Nos últimos anos, cientistas de todo o mundo fizeram muitos avanços que aumentam a probabilidade de que a energia solar espacial (SSP) seja conquistada já durante a próxima década. Captar energia do Sol diretamente do espaço pode, finalmente, deixar de ser coisa de ficção científica.

O projeto SSPIDR (Space Solar Power Incremental and Demonstrations Research) visa transmitir energia do espaço para a Terra. Imagem: Laboratório de Pesquisa da Força Aérea (AFRL)

De acordo com Leonard David, jornalista da área espacial há mais de cinco décadas, essa alternativa energética agora está ganhando novos olhares em todo o mundo. “Tecnólogos nos EUA e na China, especialistas no Japão e pesquisadores da Agência Espacial Europeia (ESA) e da Agência Espacial do Reino Unido (UKSA) estão todos trabalhando para que a produção de energia solar baseada no espaço se torne realidade”, escreveu David em um artigo no site Space.

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Ideia de satélite de energia solar espacial surgiu no fim da década de 1960

A noção de um satélite de energia solar foi detalhada e patenteada pelo pioneiro espacial dos EUA, Peter Glaser. Ele projetou uma maneira de coletar energia da luz do Sol e irradiá-la na forma de microondas que seriam captadas por antenas receptoras na Terra. Essas microondas poderiam então ser convertidas novamente em energia elétrica e fornecidas às redes de abastecimento.

Depois, em meados da década de 1970, experimentos de transmissão de energia por microondas na casa das dezenas de quilowatts foram conduzidos com sucesso no Complexo Goldstone de Comunicações do Espaço Profundo, na Califórnia, uma instalação do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da Nasa.

Tirar o projeto do papel depende de… dinheiro

Embora seja uma ideia antiga, promissora e com diversos estudiosos empenhados na execução, o projeto enfrenta um problema clássico. Dinheiro, é claro. De acordo com John Mankins, presidente da Gerência de Soluções de Inovação Artemis, da Nasa, “dois dos maiores obstáculos para a realização da SSP sempre foram o custo de lançamento e o custo do hardware”.

“Some a taxa de voo e, de repente, você verá os números sempre comentados sobre satélites de energia solar”, disse Mankins.

Ele reforça, no entanto, o quanto as atividades espaciais estão evoluindo na tentativa de baratear a produção e manutenção de satélites, destacando a megaconstelação da Starlink, da SpaceX. A empresa produz 30 toneladas mensais de satélites e pretende fabricar e lançar 40 mil deles dentro de cinco anos.

SpaceX Starlink satellite
Legaconstelação da Starlink é exemplo de hardware de baixo custo com produção em massa. Imagem: AleksandrMorrisovic/Shutterstock

“O caminho para o hardware de baixo custo foi mostrado”, disse Mankins. “É modular e produzir em massa. Os obstáculos do lançamento mais barato e da redução dos custos de hardware foram superados”. 

Dessa forma, para Mankins, a economia dos conceitos de SSP em curto prazo – na próxima década – nunca foi tão viável. Ele prevê avanços nas capacidades de lançamento espacial; progresso em robótica para sistemas de montagem, manutenção e serviços espaciais; e o crescimento em várias tecnologias de componentes, como amplificadores de potência de estado sólido de alta eficiência.

Futuro energético está na astroeletricidade

Um dos primeiros a se concentrar na compreensão da política de energia necessária e no estabelecimento da SSP é James Michael Snead, presidente do Spacefaring Institute. Ele adotou o uso do termo “astroeletricidade” para descrever a energia elétrica transmitida produzida por sistemas SSP.

Ao olhar para o que ele chama de “era vindoura da astroeletricidade”, Snead vê um mundo precisando de um substituto para o petróleo e o gás natural, as duas fontes primárias de energia que atualmente mantêm nossa civilização industrial. 

Para ele, no ano 2100 o mundo terá em torno de 20% da energia elétrica proveniente de energia nuclear terrestre e renovável, com 80% fornecida pela astroeletricidade.

“Assim como o controle militar, econômico e diplomático do petróleo do Oriente Médio influenciou substancialmente os eventos mundiais nos últimos 80 anos, o controle das plataformas de energia solar espacial dominará as atividades espaciais neste século”, acredita Snead.

