Un satélite orbital que prueba la viabilidad tecnológica de algún día recolectar y transmitir energía solar a la Tierra ha concluido su misión de un año de duración, y los investigadores están ansiosos por profundizar en los resultados. De acuerdo a Resumen de la misión de Caltech publicado hoy, los ingenieros detrás del Demostrador de energía solar espacial (SSPD-1) consideran que las tres herramientas a bordo del prototipo de 110 libras son un éxito y creen que el proyecto “ayudará a trazar el futuro de la energía solar espacial”. Sin embargo, ese futuro, sin embargo, aún está potencialmente a décadas de distancia, si se financian tales proyectos.
Lanzado a bordo de un cohete SpaceX Falcon 9 a principios de enero de 2023, el SSPD-1 contenía un trío de experimentos: primero, su Experimento compuesto ultraligero desplegable en órbita (DOLCE) investigó la durabilidad y eficacia de las estructuras de paneles solares livianos inspirados en el origami, mientras que ALBA (que en italiano significa “amanecer”) probó 32 diseños diferentes de células fotovoltaicas para determinar cuál se adapta mejor al espacio. Al mismo tiempo, el Experimento de órbita baja de transferencia de energía de microondas (MAPLE) probó transmisores de microondas destinados a transmitir la energía solar recolectada en órbita de regreso a la Tierra.
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Quizás lo más importante, MAPLE demostró con éxito Por primera vez en la historia, la energía solar puede ser recolectada por células fotovoltaicas y transmitida a la Tierra a través de un haz de microondas. En el transcurso de ocho meses más, los miembros del equipo SSPD-1 intensificaron intencionalmente las pruebas de estrés de MAPLE, lo que eventualmente condujo a una caída en las capacidades de transmisión. Luego, los investigadores reprodujeron el problema en un laboratorio y finalmente determinaron que los culpables eran las complejas interacciones eléctrico-térmicas y el desgaste de los componentes individuales del conjunto.
Ali Hajimiri, codirector del Proyecto de Energía Solar Espacial (SSPP) de Caltech y Profesor Bren de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Médica, anunciado hoy que los resultados “ya han llevado a revisiones en el diseño de varios elementos de MAPLE para maximizar su rendimiento durante períodos prolongados”.
“Las pruebas en el espacio con SSPD-1 nos han dado más visibilidad de nuestros puntos ciegos y más confianza en nuestras capacidades”, añadió Hajimiri.
Las células solares actuales utilizadas en satélites y otras tecnologías espaciales son hasta 100 veces más caras de fabricar que sus homólogas terrestres. Caltech explica que esto se debe en gran medida al costo de agregar películas protectoras de cristal conocidas como crecimiento epitaxial. ALMA determinó que las células solares de perovskita, aunque eran un diseño prometedor aquí en la Tierra, mostraban importantes variaciones de rendimiento en el espacio. Al mismo tiempo, las células de arseniuro de galio funcionaron consistentemente bien durante un largo período de tiempo, pero sin la necesidad de incluir crecimiento epitaxial.
En cuanto a DOLCE, los investigadores admitieron fácilmente el lunes que “no todo salió según lo planeado”. Aunque originalmente estaba previsto que se implementara durante tres o cuatro días, DOLCE encontró múltiples problemas de ingeniería, como cables enganchados y componentes mecánicos atascados. Afortunadamente, el equipo logró solucionar los problemas haciendo referencia a las cámaras integradas para imitar los problemas en una réplica de laboratorio a gran escala. A pesar de los dolores de cabeza, la prueba espacial de DOLCE “demostró la solidez del concepto básico”, según el codirector del SSPP y profesor Joyce y Kent Kresa de ingeniería civil y aeroespacial, Sergio Pellegrino.
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Pero incluso con los éxitos generales de SSPD-1, todavía pueden pasar años antes de que se pueda acumular energía solar de manera eficiente y asequible utilizando conjuntos de satélites. Estimaciones anteriores sitúan la energía solar recolectada en el espacio a un costo de 1 a 2 dólares/kWh, mientras que actualmente cuesta menos de 0,17 dólares/kWh para la electricidad estadounidense. Los costos de los materiales deberán disminuir drásticamente, sin dejar de ser lo suficientemente fuertes como para soportar la radiación solar y la actividad geomagnética del espacio.
Hay otras cuestiones que es necesario abordar antes de que la energía solar obtenida desde el espacio pueda contribuir a la infraestructura energética sostenible de la humanidad. Como Los New York Times Como se señaló el año pasado, la cantidad de energía transferida por SSPD-1 a través de un haz de microondas fue extremadamente insignificante en comparación con lo que se necesita para el uso diario, y dichos paneles solares orbitales probablemente necesitarán tener varios miles de pies de ancho (la Estación Espacial Internacional, como referencia). , tiene sólo 357 pies de largo. También existen cuestiones de seguridad relacionadas con el envío de potentes microondas y rayos láser a la Tierra.
Los investigadores del SSPP son conscientes de que todos estos problemas requieren soluciones antes de que los parques solares orbitales sean realmente posibles. Pero sus avances más recientes indican que, como mínimo, parecen estar en un camino prometedor.