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El Proyecto Espacial Solar de Caltech se está preparando para su primer prototipo orbital

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El proyecto espacial solar enormemente ambicioso de Caltech, respaldado por una donación masiva de $ 100 millones, se está preparando para lanzar sus primeros prototipos en órbita. Estas estructuras ultraligeras de última generación recolectarán, convertirán y enviarán energía de forma inalámbrica.

Es evidente Por qué le gustaría recolectar energía solar en el espacio: acceso las 24 horas del día a energía solar prácticamente ilimitada sin siquiera una atmósfera en el camino, y mucho menos condiciones climáticas u obstrucciones. El potencial energético en el espacio es unas ocho veces mejor por metro cuadrado de panel solar que aquí en la Tierra. El problema siempre ha sido cómo lo haría y, de hecho, cuánto costaría. Los costes de lanzamiento, montaje y mantenimiento de equipos en el espacio son astronómicos. La escala de una instalación solar espacial interesante es alucinante, y los problemas sin precedentes presentan enormes obstáculos en cada paso del viaje.

Sin inmutarse y, de hecho, energizado por el desafío, un equipo de Caltech ha estado trabajando en el proyecto de energía solar espacial durante casi una década. Fue lanzado con una increíble donación de más de 100 millones de dólares del presidente de la compañía de Irvine, Donald Bren, en 2013, una donación que ha fue revelado recientemente – y fue impulsado por una suma de US $ 17,5 millones por Northrop Grumman en 2015.

Los profesores Sergio Pellegrino, Harry Atwater y Ali Hajimiri lideran los tres equipos clave que trabajan en el proyecto solar espacial

Steve Babuljak para Caltech

El proyecto se llevó a cabo esencialmente en tres partes. Un grupo ha estado trabajando en células fotovoltaicas increíblemente livianas y de alta eficiencia con una relación potencia-peso alrededor de 50 a 100 veces mayor que incluso los paneles solares que se usan actualmente en la ISS y los satélites modernos.

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Un segundo equipo se centra en desarrollar equipos ultraligeros, en miniatura y económicos para convertir la energía de CC de los paneles solares en energía de radiofrecuencia y luego transmitirla a la Tierra, utilizando la manipulación de fase para dirigir electrónicamente el haz a las redes de receptores descendentes. la superficie.

Estos dos equipos han combinado su progreso en prototipos de trabajo de un «mosaico», de unos 10 cm (3,9 pulgadas) de lado, que combina la recolección de energía solar, la conversión a RF y la transmisión inalámbrica. Estos mosaicos altamente integrados y altamente flexibles pesan menos de una décima parte de una onza (menos de 2,8 g) cada uno, y están diseñados para plegarse en una configuración con esencialmente cero espacio desperdiciado, para colocarse en un lanzador y enviarse a órbita, donde desplegarán.

Puede ver un mosaico prototipo recolectando luz y transmitiendo energía a un receptor en el video a continuación.

Demostración de MayTile

Por lo tanto, todo el generador solar espacial se diseñó como un conjunto ultramodular. Las tejas están diseñadas para incorporarse en tiras de 2 m de ancho (6,6 pies) de hasta 60 m (197 pies) de largo. Estas tiras están integradas en módulos que miden aproximadamente 60 x 60 m (197 x 197 pies).

Y así, un tercer grupo resolvió cómo construir una red de tamaño real combinando miles de mosaicos en módulos y miles de módulos en una colosal red de recolección y transmisión solar con un área de aproximadamente 9 km2 (3,5 millas cuadradas). Este grupo asume el desafío de crear estructuras espaciales ultraligeras y ultradelgadas para estos módulos que se pliegan de manera increíblemente apretada, luego se autodespliega en módulos masivos y conservan su forma y posición mientras la matriz gira a través del espacio como una alfombra voladora.

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Este equipo ya ha hecho un trabajo increíble; Inspirándose en el origami y el kirigami japoneses, diseñaron y crearon prototipos de estructuras enrollables, plegables y autoensamblables, incluidas las juntas enrollables, con un peso de solo 150 gramos por m² (0,45 oz por pie cuadrado). Algunos de ellos se pueden ver en el siguiente video.

Proyecto de energía solar espacial

Luego viene el problema de apuntar sus paneles solares al sol tanto y tan pasivamente como sea posible, mientras sigue apuntando electrónicamente sus transmisores a gigantescas estaciones receptoras en la Tierra. Y está la cuestión de exactamente qué órbita tomar: una órbita geosincrónica apuntando constantemente a un solo receptor en la Tierra debajo, o una órbita más baja y más barata que requeriría múltiples colectores solares y múltiples receptores conectados a la Tierra.

