A visão de Asimov de colher energia solar do espaço pode se tornar realidade

É uma ideia saída diretamente da ficção científica: uma estação espacial orbita ao redor da Terra, colhendo energia do Sol e irradiando-a para o nosso planeta. Isaac Asimov popularizou o conceito em sua história Razão , de 1941, e os futuristas têm sonhado com isso desde então.

Mas esta noção é mais do que apenas uma fantasia ociosa – é um conceito altamente prático que está a ser perseguido por agências espaciais em todo o mundo e está quase ao alcance das tecnologias actuais. Poderia até ser a solução para a crise energética aqui na Terra.

Falámos com uma das pessoas que esperam concretizar este conceito, Leopold Summerer, chefe do Gabinete de Conceitos e Estudos Avançados da Agência Espacial Europeia, para saber como podemos transformar este sonho em realidade.

Construindo uma estação de energia solar melhor

A energia solar tem muitas vantagens sobre os combustíveis fósseis ou outras fontes de energia: está disponível gratuitamente, é renovável, tem impactos ambientais mínimos e geralmente exige pouca manutenção. Além disso, a tecnologia dos painéis solares está cada vez melhor, permitindo-lhes colher a energia proveniente do sol de forma mais eficiente.

No entanto, não é isento de problemas. Um dos maiores problemas é o armazenamento, pois a energia só pode ser coletada durante o dia e precisa ser armazenada em grandes baterias para fornecer energia durante a noite. Também depende do bom tempo, pois a cobertura de nuvens reduzirá a quantidade de energia que pode ser coletada.

Porém, se pudéssemos construir uma estação de energia solar no espaço, evitaríamos esses problemas. Tal estação poderia coletar energia solar 24 horas por dia e não precisaria armazenar energia em baterias volumosas. E se fosse construído em órbita, não sofreria interferência da atmosfera da Terra. A energia também poderia ser enviada diretamente para onde é mais necessária, como nas grandes cidades.

Por mais fantasioso que pareça, a ideia realmente faz muito sentido. “É um desses conceitos que olha à primeira vista: 'Uau, é mesmo? Por que alguém colocaria estruturas tão grandes no espaço se você tem espaço livre suficiente na Terra?'”, Disse Summerer. Mas, à primeira vista, o conceito tem muito mérito. “Aborda tantos dos nossos desafios actuais – desde as alterações climáticas à segurança energética – que seria irresponsável não considerá-lo seriamente”, acrescentou.

O espaço faz sentido

Se uma estação de energia solar em órbita parece ridícula, considere que não é muito diferente das tecnologias espaciais que já utilizamos. Summerer destacou que muitas espaçonaves operam com painéis solares, então “temos estações de energia solar no espaço, apenas usamos a energia localmente”.

Para construir uma estação de energia, precisaríamos de painéis solares muito maiores do que os usados ​​em naves espaciais, e precisaríamos projetar o hardware para lidar com altas tensões. Mas isso deveria ser uma questão de melhoria gradual das tecnologias actuais, em vez de ter de criar soluções inteiramente novas.

A outra metade da recolha e distribuição de poder é a questão da transferência. Como a energia seria transferida da estação para a Terra? Isso exigiria transferência de energia sem fio usando lasers ou microondas. Tais tecnologias já foram demonstradas na Terra , com energia enviada sem fios a longas distâncias — e se pudermos fazê-lo na Terra, poderíamos fazê-lo no espaço.

Desafios tecnológicos

É claro que não há nada simples em construir uma estação de energia e colocá-la em órbita. Uma das grandes questões seria como colocar em órbita uma estrutura tão grande como uma central eléctrica e como seria mantida ou reparada se algo corresse mal. Muitos defensores da energia solar baseada no espaço sugerem começar com umaconstelação de satélites, que sabemos construir e lançar. Se um der errado, há outros que continuarão a funcionar. Dessa forma, poderíamos aprender como usar a tecnologia sem colocar nossos ovos em uma cesta enorme e astronomicamente cara.

Há também a questão da eficiência. As atuais tecnologias de transmissão de energia sem fio são muito eficientes. Para fins práticos, você provavelmente desejaria que sua estação de energia solar estivesse na órbita baixa da Terra, talvez a 800 quilômetros da superfície do planeta. Precisaríamos melhorar a eficiência da transmissão de energia sem fio e também garantir que a estação tenha uma antena poderosa o suficiente para enviar toda a energia que coleta para a Terra.

A tecnologia para fazer tudo isso ainda não está pronta – mas também não está totalmente fora do nosso alcance.

