La energía solar se ha convertido en un punto focal de la batalla para mitigar el cambio climático. El potencial de la energía solar es enorme:la Tierra recibe tanta energía solar en una hora como toda la humanidad usa en un año. Incluso con tanta energía golpeando la Tierra, es solo una pequeña fracción de la producción total del sol. Parte de esa otra energía solar llega a otros planetas, pero la mayoría se pierde en el vacío del espacio profundo.

Hay varios grupos que están aprovechando diversas tecnologías para capturar parte de esa energía perdida. Una de las tecnologías más comunes que se persigue es la idea del satélite de energía. Recientemente, Uno de esos grupos en el Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos (NRL) marcó un hito en el desarrollo de la tecnología de satélites de energía al lanzar su satélite de prueba de Módulo de Antena RF Fotovoltaica (PRAM).

La idea que subyace a los satélites de energía se llama "transmisión de energía". Los sistemas de transmisión de energía utilizan una de las tres frecuencias de luz para transmitir cantidades significativas de energía a una distancia de forma inalámbrica. El año pasado, NRL tuvo una demostración exitosa de un sistema de transmisión de energía basado en tierra utilizando un láser infrarrojo.

Sin embargo, hacerlo desde el espacio presenta un nuevo conjunto de desafíos, y no necesariamente solo técnicos. Dr. Paul Jaffe, el líder técnico del proyecto PRAM, describió el proceso de ser seleccionado para un lanzamiento orbital como equivalente a Shark Tank:numerosos investigadores del sector que presentan sus ideas para un viaje a la órbita. Después de varios años de intentarlo, PRAM finalmente tuvo su momento de brillar con el lanzamiento de un X-37B el 17 de mayo.

PRAM en realidad no brillará, sin embargo, su superficie está cubierta de paneles solares negros, y sus entrañas consisten en el primer hardware lanzado a la órbita que convierte la energía solar en microondas. El satélite en sí es relativamente pequeño (30 cm de lado), y en realidad no transmitirá ningún poder a la Tierra. En lugar de, Recopilará datos que servirán como puntos de comparación útiles para un experimento que utiliza un sistema similar realizado anteriormente en la Tierra.

Hubo varias métricas de la prueba basada en la Tierra que el equipo de PRAM esperaba replicar en el espacio. La eficiencia de la conversión de energía solar a microondas fue uno de los factores más importantes. Sin una eficiencia suficientemente alta, los lanzamientos futuros pueden ser prohibitivamente costosos para la cantidad de energía que genera el sistema.

La gestión térmica es otra medida extremadamente importante que el equipo espera. En la tierra, Los elaborados sistemas de refrigeración son relativamente sencillos de conectar a una fuente de calor. Sin embargo, esas metodologías no funcionan tan bien en el espacio, lo que puede provocar problemas de gestión térmica para cualquier electrónica de potencia en órbita. El equipo espera lograr cifras de gestión térmica similares a las observadas en la Tierra desde su sistema de enfriamiento radiativo.

Tanto la eficiencia como la gestión térmica forman parte del cálculo del parámetro más importante de los sistemas de satélites de potencia:la densidad de potencia. Si el poder está demasiado concentrado, el sistema podría potencialmente quemar cualquier cosa a la que apunte. Si es demasiado bajo, entonces no se recibe suficiente energía en la estación base para que sea útil en la generación de electricidad.

El diseño de la estación base también es un factor clave en el éxito a largo plazo de las tecnologías de satélites de potencia. Cada rango de frecuencia requeriría un estilo diferente de estación base. PRAM utiliza microondas como medio de transmisión de energía. Aunque la mayoría de la gente suele pensar en el microondas como un método para recalentar la pizza sobrante, Las frecuencias de señal para Bluetooth Low Energy y WiFi también se pueden considerar en el espectro de microondas.

El nivel de iluminación que recibe el sistema también tiene un impacto importante en la potencia de salida y la gestión térmica. Este es un punto de datos que el equipo no pudo recopilar en la Tierra, y esperan obtener datos que muestren el mejor tiempo de iluminación para misiones futuras. En órbita geosincrónica, un satélite puede estar a la luz del sol el 99% del tiempo. Sin embargo, Existe una compensación entre el tiempo de exposición al sol y la gestión térmica. El prototipo PRAM se lanzó en una configuración orbital que permitirá al equipo calcular las eficiencias, densidades de potencia y cargas térmicas de diferentes períodos de iluminación. Luego, el equipo utilizará estos puntos de datos para planificar la ruta orbital óptima para futuros lanzamientos de prueba.

El resultado final de esos lanzamientos de pruebas adicionales sería un sistema de satélite solar comercialmente viable que proporcione energía adicional a lugares específicos de la Tierra con poco o ningún costo adicional una vez que el satélite esté en órbita. Ya existen numerosas empresas y entidades de investigación que desarrollan versiones de sistemas de transmisión de energía que esperan ansiosamente el resultado de la prueba PRAM.

El Dr. Jaffe señala que el camino hacia la comercialización se basa enteramente en los recursos asignados al desarrollo de un satélite comercialmente viable. El tiempo para un satélite de energía comercialmente viable podría ser relativamente rápido si se proporcionara una cantidad significativa de fondos. Por otra parte, la tecnología podría morir en su infancia si se tira el dinero. Todavía es temprano en el desarrollo de la tecnología, y los datos que está recopilando la PRAM es un paso necesario en el proceso de eliminación de riesgos necesario para que los satélites de energía se vuelvan comercialmente viables.

Otro paso que debe suceder para la viabilidad comercial es la aceptación pública. Al mencionar las ideas de los satélites de potencia a la mayoría de las personas, sus pensamientos inmediatos se dirigen a Ícaro, el arma solar ficticia en la película de James Bond "Muere otro día". En esa pelicula, el satélite derrite un hotel de hielo y muestra su potencial para destruir partes mucho más grandes del mundo.

El Dr. Jaffe se apresura a señalar las diferencias entre PRAM e Icarus. Ícaro es lo que se conoce como "plataforma de energía dirigida, "en el que también está trabajando la Marina, pero utiliza una física diferente a la del sistema de transmisión de energía que constituye PRAM. También menciona que sería excepcionalmente difícil convertir un sistema de transmisión de energía en un arma:"Si pones una lupa frente a tu enrutador Wi-Fi, no comienza a derretir nada ".

Si bien lo que digan los científicos puede que no apacigüe todos los temores públicos sobre un sistema de este tipo, los beneficios potenciales de la energía radiante podrían superar esos temores. Se requiere mucho más trabajo antes de que las empresas comiencen a invertir en granjas gigantes de rectenna para recolectar esa energía que de otro modo se desperdiciaría. Pero en los próximos meses, NRL hopes to collect some data with PRAM that will bring commercial power-beaming systems a few steps closer to reality.