A primeira transferência de energia solar da órbita para a Terra confirma a viabilidade da plataforma Caltech

Há cerca de um ano, o satélite americano SSPD-1 transmitiu energia da órbita para a Terra pela primeira vez. A plataforma de satélite Momentus Vigoride do empresário russo Mikhail Kokorich realizou três módulos experimentais na área de geração e recebimento de energia do espaço. O mais significativo deles foi a unidade de transmissão de energia de micro-ondas da órbita para um receptor terrestre. Este foi o primeiro teste desse tipo e foi um sucesso.

Representação artística da missão. Fonte da imagem: Mmdi/Getty Images

O experimento começou em janeiro de 2023. Alguns estudos levaram dias ou semanas para serem concluídos, enquanto outros levaram meses. Agora é a hora das primeiras publicações sobre os experimentos realizados e a hora de conhecer detalhes interessantes.

A plataforma Momentus Vigoride hospedou os módulos DOLCE, ALBA e MAPLE. O mais impressionante deles é o DOLCE. Este é um sistema para implantar automaticamente campos de painéis solares em órbita. No futuro, se a criação de usinas de energia solar no espaço para transmitir energia à Terra se tornar uma realidade, os parques solares deverão ser implantados independentemente de estruturas bastante compactas que caibam nas carenagens dos foguetes. Serão segmentos com lados de centenas de metros.

O módulo DOLCE é apenas o primeiro passo nessa direção. Não carrega painéis solares. Trata-se apenas de uma moldura nua com lados de 1,8 M. O objetivo do experimento era testar a capacidade da estrutura de se desdobrar no espaço, e as câmeras deveriam filmar esse processo. O experimento foi considerado um sucesso e sua implementação pode ser conferida no vídeo abaixo. Num futuro distante, esses módulos se desdobrarão e ficarão à deriva em órbita. Eles não serão anexados um a um. Em vez disso, motores de orientação serão instalados em cada canto do painel para selecionar a melhor iluminação. Um sistema de controle complexo monitorará o Sol e os módulos vizinhos para que eles não bloqueiem a luz uns dos outros da estrela e circulem em órbita em uma caravana.

O módulo ALBA era uma coleção de 32 painéis fotovoltaicos em miniatura. O que funciona bem na Terra pode não funcionar bem no espaço exterior, por isso os cientistas do Caltech selecionaram as imagens mais promissoras para testá-las em condições espaciais ao longo de um ano. Algumas das amostras foram abandonadas antes do início. Por exemplo, surgiu a ideia de criar fotodetectores em miniatura com lentes para aumentar a captação de luz solar e aumentar a potência dos fotodetectores. Mas no final isso foi abandonado devido à necessidade de uma orientação estrita de tais sistemas em direção ao Sol.

Os fotopainéis feitos de arsenieto de gálio são considerados extremamente promissores. Eles são muito finos e ao mesmo tempo altamente eficientes, e o peso dos sistemas espaciais sempre vale seu peso em ouro. Eles também podem ser mais adequados para implantação semelhante a uma vela, o que é importante para projetos automatizados de futuras usinas orbitais. A perovskita também se revelou interessante para o espaço. Na Terra, é suscetível à umidade e perde rapidamente suas propriedades. Não há umidade no espaço, portanto os painéis de perovskita são menos suscetíveis à degradação, embora o espaço aberto esteja repleto de outros impactos nos materiais.

O experimento MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) foi fundamental para o programa de teste, mas foi dividido em duas fases. Primeiro, demonstrou a capacidade da eletrônica especializada de operar em condições espaciais. Em segundo lugar, garantiu a transferência de poder para a Terra. A plataforma de controle deveria ser capaz de alterar o direcionamento da transferência de energia dos objetos espaciais para os terrestres e vice-versa. A transferência de energia sem fio também foi testada no espaço, mas em uma curta distância – de parede a parede dentro do módulo MAPLE. Ao contrário de outros desenvolvimentos semelhantes, a plataforma criada na Caltech é compacta, leve e flexível, o que pode mudar a abordagem da electrónica espacial no futuro. Os futuros satélites da Internet poderão tornar-se muitas vezes mais leves e mais baratos do que os atuais satélites da rede Starlink, por exemplo.

Módulo MAPLE por dentro. Separados por um espaço vazio estão o receptor e transmissor de energia e um LED que confirma a transferência de energia. Fonte da imagem: Caltech

Quanto à transferência de energia para a Terra no experimento MAPLE, os desenvolvedores estão falando mais sobre registro de sinal do que sobre transferência de energia. A antena de transmissão phased array era pequena e, portanto, não conseguia focar o feixe de micro-ondas em uma área pequena. O sinal se espalhou por uma grande área da Terra, mas conseguiu atingir o complexo de antenas receptoras no telhado de um dos campi do Caltech. Na verdade, os desenvolvedores registraram um nível de sinal comparável à transmissão por satélite, o que confirmou as características calculadas da plataforma experimental. Isto dificilmente pode ser chamado de transferência de energia do espaço. No entanto, o sistema funcionou como esperado e o resto seguir-se-á, embora ainda haja um longo caminho a percorrer.