تحقيق في الواقع الافتراضي والواقعي للطاقة الشمسية الفضائية: هلعة المفاهيم في موجة تريليونات والحقائق الصناعية

تنسيق البيانات: يِن جينغ في الصورة المصدر: تم توليدها بواسطة الذكاء الاصطناعي

مراسل متدرب يِن جينغ في

مسار الطاقة الشمسية الفضائية شديد السخونة، وهذا ما جعل شركات الطاقة الشمسية الأرضية التي “وقعت في فائض طاقة وخسائر في الأداء” تتسابق لـ“الطيران إلى الفضاء” لسرد القصص. بعد تحقيق عميق أجراه مراسل صحيفة The Securities Times، تبين أن “معظم الطاقة الشمسية الفضائية” لا تزال محصورة في العروض التقديمية و المختبرات؛ فالمسارات الشائعة مثل خلايا HJT (الخلايا الشمسية ذات الوصل غير المتجانس) والبيروفسكايت “مبدئيًا قابلة للتطبيق، لكن عند نقلها إلى الفضاء تُهدر”; أما PERC (تقنية الباعث الممَـعدَّل والخلية الخلفية مع طبقة تمرير مطفّاة) فينظر إليها الخبراء باعتبارها خيارًا ناضجًا مُقلَّلًا من قيمته. نقص التحقق، والنظام البيئي الصناعي لم يكتمل بعد — قد تكون هذه الحمى “البحر من النجوم” مجرد احتفال بالتصورات.

في الأيام القليلة الماضية، أصدرت الجهات التنظيمية بالفعل ضربات قوية متتابعة بحق الشركات المدرجة التي تلاحق ترندات بصخب. دعا خبراء من القطاع إلى: العودة إلى جوهر الهندسة واتباع قوانين الصناعة، كي تتجه هذه التقنية فعلًا نحو “الكون الشاسع”.

تضخيم للمفاهيم: استدعاء ضربات تنظيمية قوية

لقد دفعت تقنيات مثل الصواريخ القابلة للاسترداد نضجَ الإطلاق العالمي إلى عصر التوسع على نطاق واسع، إلى جانب تصور “الحوسبة الفضائية” الذي طرحه ماسك، مما ولّد تخيلات بسوق تقدر بتريليونات الدولارات للطاقة الشمسية الفضائية. ومع دخول أبريل، وبسبب محفزات إيجابية منها اجتماع إطلاق سِـندات طرح IPO لشركة SpaceX في 6 أبريل، عادت مَفاهيم الطاقة الشمسية الفضائية إلى نشاط ملحوظ على المدى القصير.

منذ بداية هذا العام، تعرضت بالفعل عدة شركات مدرجة في A股 لعقوبات بسبب الانخراط في “تضخيم مفاهيم مثل SpaceX ورواد الفضاء التجاري”. تم توقيع عقوبات على شركات مثل 双良节能 و天合光能 بسبب نشر معلومات غامضة حول التعاون مع SpaceX، وذلك عبر عقوبة من هيئة تنظيم الأوراق المالية في مقاطعة جيانغسو وتنبيه تنظيمي من بورصة شنغهاي للأوراق المالية. بالإضافة إلى ذلك، تم توجيه تنبيهات تنظيمية أيضًا إلى 国科军工 و杭萧钢构 و沃格光电 و电科数字 بسبب نشر معلومات مرتبطة بالفضاء التجاري بشكل غير دقيق أو غير مكتمل.

وجد مراسل صحيفة The Securities Times أن معظم الشركات المدرجة التي “تلاحق مفاهيم” تظهر الخصائص التالية: إما تضخيم الروابط بين أعمالها والتعاون مع شركات فضائية مثل SpaceX؛ أو غموض في خططها لتطوير تقنيات الفضاء؛ أو استخدام وسوم رائجة بطريقة تُضلل السوق للاعتقاد بأنها من المشاركين الرئيسيين في مجال الطاقة الشمسية الفضائية.

