Es una idea sacada directamente de la ciencia ficción: una estación espacial orbita alrededor de la Tierra, recolectando energía del sol y transmitiéndola a nuestro planeta. Isaac Asimov popularizó el concepto en su historia de 1941 La razón, y los futuristas han estado soñando con él desde entonces.
Pero esta noción es más que una fantasía ociosa: es un concepto muy práctico que persiguen las agencias espaciales de todo el mundo, y está casi al alcance de las tecnologías actuales. Incluso podría ser la solución a la crisis energética aquí en la Tierra.
Hablamos con una de las personas que esperaba hacer realidad este concepto, Leopold Summerer, jefe de la Oficina de Estudios y Conceptos Avanzados de la Agencia Espacial Europea, para saber cómo podríamos hacer realidad este sueño.
Construcción de una mejor estación de energía solar
La energía solar tiene muchas ventajas sobre los combustibles fósiles u otras fuentes de energía: está disponible gratuitamente, es renovable, tiene un impacto ambiental mínimo y, por lo general, requiere poco mantenimiento. Además, la tecnología de los paneles solares mejora constantemente, lo que les permite cosechar la energía proveniente del sol de manera más eficiente.
Sin embargo, no está exento de problemas. Uno de los mayores problemas es con el almacenamiento, ya que la energía solo se puede recolectar durante el día y debe almacenarse en baterías grandes para proporcionar energía durante la noche. También depende del buen tiempo, ya que la nubosidad reducirá la cantidad de energía que se puede recolectar.
Sin embargo, si pudiéramos construir una estación de energía solar en el espacio, evitaríamos estos problemas. Una estación de este tipo podría recolectar energía solar las 24 horas del día y no necesitaría almacenar energía en baterías voluminosas. Y si se construyera en órbita, no experimentaría interferencias de la atmósfera terrestre. La energía también podría enviarse directamente a donde más se necesita, como las grandes ciudades.
Por fantasioso que suene, la idea en realidad tiene mucho sentido. «Es uno de esos conceptos que al principio se ve ‘Wow, ¿en serio? ¿Por qué alguien pondría estructuras tan grandes en el espacio si tienes suficiente espacio libre en la Tierra?'» —dijo Summerer—. Pero a segunda vista, el concepto tiene mucho mérito. «Aborda tantos de nuestros desafíos actuales, desde el cambio climático hasta la seguridad energética, que sería irresponsable no considerarlo seriamente», agregó.
El espacio tiene sentido
Si una estación de energía solar en órbita parece ridícula, considere que no es tan diferente de las tecnologías espaciales que ya usamos. Summerer señaló que muchas naves espaciales operan con paneles solares, por lo que «tenemos estaciones de energía solar en el espacio, solo usamos la energía localmente».
Para hacer una central eléctrica, necesitaríamos paneles solares mucho más grandes que los que se usan en las naves espaciales, y tendríamos que diseñar el hardware para manejar altos voltajes. Pero eso debería ser una cuestión de mejorar gradualmente las tecnologías actuales en lugar de tener que crear soluciones completamente nuevas.
La otra mitad de la recolección y distribución de energía es el tema de la transferencia. ¿Cómo se transferiría la energía de la estación a la Tierra? Esto requeriría una transferencia inalámbrica de energía utilizando láseres o microondas. Estas tecnologías ya se han demostrado en la Tierra, con energía enviada de forma inalámbrica a largas distancias, y si podemos hacerlo en la Tierra, podríamos hacerlo en el espacio.
Retos tecnológicos
Por supuesto, no hay nada sencillo en construir una central eléctrica y ponerla en órbita. Uno de los grandes problemas sería cómo poner en órbita una estructura tan grande como una central eléctrica y cómo se mantendría o arreglaría si algo saliera mal. Muchos defensores de la energía solar basada en el espacio sugieren comenzar con una constelación de satélites, que sabemos cómo construir y lanzar. Si uno sale mal, entonces hay otros que seguirían funcionando. De esta manera, podríamos aprender a usar la tecnología sin poner nuestros huevos en una canasta masiva y astronómicamente costosa.
También está la cuestión de la eficiencia. Las tecnologías actuales de transmisión inalámbrica de energía son muy eficientes. Para fines prácticos, es probable que desee su estación de energía solar en órbita terrestre baja, a quizás 500 millas de la superficie del planeta. Tendríamos que mejorar la eficiencia de la transmisión inalámbrica de energía y también asegurarnos de que la estación tenga una antena lo suficientemente potente como para enviar toda la energía que recolecta a la Tierra.
La tecnología para hacer todo esto aún no está lista, pero tampoco está del todo fuera de nuestro alcance.
«No es que podamos lanzar mañana», explicó Summerer. «Pero, por otro lado, no hay nada que nadie haya identificado que sea un obstáculo para cualquiera de las tecnologías clave que se requieren».
