Concepto de recolectar energía solar en el espacio ultraterrestre y distribuirla a la Tierra
La energía solar espacial ( SBSP , SSP ) es el concepto de recolectar energía solar en el espacio exterior con satélites de energía solar ( SPS ) y distribuirla a la Tierra . Entre sus ventajas se encuentran una mayor captación de energía debido a la falta de reflexión y absorción por la atmósfera , la posibilidad de pasar muy poca noche y una mejor capacidad de orientarse de cara al Sol. Los sistemas de energía solar basados en el espacio convierten la luz solar en alguna otra forma de energía (como las microondas ) que puede transmitirse a través de la atmósfera a receptores en la superficie de la Tierra.
Los paneles solares en naves espaciales se utilizan desde 1958, cuando Vanguard los utilizó para alimentar uno de sus transmisores de radio; sin embargo, el término (y las siglas) anteriores se utilizan generalmente en el contexto de la transmisión de energía a gran escala para su uso en la Tierra.
Se han investigado varias propuestas de SBSP desde principios de la década de 1970, [1] [2] pero a partir de 2014 [update]ninguna es económicamente viable con los costos de lanzamiento espacial. Algunos tecnólogos proponen reducir los costos de lanzamiento con fabricación espacial o con nuevas tecnologías radicales de lanzamiento espacial distintas a los cohetes .
Además del coste, el SBSP también introduce varios obstáculos tecnológicos, incluido el problema de la transmisión de energía desde la órbita. Dado que los cables que se extienden desde la superficie de la Tierra hasta un satélite en órbita no son factibles con la tecnología actual, los diseños de SBSP generalmente incluyen la transmisión de energía inalámbrica con sus ineficiencias de conversión asociadas, así como preocupaciones sobre el uso del suelo para que las estaciones de antena reciban la energía en la superficie de la Tierra. El satélite colector convertiría la energía solar en energía eléctrica, alimentaría un transmisor de microondas o un emisor láser y transmitiría esta energía a un colector (o reccena de microondas ) en la superficie de la Tierra. Contrariamente a lo que parece en la ficción, la mayoría de los diseños proponen densidades de energía del haz que no son dañinas si los seres humanos quedaran expuestos inadvertidamente, como si el haz de un satélite transmisor se desviara de su curso. Pero el tamaño necesariamente enorme de las antenas receptoras aún requeriría grandes bloques de terreno cerca de los usuarios finales. La vida útil de los colectores espaciales frente a la exposición prolongada al entorno espacial, incluida la degradación por radiación y daños por micrometeoritos , también podría convertirse en una preocupación para SBSP.
A partir de 2020, Japón, China, [3] Rusia, India, el Reino Unido, [4] y Estados Unidos están aplicando activamente el SBSP .
En 2008, Japón aprobó su Ley Espacial Básica que estableció la energía solar espacial como un objetivo nacional. [5] JAXA tiene una hoja de ruta hacia el SBSP comercial.
En 2015, la Academia China de Tecnología Espacial (CAST) presentó su hoja de ruta en la Conferencia Internacional de Desarrollo Espacial. En febrero de 2019, Science and Technology Daily (科技日报, Keji Ribao), el periódico oficial del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la República Popular China , informó que había comenzado la construcción de una base de pruebas en el distrito Bishan de Chongqing. El vicepresidente de CAST, Li Ming, fue citado diciendo que China espera ser la primera nación en construir una estación espacial de energía solar funcional con valor práctico. Se informó que los científicos chinos planeaban lanzar varias centrales eléctricas espaciales de tamaño pequeño y mediano entre 2021 y 2025. [6] [7] En diciembre de 2019, la agencia de noticias Xinhua informó que China planea lanzar una estación SBSP de 200 toneladas capaz de generar megavatios (MW) de electricidad a la Tierra para 2035. [8]
En mayo de 2020, el Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. realizó su primera prueba de generación de energía solar en un satélite. [9] En agosto de 2021, el Instituto de Tecnología de California (Caltech) anunció que planeaba lanzar un conjunto de pruebas SBSP para 2023, y al mismo tiempo reveló que Donald Bren y su esposa Brigitte, ambos fideicomisarios de Caltech, habían sido desde 2013. financiando el Proyecto de Energía Solar Espacial del instituto, donando más de 100 millones de dólares. [10] [11] Un equipo de Caltech demostró con éxito transmitir energía a la Tierra en 2023. [11]
Historia
En 1941, el escritor de ciencia ficción Isaac Asimov publicó el cuento de ciencia ficción " Razón ", en el que una estación espacial transmite la energía recogida del Sol a varios planetas mediante haces de microondas. El concepto SBSP, originalmente conocido como sistema de energía solar por satélite (SSPS), se describió por primera vez en noviembre de 1968. [12] En 1973, Peter Glaser obtuvo la patente estadounidense número 3.781.647 por su método de transmisión de energía a largas distancias (por ejemplo, desde un SPS). a la superficie de la Tierra) utilizando microondas desde una antena muy grande (de hasta un kilómetro cuadrado) en el satélite hasta una mucho más grande, ahora conocida como rectenna , en el suelo. [13]
Glaser era entonces vicepresidente de Arthur D. Little , Inc. La NASA firmó un contrato con ADL para dirigir otras cuatro empresas en un estudio más amplio en 1974. Descubrieron que, si bien el concepto tenía varios problemas importantes (principalmente el gasto de poner el Los materiales requeridos en órbita y la falta de experiencia en proyectos de esta escala en el espacio, mostraron suficiente promesa como para merecer más investigación e investigación. [14]
Programa de desarrollo y evaluación de conceptos
Entre 1978 y 1986, el Congreso autorizó al Departamento de Energía (DoE) y a la NASA a investigar conjuntamente el concepto. Organizaron el Programa de Evaluación y Desarrollo de Conceptos de Sistemas de Energía por Satélite. [15] [16] El estudio sigue siendo el más extenso realizado hasta la fecha (presupuesto de 50 millones de dólares). [17] Se publicaron varios informes investigando la viabilidad de ingeniería de tal proyecto. Incluyen:
Requisitos de recursos (materiales críticos, energía y tierra) [18]
Escenarios financieros/de gestión [19] [20]
Aceptación pública [21]
Regulaciones estatales y locales aplicadas a las instalaciones de antenas receptoras de microondas del sistema de energía satelital [22]
Participación estudiantil [23]
Potencial del láser para la transmisión de potencia SBSP [24]
Acuerdos Internacionales [25] [26]
Centralización/Descentralización [27]
Mapeo de áreas de exclusión para sitios Rectenna [28]
Cuestiones económicas y demográficas relacionadas con el despliegue [29]
Algunas preguntas y respuestas [30]
Efectos meteorológicos sobre la propagación del rayo láser y los láseres de bombeo solar directo [31]
Experimento de divulgación pública [32]
Evaluación y resumen técnico de transmisión y recepción de energía [33]
Transporte espacial [34]
Discontinuación
El proyecto no tuvo continuidad con el cambio de administraciones después de las elecciones estadounidenses de 1980 . La Oficina de Evaluación de Tecnología concluyó que "actualmente se sabe muy poco sobre los aspectos técnicos, económicos y ambientales de las SPS como para tomar una decisión acertada sobre si se debe proceder con su desarrollo y despliegue. Además, sin más investigaciones se puede realizar una demostración o sistemas de SPS". El programa de verificación de ingeniería sería una empresa de alto riesgo". [35]
En 1997, la NASA llevó a cabo su estudio "Fresh Look" para examinar el estado moderno de la viabilidad del SBSP. Al evaluar "lo que ha cambiado" desde el estudio del DOE, la NASA afirmó que "la Política Espacial Nacional de EE. UU. ahora exige que la NASA haga inversiones significativas en tecnología (no en un vehículo en particular) para reducir los costos del transporte ETO [Tierra a Órbita]". Esto es, por supuesto, un requisito absoluto de la energía solar espacial". [36]
Por el contrario, Pete Worden , de la NASA, afirmó que la energía solar basada en el espacio es aproximadamente cinco órdenes de magnitud más cara que la energía solar del desierto de Arizona, siendo un costo importante el transporte de materiales a la órbita. Worden se refirió a las posibles soluciones como especulativas y no estarán disponibles durante décadas como mínimo. [37]
El 2 de noviembre de 2012, China propuso una colaboración espacial con India que mencionaba SBSP, "puede ser una iniciativa de energía solar basada en el espacio para que tanto India como China puedan trabajar para una asociación a largo plazo con la financiación adecuada junto con otras naciones dispuestas a realizar viajes espaciales para traer energía solar espacial a la Tierra." [38]
Programa de investigación y tecnología exploratoria
En 1999, la NASA inició su programa de Investigación y Tecnología Exploratoria de Energía Solar Espacial (SERT) con los siguientes propósitos:
Realizar estudios de diseño de conceptos de demostración de vuelo seleccionados.
Evaluar estudios de factibilidad general, diseño y requisitos.
Crear diseños conceptuales de subsistemas que hagan uso de tecnologías SSP avanzadas para beneficiar futuras aplicaciones espaciales o terrestres.
Formular un plan de acción preliminar para que Estados Unidos (en colaboración con socios internacionales) emprenda una iniciativa tecnológica agresiva.
Construir hojas de ruta de demostración y desarrollo de tecnología para elementos críticos de energía solar espacial (SSP).
SERT se dedicó a desarrollar un concepto de satélite de energía solar (SPS) para un futuro sistema de energía espacial de gigavatios , para proporcionar energía eléctrica convirtiendo la energía del Sol y transmitiéndola a la superficie de la Tierra, y proporcionó un camino de desarrollo conceptual que utilizaría las tecnologías actuales. SERT propuso una estructura de gasa fotovoltaica inflable con lentes concentradores o motores de calor solar para convertir la luz solar en electricidad. El programa examinó tanto sistemas en órbita heliosincrónica como en órbita geosincrónica . Algunas de las conclusiones del SERT:
Es probable que la creciente demanda mundial de energía continúe durante muchas décadas, lo que dará lugar a la construcción de nuevas centrales eléctricas de todos los tamaños.
El impacto ambiental de esas plantas y su impacto en el suministro mundial de energía y las relaciones geopolíticas pueden ser problemáticos.
La energía renovable es un enfoque convincente, tanto en términos filosóficos como de ingeniería.
Muchas fuentes de energía renovables tienen una capacidad limitada para proporcionar de manera asequible la energía de carga básica necesaria para el desarrollo industrial y la prosperidad global, debido a los requisitos inherentes de tierra y agua.
Según su estudio de definición de conceptos, los conceptos de energía solar espacial pueden estar listos para volver a entrar en la discusión.
Ya no se debe considerar que los satélites de energía solar requieran inversiones iniciales inimaginablemente grandes en infraestructura fija antes de que pueda comenzar la instalación de plantas de energía productivas.
Los sistemas de energía solar espacial parecen poseer muchas ventajas ambientales importantes en comparación con enfoques alternativos.
La viabilidad económica de los sistemas de energía solar espacial depende de muchos factores y del desarrollo exitoso de diversas tecnologías nuevas (entre ellas, la disponibilidad de un acceso al espacio a un costo mucho menor que el que ha estado disponible hasta ahora); sin embargo, lo mismo puede decirse de muchas otras opciones de tecnologías energéticas avanzadas.
La energía solar espacial bien puede surgir como una candidata seria entre las opciones para satisfacer las demandas energéticas del siglo XXI. [39]
La revista IEEE Spectrum de mayo de 2014 publicó un extenso artículo "Siempre hay sol en el espacio" de Susumu Sasaki. [40] El artículo decía: "Ha sido objeto de muchos estudios previos y material de ciencia ficción durante décadas, pero la energía solar basada en el espacio podría por fin convertirse en una realidad, y dentro de 25 años, según una propuesta de investigadores. en la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) con sede en Tokio ".