قال祁海珅، الرئيس التنفيذي لشركة 金辰股份، لمراسل صحيفة The Securities Times: إن سخونة الطاقة الشمسية الفضائية دفعت بعض الشركات إلى اتباع الاتجاه. يلزم التمييز بعقلانية بين الأعمال الأساسية للشركة ودرجة ارتباطها بالترند. بعض الشركات لديها بالفعل توطين لمنتجات ذات صلة، لكن حجمها ونسبة أعمالها الأساسية تختلفان؛ ولا يجوز تضخيم الكلام بسبب سخونة الترند. إن الطاقة الشمسية الفضائية هي سيناريو تطبيق جديد وبإمكانات كبيرة، لكن إطلاق السوق يجب أن يتم تدريجيًا، ولا يجوز السعي وراء نمو انفجاري.

ومن منظور الصناعة، يلزم التعامل بعقلانية مع الطاقة الشمسية الفضائية على صعيد كل من الصناعة والاستثمار؛ فلا ينبغي استعجال النتائج أو توقع انفجار قصير الأجل، بل يجب أن يكون التطور تدريجيًا واتباعًا لقوانين الصناعة. إن إطلاق السوق للطاقة الشمسية الفضائية أكثر صرامة من متطلبات السوق للاستخدامات المدنية. ومع أن موارد الفضاء محدودة، فإن حاجة الشركات للتنافس على القدرة الإنتاجية ملحّة، لكن إن كانت التقنية غير جاهزة فلا يجوز التهور، لتجنب هدر الموارد والفوضى داخل القطاع.

من مركز أبحاث تقنيات هندسة الطاقة الشمسية في جنوب الصين، قال梁双 (اسم مستعار)، الذي يعمل في أبحاث الطاقة الشمسية الفضائية لأكثر من عشرين عامًا، لمراسل صحيفة The Securities Times: “حاليًا تتشابك في مجال الطاقة الشمسية الفضائية معلومات ‘دقيقة’ و’غير كاملة الدقة’ ومحتوى يخالف common sense ويمتزج بما يُروى بلا تحقق”. رغم أن شركات الطاقة الشمسية الأرضية الرائدة تتبادل الحديث والتداول المتكرر، إلا أنه يصعب الوصول إلى توافق واضح. إن تصور الطاقة الشمسية الفضائية والحوسبة الفضائية الذي طرحه ماسك، “رغم ثرائه من ناحية الخيال، إلا أن الفجوة مع الواقع الهندسي كبيرة جدًا”، وقدّم خبراء في المجال الفضائي الأمريكي بالفعل شكوكًا علنية حوله.

تشدد الجهات التنظيمية على الإشراف على سلوكيات الترويج. وأفادت الشركات الأساسية المدرجة في مجال الطاقة الشمسية لمراسل صحيفة The Securities Times أنه: “في الوقت الراهن، في القطاع توجد حالة من التجنب الشديد حتى لكلمات مرتبطة بالطاقة الشمسية الفضائية مثل البيروفسكايت”.

الحقيقة التقنية:

الطاقة الشمسية الأرضية لا يمكن نقلها مباشرة إلى الفضاء

باعتبار الطاقة الشمسية الفضائية “محطة تعبئة” للأقمار الصناعية، فإن لديها ثلاث مسارات تقنيّة رئيسية: خلايا زرنيخيد الغاليوم (砷化镓)، وخلايا HJT، وخلايا البيروفسكايت. خلايا زرنيخيد الغاليوم هي السائدة لكن تكلفتها مرتفعة؛ أما خلايا HJT والبيروفسكايت فلم تُطبَّق فعليًا بعد لأن التقنية ما تزال غير ناضجة.

في الوقت الذي “يشتد فيه التنافس حتى الموت” بين شركات الطاقة الشمسية على الأرض، فمن سيحصل على تذكرة المستقبل نحو الطاقة الشمسية الفضائية؟

غالبية شركات الطاقة الشمسية إما تبقى في المختبر وتراقب كفاءة التحويل الكهروضوئي بإصرار، وبعض الشركات ترسل خلايا الطاقة الشمسية إلى الفضاء للاختبار؛ وتدخل بعض الشركات هذا المجال عبر عمليات الاستحواذ.

