¿Podría la energía solar espacial algún día cambiar el mundo?
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La energía solar ha sido una parte clave del repertorio de energía limpia de la humanidad. Hemos esparcido masas de paneles solares sobre campos solares, y muchas personas alimentan sus hogares decorando sus techos con rectángulos.
Pero hay una advertencia sobre esta maravillosa potencia. Los paneles solares no pueden recolectar energía por la noche. Para funcionar con su máxima eficiencia, necesitan tanta luz solar como sea posible. Entonces, para maximizar el rendimiento de estos colectores solares, los investigadores planean enviarlos a un lugar donde el sol nunca se pone: el espacio exterior.
Teóricamente, si se pusieran en órbita un montón de paneles solares, absorberían el sol incluso en los días más brumosos y las noches más oscuras, almacenando una enorme cantidad de energía. Si esta energía se transmitiera de forma inalámbrica a la Tierra, nuestro planeta podría respirar energía limpia y renovable las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
Quien seria significativamente Reducir nuestra huella de carbono.
En medio de una crisis climática que empeora, el éxito de la energía solar espacial podría ser más importante que nunca. El estado del clima está en el centro de atención en este momento mientras los líderes mundiales se reúnen en Glasgow, Escocia para la cumbre COP26, que ha sido convocada la «mejor última oportunidad del mundo» para controlar la crisis.
CNET Science destaca algunas estrategias futuristas diseñadas para ayudar a los países a reducir las emisiones de carbono provocadas por el hombre. Las tecnologías de próxima generación como la energía solar basada en el espacio no pueden resolver nuestros problemas climáticos, todavía necesitamos descarbonizar rápidamente nuestros sistemas de energía, pero la innovación verde podría ayudar a cumplir con los objetivos del Acuerdo de París de limitar el calentamiento global muy por debajo de los 2 grados Celsius (3,6 grados Fahrenheit). a finales de siglo.
Un suministro ilimitado de energía renovable del sol podría ayudarnos a lograrlo.
De la ciencia ficción a la realidad
Durante décadas, la energía solar espacial ha estado presente en la mente de los entusiastas de la ciencia ficción y los científicos.
A principios de 1900, Matemático-científico ruso Konstantin Tsiolkovsky Producía regularmente una avalancha de diseños futuristas que imaginaban la tecnología humana más allá de la Tierra. Es responsable de evocar cosas como ascensores espaciales, cohetes orientables y, lo adivinaste, energía solar espacial.
La energía solar espacial «se estudió extensamente a finales de los años sesenta y setenta, algo así como en el apogeo del programa Apolo», dijo Michael Kelzenberg, investigador principal del proyecto.
Desafortunadamente, debido al peso y al volumen de los materiales, la tecnología en ese momento no estaba lo suficientemente avanzada para lograr la hazaña de una manera rentable. Habría sido excepcionalmente difícil enviar paneles solares convencionales al espacio a través de un cohete sin romper el banco.
«La característica única y definitoria del enfoque de Caltech es su enfoque en reducir la masa de componentes de 10 a 100 veces», dijo Harry Atwater, investigador principal del proyecto. «Esto es esencial para reducir los costos de fabricación y lanzamiento con el fin de hacer que la energía solar espacial sea económica».
Un prototipo estructural de los paneles solares más ligeros de Caltech.
Caltech / El proyecto de energía solar espacial
Un cielo lleno de paneles solares.
En lugar de utilizar un cohete para transportar paneles solares tradicionales al espacio, el equipo de Caltech aboga por un nuevo tipo de panel que sea más ligero, más compacto y plegable. Sugieren poner en órbita una gran cantidad de estos paneles solares aéreos en forma de mini baldosas.
Cada teja individual tiene todo lo que necesita, como energía fotovoltaica, para recolectar energía solar. Cuando se conectan en el espacio, los pequeños cuadrados forman esencialmente una mina gigante de energía renovable que flota alrededor de la Tierra.
