Este sonho de longa data da ficção científica pode realmente se tornar realidade na próxima década ou assim, dizem alguns pesquisadores.
O sol nunca se põe no espaço.
A ideia de coletar energia solar por meio de satélites de transmissão de energia intrigou, portanto, os pesquisadores que buscam maneiras de alimentar uma Terra faminta por energia.
Essa reflexão é fomentada há décadas, mas agora está ganhando novos olhares em todo o mundo: tecnólogos nos Estados Unidos e na China, especialistas no Japão e pesquisadores da Agência Espacial Europeia e da Agência Espacial do Reino Unido estão todos trabalhando para produzir energia solar baseada no espaço a realidade.
Máquina de história
A ideia de transmissão de energia sem fio remonta a Nikola Tesla perto do final do século XIX.
Avançando para 1968, a noção de um satélite de energia solar foi detalhada e patenteada pelo pioneiro espacial dos EUA, Peter Glaser. Ele projetou uma nova maneira de coletar energia da luz solar usando células solares e irradiar um músculo energético de microondas para receber antenas (“retenas”) na Terra. Essas microondas poderiam então ser convertidas em energia elétrica e fornecidas à rede elétrica.
Então, em meados da década de 1970, experimentos de transmissão de energia por microondas na casa das dezenas de quilowatts foram conduzidos com sucesso no Goldstone Deep Space Communications Complex na Califórnia, uma instalação do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA.
E essa “viagem de poder” não para por aí.
Avanços impressionantes
Na última década, os pesquisadores fizeram avanços impressionantes que aumentam a probabilidade de que a energia solar espacial (SSP) seja realizada durante a próxima década, disse John Mankins, presidente da Artemis Innovation Management Solutions de Santa Maria, Califórnia. Sua visão: a visão de longa data da SSP como uma alternativa energética sustentável deve ser revisitada à luz de tais avanços recentes.
Reforçando essa perspectiva está um conjunto de perspectivas-chave, Mankins disse à Space.com. “A mudança climática realmente vai ser um desastre. As nações estão comprometidas em atingir a rede de carbono zero … e não têm ideia de como fazer isso.”
O valor de “Novo Espaço” em rápido desenvolvimento também está remodelando a paisagem das atividades espaciais do século 21, acrescentou. “Dois dos maiores obstáculos para a realização do SSP sempre foram o custo de lançamento e o custo do hardware”, disse Mankins. “Some a taxa de vôo e, de repente, você verá os números sempre comentados sobre satélites de energia solar.”
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Megaconstelações
Outra mudança recente é o surgimento das megaconstelações, acrescentou Mankins.
Isso é exemplificado pela rede de banda larga Starlink da SpaceX, um esforço de produção em massa que agora produz 30 toneladas de satélites por mês. A SpaceX está prestes a fabricar potencialmente 40.000 satélites em cinco anos e lançar todos eles.
“O caminho para o hardware de baixo custo foi mostrado”, disse Mankins. “É modular e produzido em massa. Os obstáculos do lançamento mais barato e da redução dos custos de hardware foram superados.”
Mankins disse que a economia dos conceitos de SSP no curto prazo, na próxima década, nunca foi tão viável. Ele sinalizou avanços nas capacidades de lançamento espacial; progresso em robótica para sistemas de montagem, manutenção e serviços espaciais; e o crescimento em várias tecnologias de componentes, como amplificadores de potência de estado sólido de alta eficiência.
Como resultado, o SSP está pronto para ver a luz do dia, disse Mankins.
Astroeletricidade
Um dos primeiros a se concentrar na compreensão da política de energia necessária e no estabelecimento do SSP é James Michael Snead, presidente do Spacefaring Institute. Ele adotou o termo “astroeletricidade” para descrever a energia elétrica transmitida produzida por sistemas SSP.
Ao olhar para o que ele chama de “era vindoura da astroeletricidade”, ele vê um mundo precisando de uma substituição para o petróleo e o gás natural, as duas fontes primárias de energia que atualmente mantêm um padrão de vida industrial.
Snead prevê um mundo no ano 2100 onde cerca de 20% da energia elétrica venha de energia nuclear terrestre e renováveis, com 80% fornecida pela astroeletricidade.
“Assim como o controle militar, econômico e diplomático do petróleo do Oriente Médio influenciou substancialmente os eventos mundiais nos últimos 80 anos, o controle das plataformas de energia solar espacial dominará as atividades espaciais neste século”, disse Snead ao Space.com.
Procurado: liderança de alta prioridade
Se o SSP se tornar uma realidade no final deste século, disse Snead, os militares dos EUA serão obrigados a proteger e defender essas novas fontes de segurança energética nacional, assim como protegem a infraestrutura de petróleo no Golfo Pérsico hoje.
“Enquanto algumas pessoas estão desenvolvendo conceitos de SSP que seriam lançados da Terra e montados de forma autônoma na órbita geoestacionária da Terra, não vejo isso como uma proposta de sucesso”, disse Snead. Ele acredita que construir as milhares de plataformas SSP necessárias requer um esforço substancial de industrialização espacial, envolvendo mais de um milhão de pessoas no espaço até o final do século.