JAXA anunció el 12 de marzo de 2015 que transmitieron de forma inalámbrica 1,8 kilovatios a 50 metros a un pequeño receptor convirtiendo la electricidad en microondas y luego nuevamente en electricidad. Este es el plan estándar para este tipo de energía. [41] [42] El 12 de marzo de 2015, Mitsubishi Heavy Industries demostró la transmisión de 10 kilovatios (kW) de potencia a una unidad receptora ubicada a una distancia de 500 metros (m). [43]
Ventajas y desventajas
Ventajas
El concepto SBSP es atractivo porque el espacio tiene varias ventajas importantes sobre la superficie de la Tierra para la captación de energía solar:
Las superficies colectoras podrían recibir luz solar mucho más intensa, debido a la falta de obstrucciones como gases atmosféricos , nubes , polvo y otros fenómenos meteorológicos. En consecuencia, la intensidad en órbita es aproximadamente el 144% de la intensidad máxima alcanzable en la superficie terrestre. [ cita necesaria ]
Un satélite podría estar iluminado más del 99% del tiempo y estar a la sombra de la Tierra un máximo de sólo 72 minutos por noche en los equinoccios de primavera y otoño a la medianoche local. [44] Los satélites en órbita pueden estar expuestos a un grado constantemente alto de radiación solar , generalmente durante las 24 horas del día, mientras que los paneles solares de la superficie terrestre actualmente recolectan energía durante un promedio del 29% del día. [45]
La energía podría redirigirse con relativa rapidez y directamente a las zonas que más la necesitan. Un satélite colector podría posiblemente dirigir la energía según la demanda a diferentes ubicaciones de la superficie en función de las necesidades de energía de carga base geográfica o de carga máxima .
SBSP no emite gases de efecto invernadero a diferencia de las plantas de petróleo, gas, etanol y carbón. La energía solar espacial tampoco depende ni compite con los escasos recursos de agua dulce, a diferencia de las plantas de carbón y nucleares. [46]
SBSP genera cuarenta veces más que los paneles solares y aporta casi el cero por ciento de residuos peligrosos a nuestro medio ambiente. También permite generar electricidad de forma continua, las veinticuatro horas del día, el noventa y nueve por ciento del año. [47]
Si la energía limpia que se obtiene a partir de la energía solar espacial representara sólo el cinco por ciento de nuestro consumo energético nacional, nuestra huella de carbono se reduciría significativamente. [48]
Desventajas
El concepto SBSP también presenta una serie de problemas:
El alto coste de lanzar un satélite al espacio. Para 6,5 kg/kW, el costo de colocar un satélite de energía en órbita geosincrónica (GEO) no puede exceder los 200 dólares/kg si se quiere que el costo de la energía sea competitivo.
La óptica de microondas requiere una escala de gigavatios para compensar la dispersión del haz del disco Airy . Normalmente, un disco de 1 km en órbita geosincrónica que transmite a 2,45 GHz se extiende hasta 10 km a una distancia de la Tierra. [49]
Incapacidad para limitar la transmisión de potencia dentro de ángulos de haz pequeños. Por ejemplo, se requiere un haz de 0,002 grados (7,2 segundos de arco) para permanecer dentro de un objetivo de antena receptora de un kilómetro desde una altitud geoestacionaria. Los sistemas de transferencia de energía inalámbrica direccional más avanzados a partir de 2019 distribuyen la mitad del ancho de su haz de potencia en al menos 0,9 grados de arco. [50] [51] [52] [53]
Inaccesibilidad: El mantenimiento de un panel solar terrestre es relativamente sencillo, pero la construcción y el mantenimiento de un panel solar en el espacio normalmente se realizarían de forma telerobótica. Además del costo, los astronautas que trabajan en GEO están expuestos a peligros y riesgos de radiación inaceptablemente altos y cuestan alrededor de mil veces más que la misma tarea realizada por medios telerobóticos.
El entorno espacial es hostil; Los paneles fotovoltaicos (si se usan) sufren aproximadamente ocho veces la degradación que sufrirían en la Tierra (excepto en órbitas protegidas por la magnetosfera). [54]
Los desechos espaciales representan un peligro importante para los objetos grandes en el espacio, en particular para las grandes estructuras, como los sistemas SBSP, en tránsito a través de los desechos por debajo de los 2.000 km. El riesgo de colisión se reduce mucho en GEO ya que todos los satélites se mueven en la misma dirección a una velocidad muy cercana. [55]
La frecuencia de transmisión del enlace descendente de microondas (si se usa) requeriría aislar los sistemas SBSP de otros satélites. El espacio GEO ya está bien utilizado y requeriría coordinación con el UIT-R . [56]
El gran tamaño y el correspondiente coste de la estación receptora en tierra. El investigador del SBSP Keith Henson estimó el coste de 5 GW en mil millones de dólares .
Pérdidas de energía durante varias fases de conversión de fotones a electrones y de fotones a electrones. [57] [58]
La eliminación del calor residual en los sistemas de energía espacial es difícil al principio, pero se vuelve intratable cuando toda la nave espacial está diseñada para absorber la mayor cantidad de radiación solar posible. Los sistemas tradicionales de control térmico de las naves espaciales, como las veletas radiativas, pueden interferir con la oclusión de los paneles solares o los transmisores de energía.
Costos de desmantelamiento: Es probable que el costo de sacar de órbita los satélites al final de su vida útil para evitar que exacerben el problema de los desechos espaciales orbitales debido a impactos con desechos de asteroides, cometas y planetarios [59] sea significativo. Si bien es difícil estimar el costo futuro de impartir Delta-V , la cantidad de Delta-V que se debe impartir para transferir un satélite de GEO a GTO es de 1472 m/s 2 . Si, al reingresar, el satélite en desintegración liberaría sustancias químicas peligrosas a la atmósfera de la Tierra, entonces los gastos adicionales de desarmar el satélite y desorbitar los componentes ambientalmente peligrosos dentro de un vehículo espacial con capacidad de masa descendente deben tenerse en cuenta en los costos de desmantelamiento.
Dado que estos sistemas estarían en el espacio, obviamente no podrían controlarse manualmente. Los investigadores necesitarán crear una forma de mantener estos sistemas de forma autónoma, lo que podría crear algunos problemas técnicos. [60]
Las investigaciones también han demostrado que un aumento de la población puede aumentar la congestión y, en última instancia, podría provocar fragmentos de desechos orbitales, como se concluyó a partir de una prueba que China había realizado con su satélite. [61]
Diseño
La energía solar espacial consta esencialmente de tres elementos: [2]
Recoger energía solar en el espacio con reflectores o espejos inflables sobre células solares o calentadores para sistemas térmicos.
Recibir energía en la Tierra a través de una reccena , una antena de microondas.
La parte espacial no necesitará sostenerse contra la gravedad (aparte de las tensiones de marea relativamente débiles). No necesita protección contra el viento terrestre o el clima, pero tendrá que hacer frente a peligros espaciales como micrometeoros y erupciones solares . Se han estudiado dos métodos básicos de conversión: fotovoltaico (PV) y solar dinámico (SD). La mayoría de los análisis de SBSP se han centrado en la conversión fotovoltaica mediante células solares que convierten directamente la luz solar en electricidad. La dinámica solar utiliza espejos para concentrar la luz en una caldera. El uso de la dinámica solar podría reducir la masa por vatio. La transmisión de energía inalámbrica se propuso desde el principio como un medio para transferir energía desde la recolección a la superficie de la Tierra, utilizando radiación láser o de microondas en una variedad de frecuencias.
Transmisión de potencia por microondas
William C. Brown demostró en 1964, durante el programa CBS News de Walter Cronkite , un modelo de helicóptero propulsado por microondas que recibía toda la potencia necesaria para volar de un haz de microondas. Entre 1969 y 1975, Bill Brown fue director técnico de un programa JPL Raytheon que emitía 30 kW de potencia a una distancia de 1,6 km (1 milla) con una eficiencia del 9,6%. [62] [63]
La transmisión de energía por microondas de decenas de kilovatios ha quedado bien demostrada mediante pruebas realizadas en Goldstone en California (1975) [63] [64] [65] y Grand Bassin en la Isla de la Reunión (1997). [66]
Más recientemente, un equipo dirigido por John C. Mankins ha demostrado la transmisión de energía por microondas, junto con la captura de energía solar, entre la cima de una montaña en Maui y la isla de Hawaii (a 150 kilómetros de distancia) . [67] [68]
Los desafíos tecnológicos en términos de diseño de conjuntos, diseño de elementos de radiación únicos y eficiencia general, así como los límites teóricos asociados, son actualmente un tema de investigación, como lo demostró la Sesión Especial sobre "Análisis de Sistemas inalámbricos para transmisión de energía solar", celebrado durante el Simposio IEEE sobre Antenas y Propagación de 2010. [69] En 2013, se publicó una útil descripción general que abarca tecnologías y cuestiones asociadas con la transmisión de energía de microondas desde el espacio a la Tierra. Incluye una introducción a las MSF, la investigación actual y las perspectivas futuras. [70]
Además, en las Actas del IEEE apareció una revisión de las metodologías y tecnologías actuales para el diseño de conjuntos de antenas para la transmisión de energía de microondas. [71]
Rayo de energía láser
Algunos miembros de la NASA concibieron la emisión de energía láser como un trampolín hacia una mayor industrialización del espacio. En la década de 1980, investigadores de la NASA trabajaron en el uso potencial de láseres para transmitir energía espacio-espacio, centrándose principalmente en el desarrollo de un láser alimentado por energía solar. En 1989 se sugirió que también sería útil transmitir energía mediante láser desde la Tierra al espacio. En 1991 se inició el proyecto SELENE (SpacE Laser ENErgy), que incluía el estudio de la emisión de energía láser para suministrar energía a una base lunar. El programa SELENE fue un esfuerzo de investigación de dos años, pero el costo de llevar el concepto a un estado operativo fue demasiado alto, y el proyecto oficial terminó en 1993 antes de llegar a una demostración espacial. [72]
Satélites solares láser
Los satélites solares láser son de menor tamaño, lo que significa que tienen que trabajar en grupo con otros satélites similares. Los satélites solares láser tienen muchas ventajas, específicamente con respecto a sus costos generales más bajos en comparación con otros satélites. Si bien el costo es menor que el de otros satélites, existen varias preocupaciones de seguridad y otras inquietudes con respecto a este satélite . [73] Los satélites solares que emiten láseres sólo necesitan aventurarse unos 400 km en el espacio, pero debido a su pequeña capacidad de generación, sería necesario lanzar cientos o miles de satélites láser para crear un impacto sostenible. El lanzamiento de un único satélite puede costar entre cincuenta y cuatrocientos millones de dólares. Los láseres podrían ser útiles para que la energía del sol recolectada en el espacio regrese a la Tierra para satisfacer las demandas de energía terrestre. [74]
Ubicación orbital
La principal ventaja de ubicar una central espacial en órbita geoestacionaria es que la geometría de la antena se mantiene constante, por lo que mantener las antenas alineadas es más sencillo. Otra ventaja es que la transmisión de energía casi continua está disponible inmediatamente tan pronto como la primera central espacial se coloca en órbita; LEO requiere varios satélites antes de que produzcan energía casi continua.