Si bien el equipo analizó una variedad de compuestos para crear la estructura ultraligera ideal, algunos son en realidad menos eficientes que los paneles solares terrestres. Pero Kelzenberg señala que en el espacio, la «eficiencia» adquiere un nuevo significado.
«El aumento en la eficiencia realmente proviene del hecho de que al colocarlos en el espacio, reciben mucha luz solar intensa porque la luz solar no tiene que atravesar la atmósfera», dijo. «También reciben luz solar, básicamente las 24 horas del día».
Cada pequeño panel solar es parte de algo mucho, mucho más grande.
Caltech / El proyecto de energía solar espacial
Cuando el sol brillaba sobre estos paneles, absorbían corriente continua o haces de energía de corriente continua. En el mecanismo del equipo, esta energía se traduciría en radiofrecuencias. El siguiente paso sería devolver este poder a la Tierra.
Esto sucedería, según el equipo, por radiación de microondas. La energía de radiofrecuencia se proyectaría hacia nuestro planeta en áreas que recuerdan los campos solares del desierto. Pero en lugar de lo que suelen ser los paneles solares, estas regiones contendrían receptores con antenas que recogen la energía recolectada.
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El uso de dicha radiación, dice Kelzenberg, permite que el sistema funcione con lluvia y niebla, de noche y durante tormentas eléctricas leves, y es probable que solo se vea afectado por las condiciones climáticas más severas. Sin embargo, una pregunta que a menudo se plantea sobre los patrones de radiación inalámbrica es si tendrían un impacto negativo en la vegetación o en las características del terreno.
Atwater dice que eso no es un problema.
«La densidad de potencia recibida en la Tierra sería equivalente a la densidad de potencia de la luz solar en un día soleado», explicó. «Y los sistemas de energía solar espacial pueden diseñarse para ser intrínsecamente seguros en este sentido».
Como medida de seguridad adicional, dice Kelzenberg, se pueden tomar medidas familiares, como acordonar el área de recepción. Las torres de telefonía celular, que utilizan una forma similar de comunicación por ondas de radio, hacen lo mismo.
Después de que los receptores terrestres recuperaran la energía en forma de radiofrecuencias, trabajarían con una estación terrestre para convertirla nuevamente en energía de CC, que luego se transformaría en corriente alterna, o corriente alterna, alimentada a la red eléctrica. cuadrícula, dijo Atwater.
La transferencia de energía inalámbrica podría ayudarnos a ofrecer energía limpia las 24 horas del día, los 7 días de la semana.
Caltech / El proyecto de energía solar espacial
Es un proceso complejo, pero ese último elemento, la corriente alterna, es la electricidad tradicional y corriente que fluye a través de los tomacorrientes de su hogar para cargar su iPhone y darle vida a su computadora portátil. Listo.
Teletransportar la Tierra, Scotty
«Nuestro primer vuelo espacial para demostrar la tecnología de componentes espaciales de energía solar está programado para fines de 2022, en una nave espacial comercial», dijo Atwater.
Si bien el equipo no lanzará el negocio real, llevará a cabo un experimento que demuestra la viabilidad de tecnologías de menor escala. Será una fortuna y una forma de invención más sencilla. Incluso enviarán una serie de células solares que nunca antes habían visto el vacío del espacio.
Pero un día, si la energía solar espacial se convierte en realidad, podría cambiar el mundo.
Esto no solo ayudaría a alimentar áreas remotas y equilibrar la red eléctrica para evitar apagones, sino que también podría enviar energía a las operaciones mineras en otros planetas.
“La energía solar espacial se puede desplegar en áreas remotas de la Tierra donde no existe una red eléctrica; también podría usarse para generar energía base en la Luna o en Marte a través de un esquema similar de producción de energía orbital y radiación a la superficie ”, explicó Atwater.