قالت شركة 协鑫科技 لمراسل صحيفة The Securities Times إن الشركة أكملت في 2023 تجربة النقل التجريبي الأولى عالميًا لمركبات البيروفسكايت على متن الفضاء، وتعتزم في 2026 إجراء اختبار إرسال عينات مع معهد 811 التابع لمجموعة علوم وتكنولوجيا الفضاء الصينية، إضافة إلى تحقق قريب من الفضاء. كما أن شركة 隆基绿能 لم تُعِد فقط إطلاق خلايا HPBC ثنائية السطح بل قامت بركوبها على مركبة شِنزو مرتين لإجراء اختبارات فعلية في الفضاء، وطرحت خلية مرنة بطبقات تحقق كفاءة 33.4%. أما شركة 晶科能源 فتقول إن كفاءة الخلايا التجميعية للبيروفسكايت في المختبر وصلت إلى 34.76%، وأنها تتعاون مع 晶泰科技 لبناء خط تجارب AI لتسريع التطوير. وطرحت شركة 钧达股份 نفسها في مجال خلايا الأقمار الصناعية والخلايا الكاملة عبر طرق مثل الاستحواذ والتعاون.

قال الخبير الاستشاري لدى جمعية صناعة الطاقة الشمسية الصينية 吕锦标 للصحفي: “كفاءة التحويل الكهروضوئي للبيروفسكايت المزعومة في المختبر غالبًا ما تكون نتائج لسطح صغير وظروف مثالية، وهل يمكن تكرارها، وهل يمكن تحقيقها عبر اختبارات صغيرة/متوسطة، وهل يمكن تحويلها إلى إنتاج صناعي—لا يزال أمامها طريق طويل جدًا”.

قال 梁双 بوضوح إن منطق تطوير واختبار الطاقة الشمسية الفضائية يحتاج إلى تعديل عاجل. فالمركبات الشمسية الأرضية تركز أكثر على التكلفة وقدرة توليد الكهرباء. وفي الوقت الحالي تهتم شركات الطاقة الشمسية بكفاءة التحويل الكهروضوئي. لكن الأقمار الصناعية لا يمكن إصلاحها ولا استبدالها؛ فتعطل الخلية يعني شطب القمر الصناعي. الاعتمادية هي المؤشر الأول، والكفاءة مؤشر ثانوي فقط. ومن ثم فإن منطق التصميم مختلف تمامًا.

بعيدًا عن الترويج، هل يمكن أن تصل مسارات HJT والبيروفسكايت إلى واقع يمكن العمل به؟

يرى梁双 أن مبدأ HJT “قابل للتطبيق”، لكن “القيمة مقابل السعر في الفضاء منخفضة جدًا”.

قال هذا الخبير في الطاقة الشمسية الفضائية إن HJT ليست مستحيلة بشكل مطلق للاستخدام في الفضاء، لكن يلزم إجراء تعديل شامل على مواد الأقطاب الكهربائية وعمليات التصنيع وتقنيات التغليف لتناسب بيئة الفضاء. بعد التعديل قد تظهر مشكلات مثل انخفاض الكفاءة وزيادة التكلفة. الأقطاب الكهربائية الخاصة بـ HJT على الأرض لا تتحمل تقلبات درجات الحرارة الشديدة والإشعاع في الفضاء؛ فالمنتجات غير المعدلة تفشل بسرعة في المدار. وبعد التعديل يمكن أن تلبي الاستخدام قصير المدى (مثل 6 أشهر)، لكن الاعتمادية والاستقرار على المدى الطويل (أكثر من 5 سنوات) غير كافيين. وبذلك فإن القيمة الإجمالية مقابل السعر تقل بكثير عن مسار PERC “القديم” لخلايا الطاقة الشمسية. كما أن مسارات البحث داخل القطاع متشابهة إلى حد كبير، إذ تدور كلها حول تحسين التكيف مع البيئة، ولا توجد اختراقات أصلية مغيرة.

كشف 梁双 أن بعض الشركات نقلت خلايا HJT الأرضية مباشرة إلى الفضاء، ففشلت خلال أيام إلى عدة أشهر، لكن الأطراف المعنية لم تنشر نتائج الفشل.

