Cientistas testam painel solar para enviar energia do espaço para a Terra

Pesquisadores que trabalham para o Pentágono desenvolveram protótipo de possível sistema para enviar eletricidade do espaço para qualquer ponto do planeta

Mariana Toro, da CNN

24/02/2021 às 10:30

Cientistas que trabalham para o Pentágono testaram com sucesso um painel solar do tamanho de uma caixa de pizza no espaço, projetado como um protótipo de um futuro sistema para enviar eletricidade do espaço para qualquer ponto da Terra.

O painel, conhecido como Módulo de Antena Fotovoltaica de Radiofrequência (PRAM, em inglês), foi lançado pela primeira vez em maio de 2020, conectado ao drone não tripulado X-37B do Pentágono, para aproveitar a luz solar e convertê-la em eletricidade. O drone circula a Terra a cada 90 minutos.

O painel foi projetado para aproveitar ao máximo a luz no espaço que não passa pela atmosfera e, portanto, retém a energia das ondas azuis, tornando-o mais poderoso do que a luz solar que chega à Terra. A luz azul se difunde ao entrar na atmosfera, fazendo com que o céu pareça azul.

“Estamos recebendo uma tonelada de luz solar extra no espaço apenas para isso”, disse Paul Jaffe, um co-desenvolvedor do projeto.

Os últimos experimentos mostram que o painel de 30 cm x 30 cm é capaz de produzir cerca de 10 watts de potência para transmissão, disse Jaffe à CNN. Isso é o suficiente para alimentar um tablet.

Projeção da energia solar enviada de painel no espaço para um receptor na TerraFoto: Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA

Mas o projeto prevê uma série de dezenas de painéis e, se ampliado, seu sucesso pode revolucionar a forma como a energia é gerada e distribuída para cantos remotos do mundo. Pode contribuir para as maiores redes de redes da Terra, disse Jaffe.

“Algumas visões têm um espaço solar equivalente ou maior do que as maiores usinas de energia hoje [de vários gigawatts], então seria suficiente para uma cidade”, disse ele.

A unidade ainda não enviou energia diretamente para a Terra, mas essa tecnologia já foi testada. Se o projeto for transformado em enormes antenas solares espaciais com quilômetros de largura, ele poderá emitir micro-ondas que se transformarão em eletricidade sem combustível para qualquer lugar do planeta a qualquer momento.

“A vantagem única que os satélites de energia solar têm sobre qualquer outra fonte de energia é essa transmissibilidade global”, disse Jaffe. “Pode mandar energia para Chicago e uma fração de segundo depois, se necessário, mandar para Londres ou Brasília.”

Mas um fator-chave que deve ser comprovado, disse Jaffe, é a viabilidade econômica. “Construir hardware para o espaço é caro. Esses custos, nos últimos 10 anos, finalmente começaram a cair.”

Chris DePuma (E), co-líder no desenvolvimento do Módulo de Antena Fotovoltaica de Radiofrequência, destaca possível uso da tecnologia em casos de desastres naturaisFoto: Jonathan Steffen – 10.out.2019/Marinha dos EUA

Existem algumas vantagens em construir no espaço. “Na Terra, temos a questão da gravidade, que é útil porque mantém as coisas no lugar, mas é um problema quando você começa a construir coisas muito grandes, já que elas têm que suportar seu próprio peso”, disse Jaffe.

A missão do avião espacial US X-37B está envolta em segredo, sendo o experimento PRAM um dos poucos detalhes conhecidos de seu propósito. Em janeiro, Jaffe e o co-líder da PRAM, Chris DePuma, publicaram os primeiros resultados de seus experimentos no IEEE Journal of Microwaves, mostrando que “o experimento está funcionando”, disse Jaffe.

O projeto foi financiado e desenvolvido pelo Pentágono, pelo Fundo de Aumento da Capacidade de Energia Operacional (OECIF) e pelo Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos em Washington.

Solução durante desastres naturais

A temperatura na qual o PRAM funciona é fundamental. Eletrônicos mais frios são mais eficientes, disse Jaffe, e sua capacidade de gerar energia se degrada à medida que aquecem. A órbita baixa do X-37B significa que ele passa cerca da metade de cada ciclo de 90 minutos no escuro e, portanto, no frio.

Qualquer versão futura do PRAM poderia ser colocada em uma órbita geossíncrona, o que significa que um loop leva cerca de um dia, no qual o dispositivo estaria principalmente na luz do sol, já que viaja muito mais longe da Terra.

O experimento usou aquecedores para tentar manter o PRAM em uma temperatura quente constante para testar o quão eficiente seria se estivesse circulando a 36.000 quilômetros da Terra.

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Funcionou. “O próximo passo lógico é escalá-lo para uma área maior que coleta mais luz solar, que se converte mais em microondas”, disse Jaffe.

Além disso, os cientistas terão que testar o envio de energia de volta para a Terra. Os painéis saberiam exatamente para onde enviar as microondas e não disparariam acidentalmente no alvo errado, usando uma técnica chamada “controle de feixe retro-diretivo”. Isso envia um sinal piloto da antena-alvo na Terra para os painéis no espaço.

Os raios de microondas só seriam transmitidos após o recebimento do sinal piloto, ou seja, quando o receptor estivesse posicionado e pronto. As microondas, que seriam facilmente convertidas em eletricidade na Terra, poderiam ser enviadas a qualquer lugar do planeta com um receptor, disse Jaffe.

Ele também dissipou quaisquer temores futuros de que a tecnologia possa ser usada para criar um laser espacial gigante. O tamanho da antena necessária para direcionar a energia para criar um feixe destrutivo seria tão grande que seria perceptível nos anos ou meses necessários para montá-la.

“Seria extremamente difícil, senão impossível transformar a energia solar em uma arma vinda do espaço”, disse Jaffe.

DePuma disse que a tecnologia, se disponível hoje, teria aplicações imediatas em desastres naturais quando a infraestrutura normal colapsasse. “Minha família mora no Texas e todos estão vivendo sem energia agora no meio de uma frente fria porque a rede elétrica está sobrecarregada”, disse DePuma.

“Então, se você tivesse um sistema como este, você poderia redirecionar parte da energia para lá e, então, minha avó teria aquecimento em sua casa novamente.”

(Texto traduzido; leia o original em espanhol)