Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California está trabajando para desplegar una constelación de naves espaciales modulares que recolectan luz solar, la transforman en electricidad y luego la transmiten de forma inalámbrica donde sea que se necesite, incluso a lugares que actualmente no tienen acceso a energía confiable.
Según los científicos, el aprovechamiento de la energía solar en el espacio depende de avances revolucionarios en tres áreas principales:
El primer aspecto clave implica el diseño de energía fotovoltaica ultraligera de alta eficiencia que esté optimizada para las condiciones del espacio y sea compatible con un sistema modular integrado de conversión y transmisión de energía.
La segunda área se refiere al desarrollo de la tecnología liviana y de bajo costo necesaria para convertir la energía de corriente continua en energía de radiofrecuencia y enviarla a la tierra en forma de microondas. A pesar de cómo suena, el proceso es seguro ya que la radiación no ionizante en la superficie es significativamente menos dañina que estar bajo el sol. Además, el sistema podría apagarse rápidamente en caso de daño o mal funcionamiento.
Finalmente, la tercera área involucra la invención de estructuras espaciales plegables, ultradelgadas y ultraligeras para soportar la energía fotovoltaica, así como los componentes necesarios para convertir, transmitir y dirigir la energía de radiofrecuencia hacia donde se necesita.
La unidad básica del sistema que los investigadores imaginan es un mosaico de 4 pulgadas por 4 pulgadas que pesa menos de una décima parte de una onza. Cientos de miles de estos mosaicos se combinarían en un sistema de satélites voladores similares a alfombras que, una vez desplegados, crearían una superficie de recolección de luz solar que mide 3.5 millas cuadradas.
“Este concepto era, en el pasado, verdadera ciencia ficción. Lo que nos permitió considerar llevarlo del ámbito de la ciencia ficción al ámbito de la realidad fue la combinación de los desarrollos que se produjeron en la energía fotovoltaica en el laboratorio de Harry Atwater, en las estructuras del laboratorio de Sergio Pellegrino y en la transferencia inalámbrica de energía, que está ocurriendo en mi laboratorio”, dijo Ali Hajimiri, uno de los investigadores que lideran el proyecto, en un comunicado de prensa.
“Nos dimos cuenta de que ahora podemos buscar la energía solar espacial de una manera que se está volviendo práctica y económica”.
Hajimiri señaló que una de las primeras preguntas que alguien hace es: «¿Por qué quieres poner energía fotovoltaica en el espacio?» A lo que responde que en el espacio, donde no hay día ni noche ni nubes, es posible obtener unas ocho veces más energía que en la tierra.
“La visión de este programa es poder proporcionar tanta energía como necesite, donde la necesite y cuando la necesite”, dijo.
Progreso
En cuanto a los avances para hacer realidad este proyecto, la investigadora explicó que durante un período de dos años, el grupo construyó y demostró un prototipo de teja. Este es el elemento modular clave que captura la luz solar y transmite la energía.
A través de ese proceso, aprendieron a diseñar sistemas ultraligeros y altamente integrados de este tipo. Luego desarrollaron un segundo prototipo, 33% más ligero que el primero.
Se va a montar una serie de placas en una estructura muy flexible que se puede plegar para que quepa en un vehículo de lanzamiento. Una vez desplegada, la estructura se expande y la teja funciona en conjunto y en sincronización para generar energía, convertirla y transferirla exactamente donde se necesita.
Hablando sobre los próximos pasos, Hajimiri y sus colegas dijeron que pronto llegará el momento de probar cosas fuera del laboratorio.
“La mayoría de las naves espaciales hoy en día tienen paneles solares (células fotovoltaicas unidas a una estructura portadora), pero no con este tipo de material y no plegadas a las dimensiones que hemos logrado”, dijo Pellegrino. “Mediante el uso de técnicas de plegado novedosas, inspiradas en el origami, podemos reducir significativamente las dimensiones de una nave espacial gigante para el lanzamiento. El empaque es tan hermético como para estar esencialmente libre de vacíos.”