“Não podemos lançar amanhã”, explicou Summerer. “Mas, por outro lado, não há nada que alguém tenha identificado que possa ser um empecilho para qualquer uma das principais tecnologias necessárias.”

Uma comunidade pequena e cooperativa

Os desafios de um sistema energético futurista não são apenas tecnológicos. Há também o problema da infraestrutura. Mesmo que consigamos colher energia solar do espaço, precisaremos de infra-estruturas na Terra para distribuir essa energia onde for necessária. Quem arcará com esse custo?

“É um projeto que, quase por definição, beneficiaria fortemente da cooperação internacional”, disse Summerer. Idealmente, uma cooperação internacional entre diferentes países e as suas agências espaciais reuniria recursos para desenvolver e lançar a tecnologia em conjunto, mas isso pode revelar-se difícil quando dois dos maiores intervenientes nesta área – os EUA e a China – não cooperam em missões espaciais. atualmente.

No entanto, Summerer vê motivos para estar optimista em relação à cooperação internacional nesta área, dado que é do interesse de todos desenvolver fontes de energia limpas e renováveis. Existe um modelo para este tipo de cooperação no ITER , um projecto cooperativo internacional que investiga o potencial de geração de energia de projectos de fusão nuclear.

Quando se trata de energia solar baseada no espaço, “ainda não estamos na fase em que temos um projecto internacional comum com acordos intergovernamentais de cooperação”, disse Summerer, por isso “a cooperação está a acontecer numa base inteiramente voluntária”. Mas a comunidade de nações que pesquisam o conceito, incluindo os EUA, a China, a Europa e a Índia, é pequena, e “nos conhecemos muito bem” e “temos fortes incentivos para trabalharmos juntos” para trocar ideias e tecnologias, acrescentou. .

A Agência Espacial Europeia assinou recentemente contratos para dois estudos conceptuais de energia solar espacial, com o objectivo de investigar até que ponto o conceito seria viável no âmbito da iniciativa SOLARIS . Poderia haver uma decisão sobre levar a ideia a sério já em 2025.

A lua como trampolim

Um local promissor para testar um sistema de energia recentemente desenvolvido pode surpreendê-lo. Em vez de enviar energia do espaço para a Terra, poderíamos testar um sistema enviando primeiro energia do espaço para a Lua.

Ao estabelecer um sistema para coletar energia solar no espaço e transmiti-la à superfície da Lua, “você pode demonstrar praticamente todas as tecnologias-chave” para um sistema semelhante de envio de energia para a Terra, disse Summerer.

Também faz sentido, dados os planos da NASA e de outras organizações para construir habitats de longo prazo na Lua que exigirão energia constante. “Precisamos de energia na Lua para qualquer instalação maior, e as fontes na Lua são muito limitadas”, disse Summerer. As noites lunares são frias e longas, durando cerca de duas semanas, por isso precisaremos de uma fonte de energia que possa sustentar os visitantes durante este período. Nuclear e solar são as duas opções práticas para isso, por isso já há muito foco no desenvolvimento destes sistemas para missões futuras.

De muitas maneiras, é realmente mais fácil transmitir energia para a Lua do que para a Terra. A lua não tem atmosfera ou cobertura de nuvens que atrapalhe a transmissão de energia. E os requisitos de energia seriam muito mais baixos para uma base lunar do que para a Terra.

Então, se precisamos testar soluções de energia solar baseadas no espaço e precisamos de energia para missões lunares, por que não combinar as duas? “A Lua pode muito bem ser um trampolim para o desenvolvimento de tecnologias-chave para demonstrar como [a energia solar baseada no espaço] funciona em uma escala muito menor”, ​​disse Summerer.

Mais perto do que você pensa

Toda esta conversa sobre o progresso da tecnologia e os desenvolvimentos futuros pode fazer-nos imaginar que tal sistema ainda estará a décadas de distância. Mas especialistas como Summerer acreditam que poderemos ver a energia solar espacial funcionando muito antes disso.

“Uma demonstração em órbita é viável de forma relativamente rápida”, disse Summerer, dependendo do tamanho do sistema. Ele acredita que um sistema de demonstração, destinado a testar a tecnologia, mas sem realmente fornecer energia utilizável, poderia ser desenvolvido em apenas cinco anos.

Quanto ao momento em que poderemos ver tal tecnologia em uso prático, algumas pessoas na Terra poderão utilizar a energia de um pequeno sistema solar espacial em meados da década de 2030.

Isso acontecerá bem a tempo para o aniversário de 100 anos da publicação da história de Asimov. Um século para levar um conceito da ficção científica fantasiosa à realidade científica concreta? Esse não é um cronograma ruim para fazer o impossível.