Energia Solar no Espaço

A conquista do espaço sempre esteve presente nos anseios da humanidade desde que os primeiros seres humanos começaram a observar a imensidão acima de nossas cabeças. Porém, foi somente em 1957, com o início da corrida espacial, que a antiga União Soviética conseguiu lançar o primeiro satélite na órbita da Terra, o Sputnik I, em uma disputa bastante acirrada com os Estados Unidos. O Sputnik I tinha como função apenas transmitir um sinal de beep, que podia ser captado na Terra. Apesar de simples, o Sputnik I iniciou uma era de conquista espacial que se mantém até hoje.

Uma das questões primordiais na conquista do espaço era a obtenção de energia para alimentar os equipamentos que fossem lançados para fora da Terra. Enquanto o Sputnik I levava uma bateria a base de Prata e Zinco, para as futuras missões espaciais seria necessário uma fonte de energia renovável, que pudesse funcionar por um longo tempo, e que não necessitasse de manutenção.

Satélite Sputnik I (1957 – URSS)

Foi então que, nos fins da década de 1950, o cientista alemão Hans Ziegler, conseguiu convencer a NASA a aplicar a tecnologia de painéis solares em um satélite. O Vanguard I foi o primeiro satélite lançado pela NASA, em 1958, que usava pequenos painéis solares para alimentar seus equipamentos. Ele era do tamanho de uma bola de futebol, e continha 4 pequenos painéis fotovoltaicos que foram capazes de gerar energia suficiente para manter o equipamento funcionando por 7 anos.

Apesar de ser considerada uma tecnologia pouco desenvolvida na época, a persistência do Dr. Ziegler fez surgir um dos mais importantes equipamentos para satélites, sondas e todos os outros equipamentos que exploram o espaço até hoje. Por esse feito, Ziegler é considerado o pai dos satélites com energia solar.

A partir do lançamento do Vanguard I, começou-se a usar painéis solares para gerar energia na maioria dos satélites e sondas, incluindo também a estação espacial internacional (ISS). O telescópio espacial Hubble.

Telescópio Espacial Hubble (1990 – NASA)

é um exemplo bastante interessante, que foi lançado em 1990 e se encontra em operação até hoje. Desde o seu lançamento, seus painéis solares foram substituídos 2 vezes por painéis mais modernos, mantendo assim, todos os equipamentos do telescópio em pleno funcionamento.

Já a sonda Rosetta, lançada em 2004 pela Agência Espacial Européias (ESA), para explorar o cometa  67P/Churyumov-Gerasimenko, usa 2 conjuntos de painéis fotovoltaicos de 32m² cada, capazes de gerar 850W a uma distância de 792 milhões de quilômetros  da Terra.

Sonda Espacial Rosetta (2004 – ESA)

É um dos equipamentos movidos a energia solar que mais se distanciaram da Terra. A sonda Juno, que chegou a Júpiter em 2016, atingiu uma distância ainda maior, de 793 milhões de quilômetros da Terra, a maior já alcançada, e seus painéis solares são capazes de produzir energia elétrica com apenas 4% da luz que é recebida aqui na Terra.

Existem inúmeros outros equipamentos de exploração espacial que utilizam a geração de energia a partir do sol, como os robôs Spirit e Opportunity que foram lançados para explorar a superfície de Marte, além de satélites que ficam estacionados na órbita terrestre.

Estação Espacial Internacional (1998)

De modo geral, os painéis usados em equipamentos espaciais precisam ter uma grande área de superfície que pode ser apontada para o sol. A maioria desses painéis são móveis, e podem ser direcionados para o sol, garantindo energia em todo o tempo, ou mesmo serem direcionados para o lado oposto ao sol, quando as baterias já estão totalmente carregadas. Esse é o caso da estação Espacial Internacional que possui um total de 375m² de painéis fotovoltaicos que rastreiam o sol, maximizando a produção de energia elétrica.

Sobre a composição dos painéis, as células solares usadas no espaço, em geral usam Arsênio e Gálio em sua composição, o que garante maior eficiência na produção de energia elétrica. Em testes já realizados na superfície da Terra, esse tipo de painel chegou a ter eficiência de 33,9%, praticamente o dobro das placas comuns de silício. O que limita a produção comercial de painéis a base de Arsênio e Gálio ainda é seu alto custo. O uso de Arsênio e Gálio prolongam a vida útil dos painéis. Além dos materiais utilizados nas células, vários outros aspectos tem sido estudados para melhorar a eficiência dos painéis fotovoltaicos usados no espaço como o uso de múltiplas junções.

Podemos ver que além de proporcionar avanços na exploração espacial, as pesquisas nessa área acabam por influenciar diretamente nos produtos que são comercializados no nosso dia-a-dia, inserindo novas tecnologias, reduzindo custos de produção e garantindo maior qualidade dos painéis fotovoltaicos e outros equipamentos.