La transmisión de energía desde la órbita geoestacionaria mediante microondas conlleva la dificultad de que los tamaños de "apertura óptica" necesarios son muy grandes. Por ejemplo, el estudio SPS de la NASA de 1978 requería una antena transmisora de 1 km de diámetro y una rectina receptora de 10 km de diámetro para un haz de microondas a 2,45 GHz . Estos tamaños pueden reducirse un poco utilizando longitudes de onda más cortas, aunque tienen una mayor absorción atmosférica e incluso un posible bloqueo del haz por la lluvia o las gotas de agua. Debido a la maldición de la matriz adelgazada , no es posible crear un haz más estrecho combinando los haces de varios satélites más pequeños. El gran tamaño de las antenas transmisoras y receptoras significa que el nivel de potencia mínimo práctico para un SPS será necesariamente alto; Los sistemas MSF pequeños serán posibles, pero antieconómicos. [ ¿investigacion original? ]
La reccena terrestre probablemente consistiría en muchas antenas dipolo cortas conectadas mediante diodos . Las transmisiones de microondas del satélite se recibirían en los dipolos con aproximadamente un 85% de eficiencia. [76] Con una antena de microondas convencional, la eficiencia de recepción es mejor, pero su costo y complejidad también son considerablemente mayores. Las rectennas probablemente tendrían varios kilómetros de diámetro.
En aplicaciones espaciales
Un SBSP láser también podría alimentar una base o vehículos en la superficie de la Luna o Marte, ahorrando costos masivos para aterrizar la fuente de energía. Una nave espacial u otro satélite también podría funcionar con los mismos medios. En un informe de 2012 presentado a la NASA sobre la energía solar espacial, el autor menciona que otro uso potencial de la tecnología detrás de la energía solar espacial podría ser sistemas de propulsión eléctrica solar que podrían usarse para misiones interplanetarias de exploración humana. [77] [78] [79]
Costos de lanzamiento
Un problema con el concepto SBSP es el costo de los lanzamientos espaciales y la cantidad de material que sería necesario lanzar.
Gran parte del material lanzado no necesita ser entregado inmediatamente a su órbita final, lo que plantea la posibilidad de que motores de alta eficiencia (pero más lentos) puedan mover material SPS de LEO a GEO a un costo aceptable. Los ejemplos incluyen propulsores de iones o propulsión nuclear . Para comenzar el proceso será necesario construir infraestructura que incluya paneles solares, convertidores de energía y transmisores de energía. Esto será extremadamente costoso y mantenerlos costará aún más.
Para dar una idea de la magnitud del problema, suponiendo una masa de panel solar de 20 kg por kilovatio (sin considerar la masa de la estructura de soporte, la antena o cualquier reducción significativa de masa de los espejos de enfoque), una central eléctrica de 4 GW pesaría alrededor de 80.000 toneladas métricas , [80] todas las cuales, en las circunstancias actuales, serían lanzadas desde la Tierra. Sin embargo, esto está lejos del estado de la técnica para las naves espaciales voladoras, que en 2015 era de 150 W/kg (6,7 kg/kW), y está mejorando rápidamente. [81] Los diseños muy livianos probablemente podrían alcanzar 1 kg/kW, [82] lo que significa 4.000 toneladas métricas para los paneles solares para la misma estación de 4 GW de capacidad. Más allá de la masa de los paneles, se debe agregar la sobrecarga (incluido el impulso a la órbita deseada y el mantenimiento de la posición).
A estos costes hay que añadir el impacto medioambiental de las misiones de lanzamiento espacial pesadas, si se quiere utilizarlos en comparación con la producción de energía terrestre. A modo de comparación, el coste directo de una nueva central de carbón [83] o de energía nuclear oscila entre 3.000 y 6.000 millones de dólares por GW (sin incluir el coste total para el medio ambiente por las emisiones de CO 2 o el almacenamiento del combustible nuclear gastado, respectivamente).
Construyendo desde el espacio
De materiales lunares lanzados en órbita.
Gerard O'Neill , observando el problema de los elevados costes de lanzamiento a principios de los años 1970, propuso construir los SPS en órbita con materiales procedentes de la Luna . [84] Los costos de lanzamiento desde la Luna son potencialmente mucho más bajos que desde la Tierra debido a la menor gravedad y la falta de resistencia atmosférica . Esta propuesta de la década de 1970 asumió el costo del futuro lanzamiento del transbordador espacial de la NASA, entonces anunciado. Este enfoque requeriría una importante inversión inicial de capital para establecer motores de masa en la Luna. [85] Sin embargo, el 30 de abril de 1979, el Informe Final ("Utilización de recursos lunares para la construcción espacial") de la División Convair de General Dynamics, bajo el contrato NAS9-15560 de la NASA, concluyó que el uso de recursos lunares sería más barato que el de la Tierra. materiales para un sistema de tan solo treinta satélites de energía solar de 10 GW de capacidad cada uno. [86]
En 1980, cuando se hizo evidente que las estimaciones de costos de lanzamiento del transbordador espacial de la NASA eran tremendamente optimistas, O'Neill et al. publicó otra ruta para la fabricación utilizando materiales lunares con costos iniciales mucho más bajos. [87] Este concepto SPS de la década de 1980 se basaba menos en la presencia humana en el espacio y más en sistemas parcialmente autorreplicantes en la superficie lunar bajo control remoto de trabajadores estacionados en la Tierra. La alta ganancia neta de energía de esta propuesta se deriva del pozo gravitacional mucho menos profundo de la Luna .
Tener una fuente de materias primas espaciales relativamente barata por libra reduciría la preocupación por diseños de baja masa y daría como resultado la construcción de un tipo diferente de SPS. El bajo costo por libra de materiales lunares en la visión de O'Neill se vería respaldado mediante el uso de material lunar para fabricar más instalaciones en órbita que solo satélites de energía solar. Las técnicas avanzadas para el lanzamiento desde la Luna pueden reducir el costo de construir un satélite de energía solar a partir de materiales lunares. Algunas técnicas propuestas incluyen el impulsor de masa lunar y el ascensor espacial lunar , descritos por primera vez por Jerome Pearson. [88] Sería necesario establecer instalaciones de extracción de silicio y de fabricación de células solares en la Luna . [ cita necesaria ]
En la Luna
El físico Dr. David Criswell sugiere que la Luna es la ubicación óptima para las estaciones de energía solar y promueve la energía solar basada en la luna . [89] [90] [91] La principal ventaja que imagina es la construcción en gran medida a partir de materiales lunares disponibles localmente, utilizando la utilización de recursos in situ , con una fábrica móvil teleoperada y una grúa para ensamblar los reflectores de microondas, y vehículos exploradores para ensamblar y pavimentar paneles solares. [92], lo que reduciría significativamente los costos de lanzamiento en comparación con los diseños SBSP. También forman parte del proyecto los satélites de retransmisión de energía que orbitan alrededor de la Tierra y la Luna y que reflejan el haz de microondas. Un proyecto de demostración de 1 GW comienza en 50 mil millones de dólares. [93] Shimizu Corporation utiliza una combinación de láseres y microondas para el concepto Luna Ring , junto con satélites de retransmisión de energía. [94] [95]
De un asteroide
También se ha considerado seriamente la extracción de asteroides . Un estudio de diseño de la NASA [96] evaluó un vehículo minero de 10.000 toneladas (que se ensamblaría en órbita) que devolvería un fragmento de asteroide de 500.000 toneladas a la órbita geoestacionaria. Sólo unas 3.000 toneladas del barco minero serían una carga útil tradicional de grado aeroespacial. El resto sería masa de reacción para el motor impulsor de masa, que podría organizarse para que sean las etapas gastadas del cohete utilizadas para lanzar la carga útil. Suponiendo que el 100% del asteroide devuelto fuera útil y que el minero del asteroide en sí no pudiera reutilizarse, eso representa una reducción de casi el 95% en los costos de lanzamiento. Sin embargo, los verdaderos méritos de tal método dependerían de un estudio minucioso de los minerales de los asteroides candidatos; Hasta el momento, sólo tenemos estimaciones de su composición. [97] Una propuesta es capturar el asteroide Apophis en órbita terrestre y convertirlo en 150 satélites de energía solar de 5 GW cada uno o en el asteroide más grande 1999 AN10, que es 50 veces el tamaño de Apophis y lo suficientemente grande como para construir 7.500 satélites de 5 gigavatios. satélites de energía solar [98]
Galería
Una base lunar con un conductor de masa (la estructura larga que va hacia el horizonte). Ilustración conceptual de la NASA
La concepción de un artista de una fábrica lunar robótica de "crecimiento propio".
Reflectores de microondas en la luna y grúa y pavimentadora robótica teleoperada.
"Crawler" atraviesa la superficie lunar, alisa, derrite una capa superior de regolito y luego deposita elementos de células fotovoltaicas de silicio directamente sobre la superficie.
Bosquejo del Lunar Crawler que se utilizará para la fabricación de células solares lunares en la superficie de la Luna.
Aquí se muestra una serie de colectores solares que convierten la energía en rayos de microondas dirigidos hacia la Tierra.
Un satélite de energía solar construido a partir de un asteroide minado.
Seguridad
La posible exposición de humanos y animales en tierra a los rayos de microondas de alta potencia es una preocupación importante con estos sistemas. En la superficie de la Tierra, un haz de microondas SPSP sugerido tendría una intensidad máxima en su centro, de 23 mW/cm 2 . [99] Si bien esto es menos de 1/4 de la constante de irradiación solar , las microondas penetran mucho más profundamente en el tejido que la luz solar, y en este nivel excederían los límites de exposición en el lugar de trabajo actuales de la Ley de Salud y Seguridad Ocupacional de los Estados Unidos (OSHA) para microondas a 10 mW/cm 2 [100] A 23 mW/cm 2 , los estudios muestran que los humanos experimentan déficits significativos en el aprendizaje espacial y la memoria. [101] Si el diámetro de la matriz SPSP propuesta se incrementa en 2,5 veces, la densidad de energía en el suelo aumenta a 1 W/cm 2 . [a] En este nivel, la dosis letal media para ratones es de 30 a 60 segundos de exposición al microondas. [102] Si bien se debe evitar diseñar una matriz con un diámetro 2,5 veces mayor, el potencial militar de doble uso de dicho sistema es fácilmente evidente.
Con un buen diseño de lóbulo lateral del conjunto, el exterior del receptor puede ser inferior a los niveles a largo plazo de OSHA [103], ya que más del 95% de la energía del haz caerá en la reccena. Sin embargo, cualquier error accidental o intencionado del satélite podría ser mortal para la vida en la Tierra dentro del haz.
La exposición al haz se puede minimizar de varias maneras. En el terreno, suponiendo que el haz apunte correctamente, el acceso físico debe ser controlable (por ejemplo, mediante vallas). Los aviones típicos que vuelan a través del haz proporcionan a los pasajeros una carcasa metálica protectora (es decir, una jaula de Faraday ), que interceptará las microondas. [ ¿investigacion original? ] Otras aeronaves ( globos , ultraligeros , etc.) pueden evitar la exposición utilizando el espacio aéreo controlado, como se hace actualmente con el espacio aéreo militar y otros espacios aéreos controlados. Además, una limitación del diseño es que el haz de microondas no debe ser tan intenso como para dañar la vida silvestre, particularmente las aves. Se han hecho sugerencias para ubicar rectennas en alta mar, [104] [105] pero esto presenta serios problemas, incluyendo corrosión, tensiones mecánicas y contaminación biológica.