Los cálculos financieros en este punto parecen favorecer a este último; cinco paneles solares en una órbita terrestre media, equipados con colectores solares de dos lados y emisores de un solo lado, parecerían tener la ventaja en términos de costo nivelado de energía (LCoE), aunque tal sistema requeriría 39 lanzamientos espaciales en lugar de solo 13 para un sistema geosíncrono de red única, con muchas suposiciones, por supuesto. Pero el costo de la energía solar espacial aún estaría en el rango de $ 1-2 por kWh, una venta difícil dado que la electricidad de los EE. UU. Actualmente se vende en promedio a menos de $ 0.17/kWh.

El nivel de dificultad aquí probablemente pueda describirse como ridículamente cómico. Y, sin embargo, bajo la dirección de los profesores de Caltech Sergio Pellegrino, Harry Atwater y Ali Hajimiri, el equipo del Proyecto de Energía Solar Espacial continúa abordando el problema. Este trabajo pionero ha dado como resultado decenas y decenas de artículos de investigación publicados.

Los mosaicos encajarán en tiras, las tiras encajarán en la nave espacial
Los mosaicos encajarán en tiras, las tiras encajarán en módulos de naves espaciales, y la matriz gigante final consistirá en muchas naves espaciales volando en concierto.

Caltech

En diciembre de este año, esto también significará probar prototipos espaciales, un hito que refleja el increíble presupuesto con el que está trabajando este equipo. No está claro hasta dónde llegará el dinero para este proyecto, pero incluso $ 120 millones probablemente no harán mucho ruido en la enorme pila de spondoolies necesarios para instalar y operar una plataforma solar espacial de tamaño normal.

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La empresa neozelandesa Emrod nos dijo a principios de este mes que sería mucho más barato construir una red terrestre de recolección de energía renovable y simplemente transmitir la energía por satélite. Pero independientemente, la pura audacia del Proyecto de energía solar espacial, así como los avances fundamentales que está logrando en varias áreas diferentes, lo convierten en un proyecto de gran importancia.

Disfrute de una presentación sobre este trabajo innovador a continuación.

Energía solar espacial: un nuevo comienzo – Sergio Pellegrino – 31/10/2018

La fuente: Caltech

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

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Regístrese hoy para nuestro Espacio Café Israel por Meidad Pariente 15 de diciembre de 2022

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Este Space Café Israel contará con Dr. Reut Sorek Abramovich – Astrobiólogo, orador profesional, educador, explorador, astronauta analógico – en conversación con Meidad PadreSpaceWatch. Corresponsal global para Israel.

Temas biotecnológicos y de salud para futuras misiones espaciales, ¿quién asume el reto?

El Dr. Reut Sorek Abramovich es astrobiólogo en el Centro de Ciencias del Mar Muerto y Arava, bajo los auspicios de la Universidad Ben-Gurion del Negev. Sus temas de investigación incluyen el comienzo de la vida en la Tierra, la evolución y adaptación de los extremófilos, la evolución viral del Covid-19, el uso de bacterias y algas para sistemas de soporte de vida en el espacio, y la contaminación hacia adelante y hacia atrás en misiones de exploración humana. También es copresidenta del Departamento de Ciencias Espaciales de la prestigiosa Universidad Internacional del Espacio, Programa de Estudios Espaciales 2023 en Brasil. Realiza bastantes actividades científicas, educativas y de sensibilización, en Israel y en el extranjero.

Comenzó su carrera profesional en la unidad 8200 de las FDI, luego trabajó varios años en software cibernético en Check Point Software Technologies. Entonces decide recurrir a la biología, la genética y la ecología para comprender mejor el universo que la rodea y, algún día, encontrar vida extraterrestre. Recibió su doctorado en 2013 en Microbiología e Inmunología de la Escuela de Biotecnología y Ciencias Biomoleculares de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Australia.

En Israel, tuvo el placer de ser cofundadora de las ONG espaciales: D-MARS (Desert Mars Analog Ramon Station) y la Israel Mars Society. Participé como oficial científico astronauta analógico en D-MARS01, una misión de simulación de Marte en el cráter Ramon, Israel. Más tarde, en Amadee-2020, realizó un experimento con el equipo de astronautas analógicos de 6 personas del Foro Espacial de Austria para continuar e investigar los desafíos de la contaminación cruzada en la exploración humana.

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Enseñó y dirigió el programa de la Academia de Jóvenes Astronautas durante varios años en el Instituto Davidson de Educación Científica (en el Instituto Weizmann de Ciencias) y más tarde en el Negev. El programa ha llegado a la televisión y medios como: National Geographic Kids Magazine y la arena global STEAM. Equipos de estudiantes de secundaria y preparatoria tenían que comprender la ciencia espacial y trabajar como astronautas en su propia misión de simulación espacial en el desierto. Su proyecto educativo actual se llama ME-FIRST y aspira a traer un equipo de mujeres de la región de Medio Oriente y capacitarlas como astronautas, lo que de hecho conducirá a una nueva red de liderazgo de personas en Medio Oriente. experiencia (también conocida como lanzamiento), pero lo más importante: regresan como líderes a sus comunidades de origen. Este proyecto es en colaboración con Vered Cohen Barzilay y la organización Out of the Box. Ella espera unirse a este equipo y experimentar el espacio también, con suerte no sola ni una sola vez.