O ponto de partida, disse Snead, será o estabelecimento de uma infraestrutura “astrológica” que opera em todo o sistema Terra-lua. Ele enfatizou que essa astrologística requer uma liderança de alta prioridade da Força Aérea dos EUA – não da Força Espacial – para se valer de quase um século de experiência e expertise em vôo humano / logística operacional.
Isso é necessário para gerenciar os esforços da indústria para projetar e construir os novos sistemas de voos espaciais humanos, com uma ênfase claramente necessária na segurança e eficácia, disse Snead.
À medida que essas novas capacidades de astrologística militar começam, Snead afirma, a comercialização dessas capacidades estenderá esses benefícios operacionais e de segurança para apoiar a revolução industrial espacial que se aproxima, necessária para empreender o SSP.
“Foi exatamente isso que aconteceu para permitir que os fabricantes de aviões dos EUA dominassem a indústria de transporte aéreo e carga aérea por décadas. É um modelo de sucesso agora replicado no espaço – um modelo que nem a NASA nem a Força Espacial dos EUA podem executar com eficácia”, disse Snead.
‘Atuando como um campeão’
Enquanto novas obras de arte, tramas econômicas e pensamento SPS conceitual e visões fluem, há um experimento de tecnologia no espaço já em andamento.
Em sua última missão, lançada em maio de 2020, o avião espacial robótico X-37B da Força Espacial está carregando o Experimento de Módulo de Antena de Rádio Frequência Fotovoltaica (PRAM-FX), uma investigação do Laboratório de Pesquisa Naval (NRL) para transformar energia solar em energia de microondas de radiofrequência.
O foco da investigação do X-37B não é estabelecer uma ligação de feixe de energia real, mas mais na avaliação do desempenho da conversão de luz solar em micro-ondas.
“O desempenho é como um campeão”, disse Paul Jaffe, engenheiro eletrônico da NRL que trabalha com transmissão de energia e satélites de energia solar. “Estamos obtendo dados regularmente e esses dados estão excedendo nossas expectativas”, disse ele à Space.com.
PRAM-FX é feito principalmente de peças comerciais, não de hardware “para uso espacial”. “O fato de continuar operando e nos dar resultados positivos é bastante encorajador”, disse Jaffe. As peças comerciais são produzidas em massa, enquanto muitas peças para uso espacial são únicas.
Satélites de energia solar, como aqueles previstos em órbita alta da Terra, teriam milhares de elementos feitos de componentes semelhantes sendo testados a bordo do X-37B, disse Jaffe.
Fazendo a economia funcionar
Há muito mais trabalho pela frente, é claro.
“O grande golpe contra a energia solar espacial sempre fez a economia funcionar. As pessoas que examinaram a ideia com seriedade entendem que, do ponto de vista da física, não há razão para que você não possa fazê-lo”, disse Jaffe.
“Com a produção em massa de hardware espacial e com a redução do custo de acesso ao espaço, é mais plausível que funcione”, acrescentou. “Gostaria de alertar contra o otimismo excessivo … mas também salientar que as coisas estão mudando. Há muitos desenvolvimentos encorajadores.”
O SPS certamente será comparado a uma métrica de “custo nivelado de energia”, concluiu Jaffe. “Simplesmente não há dados suficientes para chegar a um custo nivelado de base energética para a energia solar espacial. É prematuro. O que você está vendo agora é lançar as bases para esse tipo de avaliação.”
Caminho claro e acessível
Para esse fim, Mankins da Artemis Innovation Management Solutions lançou o SPS-ALPHA (“Satélite de energia solar por meio de matriz de fases arbitrariamente grande”), um projeto que ele apresentou no 72º Congresso Internacional de Astronáutica, que foi realizado de 25 de outubro a 29 de outubro em Dubai, Emirados Árabes Unidos. Detalhando um modelo de negócios e um roteiro de SSP passo a passo, ele sente que o conceito promete um caminho claro e acessível para implantar uma nova opção de energia extremamente necessária.
“Eu acredito que você poderia ter satélites operacionais de energia solar em escala dentro de uma década”, disse Mankins.
Essa possibilidade, combinada com o fato de que várias nações estão encarando o SSP como um sistema de geração de energia promissor do futuro, levanta uma questão: Existe uma corrida de satélites de energia solar em andamento?
Está perto disso, disse Mankins. “Acho que tem que ser cooperação entre amigos e aliados. Mas acho que é muito provável que acabe sendo uma competição com a China. Quanto mais esperarmos em relação à urgência das políticas sobre mudança climática, mais provável será vou perder o barco. ”
Mankins é um veterano de 26 anos em avaliação de SSP e as tecnologias necessárias. “Chegou o momento”, disse ele. “Acho que a resposta certa é muito clara: precisamos apenas ir e fazer isso.”
Publicado em 05/11/2021 00h24
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