Las esperanzas de la NASA para la energía solar espacial parecen escasas

Es posible que el sol se esté poniendo en los planes de la NASA de construir un sistema satelital de energía solar basado en el espacio (SBSP) para aliviar nuestras necesidades energéticas en la Tierra. En Enerola agencia publicó un informe que, citando específicamente los costos de lanzamiento, concluye que generando energía desde la órbita es simplemente demasiado cara, especialmente en comparación con la energía solar producida aquí en la superficie del planeta.

Eso es sorprendente porque La NASA lleva medio siglo interesada en la energía solar satelital (otros países también han estado invirtiendo en investigación). Generando energía en el espacio para las necesidades terrestres, de alguna manera, tiene sentido. El sol brilla continuamente, las 24 horas del día. No hay aire en el espacio que atenúe la luz solar, ni clima con el que lidiar, ni nubes que lo bloqueen. Todo lo que tienes que hacer es construir una enorme serie de paneles solares en órbita alrededor de la Tierra, convertir la energía que generan en microondas y luego transmitirla a antenas en la superficie del planeta, que la convierten en electricidad para enviarla a donde se necesita. En junio, un prototipo de Caltech transmitió energía desde el espacio de esta manera. Por primera vez.

Por supuesto, hay desventajas. Uno de los más importantes es la eficiencia del haz de microondas. Se propaga a lo largo de la distancia, reduciendo la potencia recibida por una antena en la superficie de la Tierra. Además, cualquier antena receptora en la superficie tiene que ser enorme, de muchos kilómetros cuadrados de superficie, lo que limita quién puede construirlas y dónde (vale la pena señalar que el tropo de ciencia ficción de un haz de microondas peligrosamente poderoso que causa estragos en la superficie está en Mejor una exageración; la densidad de energía del rayo es demasiado baja para tener ese tipo de impacto).

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Esta pérdida de energía se ve agravada por la necesidad de colocar el poderoso satélite en una órbita geosincrónica, aproximadamente a 36.000 kilómetros sobre la superficie de la Tierra. En la órbita terrestre baja (LEO), a sólo unos cientos de kilómetros de altura, las pérdidas de energía serían mucho menores, pero otras desventajas superan enormemente ese factor. El mayor es que los satélites en LEO se mueven rápidamente en relación con la superficie de la Tierra, alrededor de ocho kilómetros por segundo. Cualquier punto determinado en la Tierra sólo puede ver un satélite en LEO durante, en el mejor de los casos, unos minutos, por lo que la transmisión de energía está severamente restringida en el tiempo.

Una solución es lanzar cientos de satélites individuales, de modo que uno siempre esté visible en cualquier momento. Además de ser increíblemente caro, el inconveniente es la contaminación lumínica. Un solo satélite con paneles solares (y la gran antena de microondas necesaria para transmitir energía a la Tierra) sería increíblemente brillante, comparable a la luna llena. Imagínese decenas de estos, cientos, recorriendo el cielo durante toda la noche, iluminando los cielos. La vida animal y vegetal se vería enormemente afectadaincluidos pájaros, flores, insectos e incluso humanos, todos los cuales se ven afectados por la contaminación lumínica. También sería la sentencia de muerte de la astronomía terrestre..

Colocar satélites de energía en órbitas mucho más altas mitigaría muchos de estos problemas. Una órbita geosincrónica es aquella que tiene un período de aproximadamente 24 horas, coincidiendo con la rotación de la Tierra. Un satélite en una órbita de este tipo aparece desde el suelo para permanecer fijo en el cielo, por lo que siempre sería visible para la antena terrestre. Sólo se necesitarían tres para llegar a cualquier lugar de la Tierra, aunque en realidad se necesitarían varios más para ser eficientes. Aun así, serían mucho más débiles, probablemente tan brillante como Venus en el cielo nocturno. Una molestia para los astrónomos pero no una amenaza para sus medios de vida.

La desventaja es la mayor distancia, lo que significa mucha más dispersión del haz y pérdida de potencia.

