Khai thác năng lượng Mặt Trời trong không gian

Điện mặt trời ngoài không gian được kỳ vọng giúp bổ sung nguồn năng lượng sạch, ổn định trên Trái Đất, nhưng mức độ sẵn sàng của công nghệ và chi phí triển khai vẫn gây nhiều tranh luận.

Ý tưởng khai thác năng lượng Mặt Trời từ không gian đã xuất hiện từ nửa đầu thế kỷ 20. Nhà văn khoa học viễn tưởng Isaac Asimov là một trong những người đầu tiên hình dung về trang trại điện mặt trời đặt ngoài vũ trụ.

Trong truyện ngắn Reason (1941), ông kể về hai phi hành gia huấn luyện một robot để vận hành trạm năng lượng mặt trời trong không gian và truyền năng lượng đi khắp Hệ Mặt Trời.

Ảnh: Shutterstock/Tatiana Shepeleva.

Đến thập niên 1960, giới khoa học bắt đầu nghiên cứu khả năng triển khai điện mặt trời ngoài không gian trong thực tế. Dù hệ thống này được kỳ vọng bổ sung đáng kể cho nguồn năng lượng dưới mặt đất, tranh luận về mức độ sẵn sàng công nghệ và hiệu quả kinh tế vẫn diễn ra sôi nổi.

Cuộc tranh luận về điện mặt trời ngoài không gian

Việc phát triển hệ thống điện mặt trời đặt trong không gian đòi hỏi nhiều bước kỹ thuật phức tạp. Trước hết, các bộ phận cấu trúc phải được thiết kế và chế tạo trên mặt đất.

Sau đó, các thành phần này được phóng lên quỹ đạo và lắp ráp bằng robot. Cuối cùng, cấu trúc này sẽ thu nhận ánh sáng Mặt Trời và truyền năng lượng xuống Trái Đất thông qua công nghệ truyền dẫn không dây.

Theo ông Sanjay Vijendran, đồng sáng lập kiêm Giám đốc Công nghệ của TerraSpark, doanh nghiệp châu Âu hoạt động trong lĩnh vực điện mặt trời ngoài không gian, mô hình này có tiềm năng lớn, đặc biệt nhờ lợi thế tiếp nhận ánh sáng Mặt Trời liên tục 24/7. Tuy nhiên, tới nay chưa có quốc gia nào vận hành được hệ thống hoàn chỉnh do độ phức tạp và chi phí rất cao.

“

Nếu đưa hệ thống lên không gian, nơi Mặt Trời chiếu sáng 24/7, con người có thể thu được nguồn năng lượng sạch, ổn định và có thể khai thác trong năm tỷ năm tới.

Sanjay Vijendran - Đồng sáng lập kiêm Giám đốc Công nghệ tại TerraSpark

Năm 2024, NASA - cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ, kết luận rằng hai mô hình điện mặt trời ngoài không gian được cơ quan này phân tích đều có chi phí triển khai rất cao, thậm chí có thể tạo ra lượng khí nhà kính tương đương với các hệ thống năng lượng tái tạo hiện có.

Dù vậy, Vijendran vẫn giữ quan điểm lạc quan. Ông cho rằng sự xuất hiện của các tên lửa tái sử dụng và việc sản xuất vệ tinh hàng loạt sẽ giúp quá trình triển khai các hệ thống điện mặt trời ngoài không gian trở nên khả thi hơn trong tương lai.

Tuy nhiên, nhiều chuyên gia vẫn hoài nghi. Giáo sư Francesco Contino (Đại học UC Louvain, Bỉ) cho rằng hướng tiếp cận này có thể “quá vội vã”, nhấn mạnh nguyên tắc “đủ dùng” trong phát triển bền vững.

Ở góc nhìn cân bằng hơn, nghiên cứu của Wei He (King’s College London, Anh) công bố tháng 8/2025 cho thấy công nghệ này có thể giúp châu Âu giảm tới 80% nhu cầu năng lượng tái tạo dưới mặt đất, song vẫn đối mặt rủi ro về hoàn vốn dài hạn.

Dự án Solaris của Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA)

Cuối năm 2022, Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) khởi động Solaris - chương trình nghiên cứu và phát triển, kéo dài ba năm nhằm hỗ trợ châu Âu chuẩn bị cho các quyết định chiến lược liên quan đến điện mặt trời ngoài không gian. Dự án nhanh chóng thu hút sự quan tâm lớn từ công chúng và truyền thông, trong đó Vijendran giữ vai trò quan trọng trong quá trình triển khai.

Ảnh: AdobeStock.

Tuy nhiên, theo giải thích của Vijendran, đánh giá của ESA cho thấy các công nghệ liên quan vẫn ở giai đoạn đầu, chưa đạt mức độ trưởng thành đủ để tiến sang một nhiệm vụ trình diễn quy mô lớn.

Trên cơ sở đó, ESA quyết định không tiếp tục theo đuổi Solaris theo định hướng ban đầu, mà ưu tiên phát triển công nghệ nền tảng trước khi đưa ra lựa chọn về các bước tiếp theo. Dự án Solaris đã chính thức kết thúc vào khoảng tháng 8 năm 2024.

Hai nghiên cứu do ESA đặt hàng đều đánh giá điện mặt trời ngoài không gian là một hướng tiếp cận tiềm năng đối với an ninh năng lượng toàn cầu. Cụ thể, báo cáo do Arthur D. Little thực hiện nhấn mạnh các thách thức gồm rủi ro va chạm rác vũ trụ, mức độ chấp nhận của xã hội và yêu cầu vốn đầu tư rất lớn.

Trong khi đó, nghiên cứu của Thales Alenia Space Italy dự báo tính khả thi kỹ thuật và kinh tế của mô hình này có thể được cải thiện nhờ các công nghệ mới, đồng thời kêu gọi đẩy mạnh nghiên cứu - phát triển và tăng cường hợp tác quốc tế để khai thác toàn bộ tiềm năng của điện mặt trời trong không gian./.