O audacioso plano de colocar parques solares no espaço e transportar energia para a Terra
Hajmiri brinca que planeia mandar imprimir as respostas num cartão. "Vou tê-lo na minha carteira para mostrar às pessoas", disse.
Originalmente um cético em relação à energia solar espacial, o interesse de Hajimiri foi despertado quando começou a analisar a ideia mais de perto. "Em média, obtém-se cerca de oito vezes mais energia no espaço" em comparação com a energia solar na Terra, disse à CNN. O feixe também não matará animais. E quanto à Estrela da Morte? O raio não será suficientemente potente para ser usado como arma, acrescentou.
Este ano, Hajimiri e a sua equipa deram um passo no sentido de tornar a energia solar espacial uma realidade.
Em janeiro, lançaram o Maple, um protótipo solar espacial com 30 centímetros de comprimento, equipado com transmissores flexíveis e leves. O objetivo era recolher energia do sol e transferi-la sem fios no espaço, o que foi conseguido, conseguindo acender um par de LEDs.
Mas o "objetivo" era ver se o Maple conseguia também transportar energia detetável para a Terra. Em maio, a equipa decidiu lançar um "ensaio" para ver o que acontecia. Num telhado do campus do Caltech em Pasadena, Califórnia, Hajimiri e os outros cientistas conseguiram captar o sinal do Maple.
A quantidade de energia que detectaram era minúscula, demasiado pequena para ser útil, mas tinham conseguido transmitir energia do espaço sem fios. "Só depois do facto é que nos apercebemos um pouco que isto era algo muito especial", disse Hajimiri.
A energia solar espacial pode parecer uma ideia louca e futurista, mas não é nova. Já em 1941, foi descrita num conto do escritor de ficção científica Isaac Asimov. Nas décadas que se seguiram, países como os EUA, a China e o Japão exploraram a ideia - mas durante anos foi descartada. "Os aspectos económicos eram muito diferentes", disse Martin Soltau, diretor executivo da empresa britânica Space Solar.
Esta situação pode agora estar a mudar, à medida que o custo do lançamento de satélites diminui acentuadamente, a tecnologia solar e robótica avança rapidamente e a necessidade de energia limpa abundante para substituir os combustíveis fósseis que aquecem o planeta se torna mais urgente.
Há um "nexo de diferentes tecnologias que se estão a juntar agora, precisamente quando precisamos delas", disse Craig Underwood, professor emérito de engenharia de naves espaciais na Universidade de Surrey, no Reino Unido.
O problema é que estas tecnologias teriam de ser implementadas a uma escala nunca antes vista.
O que é a energia solar espacial?
Na sua essência, a energia solar espacial é um conceito bastante simples. Os seres humanos poderiam aproveitar o enorme poder do sol no espaço, onde está constantemente disponível - sem ser afetado pelo mau tempo, pela cobertura de nuvens, pela noite ou pelas estações do ano - e transportá-lo para a Terra.
Existem diferentes conceitos, mas funcionaria mais ou menos assim: enormes satélites de energia solar, cada um com mais de uma milha de diâmetro, seriam enviados para uma órbita muito alta.
Devido à dimensão colossal destas estruturas, seriam compostas por centenas de milhares de módulos muito mais pequenos, fabricados em massa, "como peças de lego", disse Soltau à CNN, que seriam montados no espaço por máquinas de montagem robóticas autónomas.
As células solares do satélite captam a energia do sol, convertem-na em micro-ondas e enviam-na para a Terra sem fios através de um transmissor muito grande, capaz de atingir pontos específicos no solo com precisão.
As micro-ondas, que podem atravessar facilmente as nuvens e o mau tempo, seriam dirigidas para uma antena recetora (ou "rectena") na Terra feita de malha - "pense numa espécie de rede de pesca pendurada em postes de bambu", disse Soltau - onde as micro-ondas seriam convertidas de novo em eletricidade e alimentadas na rede.
A rectena, com cerca de 6 quilómetros (3,7 milhas) de diâmetro, poderia ser construída em terra ou ao largo. E como estas estruturas de malha seriam quase transparentes, a ideia é que o terreno por baixo delas poderia ser utilizado para painéis solares, quintas ou outras actividades.
