Los ingenieros estadounidenses de los Laboratorios Bell presentaron la primera célula solar fotovoltaica en 1954. Cuatro años más tarde, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) lanzó al espacio paneles solares.
Hoy en día, los paneles solares alimentan el telescopio espacial James Webb, que ha ofrecido al mundo la mirada más detallada de los confines más remotos del universo hasta la fecha.
Imagen: NASA
La NASA lanzó el telescopio espacial Webb el día de Navidad de 2021. El telescopio consume menos energía de lo que se podría pensar. De hecho, solo se necesita un kilovatio, equivalente a la energía utilizada en el microondas para calentar un planto de comida, para alimentar el dispositivo. La NASA dijo que Webb seguirá siendo eficiente energéticamente a más de 1 millón de millas de la Tierra, alimentado de forma fiable por energía fotovoltaica.
En el observatorio principal de la nave hay un panel solar desplegable de 6 metros. Actuará como «central eléctrica» del telescopio, suministrando energía a todos sus instrumentos científicos, comunicaciones y sistemas de propulsión. El sistema está dimensionado a 2 kW para tener en cuenta la degradación que se producirá con el tiempo debido a las duras condiciones del espacio.
El conjunto se compone de cinco paneles conectados por bisagras para plegarse en el vehículo de lanzamiento, el cohete Ariane 5. La batería de a bordo del telescopio fue diseñada para durar sólo unas horas, por lo que el despliegue y la activación del conjunto se consideraron uno de los primeros pasos más críticos del viaje del telescopio. A continuación, se puede ver un vídeo del despliegue del conjunto desplegado.
Solar en el espacio
El telescopio James Webb no es el único proyecto de la NASA que depende de la energía fotovoltaica para alimentar sus sistemas. El pasado mes de junio, los astronautas Shane Kimbrough, de la NASA, y Thomas Pesquet, de la Agencia Espacial Europea (ESA), completaron su paseo espacial de mejora de la estación espacial internacional, instalando los paneles solares desplegables iROSA.
La instalación de los seis paneles ha costado unos 100 millones de dólares. Se espera que los paneles añadan más de 120 kW de capacidad, lo que aumentará la generación de energía de la estación entre un 20% y un 30%. Los paneles solares que se sustituyeron estaban diseñados para una vida útil de 15 años, pero llevaban funcionando continuamente desde diciembre de 2000. Aunque funcionaban bien, los conjuntos más antiguos mostraban signos de degradación, como era de esperar.
Imagen: NASA
El pasado mes de diciembre, la NASA anunció que está probando sistemas de propulsión eléctrica con energía solar para la defensa contra asteroides. La misión Double Asteroid Redirection Test (DART) empleará sistemas solares desplegables y un sistema de propulsión eléctrica de iones en red de 6,9 kW para redirigir asteroides en dirección a la Tierra, estrellando la pequeña nave contra el asteroide.
La nave está diseñada para impulsarse a unos 250 kilómetros por hora, guiada por una cámara de a bordo y un software de navegación autónomo, directamente hacia la trayectoria del asteroide. La prueba DART hará contacto con el asteroide del sistema Didymos, que se pondrá en órbita en septiembre de 2022.
La NASA también utiliza dos grandes conjuntos fotovoltaicos en forma de cruz para alimentar su misión Psyche, que llevará una nave a 1.500 millones de kilómetros de la Tierra hasta el asteroide Psyche. La misión consiste en explorar un gran asteroide rico en metales con la nave operada a distancia.
El conjunto solar de Psyche mide 7,1 pies de largo y 24 pies de ancho en cada lado cuando está completamente desplegado. Los dos conjuntos en forma de cruz se despliegan desde la nave, y representan el mayor conjunto solar desplegado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro, según informa la NASA. Tan grande, de hecho, que la nave entera no pudo desplegarse durante la prueba en el laboratorio de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe. La ASU se ha asociado con la NASA en esta misión, que observará la supuesta cantidad inusualmente alta de metales en la banda más gruesa del asteroide.
Imagen: NASA
En la Tierra, el conjunto solar puede generar unos 21 kW de electricidad, pero lejos del sol, junto a Psyche, solo producirán 2 kW, más o menos la misma demanda de energía que un secador de pelo. A pesar de esta baja cantidad de energía, será suficiente para alimentar el viaje previsto de tres años y medio hasta el asteroide, y los dos años de órbita y observación del cuerpo.
«Incluso al principio, cuando estábamos diseñando la misión en 2012, hablábamos de la propulsión eléctrica solar como parte del plan. Sin ella, no tendríamos la misión Psyche», afirma Lindy Elkins-Tanton, de la Universidad Estatal de Arizona, que, como investigadora principal, dirige la misión. «Y se ha convertido en parte del carácter de la misión. Se necesita un equipo especializado para calcular trayectorias y órbitas con propulsión eléctrica solar».
El lanzamiento está previsto para este mes de agosto, y la nave espacial Psyche podría establecer el primer contacto con el asteroide Psyche en 2026.
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