Espaço

Fazenda solar espacial poderá viabilizar colonização da Lua

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/07/2023

As fazendas solares, cada uma com 1 km², ficarão estacionadas em um ponto de equilíbrio gravitacional entre a Terra e a Lua.
[Imagem: Astrostrom]

Fazenda solar no espaço

A Agência Espacial Europeia (ESA) reforçou o apoio que vem dando à empresa suíça Astrostrom para o desenvolvimento de técnicas para a captura de energia solar no espaço e sua transmissão para uso no solo - da Terra, da Lua ou de Marte.

A Astrostrom já apresentou vários conceitos na área, mas o que está merecendo a atenção no momento é a Estação Maior de Energia Terra-Lunar (Greater Earth Lunar Power Station), cujo projeto atende pela sigla GE🜨-LPS - o símbolo de um círculo dividido por uma cruz central (🜨) é o símbolo astronômico grego para o planeta Terra.

O projeto prevê um satélite de energia solar construído principalmente a partir de recursos lunares, incluindo células solares fabricadas na Lua a partir de pirita de ferro monocristalina.

Inspirado em uma borboleta, o GE🜨-LPS conta com painéis solares em forma de V, com antenas integradas para transmissão da energia para o solo, tudo implantado em uma configuração de hélice que se estende por mais de um quilômetro quadrado de ponta a ponta.

O projeto produziria 23 megawatts contínuos de energia, transmitido por micro-ondas para receptores na superfície lunar, atendendo às necessidades das atividades de superfície, incluindo futuras bases tripuladas.

Não serão apenas painéis solares, as usinas espaciais serão habitadas e servirão até como hotel para turismo espacial.
[Imagem: Astrostrom]

Estação espacial de energia habitada

Mas gerar energia seria apenas uma das funções da GE🜨-LPS.

Localizada em um ponto Lagrange Terra-Lua, a cerca de 61.350 km da superfície lunar, a própria estação seria habitada, servindo como um portal entre as operações da Terra e da Lua.

Seus ambientes fornecerão gravidade artificial para fins de saúde, como ponto de parada de readaptação para os astronautas, ou como um hotel espacial, um destino turístico atraente por si só.

"O lançamento de um grande número de satélites de energia solar em escala de gigawatts em órbita, a partir da superfície da Terra, enfrentaria o problema de falta de capacidade de lançamento, bem como poluição atmosférica potencialmente significativa," disse Sanjay Vijendran, gerente do projeto na ESA.

"Mas, uma vez que um conceito como o GE🜨-LPS tenha comprovado o conceito dos processos de fabricação e montagem de componentes de um satélite de energia solar em órbita lunar, ele poderá ser ampliado para produzir mais satélites de energia solar a partir de recursos lunares para servir à Terra," acrescentou.

Esses satélites de energia solar fabricados na Lua exigiriam cerca de cinco vezes menos mudança de velocidade para colocá-los na órbita geoestacionária da Terra, em comparação com os satélites lançados da própria Terra.

"Isso também criaria muitos outros benefícios além de fornecer energia limpa suficiente para a Terra, incluindo o desenvolvimento de um sistema de transporte cislunar, mineração, processamento e instalações de fabricação na Lua e em órbita, resultando em uma economia de dois planetas e no nascimento de uma civilização espacial," disse Sanjay.

Célula solar monocristalina desenvolvida pela Crystalsol.
[Imagem: Crystalsol GmbH]

Célula solares fabricadas na Lua

O conceito de uma célula solar de camada monogrão (MGL) para compostos semicondutores foi proposto há mais de 50 anos por pesquisadores da Philips.

Mais recentemente, cientistas da Universidade de Tecnologia de Tallinn (TallTech), na Estônia, desenvolveram um protótipo feito com um composto semicondutor fabricado a partir de pós microcristalinos, conhecido pela fórmula química Cu₂CdGe(S_xSe_1-x)₄. A partir daí, uma empresa austríaca simplificou o composto, chegando ao Cu₂ZnSnS₄.

Atualmente a equipe da TallTech já está trabalhando na fabricação do composto fotovoltaico de pirita de ferro, que pode ser sintetizada a partir de um mineral chamado troilita, que compõe de cerca de 1% das amostras lunares trazidas pela Apollo.

Como a produção lunar de energia fotovoltaica na Lua a partir do silício se mostrou altamente problemática, o estudo optou por esta alternativa porque ela seria mais viável para a produção de células solares lunares: As células solares de camada monogrão possuem um processo de produção muito simples baseado na cristalização.

Projeto da linha de montagem lunar das células solares monocristalinas feitas de sulfeto de ferro.
[Imagem: Astrostrom]

Fábricas na Lua

Mas não basta que a matéria-prima lunar seja adequada, é preciso construir as fábricas de painéis solares na Lua. O projeto GE🜨-LPS já elaborou toda uma linha de montagem adequada para a fabricação das células solares de pirita de ferro.

O conceito se encaixa no projeto das fábricas lunares que a empresa já havia desenvolvido, baseadas em conceitos modulares que poderão servir para fabricar diversos produtos, além de beneficiamento dos minerais extraídos.

No papel, quase tudo está pronto para funcionar. A empresa conclui em seu relatório que o maior desafio agora será o financiamento para tentar tornar isso realidade: Meros US$99 bilhões.

O conceito também poderá ser aplicado para enviar energia para a Terra.
[Imagem: Astrostrom]

Passos para se chegar lá

A conclusão do estudo de viabilidade técnica e financeira do conceito, concluído agora, mostrou que o GE🜨-LPS pode virar realidade sem a necessidade de qualquer avanço tecnológico radical. A maioria das principais tecnologias para operações de mineração, beneficiamento e fabricação na superfície lunar já estão em uso ou em desenvolvimento na Terra atualmente. Essas tecnologias podem ser extrapoladas e adaptadas ao ambiente lunar, entregues de forma modular e gerenciadas telerroboticamente na superfície da Lua.

Os ganhos seriam grandes porque os satélites de energia solar produzidos na Lua seriam mais baratos do que qualquer satélite de energia solar comparável desenvolvido na Terra, e a eletricidade gerada para a Terra também seria competitiva em termos de custo com qualquer alternativa de energia baseada em satélite.

Contudo, será necessário um desenvolvimento substancial de engenharia para tirar todos esses conceitos do laboratório diretamente para o ambiente espacial.

A maior ressalva, porém, se deve ao conflito de interesses no estudo que levou a essas conclusões: Todo o trabalho foi coordenado por uma empresa que tem todo o interesse em firmar contratos com a ESA para desenvolver e iniciar a implantação das usinas de energia e de fabricação na Lua.