Científicos del Pentágono prueban un panel solar espacial

Científicos que trabajan para el Pentágono han probado con éxito un panel solar del tamaño de una caja de pizza en el espacio, diseñado como un prototipo de un sistema futuro para enviar electricidad desde el espacio a cualquier punto de la Tierra.

El panel, conocido como Módulo de Antena de Radiofrecuencia Fotovoltaica (PRAM), se lanzó por primera vez en mayo de 2020, conectado al dron no tripulado X-37B del Pentágono, para aprovechar la luz del sol y convertirla en electricidad. El dron da vueltas a la Tierra cada 90 minutos.

El módulo de antena fotovoltaica de corriente continua a radiofrecuencia (PRAM) se encuentra dentro de la cámara de vacío térmico durante las pruebas en el Laboratorio de Investigación Naval de EE.UU. en Washington.

El panel está diseñado para aprovechar al máximo la luz en el espacio, que no atraviesa la atmósfera y, por lo tanto, retiene la energía de las ondas azules, lo que la hace más poderosa que la luz solar que llega a la Tierra. La luz azul se difunde al entrar en la atmósfera, por lo que el cielo parece azul.

«Estamos obteniendo una tonelada de luz solar adicional en el espacio solo por eso», dijo Paul Jaffe, un co-desarrollador del proyecto.

Los últimos experimentos muestran que el panel de 12×12 pulgadas es capaz de producir unos 10 vatios de energía para la transmisión, dijo Jaffe a CNN. Eso es suficiente para alimentar una tableta.

Pero el proyecto prevé una serie de docenas de paneles y, si se amplía, su éxito podría revolucionar la forma en que se genera y distribuye la energía a rincones remotos del mundo. Podría contribuir a las redes de redes más grandes de la Tierra, dijo Jaffe.

«Algunas visiones tienen un espacio solar equivalente o superior a las plantas de energía más grandes de la actualidad (varios gigavatios), por lo que es suficiente para una ciudad», dijo.

La unidad aún no ha enviado energía directamente a la Tierra, pero esa tecnología ya ha sido probada. Si el proyecto se convierte en enormes antenas solares espaciales de kilómetros de ancho, podría emitir microondas que luego se convertirían en electricidad sin combustible a cualquier parte del planeta en cualquier momento.

«La ventaja única que tienen los satélites de energía solar sobre cualquier otra fuente de energía es esta transmisibilidad global», dijo Jaffe. «Puede enviar energía a Chicago y una fracción de segundo después, si es necesario, enviarla a Londres o Brasilia».

Pero un factor clave que debe probarse, dijo Jaffe, es la viabilidad económica. «Construir hardware para el espacio es caro», dijo. «Y esos [costos] están, en los últimos 10 años, finalmente comenzando a bajar».

Hay algunas ventajas de construir en el espacio. «En la Tierra, tenemos esta molesta gravedad, que es útil porque mantiene las cosas en su lugar, pero es un problema cuando comienzas a construir cosas muy grandes, ya que tienen que soportar su propio peso», dijo Jaffe.

La misión del avión espacial X-37B de EE.UU. está envuelta en secretismo, siendo el experimento PRAM uno de los pocos detalles conocidos de su propósito. En enero, Jaffe y el co-líder de PRAM, Chris DePuma, publicaron los primeros resultados de sus experimentos en IEEE Journal of Microwaves, que mostraban que «el experimento está funcionando», dijo Jaffe.

El proyecto ha sido financiado y desarrollado por el Pentágono, el Fondo de Mejora de la Capacidad de Energía Operacional (OECIF) y el Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos en Washington.

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Una solución durante desastres naturales

La temperatura a la que funciona el PRAM es clave. Los aparatos electrónicos más fríos son más eficientes, dijo Jaffe, y su capacidad de generar energía se degrada a medida que se calientan. La órbita terrestre baja del X-37B significa que pasa aproximadamente la mitad de cada ciclo de 90 minutos en la oscuridad y, por lo tanto, en el frío.

Cualquier versión futura del PRAM podría ubicarse en una órbita geosincrónica, lo que significa que un bucle demora aproximadamente un día, en el cual el dispositivo estaría principalmente a la luz del Sol, ya que viaja mucho más lejos de la Tierra.

El experimento usó calentadores para tratar de mantener el PRAM a una temperatura cálida y constante para probar cuán eficiente sería si estuviera dando vueltas a 36.000 kilómetros de la Tierra.

Funcionó. «El siguiente paso lógico es escalarlo a un área más grande que recolecta más luz solar, que convierte más en microondas», dijo Jaffe.

La cámara de vacío térmico que permite probar el PRAM en condiciones espaciales en el laboratorio el 9 de octubre de 2019.

Más allá de eso, los científicos tendrán que probar el envío de energía de regreso a la Tierra. Los paneles sabrían exactamente a dónde enviar las microondas, y no dispararían accidentalmente al objetivo equivocado, utilizando una técnica llamada «control de haz retro-directivo». Esto envía una señal piloto desde la antena de destino en la Tierra a los paneles en el espacio.

Los rayos de microondas solo se transmitirían una vez que se recibiera la señal piloto, lo que significa que el receptor estaba colocado debajo y listo. Las microondas, que se convertirían fácilmente en electricidad en la Tierra, podrían enviarse a cualquier punto del planeta con un receptor, dijo Jaffe.

También disipó cualquier temor futuro de que los malos actores pudieran usar la tecnología para crear un láser espacial gigante. El tamaño de la antena necesaria para dirigir la energía para crear un rayo destructivo sería tan grande que se notaría en los años o meses que lleva ensamblarla. «Sería extremadamente difícil, si no imposible», dijo, para convertir la energía solar en un arma desde el espacio.

DePuma dijo que la tecnología, si está disponible hoy, tendría aplicaciones inmediatas en desastres naturales cuando la infraestructura normal se derrumbó. «Mi familia vive en Texas y todos viven sin electricidad en este momento en medio de un frente frío porque la red está sobrecargada», dijo DePuma.

"Entonces, si tuvieras un sistema como este, podrías redirigir algo de energía hacia allí, y luego mi abuela tendría calefacción en su casa nuevamente".