Satélite envia energia solar para a Terra, no primeiro

May 05, 2023

Os pesquisadores deram um passo pequeno, mas necessário, para realizar um sonho antigo: coletar energia solar no espaço e transmiti-la para a Terra. Um satélite lançado em janeiro direcionou energia em um feixe de microondas para alvos no espaço e até enviou parte dessa energia para um detector na Terra, anunciou o construtor do experimento, o California Institute of Technology (Caltech), em 1º de junho. "Ninguém fez isso antes", diz o cientista espacial Sanjay Vijendran da Agência Espacial Européia (ESA). "Eles estão trazendo credibilidade ao tema ao demonstrar essa capacidade."

A credibilidade tem sido o desafio para a energia solar baseada no espaço. Para produzir tanta energia quanto uma usina nuclear ou de carvão típica, um satélite precisaria de uma área de coleta com quilômetros de diâmetro, exigindo centenas de lançamentos e montagem em órbita. A NASA planejou uma missão de demonstração durante a crise energética dos anos 1970. Mas com a tecnologia da época, transportada pelo Ônibus Espacial e montada por astronautas, a missão teria custado US$ 1 trilhão. Poucos levaram a sério depois disso.

O espaço mudou desde então. Células solares e feixes de microondas são mais baratos e mais eficientes. Robôs capazes de montar estruturas logo estarão em órbita, e empresas como a SpaceX reduziram o custo dos lançamentos. Estudos recentes encomendados pela ESA e pelo governo do Reino Unido sugerem que geradores gigantes em órbita em breve serão capazes de gerar eletricidade a custos comparáveis ​​a usinas nucleares terrestres.

Alguns poucos programas de pesquisa dispersos impulsionaram o campo. A partir da década de 1980, pesquisadores da Universidade de Kyoto demonstraram energia irradiando em curtas distâncias na borda do espaço usando foguetes suborbitais. Em 2020, uma equipe do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA enviou um "painel sanduíche" do tamanho de uma caixa de pizza em órbita com células solares de um lado, um recheio de eletrônicos e transmissores de micro-ondas do outro lado para demonstrar a conversão de luz solar em micro-ondas. .

A missão Caltech, financiada pela Donald Bren Foundation e Northrop Grumman Corporation, visava dar um passo adiante com componentes leves, baratos e flexíveis. O transmissor de micro-ondas era um conjunto de 32 antenas planas colocadas em uma superfície ligeiramente maior que um prato de jantar. Variando o tempo dos sinais enviados para as diferentes antenas, os pesquisadores puderam direcionar o feixe do arranjo. Eles apontaram para um par de receptores de microondas a cerca de um antebraço de distância e mudaram o feixe de um receptor para o outro à vontade, acendendo um LED em cada um.

A potência transmitida era pequena, apenas 200 miliwatts, menos do que a luz de uma câmera de celular. Mas a equipe ainda conseguiu direcionar o feixe para a Terra e detectá-lo com um receptor da Caltech. "Foi uma prova de conceito", diz Ali Hajimiri, engenheiro elétrico da Caltech. "Isso indica o que um sistema geral pode fazer."

A espaçonave Caltech ainda tem mais dois experimentos planejados. Um está agora testando 32 variedades diferentes de células solares para ver qual sobrevive melhor aos rigores do espaço. A segunda é uma peça dobrada de material compósito ultraleve que se desenrolará em uma estrutura semelhante a uma vela de 2 metros de diâmetro. Embora a vela não contenha nenhuma célula solar, ela destina-se a testar o tipo de implantação fina, flexível e grande necessária para uma futura estação de energia.

O interesse pela energia solar baseada no espaço parece estar ganhando força. A ESA encomendou este ano dois estudos sobre arquiteturas potenciais para estações de energia em órbita. Vijendran diz que as empresas de fornecimento de energia se juntaram ao esforço. A equipe de Kyoto anunciou no mês passado que trabalharia com a agência espacial japonesa JAXA para testar a transmissão de energia em órbita.

O engenheiro elétrico de Kyoto, Naoki Shinohara, disse que ficou satisfeito ao saber do sucesso da Caltech, "mas ao mesmo tempo estou desapontado porque nós, os japoneses, pretendemos realizar o primeiro experimento de satélite [transmissão de energia sem fio] do mundo em 2025".

A empresa iniciante Virtus Solis Technologies também está testando transmissão de energia e planeja lançar uma planta piloto em órbita em 2026. O CEO John Bucknell diz que a empresa pretende oferecer energia comercial aos clientes antes do final da década. “A energia solar espacial é a única tecnologia de energia limpa, firme e escalável [com] um caminho confiável para emissões reais de carbono zero”.