ECOLOGÍA Y ENERGÍA

Científicos envían energía solar a la Tierra desde el espacio por primera vez

Un prototipo solar espacial ha demostrado por primera vez su capacidad para transmitir energía de forma inalámbrica a través del espacio y dirigir cantidades detectables de ella a la Tierra. El experimento demuestra la viabilidad de aprovechar un suministro casi ilimitado de electricidad en forma de energía solar desde el espacio.

Dado que la energía solar en el espacio no se ve afectada por factores como el día y la noche, la nubosidad o el clima de la Tierra, siempre está disponible. De hecho, se estima que los recolectores espaciales podrían generar ocho veces más energía que los paneles solares en cualquier lugar de la superficie de la Tierra.

La transferencia de energía inalámbrica se logró con Microwave Array for Power Transfer Low Orbit Experiment (MAPLE), un conjunto flexible y portátil de transmisores de energía de microondas, uno de los tres instrumentos que lleva el Demostrador de energía solar espacial (SSPD-1).

Lanzado en enero de 2023 como parte del Proyecto de energía solar espacial (SSPP) de Caltech (Caltech), el objetivo principal del SSPD-1 es recolectar energía solar en el espacio y luego transmitirla a la superficie de la Tierra.

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«A través de los experimentos que hemos realizado hasta ahora, hemos confirmado que MAPLE puede transmitir energía con éxito a un receptor en el espacio», dijo en un comunicado el Dr. Ali Hajimiri, codirector del Proyecto de Energía Solar Basado en el Espacio. para dirigir su energía a la Tierra, que detectamos en Caltech. Lo hemos probado en la Tierra, por supuesto, pero ahora sabemos que puede sobrevivir a los viajes espaciales y operar allí».

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MAPLE demuestra la transferencia inalámbrica de energía en el espacio mediante el envío de energía desde un transmisor a dos conjuntos de receptores separados a aproximadamente un pie de distancia, donde se convierte en electricidad. Esto se utiliza para encender un par de LED.

Luego, el instrumento emite energía desde una pequeña ventana instalada en el dispositivo hacia el techo del Laboratorio de Ingeniería Gordon y Betty Moore en el campus de Pasadena de Caltech.

Dado que MAPLE no es hermético, el experimento también demostró su capacidad para funcionar en el duro entorno espacial mientras resiste grandes cambios de temperatura y exposición a la radiación solar. Las grandes instalaciones SSPP experimentarán rápidamente las condiciones experimentadas por este prototipo.

«Hasta donde sabemos, nadie ha demostrado la transferencia de energía inalámbrica en el espacio, incluso con costosas estructuras rígidas», agregó Hajimiri. «Lo estamos haciendo con estructuras ligeras y flexibles y nuestros propios circuitos integrados. ¡Esta es la primera vez!»

En un video de Caltech, Hajimiri de Caltech, quien desarrolló MAPLE, explica cómo la transmisión inalámbrica de energía en el espacio se basa en un fenómeno cuántico llamado «interferencia».

La interferencia surge debido a la naturaleza ondulatoria de la luz. Cuando dos ondas de luz se superponen, si están en fase, las ondas se alinean y las crestas se encuentran y crean un pico más grande cuya altura es la suma de los dos picos originales. Esto se llama interferencia constructiva.

Sin embargo, si las ondas de luz están desfasadas y se superponen cuando están desalineadas, las crestas pueden encontrarse con los valles y ambas se cancelan, un proceso llamado interferencia destructiva.

«Si tiene múltiples fuentes trabajando juntas, en la misma etapa, puede dirigir la energía en una dirección para que toda la energía solo se agregue en una dirección y se cancele en todas las demás direcciones», dijo Hajimiri. una lupa puede enfocar la luz en un punto pequeño, en realidad puedes controlar el tiempo para que puedas enfocar toda la energía en un área más pequeña de lo que comenzaste».

Al sincronizar con precisión este proceso, la energía se puede redirigir muy rápidamente en la escala de nanosegundos, y la energía se puede redirigir a receptores basados ​​en el espacio o incluso a receptores en la Tierra. Esto permite que la energía se dirija a donde se necesita y no a ningún otro lugar, todo ello sin necesidad de piezas mecánicas móviles.

Hajimiri y su equipo ahora están evaluando el desempeño de las unidades individuales que componen MAPLE. Es un proceso laborioso que puede tardar hasta seis meses en completarse. Esto les permitirá proporcionar comentarios para guiar el desarrollo de una versión completa del sistema en el futuro.

De acuerdo con el plan, SSPP eventualmente consistirá en un grupo de naves espaciales modulares que recolectarán la luz solar, la convertirán en electricidad y luego la convertirán en microondas, que se lanzarán a grandes distancias, incluido el regreso a la Tierra donde se necesita la energía. Esto podría incluir regiones del mundo que están desatendidas por la infraestructura energética existente.

«Así como Internet democratizó el acceso a la información, esperamos que la transferencia de energía inalámbrica democratice el acceso a la energía», concluyó Hajimiri. «No se necesita infraestructura de transmisión de energía en el suelo para recibir esta energía. Esto significa que podemos entregar energía a áreas remotas y áreas devastadas por guerras o desastres naturales».

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