Un enfoque comúnmente propuesto para garantizar la orientación del haz a prueba de fallos es utilizar una antena/rectena retrodirectiva en fase . Un haz de microondas "piloto" emitido desde el centro de la reccena en tierra establece un frente de fase en la antena transmisora. Allí, los circuitos en cada uno de los subconjuntos de la antena comparan el frente de fase del haz piloto con una fase de reloj interno para controlar la fase de la señal saliente. Si el desplazamiento de fase con respecto al piloto se elige igual para todos los elementos, el haz transmitido debe estar centrado precisamente en la rectina y tener un alto grado de uniformidad de fase; Si el haz piloto se pierde por cualquier motivo (si la antena transmisora se aleja de la reccena, por ejemplo), el valor de control de fase falla y el haz de potencia de microondas se desenfoca automáticamente. [106] Un sistema de este tipo no enfocaría su haz de energía de manera muy efectiva en ningún lugar que no tuviera un transmisor de haz piloto. Aún no se han estudiado los efectos a largo plazo de la transmisión de energía a través de la ionosfera en forma de microondas.
Línea de tiempo
En el siglo 20
1941 : Isaac Asimov publica el cuento de ciencia ficción "La razón", en el que una estación espacial transmite la energía recogida del sol a varios planetas mediante haces de microondas. "Reason" se publicó en la revista "Astounding Science Fiction". [107]
1968 : Peter Glaser presenta el concepto de un sistema de "satélite de energía solar" con kilómetros cuadrados de colectores solares en órbita geosincrónica alta para recolectar y convertir la energía del sol en un haz de microondas para transmitir energía utilizable a grandes antenas receptoras ( rectenas ) en la Tierra para distribución.
1973 : a Peter Glaser se le concede la patente estadounidense número 3.781.647 por su método de transmitir energía a largas distancias utilizando microondas desde una antena grande (de un kilómetro cuadrado) en el satélite a una antena mucho más grande en tierra, ahora conocida como rectenna. [13]
1995–1997 : La NASA lleva a cabo un estudio de "nueva mirada" sobre los conceptos y tecnologías de la energía solar espacial (SSP).
1998 : El Estudio de Definición del Concepto de Energía Solar Espacial (CDS) identifica conceptos de SSP creíbles y comercialmente viables, al tiempo que señala los riesgos técnicos y programáticos.
1998 : la agencia espacial japonesa comienza a desarrollar un sistema de energía solar espacial (SSPS), programa que continúa hasta el día de hoy. [108]
2000 : John Mankins, de la NASA, testifica en la Cámara de Representantes de EE. UU. y afirma que "el SSP a gran escala es un sistema integrado de sistemas muy complejo que requiere numerosos avances significativos en la tecnología y las capacidades actuales. Se ha desarrollado una hoja de ruta tecnológica que establece caminos potenciales". para lograr todos los avances necesarios, aunque sea a lo largo de varias décadas [17] .
En el siglo 21
2001 : NASDA (una de las agencias espaciales nacionales de Japón antes de pasar a formar parte de JAXA ) anuncia planes para realizar investigaciones adicionales y creación de prototipos mediante el lanzamiento de un satélite experimental con 10 kilovatios y 1 megavatio de potencia. [109] [110]
2007 : La Oficina Espacial de Seguridad Nacional (NSSO) del Pentágono de EE. UU. publica un informe [112] el 10 de octubre de 2007 en el que afirma que tienen la intención de recolectar energía solar del espacio para usarla en la Tierra para ayudar a la relación actual de Estados Unidos con Medio Oriente. y la batalla por el petróleo. Una planta de demostración podría costar 10.000 millones de dólares, producir 10 megavatios y entrar en funcionamiento en 10 años. [113]
2007 : En mayo de 2007, se lleva a cabo un taller en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) de EE. UU. para revisar el estado actual del mercado y la tecnología de SBSP. [114]
2010 : Los profesores Andrea Massa y Giorgio Franceschetti anuncian una sesión especial sobre el "Análisis de sistemas inalámbricos electromagnéticos para la transmisión de energía solar" en el Simposio internacional sobre antenas y propagación del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos de 2010. [115]
2010 : La Organización de Investigación Espacial de la India y la Sociedad Espacial Nacional de EE. UU. lanzaron un foro conjunto para mejorar la asociación en el aprovechamiento de la energía solar a través de colectores solares espaciales. El foro , denominado Iniciativa Kalam-NSS en honor al ex presidente indio Dr. APJ Abdul Kalam , sentará las bases para el programa de energía solar basado en el espacio al que también podrían sumarse otros países. [116]
2010: Sky's No Limit: Energía solar basada en el espacio, ¿el próximo gran paso en la asociación estratégica entre India y Estados Unidos? escrito por el teniente coronel de la USAF Peter Garretson fue publicado en el Instituto de Estudios y Análisis de Defensa. [117]
2012 : China propuso un desarrollo conjunto entre India y China para desarrollar un satélite de energía solar, durante una visita del ex presidente indio Dr. APJ Abdul Kalam . [118]
2015: Se establece la Iniciativa de Energía Solar Espacial (SSPI) entre Caltech y Northrop Grumman Corporation. Se estima que se aportarán 17,5 millones de dólares a lo largo de un proyecto de tres años para el desarrollo de un sistema de energía solar basado en el espacio.
2015 : JAXA anunció el 12 de marzo de 2015 que transmitieron de forma inalámbrica 1,8 kilovatios a 50 metros a un pequeño receptor convirtiendo la electricidad en microondas y luego nuevamente en electricidad. [41] [42]
2016: El teniente general Zhang Yulin, subjefe del departamento de desarrollo de armamento [EPL] de la Comisión Militar Central, sugirió que China comenzaría a explotar el espacio Tierra-Luna para el desarrollo industrial. El objetivo sería la construcción de satélites espaciales de energía solar que transmitirían energía a la Tierra. [119]
2016: Un equipo compuesto por miembros del Laboratorio de Investigación Naval (NRL), la Agencia de Proyectos Avanzados de Defensa (DARPA), la Universidad Aérea de la Fuerza Aérea, Joint Staff Logistics (J-4), el Departamento de Estado, Makins Aerospace y Northrop Grumman ganaron el premio de Secretario de Defensa (SECDEF) / Secretario de Estado (SECSTATE) / Desafío de innovación D3 (Diplomacia, Desarrollo, Defensa) de toda la agencia del director de USAID con una propuesta de que Estados Unidos debe liderar en energía solar espacial. La propuesta fue seguida por un vídeo de visión.
2016: Ciudadanos por la energía solar basada en el espacio ha transformado la propuesta del D3 en peticiones activas en el sitio web de la Casa Blanca "Estados Unidos debe liderar la transición a la energía basada en el espacio" y Change.org "Estados Unidos debe liderar la transición a la energía basada en el espacio" junto con el siguiente vídeo.
2016: Erik Larson y otros de la NOAA producen un artículo "Respuesta atmosférica global a las emisiones de un sistema de lanzamiento espacial reutilizable propuesto" [120] El artículo argumenta que se podrían construir hasta 2 TW/año de satélites de potencia sin daños intolerables a la atmósfera. Antes de este artículo, existía la preocupación de que el NOx producido por la reentrada destruiría demasiado ozono.
2016: Ian Cash de SICA Design propone CASSIOPeiA (Constant Aperture, Solid State, Integrated, Orbital Phased Array) un nuevo concepto SPS Faculty Listing | ingeniería Eléctrica y Computación
2017: La NASA selecciona cinco nuevas propuestas de investigación centradas en inversiones en el espacio. La Escuela de Minas de Colorado se centra en las "Tendencias del siglo XXI en la generación y almacenamiento de energía solar desde el espacio".
2019: Aditya Baraskar y el profesor Toshiya Hanada del Laboratorio Dinámico del Sistema Espacial de la Universidad de Kyushu propusieron Energy Orbit (E-Orbit), [121] una pequeña constelación de satélites espaciales de energía solar para la transmisión de energía entre satélites en órbita terrestre baja. Un total de 1.600 satélites para transmitir 10 kilovatios de electricidad en un radio de 500 km a una altitud de 900 km. [122]
2019: China crea una base de pruebas para SBSP y anuncia un plan para lanzar una estación SBSP de 200 toneladas de megavatios en funcionamiento para 2035.
2021: Caltech anuncia que planea lanzar una matriz de prueba SBSP para 2023.
2022: La Iniciativa de Energía Espacial del Reino Unido anunció el lanzamiento de la primera central eléctrica en el espacio a mediados de la década de 2040, para "proporcionar el 30 por ciento de la demanda de electricidad (muy aumentada) del Reino Unido" y "reducir drásticamente la dependencia del Reino Unido de los combustibles fósiles". y vínculos exteriores. [126]
2022: La Agencia Espacial Europea propuso un programa llamado SOLARIS para operar satélites de energía solar a partir de 2030. [127]
2023: El demostrador espacial de energía solar (SSPD-1) de Caltech emite "energía detectable" a la Tierra. [11]
Configuraciones atípicas y consideraciones arquitectónicas.
El sistema de sistemas de referencia típico implica un número significativo (varios miles de sistemas de varios gigavatios para satisfacer todas o una parte significativa de las necesidades energéticas de la Tierra) de satélites individuales en GEO. El diseño de referencia típico para el satélite individual está en el rango de 1 a 10 GW y generalmente involucra energía solar fotovoltaica (PV) planar o concentrada como colector/conversión de energía. Los diseños de transmisión más típicos se encuentran en la banda de RF de 1 a 10 GHz (2,45 o 5,8 GHz), donde las pérdidas en la atmósfera son mínimas. Los materiales para los satélites se obtienen y fabrican en la Tierra y se espera que sean transportados a LEO mediante el lanzamiento de cohetes reutilizables, y transportados entre LEO y GEO mediante propulsión química o eléctrica. En resumen, las opciones de arquitectura son:
Ubicación = GEO
Colección de energía = PV
Satélite = Estructura Monolítica
Transmisión = RF
Materiales y fabricación = Tierra
Instalación = RLV a LEO, Químico a GEO
Existen varias variantes de diseño interesantes del sistema de referencia:
Ubicación alternativa de recolección de energía : si bien GEO es la más típica debido a sus ventajas de cercanía a la Tierra, localización y seguimiento simplificados, tiempo de ocultación muy reducido y escalabilidad para satisfacer varias veces toda la demanda global, se han propuesto otras ubicaciones:
Sol Tierra L1: Robert Kennedy III, Ken Roy y David Fields han propuesto una variante del parasol L1 llamada "Dyson Dots" [128] donde un colector primario de varios teravatios transmitiría energía a una serie de satélites receptores LEO sincrónicos al sol. . La distancia mucho mayor a la Tierra requiere una apertura de transmisión correspondientemente mayor.
Superficie lunar : David Criswell ha propuesto utilizar la propia superficie lunar como medio de recolección, transmitiendo energía al suelo a través de una serie de reflectores de microondas en la órbita terrestre. La principal ventaja de este enfoque sería la capacidad de fabricar colectores solares in situ sin el coste energético ni la complejidad del lanzamiento. Las desventajas incluyen la distancia mucho mayor, que requiere sistemas de transmisión más grandes, la "sobreconstrucción" necesaria para hacer frente a la noche lunar y la dificultad de fabricar y apuntar suficientes satélites reflectores. [129]
MEO: Se han propuesto sistemas MEO para servicios públicos en el espacio e infraestructuras de propulsión por haz de energía. Por ejemplo, consulte el artículo de Royce Jones. [130]
Órbitas muy elípticas: las órbitas Molniya, Tundra o Quazi Zenith se han propuesto como ubicaciones tempranas para nichos de mercado, ya que requieren menos energía para acceder y proporcionan una buena persistencia. [131]
LEO con sincronización solar: en esta órbita cercana a la polar, los satélites preceden a una velocidad que les permite mirar siempre hacia el Sol mientras giran alrededor de la Tierra. Se trata de una órbita de fácil acceso que requiere mucha menos energía, y su proximidad a la Tierra requiere aperturas de transmisión más pequeñas (y, por tanto, menos masivas). Sin embargo, las desventajas de este enfoque incluyen tener que cambiar constantemente las estaciones receptoras o almacenar energía para una transmisión en ráfaga. Esta órbita ya está abarrotada y tiene una cantidad importante de desechos espaciales.
