Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. La publicación contribuyó con el artículo a la sección Expert Voices de Space.com: Op-Ed & Insights.
Amanda Jane Hughes, profesora del Departamento de Ingeniería Mecánica, de Materiales y Aeroespacial de la Universidad de Liverpool
Stefania Soldini, profesora de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Liverpool
Suena a ciencia ficción: gigantescas estaciones de energía solar flotando en el espacio que envían enormes cantidades de energía a la Tierra. Y durante mucho tiempo, el concepto -desarrollado por primera vez por el científico ruso Konstantin Tsiolkovsky en la década de 1920- fue principalmente una inspiración para los escritores.
Sin embargo, un siglo después, los científicos están haciendo grandes progresos para convertir el concepto en realidad. La Agencia Espacial Europea se ha dado cuenta del potencial de estos esfuerzos y ahora busca financiar este tipo de proyectos, prediciendo que el primer recurso industrial que obtendremos del espacio será la «energía transportada».
El cambio climático es el mayor desafío de nuestro tiempo, por lo que hay mucho en juego. Desde el aumento de las temperaturas globales hasta los cambios en los patrones climáticos, los impactos del cambio climático ya se están sintiendo en todo el mundo. Superar este reto exigirá cambios radicales en la forma de generar y consumir energía.
Las tecnologías de energía renovable se han desarrollado drásticamente en los últimos años, con mayor eficiencia y menor coste. Pero uno de los principales obstáculos para su adopción es el hecho de que no proporcionan un suministro constante de energía. Los parques eólicos y solares sólo producen energía cuando sopla el viento o brilla el sol, pero necesitamos electricidad a todas horas, todos los días. En última instancia, necesitamos una forma de almacenar la energía a gran escala antes de poder pasar a las fuentes renovables.
Beneficios del espacio
Una posible forma de evitarlo sería generar energía solar en el espacio. Esto tiene muchas ventajas. Una estación de energía solar basada en el espacio podría orbitar de cara al Sol las 24 horas del día. Además, la atmósfera de la Tierra absorbe y refleja parte de la luz del Sol, por lo que las células solares situadas por encima de la atmósfera recibirían más luz solar y producirían más energía.
Pero uno de los principales retos a superar es cómo montar, lanzar y desplegar estructuras tan grandes. Una sola estación de energía solar podría tener una superficie de hasta 10 kilómetros cuadrados, equivalente a 1.400 campos de fútbol. El uso de materiales ligeros también será fundamental, ya que el mayor gasto será el coste de lanzar la estación al espacio en un cohete.
Una solución propuesta es desarrollar un enjambre de miles de satélites más pequeños que se unan y configuren para formar un único y gran generador solar. En 2017, los investigadores del Instituto Tecnológico de California esbozaron diseños para una central eléctrica modular, compuesta por miles de baldosas de células solares ultraligeras. También demostraron un prototipo de teja que pesa solo 280 gramos por metro cuadrado, similar al peso de una tarjeta.
Recientemente, también se están estudiando los avances en la fabricación, como la impresión 3D, para esta aplicación. En la Universidad de Liverpool estamos explorando nuevas técnicas de fabricación para imprimir células solares ultraligeras en velas solares. Una vela solar es una membrana plegable, ligera y muy reflectante capaz de aprovechar el efecto de la presión de la radiación del Sol para impulsar una nave espacial sin necesidad de combustible. Estamos estudiando cómo incrustar células solares en las estructuras de las velas solares para crear grandes estaciones de energía solar sin combustible.
Estos métodos nos permitirían construir las estaciones de energía en el espacio. De hecho, algún día podría ser posible fabricar y desplegar unidades en el espacio desde la Estación Espacial Internacional o la futura estación de entrada lunar que orbitará la Luna. De hecho, estos dispositivos podrían ayudar a suministrar energía en la Luna.
Las posibilidades no terminan ahí. Aunque en la actualidad dependemos de los materiales de la Tierra para construir centrales eléctricas, los científicos también están estudiando la posibilidad de utilizar recursos del espacio para su fabricación, como los materiales que se encuentran en la Luna.
Otro gran reto será conseguir transmitir la energía de vuelta a la Tierra. El plan es convertir la electricidad de las células solares en ondas de energía y utilizar campos electromagnéticos para transferirlas a una antena en la superficie de la Tierra. La antena volvería a convertir las ondas en electricidad. Investigadores dirigidos por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón ya han desarrollado diseños y han hecho demostraciones de un sistema orbital que debería ser capaz de hacer esto.
Todavía queda mucho trabajo por hacer en este campo, pero el objetivo es que las estaciones de energía solar en el espacio sean una realidad en las próximas décadas. Investigadores de China han diseñado un sistema llamado Omega, que pretenden que esté operativo en 2050. Este sistema debería ser capaz de suministrar 2GW de energía a la red terrestre en su máximo rendimiento, lo cual es una cantidad enorme. Para producir esa cantidad de energía con paneles solares en la Tierra, se necesitarían más de seis millones de ellos.
Satélites de energía solar más pequeños, como los diseñados para alimentar a los exploradores lunares, podrían estar operativos incluso antes.
En todo el mundo, la comunidad científica está dedicando tiempo y esfuerzo al desarrollo de estaciones de energía solar en el espacio. Nuestra esperanza es que algún día puedan ser una herramienta vital en nuestra lucha contra el cambio climático.
Este artículo ha sido republicado de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original.
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