Entregar material a la órbita geosincrónica y construir el satélite sería costoso (quizás prohibitivamente). Para el informe de la NASA, los autores basaron los costos estimados en la gran capacidad de carga útil del cohete SpaceX Starship y los menores costos de lanzamiento por kilogramo en órbita. Comenzaron con un precio nominal de 100 millones de dólares por lanzamiento, pero también realizaron análisis con precios reducidos de 50 millones de dólares y 10 millones de dólares por disparo, asumiendo que el precio podría bajar en el futuro. Aun así, el informe encuentra que se necesitarían cientos de lanzamientos, quizás más de mil, para construir un único sistema SBSP. Cuando todo esté dicho y hecho, cuando un sistema de energía solar espacial entre en funcionamiento en 2050, los costos de energía para el consumidor serían entre 12 y 80 veces mayores que los de los sistemas terrestres.

Está claro que eso no es económico.

Sin embargo, hay argumentos que esgrimir en contra de la metodología del informe. Por ejemplo, se supone que Starship transportará los materiales desde una órbita baja a una órbita geosincrónica; eso significa repostar combustible al enorme vehículo en órbita, lo que a su vez aumenta enormemente el número de lanzamientos necesarios. Como se señala en Space Review, remolcadores de propulsión eléctrica en cambio, podría emplearse para llevar material en este último tramo de su viaje a un coste mucho menor.

También está la ingeniería, lo que aumenta los costos. Si se emplean seres humanos para construir el sistema, necesitarían viviendas en órbita y una estación espacial similar a una fábrica para ensamblar la enorme pared de paneles solares, lo cual es una premisa inasequible. Es mejor automatizar el proceso usando robots, excepto que no tenemos la tecnología para lograrlo en este momento.

De hecho, gran parte de la promesa del SBSP se basa en tecnología no desarrollada. Nave estelar, como ejemplo, aún no ha tenido un lanzamiento exitoso a la órbita. Si bien no soy alguien que apueste contra SpaceX, el hecho es que el vehículo aún está lejos de ser un caballo de batalla confiable para un proyecto que necesita cientos de lanzamientos. Dudaría en apostar toda mi apuesta a un cohete aún no probado. Una vez que esté en funcionamiento y se hayan completado con éxito docenas de lanzamientos (y se conozcan mejor los costos), será el momento de reevaluar su utilidad.

Un satélite SBSP tendría el tamaño de una pequeña ciudad, muchas decenas de kilómetros cuadrados de paneles, sin mencionar la antena transmisora ​​de microondas, que será del orden de magnitud de un kilómetro cuadrado. Ni siquiera se ha hecho en el espacio nada a la escala de ensamblar una bestia así, y la historia de la NASA muestra que los esfuerzos a escalas sin precedentes siempre van con retraso y muy por encima del costo.

Finalmente, si bien se están realizando algunos avances para crear un sistema SBSP, no me queda claro por qué necesitamos uno. La producción solar terrestre es avanzando rápidamente, con costos e implementación cayendo precipitadamente. La suma de Baterías asequibles y de alta capacidad. en la ecuación reduce aún más la necesidad de una fuente de energía centralizada.

De hecho, el suministro de energía terrestre tiene muchas ventajas sobre el SBSP. Tener generación en el lugar (un conjunto de paneles municipales, por ejemplo, o paneles en una casa) hace que sea más fácil capear las tormentas, ya que no es necesario depender de largas tuberías de transmisión desde una ubicación centralizada como una central terrestre. Receptor para SBSP. Los satélites también son vulnerables a las tormentas solares y sufren degradación por la radiación y los impactos de micrometeoritos. La generación de energía localizada es mucho más sólida. Si uno se rompe, puedes arreglarlo con una escalera y un panel de repuesto que te entregará el camión de reparto.

Puede haber usos para SBSP en el futuro, pero en este momento de la historia parece prematuro invertir mucho en ellos hasta que se hayan hecho más trabajos preliminares, en sentido figurado y literal. Como concluye el informe, análisis mas extenso se puede lograr cuando se mejoran las capacidades. Sin una necesidad apremiante de gastar cientos de miles de millones de dólares, como mínimo, en SBSP, tiene más sentido esperar y dejar que la NASA se concentre en sus otras obligacionesque se enfrentan a sus propios vientos en contra.

Este es un artículo de opinión y análisis, y las opiniones expresadas por el autor o autores no son necesariamente las de Científico americano.