LEO ecuatorial: El SPS 2000 de Japón propuso un primer demostrador en LEO ecuatorial en el que múltiples naciones participantes ecuatoriales podrían recibir algo de energía. [132]
Superficie de la Tierra : Narayan Komerath ha propuesto una red eléctrica espacial donde el exceso de energía de una red o planta de energía existente en un lado del planeta puede pasar a la órbita, a otro satélite y a los receptores. [133]
Captación de energía: Los diseños más típicos de satélites de energía solar incluyen los fotovoltaicos. Estos pueden ser planos (y generalmente enfriados pasivamente), concentrados (y quizás enfriados activamente). Sin embargo, existen múltiples variantes interesantes.
Solar térmica: Los defensores de la energía solar térmica han propuesto utilizar calefacción concentrada para provocar un cambio de estado en un fluido para extraer energía mediante maquinaria giratoria seguida de enfriamiento en radiadores. Las ventajas de este método podrían incluir la masa total del sistema (en disputa), la eliminación de la degradación debida al daño del viento solar y la tolerancia a la radiación. Aquí se ha visualizado un diseño reciente de satélite de energía solar térmica realizado por Keith Henson y otros. Concepto de energía solar espacial térmica Un concepto relacionado está aquí: Bootstrapping de energía por rayos Los radiadores propuestos son tubos plásticos de pared delgada llenos de vapor de baja presión (2,4 kPa) y temperatura (20 grados C).
Láser bombeado por energía solar: Japón ha buscado un láser bombeado por energía solar , en el que la luz solar excita directamente el medio láser utilizado para crear el haz coherente hacia la Tierra.
Stellaser: Un concepto hipotético de un láser muy grande donde una estrella proporciona tanto la energía láser como el medio láser, produciendo un haz de energía orientable de potencia inigualable.
Decaimiento de la fusión: esta versión de un satélite de energía no es "solar". Más bien, el vacío del espacio se considera una "característica, no un error" de la fusión tradicional. Según Paul Werbos, después de la fusión, incluso las partículas neutras se desintegran en partículas cargadas que, en un volumen suficientemente grande, permitirían la conversión directa en corriente. [ cita necesaria ]
Bucle de viento solar : También llamado satélite Dyson-Harrop . Aquí el satélite no utiliza fotones del Sol, sino partículas cargadas del viento solar que, mediante acoplamiento electromagnético, generan una corriente en un gran bucle.
Espejos directos: Los primeros conceptos para la redirección de la luz en espejos directos hacia el planeta Tierra sufrían el problema de que los rayos provenientes del Sol no son paralelos sino que se expanden desde un disco, por lo que el tamaño de la mancha en la Tierra es bastante grande. Lewis Fraas ha explorado una serie de espejos parabólicos para aumentar los paneles solares existentes. [134]
Arquitectura de satélite alternativa: el satélite típico es una estructura monolítica compuesta por una armadura estructural, uno o más colectores, uno o más transmisores y, ocasionalmente, reflectores primarios y secundarios. Toda la estructura puede estabilizarse por gradiente de gravedad. Los diseños alternativos incluyen:
Enjambres de satélites más pequeños : Algunos diseños proponen enjambres de satélites más pequeños que vuelan libremente. Este es el caso de varios diseños láser y parece ser el caso de las alfombras voladoras de CALTECH. [135] Para los diseños de RF, una restricción de ingeniería es el problema de la matriz adelgazada .
Componentes flotantes libres : Solaren ha propuesto una alternativa a la estructura monolítica donde el reflector primario y el reflector de transmisión vuelan libremente. [136]
Estabilización de giro: la NASA exploró un concepto de película delgada estabilizada por giro.
Estructura estabilizada con propulsor láser fotónico (PLT): Young Bae ha propuesto que la presión de los fotones puede sustituir a los miembros compresivos en estructuras grandes. [137]
Transmisión: El diseño más típico para la transmisión de energía es a través de una antena de RF por debajo de 10 GHz a una reccena en el suelo. Existe controversia entre los beneficios de los klistrones, girotrones, magnetrones y el estado sólido. Los enfoques de transmisión alternativos incluyen:
Láser: Los láseres ofrecen la ventaja de un costo y masa mucho menor a la primera potencia, sin embargo existe controversia respecto a los beneficios de eficiencia. Los láseres permiten aperturas de transmisión y recepción mucho más pequeñas. Sin embargo, un rayo altamente concentrado presenta preocupaciones sobre la seguridad ocular, la seguridad contra incendios y la utilización de armas. Los defensores creen que tienen respuestas a todas estas preocupaciones. Un enfoque basado en láser también debe encontrar formas alternativas de hacer frente a las nubes y las precipitaciones.
Guía de ondas atmosféricas: algunos han propuesto que sería posible utilizar un láser de pulso corto para crear una guía de ondas atmosférica a través de la cual podrían fluir microondas concentradas. [138] [139] [140]
Síntesis nuclear: los aceleradores de partículas ubicados en el sistema solar interior (ya sea en órbita o en un planeta como Mercurio ) podrían utilizar la energía solar para sintetizar combustible nuclear a partir de materiales naturales. Si bien esto sería muy ineficiente usando la tecnología actual (en términos de la cantidad de energía necesaria para fabricar el combustible en comparación con la cantidad de energía contenida en el combustible) y plantearía problemas obvios de seguridad nuclear , la tecnología básica sobre la cual se basaría tal enfoque se utiliza desde hace décadas, lo que lo convierte posiblemente en el medio más fiable para enviar energía, especialmente a distancias muy largas, en particular, desde el sistema solar interior al sistema solar exterior.
Materiales y fabricación: Los diseños típicos hacen uso del sistema de fabricación industrial desarrollado que existe en la Tierra y utilizan materiales terrestres tanto para el satélite como para el propulsor. Las variantes incluyen:
Materiales lunares: existen diseños para satélites de energía solar que obtienen >99% de los materiales del regolito lunar con aportes muy pequeños de "vitaminas" de otros lugares. El uso de materiales de la Luna es atractivo porque el lanzamiento desde la Luna es, en teoría, mucho menos complicado que desde la Tierra. No hay atmósfera, por lo que los componentes no necesitan estar empaquetados herméticamente en un aeroshell y soportan cargas de vibración, presión y temperatura. El lanzamiento puede realizarse a través de un controlador de masa magnética y evitar por completo el requisito de utilizar propulsor para el lanzamiento. El lanzamiento del GEO desde la Luna también requiere mucha menos energía que desde el pozo de gravedad mucho más profundo de la Tierra. Construir todos los satélites de energía solar para suministrar completamente toda la energía necesaria para todo el planeta requiere menos de una millonésima parte de la masa de la Luna.
Autorreplicación en la Luna: La NASA exploró una fábrica autorreplicante en la Luna a principios de los años 1980. [141] Más recientemente, Justin Lewis-Webber propuso un método de fabricación especializada de elementos centrales [142] basado en el diseño SPS-Alpha de John Mankins. [143] [144]
Materiales asteroidales: se cree que algunos asteroides tienen un Delta-V incluso más bajo que la Luna para recuperar materiales, y algunos materiales particulares de interés, como los metales, pueden estar más concentrados o ser más fáciles de acceder.
Fabricación en el espacio/in situ: con la llegada de la fabricación aditiva en el espacio, conceptos como SpiderFab podrían permitir el lanzamiento masivo de materias primas para la extrusión local. [145]
Método de instalación/transporte del material a la ubicación de recolección de energía : en los diseños de referencia, el material componente se lanza a través de cohetes químicos bien conocidos (generalmente sistemas de lanzamiento totalmente reutilizables) a LEO, después de lo cual se usa propulsión química o eléctrica para llevarlos a LEO. GEO. Las características deseadas para este sistema son un flujo másico muy alto a un costo total bajo. Los conceptos alternativos incluyen:
Lanzamiento de productos químicos lunares : ULA ha presentado recientemente un concepto para un módulo de aterrizaje químico XEUS totalmente reutilizable para mover materiales desde la superficie lunar a LLO o GEO. [146]
Conductor de masa lunar : Lanzamiento de materiales desde la superficie lunar mediante un sistema similar a una catapulta electromagnética de portaaviones. Una alternativa compacta inexplorada sería el slingatron.
Ascensor espacial lunar : un cable ecuatorial o casi ecuatorial se extiende hasta el punto de Lagrange y lo atraviesa. Los defensores afirman que esto tiene una masa menor que la de un controlador de masa tradicional.
Ascensor espacial : una cinta de nanotubos de carbono puro se extiende desde su centro de gravedad en la órbita geoestacionaria, lo que permite a los escaladores subir a GEO. Los problemas con esto incluyen el desafío material de crear una cinta de tal longitud (¡36.000 km!) con la resistencia adecuada, la gestión de colisiones con satélites y desechos espaciales y rayos.
MEO Skyhook: Como parte de un estudio de AFRL, Roger Lenard propuso un MEO Skyhook. Parece que se puede construir una correa estabilizada por gradiente de gravedad con su centro de masa en MEO con los materiales disponibles. La parte inferior del gancho celeste está cerca de la atmósfera en una "órbita no kepleriana". Un cohete reutilizable puede lanzarse para igualar la altitud y la velocidad con la parte inferior de la correa que se encuentra en una órbita no kepleriana (viajando mucho más lento que la velocidad orbital típica). La carga útil se transfiere y sube por el cable. Se evita que el cable en sí salga de órbita mediante propulsión eléctrica y/o efectos electromagnéticos.
Lanzamiento de MAGLEV / StarTram : John Powell tiene un concepto para un sistema de flujo másico muy alto. En un sistema de primera generación, construido en una montaña, se acelera una carga útil a través de una vía MAGLEV evacuada. Un pequeño cohete a bordo hace circular la carga útil. [147]
Lanzamiento de energía transmitida: Kevin Parkin y Escape Dynamics tienen conceptos [148] para la irradiación desde tierra de un vehículo de lanzamiento monopropulsor utilizando energía de RF. La energía de RF se absorbe y calienta directamente el propulsor, al igual que en la termonuclear estilo NERVA. LaserMotive tiene un concepto para un enfoque basado en láser.
La novela de Erc Kotani y John Maddox Roberts de 2000, El legado de Prometeo, plantea una carrera entre varios conglomerados para ser el primero en transmitir un gigavatio de energía desde un satélite solar en órbita geosincrónica.
En la novela PowerSat (2005) de Ben Bova , un empresario se esfuerza por demostrar que el satélite eléctrico y el avión espacial casi terminados de su empresa (un medio para llevar equipos de mantenimiento al satélite de manera eficiente) son seguros y económicamente viables, mientras que los terroristas con vínculos con el petróleo Las naciones productoras intentan descarrilar estos intentos mediante subterfugios y sabotajes. [149]
Varias empresas aeroespaciales también han mostrado imaginativos futuros satélites de energía solar en sus vídeos de visión corporativa, entre ellas Boeing, [150] Lockheed Martin, [151] y United Launch Alliance. [152]
El satélite solar es uno de los tres medios para producir energía en el juego de navegador OGame . El juego de construcción de ciudades SimCity 2000 también cuenta con una central eléctrica de microondas.
