Ο Roger Angel είναι ένας αστρονόμος του οποίου τα καινοτόμα σχέδια για τους καθρέφτες των τηλεσκοπίων έχουν μεταμορφώσει ριζικά τον τρόπο που βλέπουμε τα αστέρια και τους γαλαξίες. Ανέπτυξε ελαφρύς καθρέφτες με κυψέλες για τα μεγαλύτερα και πιο ισχυρά τηλεσκόπια στον κόσμο, όπως το Μεγάλο Διόφθαλμο Τηλεσκόπιο στο Όρος Graham της Αριζόνα και το Τζιζικό Μαγελλάνικο Τηλεσκόπιο που βρίσκεται υπό κατασκευή στη Χιλή. Είναι καθηγητής Regents και επικεφαλής του Εργαστηρίου Mirror Observatory Steward του Πανεπιστημίου της Αριζόνα (UA), και μια «χορηγία μεγαλοφυίας» του MacArthur. Το 2010 κέρδισε το περίφημο βραβείο Kavli για την Αστροφυσική. Αλλά πρόσφατα σκέφτεται περισσότερο για τη ζωή στον δικό μας πλανήτη.
«Είχα ανησυχήσει για την υπερθέρμανση του πλανήτη», λέει ο Άγγελος και είχε αρχίσει να σκέφτεται λύσεις ως τόλμη (και τελικά απαγορευτικό ως προς το κόστος) ως τοποθέτηση γιγαντιαίων αποχρώσεων του ήλιου στο διάστημα για να κρυώσει ο πλανήτης. Αλλά όταν η γυναίκα του τον ρώτησε: «Δεν μπορείτε να κάνετε κάτι για την υπερθέρμανση του πλανήτη;» πήρε σοβαρά και άρχισε να οραματίζεται πώς τα κάτοπτρα του τηλεσκοπίου θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να παράγουν καθαρή ενέργεια. Τώρα ο Angel έχει διαμορφώσει ένα σύστημα που χρησιμοποιεί καθρέφτες με μικροσκοπικά ηλιακά στοιχεία για να αξιοποιήσει το φως και να παράγει ηλεκτρική ενέργεια, ένα σύστημα που έχει τη δυνατότητα να είναι πιο οικονομικά αποδοτικό από οτιδήποτε άλλο στην αγορά.
Προσπαθώντας να αξιοποιήσει τη δύναμη του ήλιου δεν είναι κάτι νέο. πολλές εταιρείες και εφευρέτες έχουν αναλύσει το πρόβλημα του τρόπου αποτελεσματικότερης συλλογής, μετατροπής και χρήσης της ηλιακής ενέργειας για δεκαετίες. Η τεχνολογία των φωτοβολταϊκών (PV) κυττάρων που συλλαμβάνουν τις ακτίνες του ήλιου έχει βελτιωθεί με την πάροδο του χρόνου, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν μερικά κολλώδη κομμάτια στο παζλ που παράγουν ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια. Ορισμένα από αυτά τα θέματα περιλαμβάνουν την ποσότητα θερμότητας που παράγεται από υπάρχουσες τεχνικές, τον χώρο που απαιτείται για τα ηλιακά κύτταρα και το κόστος.
Ο Άγγελος αντιμετωπίζει μερικά από αυτά τα προβλήματα με το νέο του σύστημα. "Είναι μια πλήρης αυτόνομη μονάδα που μετατρέπει το φως σε ενέργεια και απορρίπτει τη θερμότητα", λέει. Διάσπαρτα γύρω από το εργαστήριο του Tucson είναι εργαλεία, απορρίμματα μετάλλων, κομμάτια φωτοβολταϊκών κυττάρων και άλλα κομμάτια του μαξιλαριού. Συνολικά, θα αποτελείται από διάφορους τετράγωνους καθρέπτες που συνδέονται με ένα μεγάλο, ελαφρύ χαλύβδινο πλαίσιο που μοιάζει με γυμναστήριο ζούγκλας. Κάθε καθρέφτης αντανακλά το φως στη δική του μονάδα μετατροπής ισχύος (PCU) σε σχήμα κύβου, τοποθετημένη πάνω από το κέντρο του. Η μονάδα PCU είναι ένα μικρό κιβώτιο με σφαίρα πυριτίας με τετηγμένη μπάλα στο άκρο που βλέπει στον καθρέφτη. Καθώς το φως από τον ήλιο χτυπά τον καθρέφτη, το παραβολικό σχήμα του καθρέφτη εστιάζει τη δέσμη κατευθείαν στην σφαίρα, η οποία με τη σειρά της εστιάζει το φως σε μια καμπύλη μήτρα από 36 μικροσκοπικά φωτοβολταϊκά κύτταρα. Τα κελιά είναι αυτά που μετατρέπουν το φως σε ηλεκτρισμό.
