Um satélite orbital que testa a viabilidade tecnológica de um dia colher e transmitir energia solar para a Terra concluiu a sua missão de um ano, e os cientistas estão ansiosos para avaliar os resultados. De acordo com a recapitulação da missão da Caltech divulgada hoje, os engenheiros por trás do Solar Space Power Demonstrator (SSPD-1) consideram todas as três ferramentas a bordo do protótipo de 110 libras (aprox. 50 kg) um sucesso e acreditam que o projeto “ajudará a traçar o futuro da energia solar espacial”. Esse futuro, no entanto, ainda está potencialmente a décadas de distância.
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Lançado a bordo de um foguete SpaceX Falcon 9 no início de janeiro de 2023, o SSPD-1 continha um trio de experimentos: primeiro, seu Deployable on-Orbit ultraLight Composite Experiment (DOLCE) avaliou a durabilidade e eficácia de estruturas leves de painéis solares inspiradas em origami, enquanto ALBA (italiano para “amanhecer”) testou 32 designs diferentes de células fotovoltaicas para determinar qual pode ser mais adequada para o espaço. Ao mesmo tempo, o Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE) testou transmissores de micro-ondas destinados a transmitir a energia solar obtida em órbita de volta à Terra.
Talvez o mais importante seja o fato de o MAPLE ter demonstrado com sucesso, pela primeira vez, que a energia solar pode ser recolhida por células fotovoltaicas e transmitida à Terra através de um feixe de micro-ondas. Ao longo de mais oito meses, os membros da equipe SSPD-1 intensificaram propositalmente os testes de estresse do MAPLE, levando eventualmente a uma queda nas capacidades de transmissão. Os pesquisadores então reproduziram o problema em um ambiente de laboratório, eventualmente determinando que as complexas interações elétrico-térmicas e o desgaste dos componentes individuais do conjunto eram os culpados.
Ali Hajimiri, codiretor do Projeto de Energia Solar Espacial (SSPP) da Caltech e Professor Bren de Engenharia Elétrica e Engenharia Médica, anunciou hoje que os resultados “já levaram a revisões no design de vários elementos do MAPLE para maximizar seu desempenho ao longo longos períodos.”
“Os testes no espaço com o SSPD-1 nos deram mais visibilidade sobre nossos pontos cegos e mais confiança em nossas habilidades”, acrescentou Hajimiri.
As células solares atuais utilizadas em satélites e outras tecnologias espaciais são até 100 vezes mais caras de fabricar do que as suas homólogas terrestres. A Caltech explica que isso se deve em grande parte ao custo de adição de películas cristalinas protetoras conhecidas como crescimento epitaxial. O ALBA determinou que as células solares de perovskita, embora sejam um projeto promissor aqui na Terra, apresentavam grandes variabilidades de desempenho no espaço. Ao mesmo tempo, as células de arsenieto de gálio funcionaram consistentemente bem durante um longo período – mas sem a necessidade de incluir o crescimento epitaxial.
Quanto ao DOLCE, os investigadores admitiram prontamente na segunda-feira que “nem tudo correu conforme o planejado”. Embora originalmente planejado para ser implantado em três a quatro dias, o DOLCE encontrou vários problemas de engenharia, como fiação presa e componentes mecânicos emperrados. Felizmente, a equipe conseguiu resolver os problemas fazendo referência às câmeras integradas para imitar os problemas em uma réplica de laboratório em escala real. Apesar das dores de cabeça, o teste espacial do DOLCE “demonstrou a robustez do conceito básico”, segundo o codiretor da SSPP e professor de Engenharia Aeroespacial e Civil Joyce e Kent Kresa, Sergio Pellegrino.
Mas mesmo com o sucesso geral do SSPD-1, ainda poderão levar anos até que a energia solar possa ser acumulada de forma eficiente e acessível usando conjuntos de satélites. Estimativas anteriores estimavam que a energia solar recolhida no espaço custasse 1-2 dólares/kWh, enquanto atualmente custa menos de 0,17 dólares/kWh para a eletricidade dos EUA. Os custos dos materiais terão de diminuir drasticamente, ao mesmo tempo que permanecerão suficientemente fortes para suportar a radiação solar e a atividade geomagnética do espaço.
Há outras questões que precisam de ser abordadas antes que a energia solar derivada do espaço possa contribuir para a infraestrutura energética sustentável da humanidade. Como observou o The New York Times no ano passado, a quantidade de energia transferida pelo SSPD-1 através de um feixe de micro-ondas foi extremamente insignificante em comparação com o que é necessário para o uso diário, e tais painéis solares orbitais provavelmente precisarão ter vários milhares de pés de largura. A Estação Espacial, para referência, tem apenas 357 pés (0,11 quilômetros) de comprimento. Há também questões de segurança em relação ao envio de poderosas micro-ondas e raios laser de volta à Terra.
Os investigadores do SSPP estão cientes de que estes problemas requerem soluções antes que os parques solares orbitais sejam realmente possíveis. Mas os seus progressos mais recentes indicam que, no mínimo, parecem estar num caminho promissor.
Com informações da Caltech publicado em Popsci