En la serie de televisión animada de 1978 Future Boy Conan , SBSP permite al país de Industria desarrollar armas geomagnéticas, más poderosas que las armas nucleares , que destruyen continentes enteros.
Ver también
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con la energía solar basada en el espacio .
Znamya : experimentos rusos con espejos orbitales en la década de 1990
Notas
^ Un aumento en el diámetro de la matriz espacial de 2,5 veces aumenta el recuento de elementos de la matriz en 6,25 veces, lo que aumenta la potencia total transmitida por este factor. Además, para un haz de microondas coherente, el área del punto terrestre disminuye 6,25x, por lo tanto, la densidad de potencia en el suelo aumenta 6,25 2 = 40x. Esto aumenta los 23 W/cm 2 propuestos a aproximadamente 1 W/cm 2
Referencias
La Sociedad Espacial Nacional mantiene una extensa biblioteca sobre energía solar espacial Archivado el 14 de abril de 2018 en Wayback Machine de todos los principales documentos y estudios históricos asociados con la energía solar espacial y artículos de noticias importantes Archivado el 29 de mayo de 2016 en Wayback Machine .
^ "Energía solar espacial". ESA –Equipo de Conceptos Avanzados . 15 de abril de 2013 . Consultado el 23 de agosto de 2015 .
^ Eric Rosenbaum; Donovan Russo (17 de marzo de 2019). "China planea un juego de energía solar en el espacio que la NASA abandonó hace décadas". CNBC.com . Consultado el 19 de marzo de 2019 .
^ "El gobierno del Reino Unido encarga la investigación de estaciones de energía solar espaciales". gov.uk (Comunicado de prensa). Agencia Espacial del Reino Unido. 14 de noviembre de 2020 . Consultado el 30 de noviembre de 2020 .
^ "Plan Básico de Política Espacial" (PDF) . 2 de junio de 2009 . Consultado el 21 de mayo de 2016 .
^ "我国有望率先建成空间太阳能电站-科技新闻-中国科技网首页". www.stdaily.com . Consultado el 18 de agosto de 2021 .
^ Needham, Kirsty (15 de febrero de 2019). "Revelados los planes para la primera estación de energía solar china en el espacio". El Sydney Morning Herald . Consultado el 18 de agosto de 2021 .
^ "China construirá una central de energía solar espacial para 2035 - Xinhua | English.news.cn". www.xinhuanet.com . Archivado desde el original el 2 de diciembre de 2019 . Consultado el 18 de agosto de 2021 .
^ "Experimento de energía solar lanzado por el laboratorio de investigación de la Marina en el avión espacial X-37B". Forbes . 27 de mayo de 2020.
^ "Caltech anuncia una innovadora donación de 100 millones de dólares para financiar un proyecto de energía solar espacial". Instituto de Tecnología de California . 3 de agosto de 2021 . Consultado el 18 de agosto de 2021 .
^ abc "Por primera vez, el demostrador de energía solar espacial de Caltech transmite energía de forma inalámbrica en el espacio". Instituto de Tecnología de California . 1 de junio de 2023 . Consultado el 1 de junio de 2023 .
^ Glaser, PE (1968). "El poder del sol: su futuro". Ciencia . 162 (3856): 857–61. Código bibliográfico : 1968 Ciencia... 162..857G. doi : 10.1126/ciencia.162.3856.857. PMID 17769070.
^ ab Glaser, Peter E. (25 de diciembre de 1973). "Método y aparato para convertir la radiación solar en energía eléctrica". Patente de Estados Unidos 3.781.647 .
^ Glaser, PE , Maynard, OE, Mockovciak, J. y Ralph, E. L, Arthur D. Little, Inc., "Estudio de viabilidad de una estación de energía solar satelital", NASA CR-2357, NTIS N74-17784, febrero de 1974
^ "Programa de evaluación y desarrollo del concepto de sistema de energía satelital, julio de 1977 - agosto de 1980. DOE/ET-0034, febrero de 1978. 62 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 13 de marzo de 2017 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Informe del sistema de referencia del programa de evaluación y desarrollo del concepto de sistema de energía satelital. DOE/ER-0023, octubre de 1978. 322" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 13 de marzo de 2017 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ abc Declaración de John C. Mankins Archivada el 19 de abril de 2014 en el Subcomité de Ciencia del Subcomité de Espacio y Aeronáutica de la Cámara de Representantes de EE. UU., 7 de septiembre de 2000
^ "Requisitos de recursos del sistema de energía por satélite (SPS) (materiales críticos, energía y tierra). HCP/R-4024-02, octubre de 1978" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Escenarios financieros/de gestión del sistema de energía satelital (SPS). Preparado por J. Peter Vajk. HCP/R-4024-03, octubre de 1978. 69 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Escenarios financieros/de gestión del sistema de energía por satélite (SPS). Preparado por Herbert E. Kierulff. HCP/R-4024-13, octubre de 1978. 66 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Aceptación pública del sistema de energía por satélite (SPS). HCP/R-4024-04, octubre de 1978. 85 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Regulaciones estatales y locales del sistema de energía por satélite (SPS) aplicadas a las instalaciones de antenas receptoras de microondas del sistema de energía por satélite. HCP/R-4024-05, octubre de 1978. 92 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Participación de estudiantes en Satellite Power System (SPS). HCP/R-4024-06, octubre de 1978. 97 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Potencial del láser para la transmisión de potencia SPS. HCP/R-4024-07, octubre de 1978. 112 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Acuerdos internacionales sobre sistemas de energía por satélite (SPS). Preparado por Carl Q. Christol. HCP-R-4024-08, octubre de 1978. 283 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Acuerdos internacionales sobre sistemas de energía por satélite (SPS). Preparado por Stephen Grove. HCP/R-4024-12, octubre de 1978. 86 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Centralización/descentralización del sistema de energía satelital (SPS). HCP/R-4024-09, octubre de 1978. 67 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Mapeo del sistema de energía por satélite (SPS) de áreas de exclusión para sitios Rectenna. HCP-R-4024-10, octubre de 1978. 117 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 24 de febrero de 2014 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Cuestiones económicas y demográficas relacionadas con el despliegue del sistema de energía por satélite (SPS). ANL/EES-TM-23, octubre de 1978. 71 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Algunas preguntas y respuestas sobre el sistema de energía satelital (SPS). DOE/ER-0049/1, enero de 1980. 47 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Estudios de láser de sistemas de energía por satélite (SPS): efectos meteorológicos sobre la propagación del rayo láser y láseres de bombeo solar directo para el SPS. Informe del contratista de la NASA 3347, noviembre de 1980. 143 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Experimento de divulgación pública del sistema de energía por satélite (SPS). DOE/ER-10041-T11, diciembre de 1980. 67 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ http://www.nss.org/settlement/ssp/library/1981NASASPS-PowerTransmissionAndReception.pdf Archivado el 8 de diciembre de 2013 en Wayback Machine "Programa de evaluación y desarrollo del concepto de sistema de energía satelital: evaluación y resumen técnico de transmisión y recepción de energía "Publicación de referencia de la NASA 1076, julio de 1981. 281 páginas.
^ "Programa de evaluación y desarrollo del concepto de sistema de energía satelital: transporte espacial. Memorando técnico de la NASA 58238, noviembre de 1981. 260 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Satélites de energía solar. Oficina de Evaluación de Tecnología, agosto de 1981. 297 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Una nueva mirada a la energía solar espacial: nuevas arquitecturas, conceptos y tecnologías. John C. Mankins. Federación Astronáutica Internacional IAF-97-R.2.03. 12 páginas" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 26 de octubre de 2017 . Consultado el 20 de febrero de 2009 .
^ "Dr. Pete Worden en thespaceshow". thespaceshow.com. 23 de marzo de 2009. Archivado desde el original el 7 de julio de 2012.
^ "China propone colaboración espacial con la India". Los tiempos de la India . 2012-11-02. Archivado desde el original el 23 de mayo de 2013.
^ Desarrollo de tecnología de satélites de energía solar espacial en el Centro de investigación Glenn: descripción general. James E. Dudenhoefer y Patrick J. George, Centro de Investigación Glenn de la NASA , Cleveland, Ohio.
^ "Cómo Japón planea construir una granja solar orbital". 24 de abril de 2014.
^ ab Tarantola, Andrew (12 de marzo de 2015). "Los científicos avanzan a pasos agigantados en la emisión de energía solar desde el espacio" (PDF) . Engadget . vol. 162, núm. 3856. págs. 857–861.
^ ab "Los científicos espaciales japoneses logran un gran avance en la energía inalámbrica". www.thenews.com.pk .
^ "MHI completa con éxito las pruebas de demostración en tierra de la tecnología de transmisión de energía inalámbrica para SSPS". 12 de marzo de 2015. Archivado desde el original el 15 de marzo de 2015 . Consultado el 20 de marzo de 2015 .
^ Satélites de energía solar . Washington, DC: Congreso de los Estados Unidos, Oficina de Evaluación de Tecnología. Agosto de 1981. p. 66.LCCN 81600129 .
^ La recolección en los polos de la Tierra puede realizarse durante las 24 horas del día, pero en los polos se exigen cargas muy pequeñas.
^ "Información sobre energía solar espacial: energía limpia ilimitada desde el espacio - NSS" . Consultado el 3 de mayo de 2024 .
^ "¿Es la energía solar espacial nuestro futuro? (2024) | GreenMatch". GreenMatch.co.uk . Consultado el 3 de mayo de 2024 .
^ Steitz, David (19 de enero de 2024). "Estudio de la NASA: es posible transmitir energía solar limpia desde el espacio". Noticias espaciales . Consultado el 3 de mayo de 2024 .
^ "Descripción general de la energía solar basada en el espacio". esa.int . 2022-08-08 . Consultado el 3 de abril de 2024 .
^ Shen, G.; Liu, Y.; Cantado.; Zheng, T.; Zhou, X.; Wang, A. (2019). "Supresión del nivel de lóbulo lateral de la matriz de antenas planas en la transmisión de energía inalámbrica". Acceso IEEE . 7 : 6958–6970. Código Bib : 2019IEEEA...7.6958S. doi : 10.1109/ACCESS.2018.2890436 . ISSN 2169-3536.
^ Wang, Wen-Qin (2019). "Enfoque de matriz diversa de frecuencia retrodirectiva para transferencia de energía e información inalámbrica". Revista IEEE sobre áreas seleccionadas de las comunicaciones . 37 (1): 61–73. doi :10.1109/JSAC.2018.2872360. ISSN 0733-8716. S2CID 56594774.
^ Shinohara, Naoki (junio de 2013). "Tecnologías de control de haces con una matriz en fase de alta eficiencia para la transmisión de energía por microondas en Japón". Actas del IEEE . 101 (6): 1448-1463. doi : 10.1109/JPROC.2013.2253062 . hdl : 2433/174333 . S2CID 9091936.
