Satélite envía energía solar a la Tierra, en primera

Jun 11, 2023

Los investigadores han dado un paso pequeño pero necesario para hacer realidad un sueño de larga data: recolectar energía solar en el espacio y enviarla a la Tierra. Un satélite lanzado en enero dirigió energía en un haz de microondas hacia objetivos en el espacio, e incluso envió parte de esa energía a un detector en la Tierra, anunció el constructor del experimento, el Instituto de Tecnología de California (Caltech), el 1 de junio. "Nadie ha hecho esto antes", dice el científico espacial Sanjay Vijendran de la Agencia Espacial Europea (ESA). "Le están dando credibilidad al tema al demostrar esta capacidad".

La credibilidad ha sido durante mucho tiempo el desafío para la energía solar basada en el espacio. Para producir tanta energía como una central nuclear o de carbón típica, un satélite necesitaría un área colectora de kilómetros de ancho, lo que requeriría cientos de lanzamientos y ensamblajes en órbita. La NASA planeó una misión de demostración durante la crisis energética de la década de 1970. Pero con la tecnología de la época, transportada por el transbordador espacial y ensamblada por astronautas, la misión habría costado un billón de dólares. Pocos se lo tomaron en serio después de eso.

El espacio ha cambiado desde entonces. Las células solares y los rayos de microondas son más baratos y más eficientes. Los robots capaces de ensamblar estructuras pronto estarán en órbita, y empresas como SpaceX han reducido drásticamente el costo de los lanzamientos. Estudios recientes encargados por la ESA y el gobierno del Reino Unido sugieren que los generadores gigantes en órbita pronto podrán generar electricidad a costos comparables a las plantas nucleares terrestres.

Unos pocos programas de investigación dispersos han empujado el campo hacia adelante. A partir de la década de 1980, los investigadores de la Universidad de Kyoto demostraron la emisión de energía en distancias cortas en el borde del espacio utilizando cohetes suborbitales. En 2020, un equipo del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. puso en órbita un "panel sándwich" del tamaño de una caja de pizza con células solares en un lado, un relleno de componentes electrónicos y transmisores de microondas en el otro lado para demostrar la conversión de luz solar a microondas. .

La misión de Caltech, financiada por la Fundación Donald Bren y Northrop Grumman Corporation, tenía como objetivo dar un paso más con componentes livianos, económicos y flexibles. El transmisor de microondas era un conjunto de 32 antenas planas empaquetadas en una superficie ligeramente más grande que un plato de comida. Al variar el tiempo de las señales enviadas a las diferentes antenas, los investigadores pudieron dirigir el haz de la matriz. Lo apuntaron a un par de receptores de microondas a una distancia de un antebrazo y cambiaron el haz de un receptor a otro a voluntad, encendiendo un LED en cada uno.

La potencia transmitida era pequeña, solo 200 milivatios, menos que la luz de la cámara de un teléfono celular. Pero el equipo aún pudo dirigir el rayo hacia la Tierra y detectarlo con un receptor en Caltech. "Fue una prueba de concepto", dice Ali Hajimiri, ingeniero eléctrico de Caltech. "Indica lo que puede hacer un sistema general".

La nave espacial Caltech todavía tiene dos experimentos más planeados. Uno ahora está probando 32 variedades diferentes de celdas solares para ver cuál sobrevive mejor a los rigores del espacio. El segundo es una pieza plegada de material compuesto ultraligero que se desplegará en una estructura similar a una vela de 2 metros de ancho. Aunque la vela no sostendrá ninguna celda solar, está destinada a probar el tipo de implementaciones delgadas, flexibles y grandes requeridas para una futura central eléctrica.

El interés en la energía solar basada en el espacio parece estar cobrando impulso. La ESA encargó este año dos estudios sobre arquitecturas potenciales para centrales eléctricas en órbita. Vijendran dice que las empresas de suministro de energía se han sumado al esfuerzo. El equipo de Kioto anunció el mes pasado que trabajaría con la agencia espacial japonesa JAXA para probar la transmisión de energía en órbita.

El ingeniero eléctrico de Kioto, Naoki Shinohara, dice que le complació saber del éxito de Caltech, "pero al mismo tiempo estoy decepcionado porque nosotros, los japoneses, teníamos como objetivo llevar a cabo el primer experimento satelital [de transmisión de energía inalámbrica] del mundo en 2025".

La empresa emergente Virtus Solis Technologies también ha estado probando la transmisión de energía y planea poner en órbita una planta piloto en 2026. El director ejecutivo, John Bucknell, dice que la compañía tiene la intención de ofrecer energía comercial a los clientes antes de que finalice la década. "La energía solar espacial es la única tecnología de energía limpia, firme y escalable [con] un camino creíble hacia las emisiones reales de carbono cero".