Um único satélite solar espacial poderia fornecer até 2 gigawatts de energia, aproximadamente a mesma quantidade que duas centrais nucleares médias nos EUA.
Uma ideia que chegou a sua hora?
Não há "nada de ficção científica" na energia solar espacial, disse Underwood, professor do Reino Unido, à CNN. A tecnologia está madura, disse. "O grande obstáculo tem sido simplesmente o custo de colocar uma central eléctrica em órbita.
Na última década, isso começou a mudar, à medida que empresas como a SpaceX e a Blue Origin começaram a desenvolver foguetões reutilizáveis. Os custos de lançamento actuais, que rondam os 1500 dólares por quilograma, são cerca de 30 vezes inferiores aos da era dos vaivéns espaciais no início da década de 1980.
E embora o lançamento de milhares de toneladas de material para o espaço pareça ter uma enorme pegada de carbono, a energia solar espacial teria provavelmente uma pegada pelo menos comparável à da energia solar terrestre por unidade de energia, se não for menor, devido à sua maior eficiência, uma vez que a luz solar está disponível quase constantemente, disse Mamatha Maheshwarappa, líder de sistemas de carga útil na Agência Espacial Britânica.
Alguns especialistas vão mais longe. Segundo Underwood, a pegada de carbono da energia solar espacial seria cerca de metade da pegada de carbono de um parque solar terrestre que produzisse a mesma energia, mesmo com o lançamento do foguetão.
Mas isso não significa que a energia solar espacial deva substituir as energias renováveis terrestres, acrescentou. A ideia é que possa fornecer energia de "carga de base" que possa ser utilizada 24 horas por dia para preencher as lacunas quando o vento não sopra e o sol não brilha na Terra. Atualmente, a energia de base tende a ser fornecida por centrais eléctricas alimentadas por combustíveis fósseis ou energia nuclear, que são capazes de funcionar com poucas interrupções.
A energia seria "muito portátil", disse Peter Garretson, membro sénior de estudos de defesa do Conselho Americano de Política Externa. Poderia ser transportada do espaço para o topo da Europa, por exemplo, e depois para o fundo de África.
Muitos defensores apontam para o potencial que poderia oferecer aos países em desenvolvimento com grandes necessidades energéticas mas com falta de infra-estruturas. Tudo o que precisariam era de uma rectena. "Isto irá proporcionar uma verdadeira democratização da energia abundante e acessível", afirmou Soltau.
A energia solar espacial poderá também ajudar a fornecer energia a cidades e aldeias remotas do Ártico, que ficam na escuridão quase total durante meses por ano, e poderá transportar energia para apoiar as comunidades que sofrem cortes de energia durante catástrofes climáticas ou conflitos.
Os desafios
Existe ainda um enorme fosso entre o conceito e a comercialização.
Sabemos como construir um satélite e sabemos como construir uma matriz solar, disse Maheshwarappa, da Agência Espacial do Reino Unido. "O que não sabemos é como construir algo tão grande no espaço".
Maheshwarappa dá o exemplo do Burj Khalifa no Dubai, o edifício mais alto do mundo, com cerca de 830 metros, ou seja, aproximadamente 2 700 pés. "As estruturas de que estamos a falar são o dobro disso", disse Maheshwarappa à CNN. "Portanto, ainda nem sequer construímos algo tão grande no solo, quanto mais no espaço."
Os cientistas também precisam de descobrir como utilizar a IA e a robótica para construir e manter estas estruturas no espaço. "As tecnologias facilitadoras ainda estão num estado de prontidão tecnológica muito baixo", disse Maheshwarappa.
Depois, há a regulamentação deste novo sistema de energia, para garantir que os satélites são construídos de forma sustentável, que não há risco de detritos e que têm um plano de fim de vida, bem como para determinar a localização das rectenas.
A adesão do público pode ser outro grande obstáculo, disse Maheshwarappa. Pode haver um medo instintivo quando se trata de transportar energia do espaço.
Mas esses receios são infundados, de acordo com alguns especialistas. A densidade de energia no centro da rectena seria cerca de um quarto da do sol do meio-dia. "Não é diferente de estar em frente a uma lâmpada de calor", disse Hajimiri.