^ Fartookzadeh, Mahdi (7 de marzo de 2019). "Sobre la dependencia del rango de tiempo de los patrones de haz producidos por conjuntos de antenas arbitrarios: discusiones sobre las expectativas fuera de lugar de los conjuntos de frecuencias diversas". arXiv : 1903.03508 [física.clase-ph].Código Bib : 2019arXiv190303508F
^ En el espacio, los paneles sufren una rápida erosión debido a partículas de alta energía, "Degradación de paneles solares" Archivado el 29 de septiembre de 2011 en Wayback Machine, mientras que en la Tierra, los paneles comerciales se degradan a un ritmo de alrededor del 0,25% al año. "Pruebas de treinta años -Módulo Fotovoltaico Antiguo"
^ "Algunas de las actividades más peligrosas para el medio ambiente en el espacio incluyen [...] grandes estructuras como las consideradas a finales de la década de 1970 para construir estaciones de energía solar en la órbita terrestre". El síndrome de Kessler (discutido por Donald J. Kessler) ". Consultado el 26 de mayo de 2010.
^ Matsumoto, Hiroshi (2009). "La estación/satélite espacial de energía solar y la política" (PDF) . EMC'09/Kioto . Archivado desde el original (PDF) el 8 de agosto de 2019 . Consultado el 7 de agosto de 2021 .
^ "Elon Musk sobre SpaceX, Tesla y más". Mecánica Popular . 2012-10-04 . Consultado el 15 de junio de 2023 .
^ Cisne, Philip (2019). "Tecnología de energía inalámbrica a distancia: una estrategia para fomentar el desarrollo de ecosistemas". Taller IEEE PELS de 2019 sobre tecnologías emergentes: transferencia de energía inalámbrica (WoW) . IEEE. págs. 99-104. doi :10.1109/WoW45936.2019.9030683. ISBN978-1-5386-7514-4. S2CID 212703930. {{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
^ Zolensky, Michael; Suave, Phil; Marrón, Pedro; Halliday, Ian (1 de julio de 2006), "Flux of Extraterrestrial Materials", Meteorites and the Early Solar System II , University of Arizona Press, págs. 869–888, doi :10.2307/j.ctv1v7zdmm.46 , consultado en 2023- 06-15
^ "Nuevo estudio actualiza a la NASA sobre energía solar basada en el espacio - NASA". 2024-01-11 . Consultado el 6 de mayo de 2024 .
^ Caton Sr., Jeffery L. (4 de enero de 2015). "Energía solar espacial: una evaluación técnica, económica y operativa". Escuela de Guerra del Ejército de EE. UU .
^ Dickenson, RM (1 de septiembre de 1975). Evaluación de una matriz de conversión y recepción de microondas de alta potencia para transmisión de energía inalámbrica (Memorando técnico del JPL 33-741) . Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. págs. 8–24 . Consultado el 2 de junio de 2019 . Debido al pequeño tamaño del conjunto en relación con el haz tubular de la antena de 26 m de diámetro, sólo alrededor del 11,3% de la salida del transmisor del klistrón incide en el conjunto (ver Fig. 12) y, por lo tanto, está disponible para su recolección y conversión a CC. producción.
^ ab Brown, WC (1984). "La historia de la transmisión de energía por ondas de radio". Transacciones IEEE sobre teoría y técnicas de microondas . 32 (9): 1230-1242. Código bibliográfico : 1984ITMTT..32.1230B. doi :10.1109/TMTT.1984.1132833. S2CID 73648082.
^ "Transmisión de energía inalámbrica de 34 kW en 1 milla con una eficiencia del 82,5% Goldstone 1975". 13 de marzo de 2008. Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2021, a través de YouTube.
^ "Transmisión de energía inalámbrica para satélites de energía solar (SPS) (segundo borrador de N. Shinohara), Taller de energía solar espacial, Instituto de Tecnología de Georgia" (PDF) .
^ TRANSPORTE DE ENERGÍA INALÁMBRICO PUNTO A PUNTO EN LA ISLA DE LA REUNIÓN Archivado el 23 de octubre de 2005 en el 48º Congreso Astronáutico Internacional de Wayback Machine , Turín, Italia, del 6 al 10 de octubre de 1997 - IAF-97-R.4.08 JD Lan Sun Luk, A Celeste, P. Romanacce, L. Chane Kuang Sang, JC Gatina – Universidad de La Reunión – Facultad de Ciencia y Tecnología.
↑ TRANSPORTE DE ENERGÍA INALÁMBRICO PUNTO A PUNTO EN HAWAII Archivado el 20 de junio de 2010 en Wayback Machine .
^ Investigadores emiten energía solar 'espacial' en Hawái por Loretta Hidalgo, 12 de septiembre de 2008
^ "2010 APS/URSI". 26 de julio de 2009. Archivado desde el original el 26 de julio de 2009.
^ Sasaki, Susumu; Tanaka, Koji; Maki, Ken-Ichiro (2013). "Tecnologías de transmisión de energía por microondas para satélites de energía solar". Actas del IEEE . 101 (6): 1438. doi :10.1109/JPROC.2013.2246851. S2CID 23479022.
^ Massa, Andrea; Oliveri, Giacomo; Viani, Federico; Rocca, Paolo (2013). "Diseños de conjuntos para transmisión de energía inalámbrica a larga distancia: soluciones innovadoras y de última generación". Actas del IEEE . 101 (6): 1464. doi :10.1109/JPROC.2013.2245491. S2CID 2990114.
^ Participación de Glenn en la transmisión de energía láser: descripción general Archivado el 17 de noviembre de 2006 en el Wayback Machine Centro de investigación Glenn de la NASA
^ "Energía solar basada en el espacio". Energía.gov . Consultado el 12 de marzo de 2024 .
^ Cohen, Ariel. "Cómo los láseres espaciales pronto podrían transmitir energía limpia a la Tierra". Forbes . Consultado el 3 de mayo de 2024 .
^ Komerath, Nuevo México; Boechler, N. (octubre de 2006). La red eléctrica espacial . Valencia, España: 57º Congreso de la Federación Astronáutica Internacional. IAC-C3.4.06.
^ "CommSpacTransSec38.html". www.hq.nasa.gov .
^ Mankins, John. "SPS-ALPHA: el primer satélite práctico de energía solar mediante una matriz en fase arbitrariamente grande" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 23 de mayo de 2013 . Consultado el 24 de abril de 2014 .
^ "Segundo taller de energía espacial con rayos" (PDF) . NASA. 1989. págs. cerca de la página 290. Archivado desde el original (PDF) el 2 de abril de 2012 . Consultado el 8 de noviembre de 2011 .
^ Henry W. Brandhorst, Jr. (27 de octubre de 2010). "Opciones para la transmisión de energía lunar" (PDF) . Brandhorst . Grupo FISO. Archivado desde el original (PDF) el 9 de diciembre de 2013 . Consultado el 5 de enero de 2012 .
^ "Energía solar espacial". energía.gov .
^ "Energía solar y almacenamiento de energía para misiones planetarias" (PDF) . 25 de agosto de 2015.
^ "Caso a favor del desarrollo de energía solar basado en el espacio". Agosto de 2003 . Consultado el 14 de marzo de 2006 .
^ "2006_program_update" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 10 de enero de 2007.
^ "Colonizando el espacio - ¡Estilo de los 70!". 11 de diciembre de 2009. Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2021, a través de YouTube.
^ División Convair de General Dynamics (1979). Utilización de recursos lunares para la construcción espacial (PDF) . GDC-ASP79-001.
^ O'Neill, Gerard K .; Drggers, G.; O'Leary, B. (1980). "Nuevas rutas para la fabricación en el espacio". Astronáutica y Aeronáutica . 18 : 46–51. Código Bib : 1980AsAer..18...46G.Se describen varios escenarios para el desarrollo de la industria en el espacio. Un escenario involucra una instalación de fabricación, con una tripulación de tres personas, completamente en la superficie lunar. Otro escenario implica una instalación de fabricación totalmente automatizada, supervisada remotamente desde la Tierra, con posibilidad de visitas ocasionales de equipos de reparación. Un tercer caso involucra una instalación tripulada en la Luna para operar un lanzador de impulsores de masa para transportar materiales lunares a un punto de recolección en el espacio y para replicar impulsores de masa.
^ Pearson, Jerónimo; Eugene Levin, John Oldson y Harry Wykes (2005). Informe técnico final de la fase I de los ascensores espaciales lunares para el desarrollo del espacio cislunar (PDF).
^ "UH Mobile - Los centros relacionados con el espacio en UH apuntan a los próximos 50 años de exploración".
^ "Criswell - Publicaciones y resúmenes". Archivado desde el original el 22 de junio de 2010.
^ David Warmflash (29 de marzo de 2017). "Transmitir energía solar desde la Luna podría resolver la crisis energética de la Tierra". Reino Unido cableado . Conde Nast . Consultado el 27 de febrero de 2018 .
^ "Fabricación de células solares lunares" (PDF) . www.cam.uh.edu . Archivado desde el original (PDF) el 22 de junio de 2010 . Consultado el 12 de enero de 2022 .
^ DAVID R. CRISWEL. SISTEMA DE ENERGÍA SOLAR LUNAR: INVESTIGACIÓN, DESARROLLO Y DEMOSTRACIÓN INDUSTRIAL (PDF) . XVIII Congreso, Buenos Aires, octubre de 2001. Consejo Mundial de la Energía. Archivado desde el original (PDF) el 26 de marzo de 2012 . Consultado el 12 de enero de 2022 , a través de www.moonbase-italia.org.
^ "El concepto del Anillo Luna". Instituto Virtual de Investigación de Exploración del Sistema Solar .
^ "Generación de energía solar lunar," El ANILLO LUNA ", Concepto y tecnología" (PDF) . Programa Japón-Estados Unidos de ciencia, tecnología y aplicaciones espaciales. 2009. Archivado desde el original (PDF) el 8 de diciembre de 2013.
^ Recursos espaciales, NASA SP-509, vol 1.
^ "Recuperación de materiales asteroideos". Archivado desde el original el 31 de mayo de 2010.
^ Stephen D. Covey (mayo de 2011). "Tecnologías para la captura de asteroides en la órbita terrestre". Archivado desde el original el 12 de diciembre de 2011 . Consultado el 29 de enero de 2012 .
^ Hanley., GM. . "Estudio de definición de sistemas de energía de concepto satelital (SPS)" (PDF) . NASA CR 3317, septiembre de 1980 .
^ Interpretación de las normas de radiofrecuencia y radiación de microondas de la industria general (29 CFR 1910) 1910 Subparte G, Salud ocupacional y control ambiental 1910.97, Radiación no ionizante.
^ Zhi, Wei-Jia; Wang, Li-Feng; Hu, Xiang-Jun (2017). "Avances recientes en los efectos de la radiación de microondas en el cerebro". Investigación Médica Militar . 4 (1): 29. doi : 10.1186/s40779-017-0139-0 . ISSN 2054-9369. PMC 5607572 . PMID 29502514.
^ "Centro de Información Técnica de Defensa". aplicaciones.dtic.mil . Consultado el 31 de marzo de 2024 .
^ "Estudio de reccena marina de satélites de energía solar" (PDF) . Informe final Rice Univ . 1980. Código bibliográfico : 1980ruht.reptT.....
^ Freeman, JW; et al. (1980). "Viabilidad de la reccena costa afuera". En la NASA, Washington, el proceso final. del Programa de Satélites de Energía Solar Rev. P 348-351 (VER N82-22676 13-44) : 348. Bibcode : 1980spsp.nasa..348F. hdl :2060/19820014867.
^ Gupta, S.; Fusco, VF (1997). "Receptor de antena activa con haz automático direccionado". 1997 Resumen del Simposio Internacional de Microondas IEEE MTT-S . vol. 2. págs. 599–602. doi :10.1109/MWSYM.1997.602864. ISBN978-0-7803-3814-2. S2CID 21796252.
^ "Razón". Buenas lecturas . Consultado el 29 de febrero de 2024 .
