A ENERGIA SOLAR NA CONQUISTA DO ESPAÇO

A ENERGIA SOLAR NA CONQUISTA DO 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.

Figura 1: Satélite Sputnik I (1957 - URSS)

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

Figura 2: Telescópio Espacial Hubble (1990 - NASA)

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.

Figura 3: Sonda Espacial Rosetta (2004 - ESA)

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.

Figura 4: Estação Espacial Internacional (1998)

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.

 

Marciel Gomes

Equipe de P&D

GreenBras Energia Limpa

 

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