Caltech lançará demonstração de tecnologia de energia solar espacial em órbita

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Caltech lançará demonstração de tecnologia de energia
solar espacial em órbita
Em janeiro de 2023, o Caltech Space Solar Power Project (SSPP) está pronto para lançar em órbita um
protótipo, apelidado de Space Solar Power Demonstrator (SSPD), que testará vários componentes-
chave de um plano ambicioso para colher energia solar no espaço e irradiar energia de volta para a
Terra.
A energia solar espacial fornece uma maneira de explorar o suprimento praticamente ilimitado de
energia solar no espaço sideral, onde a energia está constantemente disponível sem ser submetida aos
ciclos do dia e da noite, estações e cobertura de nuvens.
O lançamento, atualmente previsto para o início de janeiro, representa um marco importante no projeto e
promete tornar o que antes era ficção científica uma realidade. Quando totalmente realizada, a SSPP
implantará uma constelação de espaçonaves modulares que coletam a luz solar, a transformam em
eletricidade e, em seguida, transmitirão sem fio essa eletricidade por longas distâncias onde for
necessário, inclusive para lugares que atualmente não têm acesso a energia confiável.
Uma espaçonave Momentus Vigoride transportada a bordo de um foguete SpaceX na missão
Transporter-6 levará o SSPD de 50 quilos ao espaço. Consiste em três experimentos principais, cada um
encarregado de testar uma tecnologia de chave diferente do projeto:
DOLCE (Experimento Composto UltraLight ultraOrbitável Implantável): Uma estrutura medindo 6
pés por 6 pés que demonstra a arquitetura, o esquema de embalagem e os mecanismos de
implantação da espaçonave modular que acabaria por formar uma constelação em escala de
quilômetros formando uma estação de energia;
https://www.spacelaunchschedule.com/launch/falcon-9-block-5-transporter-6-dedicated-sso-rideshare/
https://momentus.space/
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ALBA: Uma coleção de 22 tipos diferentes de células fotovoltaicas (PV), para permitir uma
avaliação dos tipos de células que são os mais eficazes no ambiente punitivo do espaço;
MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment): Uma variedade de
transmissores de potência de microondas leves flexíveis com controle de tempo preciso,
concentrando a energia seletivamente em dois receptores diferentes para demonstrar a
transmissão de energia sem fio à distância no espaço.
Um quarto componente adicional do SSPD é uma caixa de eletrônica que interage com o computador
Vigoride e controla os três experimentos.
A SSPP começou em 2011, depois que o filantropo Donald Bren, presidente da Irvine Company e
membro vitalício do Conselho de Curadores da Caltech, aprendeu sobre o potencial de fabricação de
energia solar baseada no espaço em um artigo na revista Popular Science. Intrigado com o potencial de
energia solar espacial, Bren aproximou-se do então presidente da Caltech, Jean-Lou Chameau, para
discutir a criação de um projeto de pesquisa de energia solar baseado no espaço. Em 2013, Bren e sua
esposa, Brigitte Bren, administradora da Caltech, concordaram em fazer a doação para financiar o
projeto. A primeira das doações para a Caltech (que eventualmente excederá US $ 100 milhões em
apoio ao projeto e professores dotados) foi feita naquele ano através da Fundação Donald Bren, e a
pesquisa começou.
https://www.caltech.edu/about/news/caltech-announces-breakthrough-100-million-gift-to-fund-space-based-solar-power-project
https://www.popsci.com/technology/article/2011-06/satellites-could-gather-energy-sun-and-beam-it-down-earth/
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“Por muitos anos, sonhei em como a energia solar baseada no espaço poderia resolver alguns dos
desafios mais urgentes da humanidade”, diz Bren. “Hoje, estou emocionado por apoiar os brilhantes
cientistas da Caltech enquanto eles correm para tornar esse sonho uma realidade.”
O foguete levará aproximadamente 10 minutos para atingir a altitude desejada. A espaçonave Momentus
será então implantada a partir do foguete em órbita. A equipe da Caltech na Terra planeja começar a
executar seus experimentos no SSPD dentro de algumas semanas após o lançamento.
Alguns elementos do teste serão conduzidos rapidamente. “Planejamos comandar a implantação do
DOLCE dentro de dias após ter acesso ao SSPD da Momentus. Devemos saber imediatamente se o
DOLCE funciona”, diz Sergio Pellegrino, Joyce, da Caltech, e Kent Kresa Professor de Aeroespacial e
Professor de Engenharia Civil e co-diretor da SSPP. Pellegrino também é pesquisador sênior do JPL,
que a Caltech gerencia para a NASA.
Outros elementos exigirão mais tempo. A coleção de energia fotovoltaica precisará de até seis meses de
testes para dar novos insights sobre quais tipos de tecnologia fotovoltaica serão melhores para esta
aplicação. O MAPLE envolve uma série de experimentos, desde uma verificação inicial da função até
uma avaliação do desempenho do sistema sob diferentes ambientes ao longo do tempo. Enquanto isso,
duas câmeras em lanças implantáveis montadas no DOLCE e câmeras adicionais na caixa eletrônica
monitorarão o progresso do experimento e transmitirão um feed de volta à Terra. A equipe da SSPP
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espera ter uma avaliação completa do desempenho do SSPD dentro de alguns meses após o
lançamento.