Una comunidad pequeña y cooperativa
Sin embargo, los desafíos de un sistema de energía futurista no son solo tecnológicos. También está el problema de la infraestructura. Incluso si somos capaces de cosechar energía solar desde el espacio, necesitamos infraestructura en la Tierra para distribuir esa energía a donde se necesita. ¿Quién asumirá este costo?
«Es un proyecto que, casi por diseño, se beneficiaría fuertemente de la cooperación internacional», dijo Summerer. Idealmente, una cooperación internacional entre diferentes países y sus agencias espaciales uniría recursos para desarrollar y lanzar la tecnología juntos, pero eso podría resultar difícil cuando dos de los principales actores en esta área, Estados Unidos y China, no cooperan en misiones espaciales actualmente.
La cooperación se está llevando a cabo sobre una base totalmente voluntaria.
Sin embargo, Summerer ve razones para ser optimista sobre la cooperación internacional en este ámbito, dado que es de interés para todos desarrollar fuentes de energía limpias y renovables. Existe un modelo para este tipo de cooperación en ITER, un proyecto internacional cooperativo que investiga el potencial de generación de energía de los proyectos de fusión nuclear.
En lo que respecta a la energía solar basada en el espacio, «todavía no estamos en la etapa en la que tengamos un proyecto internacional común con acuerdos intergubernamentales de cooperación», dijo Summerer, por lo que «la cooperación se está llevando a cabo sobre una base totalmente voluntaria». Pero la comunidad de naciones que investigan el concepto, incluidos Estados Unidos, China, Europa e India, es pequeña, y «nos conocemos bastante bien» y «tenemos fuertes incentivos para trabajar juntos» para intercambiar ideas y tecnologías, agregó.
La Agencia Espacial Europea firmó recientemente contratos para dos estudios conceptuales sobre la energía solar basada en el espacio, con el objetivo de investigar la viabilidad del concepto en el marco de la iniciativa SOLARIS. Podría haber una decisión sobre si perseguir seriamente la idea ya en 2025.
La luna como trampolín
Un lugar prometedor para probar un sistema de energía recientemente desarrollado podría sorprenderlo. En lugar de enviar energía desde el espacio a la Tierra, podríamos probar un sistema enviando primero energía desde el espacio a la Luna.
En muchos sentidos, en realidad es más fácil transmitir energía a la Luna que a la Tierra.
Al establecer un sistema para recolectar energía solar en el espacio y transmitirla a la superficie de la Luna, «se pueden demostrar prácticamente todas las tecnologías clave» para un sistema similar para enviar energía a la Tierra, dijo Summerer.
También tiene sentido, dados los planes de la NASA y otras organizaciones para construir hábitats a largo plazo en la Luna que requerirán energía constante. «Necesitamos energía en la Luna para cualquier instalación más grande, y las fuentes en la Luna son muy limitadas», dijo Summerer. Las noches lunares son frías y largas, duran alrededor de dos semanas, por lo que necesitaremos una fuente de energía que pueda sostener a los visitantes durante este período. La energía nuclear y la solar son las dos opciones prácticas para esto, por lo que ya hay mucho enfoque en el desarrollo de estos sistemas para futuras misiones.
En muchos sentidos, en realidad es más fácil transmitir energía a la Luna que a la Tierra. La luna no tiene atmósfera ni nubosidad que se interponga en el camino de la transmisión de energía. Y los requisitos de energía serían mucho menores para una base lunar que para la Tierra.
Entonces, si necesitamos probar soluciones de energía solar basadas en el espacio y necesitamos energía para misiones lunares, ¿por qué no combinar las dos? «La Luna bien podría ser un trampolín para desarrollar las tecnologías clave para demostrar cómo funciona [la energía solar basada en el espacio] a una escala mucho más pequeña», dijo Summerer.
Más cerca de lo que piensas
Toda esta charla sobre el progreso de la tecnología y los desarrollos futuros puede hacer que imagines que un sistema de este tipo está a décadas de distancia. Pero expertos como Summerer creen que podríamos ver que la energía solar basada en el espacio funcione mucho antes que eso.
«Una demostración en órbita es factible con relativa rapidez», dijo Summerer, dependiendo del tamaño del sistema. Cree que un sistema de demostración, destinado a probar la tecnología pero que en realidad no proporciona energía utilizable, podría desarrollarse en solo cinco años.
En cuanto a cuándo podríamos ver dicha tecnología en uso práctico, algunas personas en la Tierra podrían estar usando energía de un pequeño sistema solar basado en el espacio a mediados de la década de 2030.
Eso será justo a tiempo para el 100 aniversario de la publicación de la historia de Asimov. ¿Un siglo para llevar un concepto de la ciencia ficción fantasiosa a la realidad científica concreta? No es un mal cronograma para hacer lo imposible.
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