Meidad Pariente es una emprendedora e innovadora, con más de 25 años de experiencia en gestión de tecnología. Es CTO y cofundador de SPACECIALIST, y CIO y cofundador de SKY AND SPACE Company (empresa de redes de comunicación de nanosatélites). Anteriormente, fue CTO y cofundador de Soluciones espaciales efectivas (ahora Astroscale IL). Meidad ha asesorado a compañías de seguros espaciales y ha dirigido varios programas multidisciplinarios para ImageSat International, la división espacial de Elbit, The Technion y Rafael. Fue director técnico y director AIT de «Duchifat-1», el primer nanosatélite de Israel. En el pasado, trabajó en MBT-Space como operador de satélites, ingeniero de sistemas, ingeniero jefe de sistemas y arquitecto jefe de varios satélites de comunicación y observación de la Tierra. Durante su carrera en Israel Aerospace Industries, Meidad ganó siete «Premios a la mejora empresarial» y dos premios a «Desempeño excepcional». Meidad también es una administradora experimentada y miembro de la junta.

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El público tendrá la oportunidad de hacer preguntas en diálogo con Reut Sorek Abramovich.

Este Espacio Café Israel tendrá lugar en inglés.

SpaceWatch.Global es una revista y portal digital con sede en Europa para aquellos interesados ​​en el espacio y el impacto de gran alcance del sector espacial.

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Cómo las especificaciones del espacio de carga pueden engañarte sobre la verdad de su tamaño real

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Una de las especificaciones más importantes a buscar en coches es su capacidad de carga, pero no es tan simple como parece. La capacidad de carga se mide en pies cúbicos (cu-ft), por lo que los compradores de automóviles supondrán que mayor capacidad de carga significa que el automóvil tiene más espacio de carga, pero puede que no. así es cómo especificaciones del espacio de carga puede engañarlo sobre la verdad del espacio de carga real del automóvil.

Por qué es importante saber cuánto espacio de carga tienes

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La capacidad de carga de un automóvil es esencial, pero también es difícil de entender para la gente común. Por ejemplo, si alguien compra un automóvil deportivo potente, puede verificar sus indicadores para ver qué tan rápido va. Por otro lado, no es fácil medir la capacidad de carga de un automóvil. A veces, los propietarios sobreestiman el espacio de carga de su automóvil y ahí es donde comienzan los problemas.

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Esterilización distribuida de reactores de plasma compactos para protección planetaria en misiones espaciales

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Integración de CPPRs y su colocación dentro de la caja de esterilización

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Este artículo presenta un estudio de prueba de concepto que establece la efectividad del esterilizador de plasma activo (APS) para la esterilización en la protección planetaria.

APS utiliza reactores de plasma portátiles compactos (CPPR) para producir una descarga de barrera dieléctrica superficial, un tipo de plasma frío, que utiliza aire ambiental para generar y distribuir especies reactivas como el ozono que se utiliza para la descontaminación. Se realizaron pruebas de esterilización con bacterias patógenas (Escherichia coli y Bacillus subtilis) sobre materiales (Aluminio, Policarbonato, Kevlar y Orthofabric) relevantes para misiones espaciales.

Los resultados muestran que APS puede lograr reducciones logarítmicas de 4 a 5 en bacterias patógenas en cuatro materiales seleccionados, simultáneamente en 11 puntos en 30 minutos, usando 13,2 +/- 2,22 W de potencia. Las pruebas de esterilización espacial de datos muestran que APS puede esterilizar uniformemente múltiples áreas de una superficie contaminada en 30 minutos. La penetración del ozono a través de las capas de Kevlar y Orthofabric se logró utilizando CPPR sin un agente externo que facilitara la penetración. Las pruebas preliminares de compatibilidad de materiales con análisis SEM de materiales expuestos a APS no mostraron daños materiales significativos.

Por lo tanto, este estudio muestra el potencial de APS como una tecnología de esterilización duradera y liviana para la protección planetaria con las ventajas de una descontaminación espacial uniforme, bajas temperaturas de procesamiento, tiempos de exposición cortos, compatibilidad de materiales y la capacidad de desinfectar superficies porosas.

Declaración de Conflicto de Intereses

La patente provisional de EE. UU. (63/417,672) se presentó para el esterilizador de plasma activo para aplicaciones espaciales el 19 de octubre de 2022. La patente de EE. UU. 10,651,014 se emitió para el reactor de plasma portátil compacto el 12 de mayo de 2020.

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Bhaswati Choudhury, Tamara Revazishvili, Maria Lozada, Sarthak Roy, Emma Noelle Mastro, Sherlie Portugal, Subrata Roy https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.11.14.516453v1

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