء الخارجي. يمكن أن يدعم هذا النهج الاستخدامات العملية مثل تحريك الهواء عبر الدفيئات الزراعية أو غيرها من الهياكل. وقد نشر البحث مؤخرا في المجلة تقدم العلوم.

يعتمد الجهاز على محرك ستيرلينغ، وهو نوع من الآلات التي تعمل باستخدام اختلافات درجات الحرارة. ووفقا لجيريمي مونداي، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا في ديفيس والمؤلف المشارك للدراسة، فإن العديد من المحركات، بما في ذلك محركات الاحتراق الداخلي، تتطلب فجوة كبيرة في درجة الحرارة لتوليد الطاقة. ومع ذلك، يمكن لمحرك ستيرلنغ أن يعمل مع تباين بسيط في درجات الحرارة، يشبه الفرق بين فنجان قهوة ساخن والهواء المحيط.

وقال مونداي: “تكون هذه المحركات فعالة للغاية عند وجود اختلافات صغيرة في درجات الحرارة، في حين أن الأنواع الأخرى من المحركات تعمل بشكل أفضل مع اختلافات أكبر في درجات الحرارة ويمكن أن تنتج المزيد من الطاقة”.

ربط حرارة الأرض ببرودة الفضاء

عادةً، يعمل محرك ستيرلينغ عن طريق وضع جانب واحد على اتصال بمصدر الحرارة بينما يكون الجانب الآخر متصلاً ببيئة أكثر برودة.

وقال مونداي: “إذا وضعته على الطاولة، فلن ينتج أي طاقة من تلقاء نفسه لأن جميع الجوانب لها نفس درجة الحرارة”.

إحدى الطرق لتوليد اختلاف في درجة الحرارة، بطبيعة الحال، هي تسخين جانب واحد عن طريق حرق الوقود. تساءل مونداي وطالب الدراسات العليا الباحث تريستان ديب عما إذا كان بإمكانهم بدلاً من ذلك ربط الجانب البارد بشيء شديد البرودة ولكنه أيضًا بعيد جدًا: الفضاء السحيق.

وقال مونداي: “ليس من الضروري في الواقع أن تلمس الفضاء ماديًا، بل يمكنها فقط التفاعل إشعاعيًا مع الفضاء”. يشبه الأمر الوقوف بالخارج في ليلة باردة وواضحة: سيبدأ رأسك بالشعور بالبرد سريعًا مع انبعاث الحرارة بعيدًا.

اختبار مفهوم التبريد الإشعاعي

كانت فكرة ديبي ومونداي هي استخدام محرك ستيرلنغ بسيط (وهو في الأساس مكبس يقود دولاب الموازنة)، ووضعه على لوحة تعمل كهوائي يشع الحرارة ووضعه برمته على الأرض في الهواء الطلق ليلاً. تعمل الأرض بمثابة الجانب الدافئ للمحرك ويقوم الهوائي بتوجيه برودة الفضاء.

وأظهرت التجارب الليلية التي استمرت لمدة عام أن الجهاز الصغير يمكنه بالفعل توليد ما لا يقل عن 400 مللي واط من الطاقة الميكانيكية لكل متر مربع. استخدم الباحثون الجهاز بشكل تجريبي لتشغيل مروحة بشكل مباشر وربطه أيضًا بمحرك كهربائي صغير لتوليد التيار.

تظهر التجارب أنه من الممكن توليد كميات مفيدة من الطاقة من سماء الليل. وقال مونداي إن الإمكانية تكون أكبر في المناطق التي تكون فيها الرطوبة منخفضة وعادة ما تكون سماء الليل صافية. ويمكن استخدام هذا المبدأ، على سبيل المثال، لتهوية البيوت الزجاجية أو المباني السكنية.

المرجع: “توليد الطاقة الميكانيكية باستخدام الإشعاع المحيط بالأرض” بقلم تريستان ج. ديب وجيريمي ن. مونداي، 12 نوفمبر 2025، تقدم العلوم.
دوى: 10.1126/sciadv.adw6833

قدمت جامعة كاليفورنيا في ديفيس براءة اختراع مؤقتة تتعلق بالعمل.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.