Roger Angel adalah seorang ahli astronomi yang reka bentuk inovatif untuk cermin teleskop telah berubah secara radikal dengan cara kita melihat bintang dan galaksi. Dia telah membangunkan cermin ringan dan ringan untuk teleskop terbesar dan paling kuat di dunia, termasuk Teleskop Binokular Besar di Mount Graham di Arizona dan Teleskop Giant Magellan yang sedang dibina di Chile. Beliau adalah Profesor Bupati dan ketua Laboratorium Cermin Observatorium Steward di University of Arizona (UA), dan MacArthur "genius grant" Fellow. Pada tahun 2010 beliau memenangi Hadiah Kavli berprestij untuk Astrophysics, . Tetapi kebelakangan ini, dia telah memikirkan lebih banyak tentang kehidupan di planet kita sendiri.
"Saya bimbang tentang pemanasan global, " kata Angel, dan dia mula merenungkan penyelesaiannya sebagai lantang (dan akhirnya larang kos) sebagai meletakkan warna-warna matahari gergasi di angkasa untuk menyejukkan planet ini. Tetapi apabila isterinya bertanya kepadanya, "Tidakkah anda melakukan sesuatu mengenai pemanasan global?" Dia semakin serius dan mula membayangkan bagaimana cermin teleskopnya boleh digunakan untuk menjana tenaga bersih. Sekarang Malaikat telah membentuk sebuah sistem yang menggunakan cermin dengan sel solar kecil untuk memanfaatkan cahaya dan menjana tenaga elektrik, sebuah sistem yang berpotensi menjadi lebih efektif daripada apa-apa lagi di pasaran.
Cuba memanfaatkan kuasa matahari bukan sesuatu yang baru; banyak syarikat dan pencipta telah menganalisis masalah cara paling berkesan untuk mengumpul, menukar dan menggunakan tenaga suria selama beberapa dekad. Teknologi sel-sel photovoltaic (PV) yang menangkap sinar matahari telah bertambah baik dari masa ke masa, tetapi masih terdapat beberapa kepingan melekit untuk teka-teki menghasilkan tenaga solar. Antara isu-isu ini termasuk jumlah haba yang dihasilkan oleh teknik yang sedia ada, ruang yang diperlukan untuk sel solar dan kos.
Angel sedang menangani beberapa masalah ini dengan sistem barunya. "Ia adalah unit mandiri lengkap yang menjadikan cahaya menjadi tenaga dan menolak haba, " katanya. Bertaburan di sekitar makmal Tucson nya adalah alat, sisa logam, bit sel PV dan lain-lain potongan alat. Digabungkan, ia terdiri daripada beberapa cermin persegi yang dilampirkan pada bingkai keluli besar dan ringan yang kelihatan seperti gimnasium hutan. Setiap cermin mencerminkan cahaya ke dalam unit penukaran kuasa berbentuk kiub (PCU) yang dipasang di atas pusatnya. PCU adalah kotak kecil dengan bola silika yang dipasangkan pada akhir yang menghadap cermin. Apabila cahaya dari cermin menyentuh cermin, bentuk parabola cermin memusatkan balok terus ke dalam bola, yang seterusnya memfokuskan cahaya pada matriks melengkung 36 sel PV yang kecil. Sel-sel adalah apa yang mengubah cahaya menjadi elektrik.
Setiap cermin mencerminkan cahaya ke dalam unit penukaran kuasa berbentuk kiub (PCU) yang dipasang di atas pusatnya. (Hormat dari Rehnu) 
Astronom Roger Angel cuba memanfaatkan kuasa matahari dengan teknologi baru yang dibangunkan untuk teleskop. Pelacak solar yang digambarkan pada masa ini membuat 2 kW kuasa elektrik. (Dari Universiti Arizona) 
Satu penutup sistem yang ditukar, menunjukkan 5 "silika diameter bola dan kotak reflektif perumahan sel tiga selak. (Courtesy of the University of Arizona) "Sel menghidupkan kira-kira 40 peratus cahaya ke dalam elektrik, " kata Angel, sambil menyatakan ini sangat efisien untuk sistem tenaga solar. Inovasinya juga mengandungi sistem penyejukan menggunakan teknologi yang serupa dengan yang digunakan untuk cip komputer dan enjin kereta. "Ini membolehkan cip untuk kekal sejuk: 20 darjah C di atas suhu udara ambien, " katanya. Sistem penyejukan mempunyai manfaat tambahan untuk tidak menggunakan sebarang air, sumber yang sangat berharga di padang pasir di mana banyak sistem solar beroperasi; penyejuk yang direkurikan digunakan sebaliknya.
"Tidak ada seorang pun yang pernah membina sebuah sistem yang menggunakan struktur bingkai ruang yang efisien, ringan untuk meminimumkan jumlah keluli dan memegang cermin. Tiada siapa yang membuat cermin kaca mendalam yang praktikal dan murah seperti ini, dan tiada siapa yang membuat PCU seperti ini, "kata Malaikat.
