Una demostración reciente ha demostrado la viabilidad del plan de la Agencia Espacial Europea (ESA) para transmitir energía a la Tierra desde el espacio, lo que le da a la agencia astronómica algunas municiones adicionales mientras se prepara para pedirle a su órgano de gobierno más dinero para financiar la investigación de energía solar.
La iniciativa de energía solar basada en el espacio (SBSP) de la ESA creó un programa preparatorio llamado SOLARIS para probar la emisión de energía solar desde los satélites a la Tierra a través de microondas. SOLARIS fue el esfuerzo de la agencia para investigar qué tecnologías se necesitan para realizar la idea y la viabilidad de usarlas.
La ESA pasó 2022 trabajando en varios aspectos de SOLARIS, incluida la publicación de un par de análisis de costo/beneficio y la celebración de un día de la industria con presentaciones de la agencia espacial y sus socios comerciales, incluido Airbus.
La ESA consideró factible el SBSP como fuente de energía complementaria a las energías renovables terrestres. Y en septiembre, Airbus demostró que podía usar microondas para transmitir energía a una distancia de 36 metros (118 pies), que utilizó para iluminar una ciudad en miniatura. No es exactamente Alderaan, pero es un comienzo.
La demostración de Airbus puede ser precisamente lo que se necesita para inclinar la balanza a favor de más dinero para SBSP, si los ministros aún no están convencidos.
“Ahora que hemos probado con éxito los elementos clave de un futuro sistema de energía solar basado en el espacio a pequeña escala por primera vez, estamos listos para llevar Power Beaming al siguiente nivel”, dijo el líder del proyecto de investigación de Airbus, Yoann Thueux.
Si bien esos resultados son alentadores, SOLARIS no puede hacer más sin más financiamiento del Consejo de Ministros de la ESA, que pronto organizará su reunión anual en la que escuchará las solicitudes de efectivo.
El uso de paneles solares orbitales para enviar energía a la Tierra mediante microondas no es un concepto nuevo, ni en la ficción ni en la realidad. La NASA ha explorado la idea, al igual que la agencia espacial de Japón, la Marina de los EE. UU., la Iniciativa de Energía Espacial del Reino Unido, universidades y empresas privadas.
Hasta el momento, China parece estar liderando el mundo en SBSP, ya que ha probado las capacidades de un receptor terrestre utilizando globos que flotan a altitudes de hasta 300 metros y tiene planes para pruebas a mayor altitud.
¿Fantasía espacial o algo más?
Hay muchas razones por las que SBSP es emocionante: podría ayudar al mundo a cumplir con los objetivos de cero neto, es capaz de entregar energía las 24 horas del día, captura la energía solar de manera mucho más eficiente ya que se encuentra a una altitud mucho mayor y podría minimizar la cantidad de espacio necesario para recolectar energía en comparación con los paneles solares terrestres estándar.
Pero la ESA admite que los satélites de energía solar basados en el espacio no son factibles actualmente. Estudios anteriores de la ESA y esfuerzos similares de otras agencias “no han encontrado obstáculos técnicos principales, sino desafíos prohibitivos para hacer que el concepto sea económicamente viable debido a los altos costos de lanzamiento y los desafíos de ingeniería”.
Tome los satélites colectores de energía solar, por ejemplo. Para hacerlos lo suficientemente eficientes como para que valga la pena la molestia, un solo satélite tendría que estar en algún lugar en la vecindad de un kilómetro o más de ancho. Sería visible en el cielo como una luna pequeña, demasiado grande para ser una estación espacial. Eso le daría al satélite la capacidad de transmitir alrededor de 2 GW de energía a la Tierra, la misma cantidad generada por una planta de energía nuclear terrestre.
Pero tenga en cuenta esto: para obtener esa cantidad de energía, el receptor en el suelo puede tener que ser diez veces más grande. A modo de comparación, el parque solar Pavagada de 2GW en India ocupa aproximadamente 53 kilómetros cuadrados.
Sin embargo, a diferencia de los conjuntos de paneles solares terrestres, el receptor de microondas SBSP permitiría el paso de la luz y el agua de lluvia. Eso significa que la tierra debajo todavía podría estar potencialmente disponible para uso agrícola.
Dejando a un lado las preocupaciones terrestres, es poco probable que tales satélites puedan construirse prácticamente con la tecnología actual. Al señalar que se necesitaron docenas de lanzamientos para construir la Estación Espacial Internacional, la ESA dijo que “probablemente se requeriría un orden de magnitud más de lanzamientos para ensamblar un satélite de energía solar que pese muchos miles de toneladas”.
En lugar de ver eso como una señal de que SBSP es un desperdicio de fondos para investigación, la ESA dijo que la investigación necesaria sería de gran ayuda para la industria espacial más grande.
“La eficiencia fotovoltaica y de conversión de energía, la fabricación, el ensamblaje y el servicio en órbita, y los desarrollos de antenas desplegables” serían todos efectos secundarios del desarrollo, dijo la ESA.
Para aquellos preocupados de que estos esfuerzos puedan generar láseres espaciales que inicien incendios forestales, no es así. Las microondas, señala la ESA, operan a una frecuencia no ionizante que no causa daño celular. Más allá de eso, los modelos de microondas diseñados para el uso de SBSP tienen una densidad de potencia máxima de aproximadamente 250 vatios por metro cuadrado en el centro del haz, mientras que una persona parada cerca del ecuador de la Tierra al mediodía recibiría cuatro veces esa potencia.
Aún así, esa es solo una cosa más que la ESA dijo que será parte de las muchas consideraciones y “pruebas adicionales” necesarias para que la agencia llegue al punto en que vea SBSP como algo que podría contribuir significativamente a los objetivos de energía limpia de Europa. “Solo si, y cuando, se llegue a estas conclusiones, se podría hacer una propuesta para avanzar hacia un proyecto de desarrollo SBSP”, dijo la ESA.
En otras palabras, no empiece a mirar hacia el cielo en busca de los componentes de un enjambre de Dyson en órbita terrestre todavía. ®