Transmitir energía del espacio a la Tierra, un paso adelante para la humanidad

Midiendo Civilizaciones en el Universo

En cosmología , la escala de Kardashev es un método para medir el nivel de desarrollo de una civilización. Aunque teórica, describe una dirección de la civilización vinculada al uso de la energía.

En consecuencia, la civilización cósmica básica se divide en tres niveles. La civilización de nivel I es capaz de explotar y utilizar los recursos energéticos de un planeta. La civilización de nivel II es capaz de explotar y utilizar los recursos energéticos de una estrella (como nuestro Sol) u otros objetos del sistema solar.

Simulación de la estatura de tres tipos de civilizaciones, determinada por la escala de Kardashev. Foto: Wiki

Una civilización de nivel III es mucho más avanzada, donde una civilización es capaz de aprovechar y utilizar la energía de una galaxia entera, como en las películas de ciencia ficción sobre guerras intergalácticas o guerras intergalácticas.

Así pues, si comparamos los tres niveles mencionados, la civilización humana se encuentra en el nivel I, cuando solo ha explotado la energía disponible en la superficie terrestre. Sin embargo, los nuevos avances en el espacio y la ciencia espacial muestran que estamos comenzando a avanzar hacia el nivel II de civilización espacial, cuando tenemos planes para explotar la energía u otros recursos del espacio exterior.

Y este año, el equipo del profesor de ingeniería eléctrica Ali Hajimir, del Instituto de Tecnología de California (Caltech, en California, EE.UU.) dio un paso más hacia un plan para producir energía solar en el espacio y transmitirla de vuelta a la Tierra, un pequeño paso que, de tener éxito, demostraría que la humanidad podría entrar en una civilización espacial de nivel II.

Simulación del satélite solar CASSIOPeiA, de diseño británico. La energía solar captada desde el espacio se dirigirá a un punto específico de la superficie terrestre. Foto: Space Solar

¿Cómo obtener energía del espacio?

El profesor de ingeniería eléctrica Hajimir ha dedicado una década a investigar maneras de lanzar células solares al espacio y transmitir la energía de vuelta a la Tierra. En enero, su equipo lanzó Maple, un prototipo solar espacial de 30 centímetros de longitud equipado con un transmisor ultraligero y flexible. El transmisor está diseñado para captar la energía del Sol y transmitirla inalámbricamente al espacio. La electricidad resultante es suficiente para alimentar un par de luces LED.

Pero los investigadores tienen un objetivo a largo plazo: comprobar si Maple puede transmitir esta energía a la Tierra. En mayo, el equipo decidió realizar un experimento para comprobar qué sucedía. En el tejado del campus de Caltech en Pasadena, California, Hajimiri y otros científicos captaron la señal de Maple. Aunque la cantidad de energía detectada fue demasiado pequeña para ser útil, lograron transmitir energía inalámbricamente desde el espacio.

De hecho, la idea de generar energía solar en el espacio existe desde 1941, cuando el escritor de ciencia ficción Isaac Asimov la describió en un cuento. En las décadas transcurridas desde entonces, países como Estados Unidos, China y Japón hanexplorado la idea, pero con el paso de los años la han abandonado en gran medida.

En esencia, la generación de energía solar en el espacio significa que los humanos en la Tierra pueden aprovechar la enorme energía del Sol en el espacio, donde la luz está disponible constantemente, sin verse afectada por condiciones climáticas adversas como la nubosidad, la hora de la noche o las estaciones.

Existen diversas ideas para lograrlo, pero la idea general es la siguiente: se lanzarían satélites solares de más de una milla de diámetro a órbitas de gran altitud. Debido a su enorme tamaño, los satélites estarían compuestos por cientos de miles de módulos más pequeños. Robots autónomos ensamblarían los satélites en el espacio como si fueran piezas de Lego, explica Martin Soltau, director ejecutivo de Space Solar, con sede en el Reino Unido.