لكن祁海珅 أشار إلى أن هذا النوع من الحالات يُعد أحداثًا احتمالية. فالبيئة الفضائية معقدة، ووجود احتمالات أعطال عديدة في التشغيل داخل المدار أمر قائم بذاته. ولا يمكن دحض إمكان تكييف HJT للفضاء لمجرد ظهور مشكلات في بعض الاختبارات.

بالنسبة لخلايا البيروفسكايت، فإن مبدؤها مناسب للفضاء، لكن يلزم إعادة بناء المسار بالكامل.

قال梁双 لمراسل صحيفة The Securities Times: “من ناحية المبدأ العلمي، فإن خلايا البيروفسكايت أكثر ملاءمة لتطبيقات الأقمار الصناعية من السيليكون الأحادي، كما أن الأقمار الصناعية تتحمل تكلفة الخلايا بدرجة أعلى بكثير من التطبيقات الأرضية. لكن مسارها التقني الحالي لا يمرر. تتمثل الميزة الأساسية في الاستجابة لضعف الإضاءة، وتجنب تدهور الماء والأكسجين في بيئة الفراغ. فمن الناحية النظرية تكون خصائصها أفضل من السيليكون، ومن الممكن على المدى الطويل أن تحل محل خلايا زرنيخيد الغاليوم. لكن العيب القاتل واضح أيضًا: لا تستطيع البيروفسكايت الأرضي اجتياز اختبارات التبادل بين درجات الحرارة العالية والمنخفضة في الفضاء، ولا اختبارات الأشعة فوق البنفسجية القوية والتعرض للإشعاع. فالمكوّنات العضوية سهلة الانقسام والتسامي، ويؤدي التخزين بدرجة حرارة عالية لبضع ساعات إلى الفشل”.

وأضاف أنه في مسار التطوير، يجب التخلي عن فكرة “استبدال السيليكون الأرضي”، والانتقال إلى البحث والتطوير لتقنيات مخصصة للفضاء، ومواجهة تحديات الاستقرار ومقاومة الإشعاع. وبحلول حوالي 5 سنوات قد تظهر مسارات عملية.

أما خلايا PERC، فهي مسار تقني رئيسي في الفضاء قلل القطاع من قيمته، وربما تشهد “ولادة ثانية”.

قال梁双 إن PERC، بوصفه أكثر مسارات تقنيات الطاقة الشمسية نضجًا، تنظر السوق عمومًا إليه باعتباره طاقة إنتاج متأخرة. لكن في الفضاء، فهو حل ناضج مثبت عبر سنوات طويلة. “قبل عام 2010، كانت جميع الأقمار الصناعية عالميًا تعتمد بشكل أساسي على خلايا السيليكون الأحادي/PERC. فدرجة نضج التقنية والموثوقية تم التحقق منها عبر عشرات السنين من الاختبارات في المدار، ويمكن بسهولة أن تلبي عمرًا في الفضاء يتراوح بين 10—20 عامًا”. وتوقع أن تعود الطاقة الشمسية الأرضية تدريجيًا إلى PERC بسبب مشاكل تدهور محطات HJT. ويمكن لخطوط TopCon الحالية التوافق مع إنتاج PERC، ولا حاجة لإلغاء القدرات الإنتاجية بالكامل؛ يكفي إعادة تشغيل تحسين التقنية.

واقع الصناعة:

“مأزق التحقق” و“صعوبة النظام البيئي”

في ضجيج أسواق رأس المال، تواجه الطاقة الشمسية الفضائية اختبارًا صعبًا من “مفهوم” إلى “هندسة”. ورغم أن الآفاق واسعة، إلا أن القطاع يواجه في داخله عوائق واقعية مثل نقص منظومة التحقق، وانحراف مسارات التقنية، وحواجز التكلفة.

أولًا يأتي “مأزق التحقق”. اعترف مسؤولون ذوو صلة بشركة 迈为股份 لمراسل صحيفة The Securities Times بأنّه مهما كانت HJT أو البيروفسكايت، فمن الناحية النظرية يمكن تطبيقهما، لكن القطاع يفتقر عمومًا إلى بيانات تحقق تجريبية في المدار.