^ "Introducción a la Investigación: Acerca de la SSPS". JAXA . Consultado el 25 de noviembre de 2022 .
^ "Estalla la controversia sobre los planes de energía solar basados en el espacio". Espacio.com . 2 de diciembre de 2009.
^ Presentación de antecedentes técnicos relevantes con diagramas: http://www.spacefuture.com/archive/conceptual_study_of_a_solar_power_satellite_sps_2000.shtml
^ "Historia de la investigación sobre MSF". Archivado desde el original el 22 de octubre de 2012.
^ "Estudio de viabilidad de arquitectura de fase 0 de evaluación provisional de la Oficina Espacial de Seguridad Nacional, 10 de octubre de 2007" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 25 de octubre de 2007 . Consultado el 20 de octubre de 2007 .
^ "Defendiendo, nuevamente, la energía solar espacial". thespacereview.com. 28 de noviembre de 2011.
^ Generación de energía terrestre basada en energía solar espacial: ¿un concepto factible o una fantasía? Fecha: 14 al 16 de mayo de 2007; Ubicación: MIT, Cambridge MA
^ Lista de sesiones especiales, Simposio internacional IEEE sobre antenas y propagación, 20 de abril de 2010
^ Mridul Chadha (10 de noviembre de 2010), Estados Unidos y la India lanzan una iniciativa de energía solar basada en el espacio, archivado desde el original el 31 de julio de 2012
^ "Sky's No Limit: Energía solar basada en el espacio, ¿el siguiente gran paso en la asociación estratégica entre India y Estados Unidos? | Instituto de Estudios y Análisis de Defensa". www.idsa.in. Consultado el 21 de mayo de 2016 .
^ PTI (2 de noviembre de 2012), "Estados Unidos y China proponen colaboración espacial con la India", The Times of India , archivado desde el original el 23 de mayo de 2013
^ "Explotación del espacio Tierra-Luna: la ambición de China después de la estación espacial". Agencia de Noticias Xinhua . Archivado desde el original el 8 de marzo de 2016 . Consultado el 21 de mayo de 2016 .
^ Larson, Erik JL; Portmann, Robert W.; Rosenlof, Karen H.; Fahey, David W.; Daniel, Juan S.; Ross, Martín N. (2017). "Respuesta atmosférica global a las emisiones de un sistema de lanzamiento espacial reutilizable propuesto". El futuro de la Tierra . 5 (1): 37–48. Código Bib : 2017EaFut...5...37L. doi : 10.1002/2016EF000399 .
^ "Órbita de energía". Sexto Simposio sobre energía solar espacial (SSPS) (en línea) . 4 de diciembre de 2020.
^ "Sistema de transmisión de energía inalámbrica de satélite a satélite para pequeñas centrales solares espaciales". La 26.ª sesión del Foro de Agencias Espaciales Regionales de Asia y el Pacífico (APRSAF-26) . 26 de noviembre de 2019.
^ "El Laboratorio de Investigación Naval realiza la primera prueba de hardware de satélite de energía solar en órbita". www.navy.mil (Presione soltar). Asuntos Públicos del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. 18 de mayo de 2020. Archivado desde el original el 19 de mayo de 2020 . Consultado el 19 de mayo de 2020 .
^ "SPACE POWER BEAMING - Laboratorio de investigación de la Fuerza Aérea". Archivado desde el original el 28 de abril de 2021 . Consultado el 28 de abril de 2021 .
^ David, Leonard (8 de abril de 2021). "La energía solar espacial se somete a una prueba clave a bordo del misterioso avión espacial X-37B del ejército estadounidense". Espacio.com .
^ "Reino Unido lanzará la primera central eléctrica en el ESPACIO: energía verde ilimitada para cortar los lazos exteriores". Iniciativa de energía espacial . 21 de marzo de 2022 . Consultado el 18 de abril de 2022 .
^ Foust, Jeff (19 de agosto de 2022). "La ESA solicitará financiación para un estudio de energía solar espacial". Noticias espaciales . Consultado el 29 de octubre de 2023 .
^ Kennedy, Robert G.; Roy, Kenneth I.; Campos, David E. (2013). "Dyson Dots: cambio de la constante solar a variable con velas de luz fotovoltaicas". Acta Astronáutica . 82 (2): 225–37. Código Bib : 2013AcAau..82..225K. doi :10.1016/j.actaastro.2012.10.022.
^ "Poder solar lunar". Archivado desde el original el 26 de mayo de 2016 . Consultado el 23 de mayo de 2016 .
^ Royce Jones. "Sistema de transporte espacial de energía transmitida para la colonización del espacio cercano" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 10 de junio de 2016 . Consultado el 22 de mayo de 2016 .
^ http://www.sspi.gatech.edu/welsom_isdc_reed.pdf Propuesta QGSO de Kevin Reed (Diapositiva 25)
^ "Space Future - SPS 2000 - un demostrador de SPS".
^ Komerath, Narayanan. "La red eléctrica espacial: sinergia entre las políticas espaciales, energéticas y de seguridad" (PDF) . Tecnología de Georgia . Consultado el 4 de diciembre de 2022 .
^ Lewis M. Fraas. Satélites espejo autoorientables para energía solar desde el espacio (PDF) . Taller SSP Orlando FL, diciembre de 2015. Archivado desde el original (PDF) el 1 de julio de 2016 . Consultado el 23 de mayo de 2016 .
^ Silberg, Bob (6 de abril de 2016). "¿Las alfombras voladoras en órbita iluminarán el mundo?". NASA.
^ "Control de tormentas desde el espacio". 17 de abril de 2009.
^ Bae, Young (2007), "Vuelo en formación de ataduras de fotones (PTFF) para arquitecturas espaciales distribuidas y fraccionadas", Conferencia y exposición AIAA SPACE 2007 , Instituto Americano de Aeronáutica y Astronáutica, doi :10.2514/6.2007-6084, ISBN978-1-62410-016-1, consultado el 10 de mayo de 2022
^ Friedman, D. Clint (mayo de 2009). "Adhesión de ondas electromagnéticas (EM) a filamentos de plasma láser" (PDF) .
^ Tzortzakis, Stelios; Couairon, Arnaud (26 de febrero de 2014). "Una guía de ondas hecha de aire caliente". Física . 7 : 21. Código Bib : 2014PhyOJ...7...21C. doi : 10.1103/Física.7.21 .
^ "Eventos -" Guía de ondas atmosféricas de larga duración a raíz de los filamentos láser"". phys.technion.ac.il . Archivado desde el original el 16 de febrero de 2017.
^ Conceptos de sistemas de replicación: demostración y fábrica lunar autorreplicante (Informe). NASA. 1 de noviembre de 1982 . Consultado el 31 de enero de 2023 .
^ Lewis-Weber, Justin (2016). "Fábrica solar autorreplicante basada en la luna". Nuevo espacio . 4 (1): 53–62. Código Bib : 2016NewSp...4...53L. doi : 10.1089/space.2015.0041.
^ "Innovación ARTEMIS".
^ "NASA.gov" (PDF) .
^ "Tethers Unlimited. Fabricación aditiva y ensamblaje en órbita de SpiderFab". Archivado desde el original el 19 de mayo de 2016 . Consultado el 23 de mayo de 2016 .
^ George Sowers (15 de diciembre de 2015). «Arquitectura de Transporte para el Espacio Cislunar» (PDF) . Alianza de Lanzamiento Unida. Archivado desde el original (PDF) el 7 de mayo de 2016 . Consultado el 23 de mayo de 2016 .
^ "Startram - El proyecto Startram". Startram .
^ Parkin, Kevin LG (2006). El propulsor térmico de microondas y su aplicación al problema de lanzamiento (Doctor). Instituto de Tecnología de California. doi :10.7907/T337-T709.
^ Bova, Ben (31 de octubre de 2006). Powersat . Macmillan. ISBN0765348179.
^ https://www.youtube.com/watch?v=nEjPLHmFAM8 Solo espera
^ https://www.youtube.com/watch?v=NQxfJzl2jkg Los próximos 100 años
Agencia Espacial Europea (ESA) – Equipo de conceptos avanzados, energía solar basada en el espacio
William Maness explica por qué las energías alternativas y las redes eléctricas no son buenos compañeros de juego y sus planes para transmitir energía solar desde el espacio. en Semilla (revista)
El mundo necesita energía del espacio La tecnología solar basada en el espacio es la clave para el futuro energético y medioambiental del mundo, escribe Peter E. Glaser , un pionero de esta tecnología.
Reinventing the Solar Power Satellite", NASA 2004–212743, informe de Geoffrey A. Landis del Centro de Investigación Glenn de la NASA
Los planes de Japón para una estación de energía solar en el espacio: el gobierno japonés espera montar un panel solar en el espacio para 2040.
Energía espacial, Inc. - Energía espacial, Inc.
¿Qué pasó con los satélites de energía solar? Un artículo que cubre los obstáculos en el camino del despliegue de un satélite de energía solar.
Satélite de energía solar a partir de materiales lunares y asteroides Archivado el 25 de septiembre de 2020 en Wayback Machine Proporciona una descripción general de los desarrollos tecnológicos y políticos necesarios para construir y utilizar un satélite de energía de varios gigavatios. También proporciona una perspectiva sobre el ahorro de costes logrado mediante el uso de materiales extraterrestres en la construcción del satélite.
¿Un renacimiento de la energía solar espacial? por Jeff Foust, lunes 13 de agosto de 2007 Informes sobre el renovado interés institucional en el SSP y la falta de ese interés en las últimas décadas.
"Estudio conceptual de un satélite de energía solar, SPS 2000" Makoto Nagatomo, Susumu Sasaki y Yoshihiro Naruo
Investigadores emiten energía solar 'espacial' en Hawái ( Wired Science)
¿El futuro de la Energía está bajo demanda? Sesión especial en el Festival delle Città Impresa 2010 con John Mankins (Artemis Innovation Management Solutions LLC, EE. UU.), Nobuyuki Kaya ( Universidad de Kobe , Japón), Sergio Garribba ( Ministerio de Desarrollo Económico , Italia), Lorenzo Fiori ( Grupo Finmeccanica , Italia) , Andrea Massa ( Universidad de Trento , Italia) y Vincenzo Gervasio (Consiglio Nazionale dell'Economia ed del Lavoro, Italia). Libro blanco: Historia de los desarrollos SPS Unión Internacional de Radiociencia 2007
Concurso internacional de diseño SunSat
Una simulación de la recepción de AM desde una antena que alimenta dos cargas inductivas y recarga una batería.
De La Garza, Alejandro (1 de junio de 2023). "Los científicos acaban de acercarse un paso más a la realidad de la ciencia ficción de la construcción de estaciones de energía solar en el espacio". Tiempo . Archivado desde el original el 5 de junio de 2023 . Consultado el 5 de junio de 2023 .
Vídeos
Energía solar desde el espacio Vídeo de 5 minutos sobre plantas de energía solar espaciales de la Agencia Espacial Europea
Powering the Planet Video en streaming de 20 minutos de The Futures Channel que ofrece información "101" sobre energía solar basada en el espacio.
Panel Space Solar Power NewSpace 2010, 72 minutos
Energía solar espacial y sistemas de energía espacial SSI – Fabricación espacial 14 paneles – 2010 – 27 min
DVD de la NASA en 16 partes que exploran nuevas fronteras para las necesidades energéticas del mañana
BBC One - Bang Goes the Theory, Serie 6, Episodio 5, Transmisión de energía sin cables BBC/Lighthouse DEV Demostración de transmisión de energía basada en láser seguro para los ojos