Más importante aún, la energía que los humanos podrían generar a través de la energía solar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, sería suficiente para satisfacer las crecientes demandas de nuestro planeta e incluso reemplazar la energía nuclear o de carbón. «Esto representa una fuente ‘básica’ de energía que siempre está disponible, a diferencia de los paneles solares en la Tierra», dijo Atwater.
Kelzenberg agregó: «Por eso creemos que esto puede desempeñar un papel importante en el avance hacia una red eléctrica totalmente neutra en carbono en el futuro».
Por supuesto, queda un largo camino por recorrer. Incluso si el experimento del equipo en 2022 tiene éxito, existen costos de fabricación a considerar, así como preguntas legales sobre la ocupación del espacio orbital (puede haber restricciones gubernamentales). Las preguntas sobre la viabilidad de reemplazar las redes eléctricas conocidas con plantas de energía solar espacial también permanecerán.
Pero al final de este camino, podemos encontrar algo dorado.
“Creo que ciertamente podemos estar de acuerdo en que obtener un panel solar barato y colocarlo en el suelo costará mucho menos que lanzar uno al espacio”, dijo Kelzenberg. «Pero la verdadera virtud de la energía solar espacial es su capacidad para proporcionar energía solar día y noche».
El mes de octubre ha comenzado con buen pie: el sol ha provocado una enorme llamarada solar de clase X, la “más poderosa de su tipo” según Space.com – que tiene el potencial de golpear nuestro planeta con una poderosa tormenta geomagnética esta semana.
La explosión solar sobrealimentada surgió de la mancha solar AR3842 el martes por la noche.
Alcanzó una magnitud X7,1, lo que lo convierte en el segundo más poderoso de los últimos siete años después del monstruo de magnitud X8,7 de mayo. Live Science informó.
El sol desató una enorme llamarada solar de clase X el martes por la noche, la más poderosa que puede generar, que podría golpear nuestro planeta con una poderosa tormenta geomagnética este fin de semana. NASA/SDO Una fotografía de la llamarada solar que emerge de la mancha solar AR3842 el 1 de octubre. NASA/SDO
También desencadenó una eyección de masa coronal (CME), cuando plasma y partículas magnéticas brotan de la superficie del sol, que se espera que golpee la Tierra el viernes alrededor de las 4 p.m. según Spaceweather.com.
Cuando esto suceda, los meteorólogos predicen que entrará en el campo magnético de la Tierra, provocando una fuerte «tormenta geomagnética de clase G3», la tercera categoría más poderosa. después del G4 y el G5.
Estos fenómenos pueden potencialmente afectar los sistemas de navegación, las redes eléctricas e incluso las comunicaciones por satélite, informó Space.com.
También energizan la aurora boreal, lo que a menudo lleva a que estos espectáculos de luz natural se vean mucho más al sur de lo habitual.
La llamarada fue una de las dos provocadas por la mancha solar AR3842 disparada esta semana.
La otra fue una llamarada de clase M, la segunda clase más poderosa, el lunes por la noche.
Las consecuencias de esta explosión provocaron un apagón temporal de la radio en grandes zonas del Océano Pacífico, incluido Hawaii.
Afortunadamente, los meteorólogos del Centro de Predicción del Clima Espacial de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de EE. UU. no mencionaron ninguna CME con destino a la Tierra que haya sido generada por dicha erupción, informó Space.com.
Hay una clase de objetos que viajan alrededor de nuestro sistema solar llamados «centauros». No se acercan a la Tierra, pero la NASA acaba de acercar uno de ellos con el poderoso telescopio espacial James Webb.
Se cree que los centauros son objetos helados que se originan en las afueras del sistema solar, donde vive Plutón, pero se han desplazado hacia el interior y ahora habitan los reinos entre Júpiter y Neptuno. Siguen siendo en gran medida un misterio, pero utilizando un instrumento Webb (un espectrógrafo) capaz de identificar la composición de mundos distantes, los científicos han inspeccionado de cerca Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1, un objeto conocido por emitir chorros de gas.