ينبع نقص هذه البيانات من فوضى ومواطن ضعف في مرحلة التحقق. وذكر أحد مطوري الأجنحة الشمسية لدى معهد فضائي (اسم مستعار) 李然، لمراسل صحيفة The Securities Times: “في الوقت الحالي وصلتنا الكثير من طلبات التحقق التي تطلبها شركات طاقة شمسية أرضية. لكن الطرفين غالبًا ‘لا يتحدثان في نفس القناة’. فمثلًا، كثير من الشركات تستخدم مباشرة خلايا من النوع N للاختبار، رغم أن خلايا النوع P هي أكثر ملاءمة لبيئة الفضاء؛ بل إن بعض الحالات تتضمن عدم الدخول حتى في أساسيات التحقق والتحسين المطلوب في المرحلة الأرضية”.

والأشد من ذلك أن بعض ما يسمى “بالتحقق” يظل شكليًا. قال لي ران إن بعض شركات الطاقة الشمسية أرسلت خلايا إلى الفضاء، لكن لم يتم إنتاج كهرباء. وأوضح 梁双 أن إرسال العينات من شركات الطاقة الشمسية إلى مؤسسات مثل معاهد الفضاء يعد مجرد نقطة انطلاق للتحقق. إذ يتطلب الأمر سلسلة طويلة من العمليات تشمل اختبارات على الأرض، وتركيبها في المدار، وجمع بيانات القياس عن بعد (telemetry)، ولا يمكن أن تتحقق إمكانات الاستخدام التجاري إلا بعد مدة قصيرة تبلغ 2—3 سنوات وقد تمتد إلى 5—8 سنوات. كما يلزم أن تمر ببرهنة على مستوى نظام القمر الصناعي، وليس مجرد إرسال للفحص.

تكمن الجذور في الانحراف في فهم “الاختلاف بين الأرض والفضاء”. أكد梁双 أن منتجات الطاقة الشمسية الأرضية “غير قادرة إطلاقًا” على استخدامها مباشرة في الفضاء. فبينهما فروق جوهرية. أولًا: فرق درجات الحرارة المتطرفة. يجب على الفضاء تحمل فرق بين ±80℃ إلى ±120℃، بينما تبلغ دورة النهار/الليل للأقمار الصناعية في المدار المنخفض حتى 15 مرة يوميًا، وعلى الأرض لا يمكن تحقيق سوى +80℃ إلى -20℃، مع أقل من مرة دورة واحدة يوميًا. ثانيًا: بيئة إشعاعية قوية. فالأشعة فوق البنفسجية في الفضاء وجسيمات عالية الطاقة تسبب تدميرًا شديدًا للمواد، ولا توجد على الأرض شروط محاكاة مقابلة. ثالثًا: حاجز التصنيع. إن معدل فشل لحام وتغليف المنتجات بعد صعودها إلى الفضاء مرتفع للغاية، لذلك يجب اعتماد عمليات مخصصة للأقمار الصناعية.

قال吕锦标 لمراسل صحيفة The Securities Times إن تطوير الطاقة الشمسية الفضائية لا يمكن أن ينحصر في تتبع تقنية الخلايا نفسها، بل يجب النظر إليها ضمن سلسلة الصناعة بأكملها والنظام البيئي التجاري. والشرط الحقيقي لامتلاك الطاقة الشمسية الفضائية لإمكانية واقعية هو أن تنطلق احتياجات السوق بأكملها—مثلًا وجود آلاف الأقمار الصناعية التي تحتاج إلى كهرباء، وأن تكون لهذه الأقمار الصناعية أهداف خدمات تجارية واضحة ونماذج أعمال تجارية.