Κάθε καθρέφτης αντανακλά το φως στη δική του μονάδα μετατροπής ισχύος (PCU) σε σχήμα κύβου, τοποθετημένη πάνω από το κέντρο του. (Ευγενική παραχώρηση του Rehnu) 
Ο αστρονόμος Roger Angel προσπαθεί να αξιοποιήσει τη δύναμη του ήλιου με τη νέα τεχνολογία που αναπτύχθηκε για τα τηλεσκόπια. Ο ηλιακός ιχνηλάτης που απεικονίζεται σήμερα παράγει 2 kW ηλεκτρικής ενέργειας. (Ευγενική παραχώρηση του Πανεπιστημίου της Αριζόνα) 
Ένα κοντινό πλάνο του μετατρεπόμενου συστήματος, που δείχνει τη σφαίρα πυριτίας με διάμετρο 5 ιντσών και το ανακλαστικό κουτί που στεγάζει τα κύτταρα τριπλής σύνδεσης (ευγενική παραχώρηση του Πανεπιστημίου της Αριζόνα) "Τα κύτταρα μετατρέπουν περίπου το 40% του φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια", λέει ο Angel, σημειώνοντας ότι αυτό είναι ιδιαίτερα αποδοτικό για ένα σύστημα ηλιακής ενέργειας. Η καινοτομία του περιλαμβάνει επίσης ένα σύστημα ψύξης που χρησιμοποιεί τεχνολογία παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται για τσιπ υπολογιστών και κινητήρες αυτοκινήτων. "Αυτό επιτρέπει στις μάρκες να παραμείνουν εξαιρετικά δροσερές: 20 βαθμοί C πάνω από τη θερμοκρασία του αέρα του περιβάλλοντος", λέει. Το σύστημα ψύξης έχει το πρόσθετο πλεονέκτημα ότι δεν θα χρησιμοποιήσει κανένα νερό, έναν πολύτιμο πόρο στις ερήμους όπου λειτουργούν πολλά ηλιακά συστήματα. ανακυκλωμένο ψυκτικό χρησιμοποιείται αντ 'αυτού.
"Κανείς δεν έχει κατασκευάσει ποτέ ένα σύστημα που χρησιμοποιεί μια τέτοια αποτελεσματική, ελαφριά δομή πλαισίου για να ελαχιστοποιήσει την ποσότητα χάλυβα και να κρατήσει τους καθρέφτες. Κανείς δεν έχει κάνει βαθύτατους γυάλινους καθρέφτες που είναι πρακτικοί και φθηνές σαν αυτό, και κανείς δεν έχει κάνει μια PCU όπως αυτή », λέει ο Angel.
Ο Alex Cronin, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, ο οποίος διεξάγει έρευνα ανεξάρτητα από τον Angel σχετικά με τα φωτοβολταϊκά κύτταρα, συμφωνεί. Angel "έχει βελτιστοποιήσει [αυτό το ηλιακό σύστημα] σαν ένα τηλεσκόπιο", λέει ο Cronin. "Αυτό είναι ένα παράδειγμα τέντωσης του φακέλου σε μια νέα κατεύθυνση. Το σχεδίασε με τη μικρότερη ποσότητα χάλυβα και σιδήρου. Στο μέλλον θα δούμε περισσότερα από αυτό. Είναι ο ηγέτης της βιομηχανίας. "
Ο Άγγελς λέει ότι η σχεδίασή του έχει «κληρονομιά από την αστρονομία». Όμως, τα τηλεσκόπια στην αστρονομία χρησιμοποιούνται για τη συγκέντρωση πολύ αχνό, μακρινό φως, ενώ οι καθρέφτες εδώ παίζουν διαφορετικό ρόλο. "Έχουμε πάει από το ένα άκρο να κάνουμε τους πιο τέλειους καθρέφτες που μπορείτε να σκεφτείτε, στους κατόχους χαμηλότερου κόστους που είναι" αρκετά καλοί ". "
Μπορεί να είναι φθηνότερα, αλλά δεν θα θέλατε να σταθείτε στο σημείο εστίασης ενός από τους καθρέφτες του. Ο Άγγελος εξέτασε πρόσφατα έναν καθρέφτη πλάτους τριών μέτρων που εστίαζε το ηλιακό φως σε ένα κομμάτι χάλυβα πάχους έξι χιλιοστών. Σε 15 δευτερόλεπτα, η δέσμη έκαψε μια τρύπα στο χάλυβα με μέγεθος ενός τετάρτου.