«Webb realmente abrió la puerta a una resolución y sensibilidad que nos impresionaron: cuando vimos los datos por primera vez, nos emocionamos. Nunca habíamos visto algo así», dijo la investigadora de Goddard Sara Faggi del vuelo espacial de la NASA. Centro que lideró la investigacióndijo en un comunicado de la agencia.
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Podríamos neutralizar un asteroide entrante. Los científicos acaban de demostrarlo.
Si bien el objeto está demasiado distante y demasiado pequeño para obtener una imagen vívida (como la visión de Webb de un vasto mundo como Neptuno), el espectrógrafo de Webb reveló nuevos chorros de gas disparados desde el centauro. Dos de los jets recién descubiertos disparan CO2 (dióxido de carbono) al espacio y otro dispara CO (monóxido de carbono). Los investigadores buscaron agua en estas columnas, pero no detectaron ninguna.
El siguiente gráfico muestra la abundancia de elementos en los chorros observados por Webb (izquierda) y la construcción 3D de la NASA de cómo podría verse Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1 (derecha).
Izquierda: La abundancia de elementos en los chorros observados por el telescopio Webb. Derecha: construcción 3D de la NASA de cómo podría verse Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1. Crédito: NASA / ESA / CSA / L. Hustak (STScI) / S. Faggi (NASA-GSFC / American University)
Ilustración artística del telescopio espacial James Webb observando el cosmos desde una órbita a 1 millón de kilómetros de la Tierra. Crédito: GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutiérrez
Como muestran las reconstrucciones anteriores, Centaur 29P podría estar formado por dos objetos pegados durante mucho tiempo (los asteroides y otros objetos del espacio profundo tienden a hacer esto). Esto podría explicar las diferencias en las abundancias de CO2 y CO del objeto.
Pero la causa de estas explosiones de gas sigue siendo un misterio. Los cometas, que son “bolas de nieve sucias” hechas de hielo, rocas y polvo, liberan gases y vapor de agua a medida que se acercan al sol. Pero en los gélidos reinos del sistema solar exterior, hace demasiado frío para que el hielo de centauro se sublime rápidamente o cambie abruptamente de sólido a gas.
Velocidad aplastable de la luz
Para comprender lo que está sucediendo en estos lugares distantes, que son restos perfectamente conservados de nuestro sistema solar temprano y pueden ayudarnos a comprender nuestra evolución planetaria, los científicos necesitarán acercarse nuevamente a Centauro 29P.
«Sólo tuvimos tiempo de mirar este objeto una vez, como una instantánea en el tiempo», dijo Adam McKay, astrónomo y coautor del estudio en la Universidad Estatal de los Apalaches. “Observar estos aviones a lo largo del tiempo nos daría una idea mucho mejor de qué está provocando estas explosiones”, añadió.
Las poderosas capacidades del telescopio Webb
El Telescopio Webb, una colaboración científica entre la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Canadiense, está diseñado para observar las profundidades del cosmos y revelar nueva información sobre el universo primitivo. Pero también analiza planetas intrigantes de nuestra galaxia, así como planetas y lunas de nuestro sistema solar.
Así es como Webb logra hazañas sin precedentes, y probablemente lo hará durante décadas:
– Espejo gigante: El luminoso espejo de Webb mide más de 21 pies de diámetro. Es más de dos veces y media más grande que el espejo del Telescopio Espacial Hubble. Captar más luz le permite a Webb ver objetos más antiguos y distantes. El telescopio observa estrellas y galaxias que se formaron hace más de 13 mil millones de años, apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang. “Vamos a ver las primeras estrellas y galaxias jamás formadas”, dijo a Mashable en 2021 Jean Creighton, astrónomo y director del Planetario Manfred Olson de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee.