من الواضح أن عنق الزجاجة في قدرات الإطلاق و“عدم يقين” الحوسبة الفضائية يحدان من الانتشار على نطاق واسع للطاقة الشمسية الفضائية. قال梁双 إن وفقًا لقدرات الإطلاق الحالية، فإن تصور ماسك المتمثل في مليون قمر صناعي يحتاج إلى 100 عام لإنجازه. بينما تتسم تكاليف المكونات مثل وحدات GPU الفضائية والذاكرة العالية جدًا، كما أنها عرضة للفشل في المدار، وبالتالي فإن التطبيق عبر السوق بعيد جدًا. كذلك فإن التكلفة تعد إحدى “حواجز الطريق” الكبرى لتسويق الطاقة الشمسية الفضائية تجاريًا. وأجرى梁双 حسابًا: حتى إذا خفضت SpaceX تكلفة الإطلاق إلى 2000 دولار لكل كيلوغرام، فإن إدخال نظام بمستوى 1GW إلى المدار يتطلب مئات المليارات من الدولارات.

تُطرح أيضًا شكوك حول قابلية التوافق عبر سلسلة الصناعة من زاوية السوق. فمن ناحية المواد الخام، فإن القدرة الإنتاجية للمواد فائقة الخفة والمقاومة للإشعاع والعالية الحرارة المناسبة لبيئة الفضاء غير كافية. ومن ناحية التصنيع في منتصف السلسلة، فإن القدرة الإنتاجية المخصصة لمكونات الطاقة الشمسية من مستوى الفضاء نادرة، وما تزال معظم الشركات تعتمد على إنتاج دفعات صغيرة في المختبر. ومن ناحية التشغيل والصيانة في أسفل السلسلة، فإن الروبوتات داخل المدار وأجهزة صيانة الأقمار الصناعية شبه غائبة. وفي هذا الخصوص، قال吕锦标 إن قدرات مواد مقاومة الحرارة من مستوى الفضاء والإنتاج المخصص للمكونات ستأتي من المنافسة في السوق بعد أن تتضح الاحتياجات التجارية، وليس بإنشاء السلسلة الصناعية أولًا ثم انتظار الطلب.

مع موجة الحماس، يجب العودة إلى العقلانية، وإعادة بناء ترتيب الأولويات التقنية والإيقاع الصناعي.

قال梁双: “أولًا، يجب إعادة تشكيل أولويات التقنية: ينبغي على الطاقة الشمسية الفضائية أن تتخلى عن ‘عبادة كفاءة المختبر’، وأن تجعل المنفعة العملية هي محور النهج، وأن تعالج أولًا مشكلات الاعتمادية والتكيف مع البيئة وعمر الخدمة في المدار، بينما تكون الكفاءة مجرد مؤشر مساعد. ثانيًا، ينبغي تفريق المسارات: تركز HJT على السيناريوهات الأرضية، ويُحافظ PERC على موقعه كتقنية رئيسية للفضاء، ويتجه البيروفسكايت إلى بحث وتطوير مخصص للفضاء؛ تعمل الثلاثة كلٌ في مجالها لتجنب منافسة عمياء بين سيناريوهات غير مناسبة. ثالثًا، ينبغي إبطاء إيقاع الصناعة: على شركات الطاقة الشمسية التخطيط بعقلانية، وأن تعتبر الطاقة الشمسية الفضائية احتياطيًا تقنيًا طويل الأجل لأكثر من 10 سنوات، وليس نقطة نمو للأرباح قصيرة الأجل”.

وأخيرًا، شدد على: “في خضم الحماس للطاقة الشمسية الفضائية، لا سبيل إلا بالعودة إلى جوهر الهندسة وقوانين الصناعة، والابتعاد عن الترويج المالي وتوجيه الرأي الإعلامي بصورة أحادية، كي تتحول هذه التقنية فعلًا إلى تطبيق عملي، بدل أن تبقى في قصص الخيال العلمي وحكايات رأس المال”.

(المحرر: 刘畅)

     【إخلاء المسؤولية】 يعبّر هذا المقال فقط عن آراء المؤلف الشخصية، ولا علاقة لـ Hexun به. يحتفظ موقع Hexun الحيادي فيما ورد في المقال من تصريحات وتقديرات للأفكار. ولا يوفر أي ضمان صريح أو ضمني بشأن دقة أو موثوقية أو اكتمال المحتوى الوارد. يرجى من القرّاء الاكتفاء بالاطلاع فقط، ويتحملون كامل المسؤولية بأنفسهم. البريد الإلكتروني: news_center@staff.hexun.com