Εκτός από τους καθρέφτες, τα άλλα κρίσιμα στοιχεία του συστήματός του είναι τα φωτοβολταϊκά κύτταρα στην PCU. Αντί να χρησιμοποιήσει τα τυπικά ηλιακά κύτταρα πυριτίου, παίρνει το σύνθημά του από πάνω: "Το πράγμα που έπεσε το μάτι μου είναι ότι πρόσφατα το είδος των φωτοβολταϊκών κυττάρων που χρησιμοποιούνται στο διάστημα [για να τροφοδοτήσει τον διαστημικό σταθμό, για παράδειγμα] έχουν προσαρμοστεί για χρήση το έδαφος ", λέει. "Από το φως που μπαίνει σε αυτά, μετατρέπετε δύο φορές περισσότερη ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια". Αυτό εξοικονομεί χρήματα και χώρο στο σύστημα. "Πολλοί άνθρωποι έχουν παρατηρήσει τις υπέροχες ιδιότητες" των νεώτερων κυττάρων, που ονομάζονται φωτοβολταϊκά κύτταρα τριπλής σύνδεσης, "αλλά η πρόκληση είναι να συγκεντρωθεί το συγκεντρωμένο φως πάνω τους χωρίς να φυσάει ο προϋπολογισμός".
Ο διάσημος επιστήμονας περικόπτει τον θόρυβο της παγκόσμιας υπερθέρμανσης και εξηγεί τα γεγονόταΜε τη βοήθεια της σφαίρας του πυριτίου, το φως του ήλιου που πέφτει στον καθρέφτη μπορεί να επικεντρωθεί σε μια περιοχή κυψελίδων ένα χιλιοστό του μεγέθους του καθρέφτη και το κόστος των κυττάρων γίνεται το ένα δέκατο ανά παραγόμενο watt σε σύγκριση με το ηλιακό πάνελ που δεν χρησιμοποιούν την τεχνολογία του Άγγελ.
Ο στόχος του Angel είναι να δημιουργήσει ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια "σε κλίμακα χρησιμότητας" σε τιμή που ανταγωνίζεται τα ορυκτά καύσιμα, κάτι που δεν υπάρχει σήμερα. "Νομίζω ότι κάνουμε μια καλή ευκαιρία. Η αρχιτεκτονική που αναπτύξαμε τα τελευταία χρόνια είναι μια νέα προσέγγιση και έχει ως στόχο να φτάσει στο χαμηλό κόστος ».
Μέρος της αποτελεσματικότητάς του από πλευράς κόστους προέρχεται από την ικανότητα του Angel να αξιοποιεί διαδικασίες παραγωγής που ήδη υπάρχουν. Το πατενταρισμένο και δίπλωμα ευρεσιτεχνίας σύστημα του (που καλύπτει τη συναρμολόγηση, την οπτική και τη χρήση των φωτοβολταϊκών κυττάρων) είναι αρκετά απλό ώστε να μπορεί να κατασκευαστεί σε μεγάλο όγκο και αυτός και μια ομάδα επιστημόνων και μεταπτυχιακών φοιτητών στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα ερευνούν τρόπους με τους οποίους οι μέθοδοι μαζικής παραγωγής μπορούν να βελτιωθούν ακόμη περισσότερο.
Ακόμη και το περιβάλλον για την έρευνα και την ανάπτυξή του βοηθά στη μείωση του κόστους. Το πρωτότυπο για τη συναρμολόγηση τύπου jungle-γυμναστήριο του Angel κατασκευάστηκε σε μια ερημική πισίνα πίσω από ένα γυμναστήριο στην πανεπιστημιούπολη του UA, ένα σημείο που κάποτε φιλοξένησε ένα δορυφορικό πιάτο για έναν τηλεοπτικό σταθμό Tucson. "Αυτός ο συγκεκριμένος χώρος έχει μια τέλεια θέα του νότιου ουρανού από την αυγή μέχρι το σούρουπο και είναι μόλις δύο λεπτά με τα πόδια από το γραφείο μου", λέει, και η περιοχή παίρνει περίπου 350 ημέρες ηλιοφάνειας ανά έτος. Ένα άλλο όφελος της ύπαρξης στην Αριζόνα είναι ότι "είμαστε δύο με τρεις ώρες πίσω από την Ανατολική Ακτή, που σημαίνει ότι ο ήλιος εξακολουθεί να λάμπει στην Αριζόνα τη στιγμή της αιχμής της ζήτησης στην Ανατολή", λέει.
Ο Άγγελος οδηγήθηκε εν μέρει στην ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας εξαιτίας κάτι που παρατηρούσε στη Γη. Το σπίτι του βρίσκεται κοντά σε ένα ποτάμι, και έχει παρακολουθήσει την πτώση των πλωτών οδών με την πάροδο του χρόνου. "Το τραπέζι του νερού έχει μειωθεί κατά τρία πόδια από τότε που βρισκόμουν στο σπίτι", λέει. "Η υποβάθμιση του ποταμού είναι κάτι που βλέπω σε πραγματικό χρόνο μπροστά στα μάτια μου λόγω υπερπληθυσμού. Έχω συμφιλιώσει ότι το όμορφο ποτάμι μου θα στεγνώσει, αλλά δεν θέλω να συμφιλιωθώ με έναν πλανήτη που είναι καταδικασμένος σε μια τέτοια άθλια μοίρα ».
Η Alaina G. Levine είναι επιστημονικός συγγραφέας με έδρα το Tucson της Αριζόνα.