Los paneles solares del satélite captarán la energía solar, la convertirán en microondas y la transmitirán de forma inalámbrica a la Tierra mediante un transmisor de gran tamaño que puede alcanzar con precisión puntos específicos del terreno. Las microondas pueden atravesar fácilmente las nubes y el mal tiempo, y llegar a una antena receptora de malla en la Tierra, donde se convertirán en electricidad y se alimentarán a la red eléctrica, explicó Soltau.

Las microondas pueden atravesar fácilmente las nubes y el mal tiempo, llegando a una antena receptora en la Tierra. Posteriormente, se convierten de nuevo en electricidad y se inyectan a la red eléctrica. Imagen: ESA

Con un diámetro aproximado de 6 kilómetros, las antenas receptoras pueden construirse en tierra o en alta mar. Gracias a su transparencia, estas estructuras de rejilla permiten utilizar el terreno bajo ellas para paneles solares, granjas y otras actividades.

Enorme potencial y enormes desafíos

Según estimaciones de los científicos, un satélite que recolecte energía solar en el espacio podría proporcionar hasta 2 gigavatios de electricidad, casi igual a la capacidad de dos plantas de energía nuclear promedio en Estados Unidos.

Sin embargo, esta tecnología se enfrenta a un gran obstáculo: el costo de instalar una central eléctrica en órbita es muy elevado. Underwood, el profesor británico, declaró a CNN que la tecnología de energía espacial "no es ciencia ficción", pero el mayor obstáculo es el enorme costo de poner una central eléctrica en órbita.

Sin embargo, esto ha empezado a cambiar en la última década, a medida que empresas aeroespaciales como SpaceX y Blue Origin han comenzado a desarrollar cohetes reutilizables. El coste de lanzamiento actual ronda los 1500 dólares por kilogramo, unas 30 veces inferior al de la era del transbordador espacial a principios de los años ochenta.

De tener éxito, la idea de generar energía solar en el espacio podría proporcionar una vasta fuente de energía para países desarrollados con grandes necesidades de electricidad pero carentes de infraestructura. También podría abastecer a pueblos y aldeas remotas del Ártico que permanecen en total oscuridad durante meses al año, así como a comunidades que se han quedado sin electricidad debido a desastres naturales o conflictos.

Aunque todavía hay una gran brecha entre el concepto y la comercialización, muchos países y empresas de todo el mundo creen que la energía solar espacial puede satisfacer la creciente demanda de electricidad limpia, ayudando al mismo tiempo a lidiar con la actual crisis climática que se agrava.

Simulación de un satélite de energía solar en el espacio. Foto: ESA

En mayo de 2020, el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. también lanzó un módulo en un vehículo de prueba orbital para probar hardware de generación de energía solar en condiciones espaciales. Además, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. planea lanzar un pequeño vehículo de prueba llamado Arachne en 2025. La Academia China de Tecnología Espacial también tiene como objetivo lanzar un satélite de baterías solares a órbita baja en 2028 y a órbita alta en 2030.

Además, la Unión Europea está desarrollando el programa Solaris para determinar la viabilidad técnica de la energía solar en el espacio. Mientras tanto, el Reino Unido ha realizado un estudio independiente y ha concluido que la generación de energía solar en el espacio es técnicamente viable, con diseños como el satélite CASSIOPeiA (de 1,7 km de longitud y capaz de proporcionar 2 gigavatios de electricidad).

En cuanto al equipo de Hajimiri en California, él y sus colegas han pasado el último medio año probando prototipos a prueba de estrés para recopilar datos para la próxima generación de diseños. El objetivo final de Hajimiri es una serie de velas ligeras y flexibles que puedan enrollarse, lanzarse y desplegarse en el espacio, con miles de millones de componentes trabajando en perfecta sincronía para suministrar energía donde se necesita.

Fuente: https://www.congluan.vn/truyen-nang-luong-tu-khong-gian-ve-trai-dat-buoc-tien-moi-cua-nen-van-minh-nhan-loai-post279006.html