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¿Energía solar desde el espacio? Táctica de 100 millones de Caltech Multimillonario hace una donación secreta de electricidad desde la órbita

Recordando al escritor de ciencia ficción Isaac Asimov publicó un cuento llamado "Reason"en 1941 . Esta es una historia de advertencia sobre robótica e inteligencia artificial, pero también es recordada por su trasfondo de fantasía: una estación espacial recolecta energía solar y la envía a los planetas a través de microondas. Desde entonces, la energía solar espacial ha sido una idea, y si podemos dominar esta tecnología y recaudar fondos para ella, tiene el potencial de cambiar el mundo.

Donald Bren ha leído muchos libros sobre energía solar y, como uno de los desarrolladores inmobiliarios más ricos de Estados Unidos, tiene la capacidad de ayudar a recaudar fondos. El Instituto de Tecnología de California acaba de anunciar que desde 2013, Brun y su esposa Brigitte han donado más de $ 100 millones a la escuela para ayudar a lograr la generación de energía fotovoltaica orbital.

Eso es mucho dinero y, lo que es más importante, el trabajo se ha extendido a lo largo de una década. Un equipo de Caltech tiene como objetivo el primer lanzamiento de una matriz de prueba a fines de 2022 o 2023.

"Esto es algo bastante atrevido", dice Ali Hajimiri , profesor de ingeniería eléctrica y codirector del Proyecto de Energía Solar Espacial de Caltech . La línea de tiempo larga, dice, "te permite arriesgarte y correr riesgos. A veces dan sus frutos y otras no, pero cuando haces eso, de una manera educada y controlada, terminas con cosas que nunca esperabas". . "

Bren, de 89 años, hizo la mayor parte de su fortuna, estimada entre $ 15,3 mil millones y $ 16,1 mil millones, construyendo oficinas y viviendas en el condado de Orange, California. Es propietario mayoritario del icónico edificio MetLife de la ciudad de Nueva York . También ha donado tierras y dinero para la conservación del medio ambiente. Da pocas entrevistas (se negó a hablar para esta historia), y aunque el Proyecto de Energía Solar Espacial de Caltech ha sido público, el apoyo de Bren era un secreto hasta ahora.

La órbita terrestre alta es un gran lugar para una granja solar: el sol nunca se pone y las nubes nunca se forman. Pero para generar una cantidad significativa de electricidad, la mayoría de los diseños anteriores eran irreales e inasequibles, masivos. Los ingenieros representaron estructuras de celosías gigantes, generalmente medidas en kilómetros o millas, a las que se unieron paneles o espejos fotovoltaicos, que absorbían o concentraban la luz solar para convertirla en corriente continua y luego transmitirla al suelo a través de rayos láser o microondas. Es posible que se necesiten cientos de lanzamientos de cohetes para construir una sola instalación. Era una tecnología demasiado grande para tener éxito.

"Lo que realmente se requería para hacer esto convincente era tener un cambio de paradigma en la tecnología", dice Harry Atwater , profesor Howard Hughes de Física Aplicada y Ciencia de Materiales en Caltech y líder del proyecto. "En lugar de pesar un kilogramo por metro cuadrado, estamos hablando de sistemas que podemos fabricar hoy en el rango de 100 a 200 gramos por metro cuadrado, y tenemos una hoja de ruta para llegar al rango de 10 a 20 gramos por cuadrado. metro."

¿Cómo? Sin un solo paso, pero quizás el mayor cambio de pensamiento ha sido hacer paneles solares que sean modulares. Las células fotovoltaicas ligeras de arseniuro de galio se unirían a "baldosas", la unidad fundamental del diseño de Caltech, cada una de las cuales podría ser tan pequeña como 100 centímetros cuadrados, el tamaño de un plato de postre.

Cada mosaico, y esta es la clave, sería su propia estación solar en miniatura, completa con energía fotovoltaica, pequeños componentes electrónicos y un transmisor de microondas. Los mosaicos se unirían entre sí para formar "módulos" más grandes de, digamos, 60 metros cuadrados, y miles de módulos formarían una central eléctrica hexagonal, tal vez de 3 km de largo de lado. Pero los módulos ni siquiera estarían conectados físicamente. Sin vigas de soporte pesadas, sin cables agrupados, mucho menos masa.

"Puedes pensar en esto como un banco de peces", dice Atwater. "Es un grupo de elementos independientes idénticos volando en formación".

La transmisión a los receptores en el suelo se haría mediante una matriz en fase: señales de microondas de las baldosas sincronizadas para que puedan apuntar sin partes móviles. Atwater dice que sería inherentemente seguro: la energía de microondas no es radiación ionizante y la densidad de energía sería "igual a la densidad de potencia de la luz solar".

Probablemente aún falten años para la energía solar espacial. Los analistas del Centro de Política y Estrategia Espaciales de la Corporación Aeroespacial advierten que "no será una solución rápida, fácil o completa". Pero hay fermento en todo el mundo. JAXA , la agencia espacial de Japón , está trabajando duro, al igual que China . Los costos de lanzamiento están bajando y las nuevas naves espaciales están aumentando, desde satélites de Internet hasta el esfuerzo de la NASA de luna a Marte. Los analistas de Aerospace Corp. dicen que las redes eléctricas terrestres pueden no ser los primeros usuarios de satélites de energía solar. En cambio, dicen, piensen en ... otros vehículos espaciales, para los cuales un haz de microondas de una granja solar en órbita puede ser más práctico que tener sus propios paneles solares.

"¿Se necesita mucho trabajo adicional? Sí", dice Hajimiri. Sin embargo, "algunos de los ingredientes que antes eran los más destacados, nos estamos moviendo en la dirección de abordarlos".

Todo esto ha emocionado a los ingenieros de Caltech. "Es importante para nosotros estar dispuestos a correr riesgos", continúa Hajimiri, "y seguir adelante con problemas desafiantes que, si tienen éxito, trabajarían para mejorar nuestras vidas".