Esforços para transmitir energia solar do espaço para a Terra

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Pesquisadores estão conduzindo experimentos para gerar energia solar no espaço e transmiti-la sem fio de volta para a Terra.

Simulação do satélite de energia solar CASSIOPeiA, de projeto britânico. Foto: Space Solar — Simulação do satélite de energia solar CASSIOPeiA, de projeto britânico. Foto: *Space Solar*

Ali Hajimiri, professor de engenharia elétrica no Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), passou uma década pesquisando maneiras de lançar células solares ao espaço e transmitir a energia de volta à Terra, de acordo com a CNN . Este ano, Hajimiri e seus colegas deram mais um passo para tornar a geração de energia solar no espaço uma realidade. Em janeiro de 2023, eles lançaram o Maple, um protótipo de 30 centímetros de comprimento equipado com um transmissor ultraleve flexível. O objetivo é coletar energia do Sol e transmiti-la sem fio para o espaço. A quantidade de eletricidade coletada pela equipe é suficiente para acender duas lâmpadas de LED.

O objetivo mais amplo dos pesquisadores, no entanto, era verificar se o Maple conseguiria enviar energia de volta para a Terra. Em maio de 2023, a equipe decidiu realizar um experimento para descobrir o que aconteceria. Em um telhado no campus do Caltech em Pasadena, Califórnia, Hajimiri e vários outros cientistas conseguiram captar o sinal do Maple. A energia detectada era muito pequena para ser útil, mas eles conseguiram transmitir eletricidade sem fio do espaço.

Produzir energia solar no espaço não é uma ideia muito complicada. Os humanos podem aproveitar a enorme energia do Sol no espaço. Trata-se de uma fonte de eletricidade constantemente disponível, inalterada por mau tempo, nebulosidade, hora da noite ou estação do ano. Existem muitas ideias diferentes para isso, mas o método funciona assim: satélites movidos a energia solar com diâmetros superiores a 1,6 km são lançados em órbitas de alta altitude. Devido ao tamanho enorme da estrutura, eles consistem em centenas de milhares de módulos menores, produzidos em massa, como peças de Lego, montados no espaço por robôs autônomos.

Os painéis solares do satélite coletarão energia solar, a converterão em micro-ondas e a transmitirão sem fio para a Terra por meio de um transmissor de sinal de grande porte, que pode ser transmitido para um local específico no solo com alta precisão. As micro-ondas podem facilmente atravessar nuvens e condições climáticas adversas, indo em direção à antena receptora na Terra. Em seguida, as micro-ondas são convertidas novamente em eletricidade e alimentadas na rede elétrica.

As antenas receptoras têm cerca de 6 quilômetros de diâmetro e podem ser construídas em terra ou no mar. Como a estrutura da grade é quase transparente, o solo abaixo dela pode ser usado para painéis solares, fazendas ou outras atividades. Um único satélite de captação de energia solar no espaço pode fornecer 2 gigawatts de eletricidade, o equivalente a duas usinas nucleares de médio porte nos Estados Unidos.

A grande barreira para a tecnologia tem sido o alto custo de colocar usinas de energia em órbita. Na última década, isso começou a mudar, à medida que empresas como a SpaceX e a Blue Origin começaram a desenvolver foguetes reutilizáveis. Os custos de lançamento agora giram em torno de US$ 1.500 por quilo, cerca de 30 vezes menos do que na era dos ônibus espaciais do início da década de 1980.

Os defensores da ideia afirmam que a energia solar espacial poderia fornecer energia para países desenvolvidos com enormes necessidades energéticas, mas sem infraestrutura. Também poderia abastecer as muitas cidades e vilas remotas do Ártico, que ficam na escuridão total durante meses a cada ano, e ajudar comunidades que ficam sem energia devido a desastres naturais ou conflitos.

Embora ainda haja um longo caminho a percorrer entre o conceito e a comercialização, governos e empresas em todo o mundo acreditam que a energia solar espacial pode atender à crescente demanda por eletricidade limpa e ajudar a combater a crise climática. Nos EUA, o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea planeja lançar um pequeno veículo experimental chamado Arachne em 2025. O Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA lançou um módulo em maio de 2020 em um veículo de teste orbital para testar hardware de geração de energia solar em condições espaciais. A Academia Chinesa de Tecnologia Espacial pretende lançar um satélite de bateria solar em órbita baixa em 2028 e em órbita alta em 2030.

O governo do Reino Unido realizou um estudo independente e concluiu que a geração de energia solar no espaço é tecnicamente viável com projetos como o CASSIOPeiA, um satélite de 1,7 km que pode fornecer 2 gigawatts de energia. A União Europeia também está desenvolvendo o programa Solaris para determinar a viabilidade técnica da energia solar no espaço.

Na Califórnia, Hajimiri e sua equipe passaram os últimos seis meses realizando testes de estresse em protótipos para coletar dados sobre os projetos da próxima geração. O objetivo final de Hajimiri é uma série de velas leves e flexíveis que possam ser transportadas, lançadas e desdobradas no espaço, com bilhões de componentes trabalhando em perfeita sincronia para fornecer energia onde ela é necessária.

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