PASADENA — Un sueño de energía limpia, antes descartado como “pura fantasía”, se hizo realidad el 22 de mayo de 2023. Científicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) lograron transmitir con éxito energía solar captada en el espacio hasta la Tierra en forma de microondas, las cuales fueron recibidas en la azotea del campus de Caltech en Pasadena.

Este avance marca la primera vez que la humanidad ha completado un… Transmisión de energía de espacio a tierra, totalmente inalámbrica y en cadena completa Desde la órbita. La revista Ciencia lo calificó como “dar credibilidad al campo de la energía solar espacial”.

De los hornos microondas a una central eléctrica espacial: un “gran salto” de 200 milivatios

El histórico experimento fue llevado a cabo por el “Array de Microondas para la Transferencia de Energía en Órbita Baja” (MAPLE), parte de la misión Demostrador de Energía Solar Espacial (SSPD-1). El dispositivo, de dimensiones similares a una bandeja de almuerzo, está compuesto por un conjunto de 32 antenas planas que operan a una altitud de aproximadamente 550 kilómetros sobre la Tierra.

El experimento demostró que MAPLE transmitió con éxito 200 milivatios de electricidad en forma de microondas. Aunque esa cantidad de potencia equivale apenas a la energía de una o dos baterías pequeñas de reloj —mucho menos que la del flash de una cámara de smartphone—, el equipo de investigación confirmó que… la señal iluminó con precisión una luz LED en la estación receptora en tierra .

“Pasaron unos minutos hasta que todos se dieron cuenta de lo que había ocurrido, y entonces todos nos sentimos eufóricos”, dijo Ali Hajimiri, codirector del proyecto y profesor de ingeniería eléctrica en Caltech. Subrayó que la demostración tecnológica probó que es posible lograr el direccionamiento preciso de un haz de microondas de manera electrónica, sin necesidad de componentes mecánicos costosos.

Una apuesta a escala de un siglo por parte de un filántropo

Detrás de la misión SSPD-1 se encuentra lo que podría calificarse como una “apuesta a escala centenaria” en el ámbito filantrópico. En 2011, Donald Bren, presidente del Consejo de Administración de Caltech y presidente de Irvine Company, se sintió inspirado tras leer un artículo de divulgación científica. A través de su fundación, llegó a comprometer más de 100 millones de dólares para este proyecto.

“Esto no es solo el sueño de un científico, sino una causa que concierne a toda la humanidad”, afirmó Bren en un comunicado en el que elogió los esfuerzos del equipo. Northrop Grumman también aportó 12,5 millones de dólares en financiación para la investigación.

Superar los desafíos de la “flexibilidad” y las “sombras”

Además de la exitosa transmisión del proyecto MAPLE, el SSPD-1 también está encargado de llevar a cabo otros dos experimentos clave destinados a abordar los desafíos fundamentales en la construcción de estaciones espaciales de energía solar.

La primera es DOLCE, una estructura desplegable compuesta. Para captar suficiente energía en el espacio, las futuras centrales eléctricas podrían necesitar estructuras desplegables de cientos de metros o incluso de varios kilómetros de escala. DOLCE está probando una estructura ultraligera y plegable, similar a una vela; su éxito resolvería el problema de “introducir una gran estructura en un cohete”.

El segundo es ALBA, un ensayo de módulos fotovoltaicos. El entorno espacial está plagado de radiación y de extremos cambios de temperatura, y no todas las células solares funcionan adecuadamente en él. ALBA está evaluando 32 tipos diferentes de células fotovoltaicas para identificar aquellas que presentan la mayor eficiencia y la mayor durabilidad bajo condiciones espaciales extremas.

Mientras tanto, la investigación orientada a optimizar las “vigas de soporte” de las plantas fotovoltaicas instaladas en suelo también avanza de manera paralela. Varios estudios realizados en 2023 han señalado que, si la cara posterior de los módulos fotovoltaicos bifaciales convencionales queda sombreada por las vigas de soporte, las ganancias en la generación de energía se reducen de forma significativa. Investigaciones llevadas a cabo por académicos japoneses y soluciones presentadas por empresas como Jinko Power Technology han demostrado que… Al optimizar la estructura de las vigas de soporte (por ejemplo, ajustando la separación entre ellas), la pérdida de ganancia en el lado posterior puede reducirse a la mitad o incluso eliminarse. .

La competencia y el futuro: ha comenzado una carrera global

El éxito de Caltech ha despertado un entusiasmo mundial por la energía solar espacial. Un equipo de la Universidad de Kioto, en Japón, planea llevar a cabo pruebas orbitales similares para 2025, mientras que la startup estadounidense Virtus Solis aspira a poner en marcha una planta piloto en 2026 y a lograr la generación comercial de energía para 2030.

Aunque la potencia de transmisión actual es reducida y aún queda un largo camino por recorrer para construir las estaciones a escala de gigavatios —que requieren redes de antenas de varios kilómetros de ancho— necesarias para abastecer a una ciudad, como señaló Ali Hajimiri: «Nos queda mucho por hacer, pero justamente eso es lo que hace que esto sea tan emocionante».

La era de la energía inalámbrica podría haber comenzado en silencio.