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| Los investigadores transmiten por primera vez a la Tierra energía solar procedente del espacio. Crédito: Caltech |
La energía solar espacial permite aprovechar el suministro prácticamente
ilimitado de energía solar del espacio exterior. La energía solar del espacio
está disponible continuamente, no está sujeta a los ciclos del día y la noche,
las estaciones y la nubosidad, y puede producir hasta ocho veces más energía
que los paneles solares de cualquier lugar de la superficie terrestre.
Sin embargo, almacenar la energía solar espacial, transmitirla a la Tierra y
utilizarla sigue siendo un reto.
Para superar este problema, investigadores del Instituto Tecnológico de
California (Caltech) han desarrollado un conjunto de microondas para el
Experimento de Transferencia de Energía en Órbita Baja (MAPLE) destinado a
generar y transmitir energía solar desde el espacio a la superficie terrestre.
El prototipo de energía solar espacial puesto en órbita en enero ya está
operativo. Ha demostrado su capacidad para transmitir energía de forma
inalámbrica en el espacio y para emitir energía detectable a la Tierra por
primera vez.
Probado por el Demostrador de Energía Solar Espacial (SSPD-1), es el primer
prototipo espacial del Proyecto de Energía Solar Espacial (SSPP) de Caltech
que pretende recoger energía solar en el espacio y transmitirla a la
superficie terrestre.
MAPLE consta de transmisores de energía por microondas, flexibles y ligeros,
alimentados por chips electrónicos hechos a medida con tecnología de silicio
de bajo coste. Utiliza un conjunto de transmisores para enviar la energía a
los lugares deseados.
Para que el SSPP sea viable, las matrices de transmisión de energía deben ser
ligeras para minimizar la cantidad de combustible necesaria para enviarlas al
espacio, lo bastante flexibles para plegarse en un paquete que pueda
transportarse en un cohete y, en general, una tecnología de bajo coste.
Mediante la interferencia constructiva y destructiva entre transmisores, un
banco de transmisores de potencia puede cambiar el enfoque y la dirección de
la energía que emite sin necesidad de piezas móviles. Un conjunto de
transmisores utiliza un elemento de control programado con precisión para
concentrar dinámicamente la energía en el lugar deseado mediante una
combinación coherente de ondas electromagnéticas. De este modo, la mayor parte
de la energía se transmite al lugar deseado.
Para recibir la energía, MAPLE cuenta con dos matrices receptoras
independientes situadas a unos treinta centímetros del transmisor. A
continuación, convierte la energía en electricidad de corriente continua (CC)
y la utiliza para iluminar un par de LED que muestran la secuencia completa de
la transmisión inalámbrica de energía a distancia en el espacio. MAPLE lo
probó encendiendo cada LED individualmente en el espacio y moviéndose de uno a
otro. El experimento no está sellado, por lo que está sometido al duro entorno
del espacio, incluidas las grandes oscilaciones de temperatura y la radiación
solar a las que algún día se enfrentarán las unidades SSPP a gran escala.
MAPLE también incluye una pequeña ventana a través de la cual el conjunto
puede transmitir la energía. Esta energía transmitida fue detectada por un
receptor situado en el tejado del Laboratorio de Ingeniería Gordon y Betty
Moore, en el campus de Caltech en Pasadena.
Según los investigadores, la señal recibida apareció en el momento y la
frecuencia esperados y tenía el desplazamiento de frecuencia correcto, tal
como se predijo basándose en su viaje desde la órbita.
Los experimentos realizados hasta ahora confirman que MAPLE puede transmitir
potencia con éxito a receptores situados en el espacio. Los investigadores
también han podido programar el conjunto para que dirija su energía hacia la
Tierra, lo que detectaron en Caltech.
"Que sepamos, nadie ha demostrado nunca la transferencia inalámbrica de
energía en el espacio, ni siquiera con costosas estructuras rígidas. Nosotros
lo estamos haciendo con estructuras flexibles y ligeras y con nuestros propios
circuitos integrados. Es una primicia", afirma Ali Hajimiri, catedrático Bren
de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Médica y codirector del SSPP.
"Del mismo modo que internet democratizó el acceso a la información, esperamos
que la transferencia inalámbrica de energía democratice el acceso a la
energía", afirma Hajimiri. "No será necesaria ninguna infraestructura de
transmisión de energía sobre el terreno para recibir esta energía. Eso
significa que podremos enviar energía a regiones remotas y zonas devastadas
por guerras o desastres naturales."
Los investigadores probaron MAPLE en la Tierra y saben que la demostración
demuestra que los transmisores de energía también podrían sobrevivir al
lanzamiento y al vuelo espacial y seguir funcionando. Además, el experimento
ha proporcionado información útil a los ingenieros del SSPP. Las antenas de
transmisión de potencia están ensambladas en grupos de 16, cada grupo
accionado por un chip de circuito integrado flexible totalmente personalizado.
El equipo de investigación está evaluando ahora el rendimiento de cada uno de
los componentes del sistema evaluando los patrones de intervención en pequeños
grupos y midiendo las diferencias entre las distintas combinaciones.
El proceso podría durar seis meses y permitirá al equipo detectar
irregularidades y rastrearlas hasta las unidades individuales, lo que aportará
información para la próxima generación del sistema..
Tras estudiar a fondo este sistema, el SSPP desplegará una constelación de
naves espaciales modulares. Estas naves recogerán la luz solar, la
transformarán en electricidad y, a continuación, la convertirán en
microondas que se transmitirán de forma inalámbrica a larga distancia a
donde sea necesario, incluidos lugares que actualmente no tienen acceso a
una energía fiable.
"De la misma manera que Internet democratizó el acceso a la información,
esperamos que la transferencia inalámbrica de energía democratice el acceso
a la energía", afirma Hajimiri. "No será necesaria ninguna infraestructura
de transmisión de energía sobre el terreno para recibir esta energía. Eso
significa que podremos enviar energía a regiones remotas y a zonas
devastadas por guerras o catástrofes naturales."
Fuente:
Caltech