Alex Cronin, seorang ahli fizik di University of Arizona yang menjalankan penyelidikan bebas daripada Angel pada sel solar PV, bersetuju. Angel "telah mengoptimumkan [sistem suria ini] seperti teleskop, " kata Cronin. "Ini adalah contoh membentangkan sampul surat dalam arah yang baru. Dia merancangnya dengan jumlah keluli dan besi sekurang-kurangnya. Pada masa akan datang, kita akan melihat lebih banyak perkara ini. Dia memimpin industri. "
Angel berkata reka bentuknya mempunyai "warisan daripada astronomi." Tetapi teleskop dalam astronomi digunakan untuk menumpukan cahaya yang sangat lemah, jauh, sementara cermin di sini memainkan peranan yang berbeza. "Kami telah pergi dari satu ekstrim untuk membuat cermin paling sempurna yang anda boleh fikirkan, ke cermin kos terendah yang 'cukup baik'. "
Mereka mungkin lebih murah, tetapi anda tidak mahu berdiri di titik fokus salah satu cerminnya. Angel baru-baru ini menguji cermin tiga meter yang menumpukan cahaya matahari ke atas sekeping keluli tebal enam milimeter. Dalam masa 15 saat, balok itu membakar lubang ke dalam keluli saiz seperempat.
Di samping cermin, unsur-unsur kritikal lain sistemnya adalah sel PV di PCU. Daripada menggunakan sel solar silikon yang tipikal, dia mengambil petunjuknya dari atas: "Perkara yang menarik perhatian saya ialah baru-baru ini jenis sel PV yang digunakan di angkasa [untuk menggerakkan stesen angkasa, contohnya] telah disesuaikan untuk digunakan tanah, "katanya. "Dari cahaya yang masuk ke dalamnya, anda menukar tenaga sebanyak dua kali lebih banyak ke dalam elektrik." Ini menjimatkan wang dan ruang dalam sistem. "Ramai orang telah mencatatkan ciri-ciri indah" sel-sel yang lebih baru, yang dikenali sebagai sel-sel PV triple-junction, "tetapi cabaran itu mendapat cahaya pekat pada mereka tanpa meniup anggaran."
Para saintis yang terkenal memotong melalui bunyi pemanasan global dan membentangkan fakta-faktaDengan bantuan bola silika, sinar matahari yang jatuh pada cermin boleh difokuskan ke kawasan sel satu seribu ukuran cermin, dan kos sel menjadi satu sepersepuluh per watt yang dihasilkan berbanding dengan solar panel yang tidak menggunakan teknologi Angel.
Matlamat Angel adalah untuk mewujudkan elektrik solar "skala utiliti" pada harga yang bersaing dengan bahan api fosil, sesuatu yang tidak wujud hari ini. "Saya fikir apa yang kita lakukan mempunyai peluang yang baik. Seni bina yang kami usahakan sejak beberapa tahun kebelakangan ini adalah pendekatan baru dan bertujuan khusus untuk mendapatkan kos yang rendah. "
Sebahagian daripada keberkesanan kosnya berpunca dari keupayaan Angel untuk menarik pada proses pembuatan yang sudah ada. Sistem yang dipatenkan dan paten-pendingnya (meliputi perhimpunan, optik, dan penggunaan sel-sel PV) adalah cukup mudah supaya ia dapat dihasilkan dalam jumlah yang tinggi, dan dia dan pasukan saintis dan pelajar siswazah di University of Arizona sedang meneliti cara untuk membuat kaedah pengeluaran secara am lebih efisien.
Malah persekitaran untuk penyelidikan dan pembangunannya membantu mengurangkan kos. Prototaip untuk perhimpunan jungle-gym-seperti Angel telah dibina di sebuah kolam renang kosong di belakang gim di kampus UA, tempat yang pernah menempatkan hidangan satelit untuk stesen TV Tucson. "Ruang ini mempunyai pemandangan yang sempurna dari langit selatan dari subuh hingga senja dan dua minit berjalan kaki dari pejabat saya, " katanya, dan rantau ini mendapat sekitar 350 hari cahaya matahari setiap tahun. Satu lagi manfaat untuk berada di Arizona adalah bahawa "kita dua hingga tiga jam di belakang Pantai Timur, yang bermaksud matahari masih bersinar di Arizona pada masa puncak permintaan di Timur, " katanya.
Angel sebahagiannya didorong untuk membangunkan tenaga suria kerana sesuatu yang diperhatikannya di Bumi. Rumahnya adalah berhampiran sungai, dan dia telah melihat penurunan jalan air sepanjang masa. "Meja air telah turun tiga kaki sejak saya berada di rumah, " katanya. "Degradasi sungai adalah sesuatu yang saya lihat masa nyata di depan mata kerana terlalu banyak penduduk. Saya telah mendamaikan bahawa sungai yang indah saya akan kering, tetapi saya tidak mahu didamaikan dengan planet yang ditakdirkan sebagai nasib sengsara seperti itu. "
Alaina G. Levine adalah seorang penulis sains yang berpangkalan di Tucson, Arizona.
