Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation. A publicação contribuiu com o artigo para a publicação de Vozes de Especialistas do Space.com: Op-Ed &Insights.
Amanda Jane Hughes, Professora, Departamento de Engenharia Mecânica, Materiais e Aeroespacial, Universidade de Liverpool
Stefania Soldini, Professora em Engenharia Aeroespacial, Universidade de Liverpool
Soa como ficção científica: gigantescas estações de energia solar a flutuar no espaço que irradiam enormes quantidades de energia para a Terra. E durante muito tempo, o conceito – inicialmente desenvolvido pelo cientista russo Konstantin Tsiolkovsky, nos anos 20 – foi sobretudo uma inspiração para os escritores.
Um século mais tarde, no entanto, os cientistas estão a dar grandes passos para transformar o conceito em realidade. A Agência Espacial Europeia percebeu o potencial destes esforços e agora procura financiar tais projectos, prevendo que o primeiro recurso industrial que vamos obter do espaço é a “potência teletransportada”.
A mudança climática é o maior desafio do nosso tempo, por isso há muito em jogo. Do aumento da temperatura global à mudança dos padrões climáticos, os impactos das mudanças climáticas já estão sendo sentidos em todo o mundo. Superar este desafio exigirá mudanças radicais na forma como geramos e consumimos energia.
As tecnologias energéticas renováveis têm-se desenvolvido drasticamente nos últimos anos, com maior eficiência e menor custo. Mas uma grande barreira à sua aceitação é o fato de não fornecerem um suprimento constante de energia. Os parques eólicos e solares só produzem energia quando o vento sopra ou quando o sol brilha – mas precisamos de electricidade 24 horas por dia, todos os dias. Em última análise, precisamos de uma forma de armazenar energia em grande escala antes de podermos fazer a mudança para fontes renováveis.
Benefícios do espaço
Uma forma possível de contornar isto seria gerar energia solar no espaço. Há muitas vantagens nisto. Uma estação de energia solar baseada no espaço poderia orbitar para enfrentar o Sol 24 horas por dia. A atmosfera da Terra também absorve e reflete parte da luz do Sol, assim as células solares acima da atmosfera receberão mais luz solar e produzirão mais energia.
Mas um dos principais desafios a superar é como montar, lançar e implantar estruturas tão grandes. Uma única central solar pode ter que ter até 10 quilômetros quadrados de área – o equivalente a 1.400 campos de futebol. O uso de materiais leves também será crítico, pois o maior gasto será o custo de lançar a estação no espaço em um foguete.
Uma solução proposta é desenvolver um enxame de milhares de satélites menores que se reunirão e se configurarão para formar um único e grande gerador solar. Em 2017, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia delinearam projetos para uma estação de energia modular, composta de milhares de telhas de células solares ultraleves. Eles também demonstraram um protótipo de azulejo pesando apenas 280 gramas por metro quadrado, semelhante ao peso do cartão.
Recentemente, desenvolvimentos na fabricação, como a impressão 3D, também estão sendo estudados para esta aplicação. Na Universidade de Liverpool, estamos explorando novas técnicas de fabricação para impressão de células solares ultraleves em velas solares. Uma vela solar é uma membrana dobrável, leve e altamente reflectora capaz de aproveitar o efeito da pressão da radiação solar para impulsionar uma nave espacial para a frente sem combustível. Estamos explorando como incorporar células solares em estruturas de velas solares para criar grandes estações de energia solar sem combustível.
Esses métodos nos permitiriam construir as estações de energia no espaço. De fato, um dia poderia ser possível fabricar e implantar unidades no espaço a partir da Estação Espacial Internacional ou da futura estação gateway lunar que orbitará a Lua. Tais dispositivos poderiam de facto ajudar a fornecer energia na Lua.
As possibilidades não terminam aí. Enquanto estamos actualmente dependentes de materiais da Terra para construir centrais eléctricas, os cientistas também estão a considerar a utilização de recursos do espaço para a fabricação, tais como materiais encontrados na Lua.
Outro grande desafio será conseguir que a energia seja transmitida de volta à Terra. O plano é converter a eletricidade das células solares em ondas de energia e usar campos eletromagnéticos para transferi-los para uma antena na superfície da Terra. A antena converteria então as ondas de volta em eletricidade. Pesquisadores liderados pela Agência de Exploração Aeroespacial do Japão já desenvolveram projetos e demonstraram um sistema orbital que deveria ser capaz de fazer isso.
Ainda há muito trabalho a ser feito neste campo, mas o objetivo é que as estações de energia solar no espaço se tornem uma realidade nas próximas décadas. Pesquisadores na China projetaram um sistema chamado Omega, que pretendem ter operacional até 2050. Este sistema deverá ser capaz de fornecer 2GW de energia à rede da Terra no pico de desempenho, o que é uma quantidade enorme. Para produzir tanta energia com painéis solares na Terra, seriam necessários mais de seis milhões deles.
Smaller satélites de energia solar, como aqueles projetados para alimentar os rovers lunares, poderiam estar operacionais ainda mais cedo.
Atravessar o globo, a comunidade científica está dedicando tempo e esforço para o desenvolvimento de estações de energia solar no espaço. Nossa esperança é que eles possam um dia ser uma ferramenta vital na nossa luta contra as mudanças climáticas.
Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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