– Vista infrarroja: A diferencia del Hubble, que observa en gran medida la luz visible para nosotros, Webb es principalmente un telescopio infrarrojo, lo que significa que observa la luz en el espectro infrarrojo. Esto nos permite ver mucho más del universo. El infrarrojo tiene más tiempo longitudes de onda que la luz visible, por lo que las ondas de luz se deslizan más eficientemente a través de las nubes cósmicas; la luz no choca con tanta frecuencia y no es dispersada por estas partículas densamente empaquetadas. En última instancia, la visión infrarroja de Webb puede penetrar lugares donde el Hubble no puede.
“Esto levanta el velo”, dijo Creighton.
– Observar exoplanetas distantes: El telescopio Webb Lleva equipos especializados llamados espectrógrafos. que revolucionará nuestra comprensión de estos mundos distantes. Los instrumentos pueden descifrar qué moléculas (como agua, dióxido de carbono y metano) existen en las atmósferas de exoplanetas distantes, ya sean gigantes gaseosos o mundos rocosos más pequeños. Webb estudia exoplanetas en la Vía Láctea. ¿Quién sabe qué encontraremos?
«Podríamos aprender cosas en las que nunca pensamos», dijo Mercedes López-Morales, investigadora de exoplanetas y astrofísica de la Centro Harvard y Smithsonian de Astrofísicadijo Mashable en 2021.
Los astrónomos ya han descubierto intrigantes reacciones químicas en un planeta a 700 años luz de distancia y han comenzado a observar uno de los lugares más esperados del cosmos: los planetas rocosos del tamaño de la Tierra del sistema solar TRAPPISTA.
El sol dio la bienvenida a octubre con estilo, provocando dos potentes brotes en poco más de 24 horas.
El más reciente de los dos fue un llamarada solarel más poderoso de su tipo – y era un poderoso escala de clasificación de llamaradas. Esto alcanzó su punto máximo el martes 1 de octubre a las 6:20 p. m. EDT (22:20 p. m. GMT).
De acuerdo a Clima espacial.comesta erupción fue una de las más grandes del actual ciclo solar 25, ubicándose en segundo lugar detrás de la erupción masiva de X8.7 el 14 de mayo. (Actividad de el sol aumenta y disminuye en un ciclo de 11 años.) Una pérdida parcial o completa de las señales de radio de alta frecuencia (HF) es probablemente el resultado de la explosión en las partes iluminadas por el sol de la Tierra. Esto incluiría partes del hemisferio occidental, el océano Pacífico, Australia y la región de Asia y el Pacífico.
La nave espacial Observatorio de Dinámica Solar de la NASA capturó esta vista de una erupción solar X7.1 que entró en erupción el 1 de octubre de 2024. (Crédito de la imagen: NASA/SDO y los equipos científicos AIA, EVE y HMI, helioviewer.org)
A eyección de masa coronal (CME), una erupción masiva de plasma solar, se ha asociado con la llamarada X7.1, informó Spaceweather.com. La CME se dirigía hacia la Tierra y se espera que golpee nuestro planeta el viernes (4 de octubre), probablemente generando una fuerte tormenta geomagnética que podría sobrecargarse. amanecer póster.
Cuando se producen estas tormentas, el campo magnético de la Tierra sufre una alteración que puede afectar no sólo a las auroras boreales, sino también a los sistemas de navegación, las redes eléctricas e incluso las comunicaciones por satélite. Cuanto más poderosa es la tormenta, más el número en la escala de tormentas geomagnéticasy más dramáticos serán los efectos.
La erupción del martes surgió de mancha solar AR3842. El lunes 30 de septiembre, la misma mancha solar despegó de una llamarada M7.6. Las bengalas de clase M son las segundas más potentes detrás de las X, que son 10 veces más potentes. La erupción ocurrió a las 7:59 p.m.EDT (2359 GMT) y provocó un apagón de radio de onda corta en partes del Océano Pacífico.