Numerosos desafios permanecem: nada sobre a realização de um experimento no espaço – desde o
lançamento até a implantação da espaçonave até a operação da SSPD – é garantido. Mas,
independentemente do que aconteça, a capacidade de criar um protótipo digno de espaço representa
uma conquista significativa da equipe SSPP.
“Não importa o que aconteça, este protótipo é um grande passo em frente”, diz Ali Hajimiri, professor de
engenharia elétrica e engenharia médica da Caltech, e co-diretor da SSPP. “Ele funciona aqui na Terra e
passou os passos rigorosos exigidos de qualquer coisa lançada ao espaço. Ainda há muitos riscos, mas
ter passado por todo o processo nos ensinou lições valiosas. Acreditamos que os experimentos
espaciais nos fornecerão muitas informações úteis adicionais que guiarão o projeto à medida que
continuamos a avançar.”
Embora as células solares existam na Terra desde o final dos anos 1800 e atualmente gerem cerca de
4% da eletricidade do mundo (além de alimentar a Estação Espacial Internacional), tudo sobre geração
de energia solar e transmissão precisava ser repensado para uso em larga escala no espaço. Os painéis
solares são volumosos e pesados, tornando-os caros para lançar, e eles precisam de uma extensa
fiação para transmitir energia. Para superar esses desafios, a equipe da SSPP teve que imaginar e criar
novas tecnologias, arquiteturas, materiais e estruturas para um sistema capaz de realizar a energia solar
espacial, sendo leve o suficiente para ser econômico para implantação em massa no espaço e forte o
suficiente para suportar o ambiente espacial punitivo.
“O DOLCE demonstra uma nova arquitetura para naves espaciais movidas a energia solar e matrizes de
antenas faseadas. Explora a última geração de materiais compósitos ultrafinos para alcançar uma
eficiência e flexibilidade de embalagens sem precedentes. Com os avanços que já começamos a
trabalhar, antecipamos aplicações para uma variedade de futuras missões espaciais”, diz Pellegrino.
“Todo o conjunto MAPLE flexível, bem como seus principais chips eletrônicos de transferência de
energia sem fio e elementos de transmissão, foram projetados do zero. Isso não foi feito a partir de itens
que você pode comprar porque eles nem sequer existiam. Esse repensar fundamental do sistema a
partir do zero é essencial para realizar soluções escaláveis para a SSPP”, diz Hajimiri.
Todo o conjunto de três protótipos dentro do SSPD foi concebido, projetado, construído e testado por
uma equipe de cerca de 35 indivíduos. “Isso foi realizado com uma equipe menor e significativamente
menos recursos do que o que estaria disponível em um ambiente industrial, e não acadêmico. A equipe
altamente talentosa de indivíduos em nossa equipe tornou possível conseguir isso”, diz Hajimiri.
Esses indivíduos, no entanto – uma coleção de estudantes de pós-graduação, pós-doutores e cientistas
depesquisa – agora representam a vanguarda no crescente campo de energia solar espacial. “Estamos
criando a próxima geração de engenheiros espaciais”, diz o pesquisador da SSPP, Harry A. Atwater, a
Cátedra de Liderança de Otis Booth da Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas da Howard Hughes,
Professor de Física Aplicada e Ciência dos Materiais, e diretora da Liquid Sunlight Alliance, um instituto
de pesquisa dedicado ao uso da luz solar para fazer produtos líquidos que poderiam ser usados para
produtos químicos industriais, combustíveis e materiais de construção ou produtos.
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O sucesso ou falha dos três camas de teste será medido de várias maneiras. O teste mais importante
para o DOLCE é que a estrutura é completamente implantada a partir de sua configuração dobrada em
sua configuração aberta. Para a ALBA, um teste bem-sucedido fornecerá uma avaliação de qual células
fotovoltaicas operam com máxima eficiência e resiliência. O objetivo do MAPLE é demonstrar a
transmissão seletiva de energia livre para diferentes alvos específicos sob demanda.
“Muitas vezes, pedimos conselhos aos colegas do JPL e da indústria espacial do sul da Califórnia sobre
os procedimentos de projeto e teste que são usados para desenvolver missões bem-sucedidas.
Tentamos reduzir o risco de falha, mesmo que o desenvolvimento de tecnologias inteiramente novas
seja inerentemente um processo arriscado”, diz Pellegrino.
A SSPP pretende, em última análise, produzir um fornecimento global de energia limpa e acessível e
renovável. Mais sobre o SSPP pode ser encontrado no site do programa.
ESCRITE DE PORTA
Robert Perkins (tradução)
(626) 395o-1862
rperkins-caltech.edu (e)
https://www.spacesolar.caltech.edu/
https://undefined/mailto:rperkins@caltech.edu