E para construir um satélite capaz de causar danos às pessoas, teria de ser muitas vezes maior do que os conceitos atualmente em desenvolvimento, disse Hajimiri. "Se alguém tentar começar a construí-lo, toda a gente saberá."
Isso não significa que não devam ser feitas perguntas, disse ele. A ideia é "beneficiar a humanidade e, se isso não acontecer, não vale a pena".
Para alguns, no entanto, todo o conceito de energia solar baseada no espaço é descabido.
Amory Lovins, físico e professor adjunto da Universidade de Stanford, afirma que seria muito melhor para o mundo concentrar-se nas energias renováveis terrestres. A energia extra no espaço e a capacidade de a recolher quase 24 horas por dia "não é suficientemente valiosa para pagar o custo de a recolher e transportar a energia para baixo", disse à CNN.
Para Lovins, as promessas de que o sistema seria uma óptima fonte de energia de base também não se confirmam. Existem técnicas para adequar a procura de energia à oferta, e não o contrário, sem que os consumidores se apercebam. Ter uma enorme fonte de energia que está sempre a produzir é "indesejavelmente inflexível", disse ele.
"Para quê gastar dinheiro numa coisa que não tem qualquer hipótese de ser rentável se for bem sucedida, cuja necessidade já terá sido satisfeita antes de a podermos construir e cujas estimativas de custos futuros mais optimistas são as mesmas que o preço atual da energia solar terrestre e das baterias?
O futuro
Mas os governos e as empresas de todo o mundo acreditam que a energia solar baseada no espaço é muito promissora para ajudar a satisfazer a procura crescente de energia limpa e abundante e a enfrentar a crise climática.
Um programa de desenvolvimento capaz de demonstrar a prova de conceito está a cerca de cinco ou seis anos de distância, disse Soltau. Depois, serão necessários mais cinco ou seis anos para industrializar e aumentar a escala do sistema à escala de gigawatts para que fique totalmente operacional.
Um forte apoio governamental será fundamental, disse ele. "É uma coisa ambiciosa criar uma nova tecnologia energética".
Nos EUA, o Laboratório de Investigação da Força Aérea tem planos para lançar um pequeno demonstrador chamado Arachne em 2025, e o Laboratório de Investigação Naval dos EUA lançou um módulo em maio de 2020 a bordo de um veículo de teste orbital, para testar o hardware solar em condições espaciais.
A Academia Chinesa de Tecnologia Espacial, uma empresa de conceção e fabrico de naves espaciais, pretende enviar um satélite solar para uma órbita baixa em 2028 e para uma órbita alta em 2030, de acordo com um relatório de 2022 do South China Morning News.
O governo do Reino Unido tem-se mostrado muito ativo. Encomendou um estudo independente que relatou em 2021 que a energia solar baseada no espaço era tecnicamente viável, destacando projetos como o CASSIOPeiA, liderado pelo Reino Unido, um satélite de 1,7 km (1 milha) de diâmetro que visa fornecer 2 gigawatts de energia. Em junho deste ano, o governo anunciou um financiamento de cerca de 5,5 milhões de dólares a universidades e empresas de tecnologia "para impulsionar a inovação" no sector da energia solar baseada no espaço.
E a Europa tem o seu programa Solaris, para estabelecer a viabilidade técnica e política da energia solar espacial, em preparação para uma possível decisão em 2025 de lançar um programa de desenvolvimento completo.
"Obviamente, antes de se construir algo, tudo é especulação", disse Garretson, "mas há fortes razões para pensar que isto pode ser economicamente possível e viável".
De volta à Califórnia, Hajimiri e a sua equipa passaram os últimos seis meses a testar o seu protótipo para extrair dados que serão utilizados na próxima geração de design.
A visão final de Hajimiri é uma série de velas leves e flexíveis, que podem ser enroladas, lançadas e desenroladas no espaço, com milhares de milhões de elementos a trabalhar em perfeita sincronização para enviar energia para onde é necessária
O projeto é visto como "parte de uma longa cadeia de pessoas que se baseiam no trabalho umas das outras e se ajudam mutuamente", afirmou. "Por isso, estamos a dar um passo importante, talvez, mas não é o último passo".
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Fonte: edition.cnn.com