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Segurança dos satélites de SSP e pessoas trabalhando no espaço

Outro ponto levantado por Snead para a nova realidade energética das próximas décadas é a questão da segurança dos satélites. “Se a SSP se tornar uma realidade no final deste século, os militares americanos serão obrigados a proteger e defender essas novas fontes de segurança energética nacional, assim como protegem a infraestrutura petrolífera no Golfo Pérsico hoje”.

Snead vai ainda mais além em suas projeções. Ele acredita que a produção e o funcionamento dos satélites não devem se ater às engenharias em solo. “Enquanto algumas pessoas estão desenvolvendo conceitos de SSP que seriam lançados da Terra e montados autonomamente em órbita geoestacionária, não vejo isso como uma proposta de sucesso”, disse Snead. “Construir as milhares de plataformas SSP necessárias requer um esforço substancial de industrialização espacial, envolvendo mais de um milhão de pessoas no espaço até o final do século”. 

Presidente do Spacefaring Institute acredita que, para a SSP dar certo, milhares de pessoas precisarão trabalhar diretamente no espaço. Imagem: Blue Planet Studio – Shutterstock

Ele enfatizou que a astrologística para isso requer alta prioridade da liderança da Força Aérea Norte-Americana – e não da Força Espacial – para se valer de quase um século de experiência e especialização em logística de voo/operacional humana.

“Isso é necessário para gerenciar os esforços da indústria para projetar e construir os novos sistemas de voo espacial humano necessários, com uma óbvia ênfase em segurança e eficácia”, disse Snead.

De acordo com ele, à medida que essas novas capacidades de astrologística militar começarem, a comercialização dessas capacidades estenderá esses benefícios operacionais e de segurança para apoiar a revolução industrial espacial que se aproxima, necessária para empreender a SSP.

Experimento de energia solar espacial em andamento

Enquanto tramas econômicas, filosofias SSP conceituais e visões fluem, há um experimento de tecnologia no espaço já em andamento. 

Em sua última missão, lançada em maio de 2020, o avião espacial robótico X-37B da Força Espacial está concluindo a Experiência de Voo do Módulo de Antena Fotovoltaica de Radiofrequência (PRAM-FX), uma investigação do Laboratório de Pesquisa Naval (NRL) sobre a transformação da energia solar em energia de micro-ondas de radiofrequência. 

O foco da investigação do X-37B não é estabelecer uma ligação real de feixe de energia, mas está mais na avaliação do desempenho da conversão de luz solar em micro-ondas.

“Está funcionando perfeitamente”, disse Paul Jaffe, engenheiro eletrônico da NRL que trabalha com transmissão de energia e satélites de energia solar. “Estamos obtendo dados regularmente e esses dados estão excedendo nossas expectativas”.

Segundo Jaffe, o PRAM-FX é feito principalmente de peças comerciais, não de hardware para uso espacial. “O fato de continuar operando e nos dar resultados positivos é bastante encorajador”, disse ele. As peças comerciais são produzidas em massa, enquanto muitas peças para uso espacial são únicas.

Ele explica que satélites de energia solar, como os previstos para a órbita alta da Terra, teriam milhares de elementos feitos de componentes semelhantes daqueles sendo testados a bordo do X-37B.

Ainda é muito cedo, segundo Jaffe, para se prever custos de energia. “O SPS certamente será comparado a uma métrica de custo nivelado de energia’. Simplesmente não há dados suficientes para chegar a um custo nivelado de base energética para a energia solar espacial. É prematuro. O que você está vendo agora é lançar as bases para esse tipo de avaliação”.

Corrida de satélites SSP?

No mês passado, Mankins apresentou seu projeto Satélite de Energia Solar por Meio de Matriz de Fases Arbitrariamente Grande (SPS-ALPHA), no 72º Congresso Internacional de Astronáutica, em Dubai, nos Emirados Árabes Unidos

Detalhando um modelo de negócios e um roteiro de SSP passo a passo, ele sente que o conceito promete um caminho claro e acessível para implantar uma nova opção de energia extremamente necessária.

“Eu acredito que você poderia ter satélites operacionais de energia solar em escala dentro de uma década”, disse Mankins. 

Essa possibilidade, combinada com o fato de que várias nações estão encarando o SSP como um sistema de geração de energia promissor do futuro, levanta uma questão: há uma corrida de satélites de energia solar em andamento?

“Está perto disso”, acredita Mankins. “Acho que tem que ser cooperação entre amigos e aliados. Mas, acho que é muito provável que acabe sendo uma competição com a China”.

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