Japón aspira a ser el primero del mundo en energía solar basada en el espacio
Está previsto que el satélite de demostración japonés OHISAMA se lance durante el año fiscal 2026 para una misión que podría revolucionar la energía limpia.
Aunque experimentos anteriores han detectado señales transmitidas desde la órbita, el proyecto OHISAMA pretende ser el primero del mundo en entregar energía solar a un sitio receptor en la Tierra y convertirla en electricidad utilizable.
El satélite será transportado a bordo del pequeño cohete Kairos 5 de Space One Co.
Evitando obstáculos climáticos
La energía solar espacial (SBSP) se refiere al concepto de colocar grandes paneles solares en órbita capaces de convertir la luz solar en electricidad a bordo. Esta energía se transmite de forma inalámbrica, generalmente mediante microondas o, en algunos casos, mediante láser, a una estación receptora en la Tierra.
La energía recibida se convierte luego nuevamente en electricidad para distribuirse en la red.
La SBSP sigue siendo una tecnología experimental y se posiciona como un objetivo de investigación y desarrollo a largo plazo dentro del marco del plan energético básico del gobierno japonés.
A diferencia de la energía solar y eólica terrestre, la SBSP está en gran medida aislada de las variables relacionadas con las condiciones climáticas y el ciclo día-noche.
Además, la capacidad de modular la potencia de transmisión y redirigir la energía a diferentes ubicaciones podría hacer del SBSP una opción flexible en caso de desastres y períodos de demanda fluctuante.
Un modelo propuesto por Japan Space Systems (J-spacesystems), una fundación de investigación y desarrollo sin fines de lucro encargada por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria de desarrollar el sistema, prevé una arquitectura con paneles solares de 2,5 kilómetros cuadrados desplegados en una órbita geoestacionaria a aproximadamente 36.000 kilómetros sobre la Tierra.
La electricidad generada en órbita se transmitiría por microondas a una antena receptora terrestre de aproximadamente 4 kilómetros de diámetro, y luego se inyectaría en la red eléctrica.
Según este modelo, una sola unidad SBSP produciría aproximadamente 1 gigavatio, una potencia suficiente para cubrir más del 10 por ciento del consumo eléctrico anual de Tokio.
Microondas distribuidas a altitudes de 450 km
Según J-spacesystems, el experimento probará si la energía transmitida desde el espacio en forma de microondas puede convertirse eficientemente en electricidad en la Tierra.
El satélite OHISAMA, con un peso aproximado de 180 kg, lleva un panel integrado de producción y transmisión de electricidad de 70 cm por 2 metros.
Su capacidad de producción es de unos modestos 720 vatios, pero la misión pretende utilizar la energía recibida por una antena parabólica de 64 metros en el Centro de Espacio Profundo Usuda de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA), en la Prefectura de Nagano, para encender un LED.
La instalación Usuda se utiliza para rastrear y comunicarse con naves espaciales en el espacio profundo.
Después de una prueba exitosa de transmisión de energía inalámbrica desde una aeronave a una altitud de 7 km en 2024, la misión del satélite transmitirá energía desde una órbita de 450 km para evaluar el impacto de la distancia de transmisión, la ionosfera y la atmósfera en la eficiencia.
JAPÓN, LÍDER EN LA CARRERA DEL SBSP
Uno de los principales desafíos del suministro de energía inalámbrica SBSP es limitar la propagación del haz inducida por difracción, lo que generalmente requiere aperturas de transmisión muy grandes y un control de fase preciso.
Muchos conceptos de SBSP se basan en el control del haz retrodirigido: el receptor terrestre envía una señal piloto que el satélite utiliza para dirigir el haz de microondas al receptor.
Japón tiene una amplia experiencia en I+D en transmisión de potencia de microondas y orientación de haz retrodireccional.
Según J-spacesystems, el desarrollo del SBSP se está acelerando en Estados Unidos, China y Europa, y se informa que el ejército estadounidense también está desarrollando sus propios satélites experimentales.
Propuesto por primera vez en Estados Unidos en la década de 1960, el concepto SBSP estima que los sistemas espaciales podrían proporcionar hasta 10 veces más energía por año que la energía solar terrestre, porque la cobertura de nubes y el ciclo día-noche limitan la producción en la Tierra.
En Japón, la investigación y el desarrollo del SBSP se llevan a cabo desde la década de 1980. Mediante ensayos en tierra y otras pruebas, Japón ha avanzado en la demostración y validación de tecnologías de componentes clave, incluido el control de haz de alta precisión, paneles integrados de generación y transmisión y una conversión más eficiente de energía eléctrica en microondas.
"Desde un punto de vista tecnológico, Japón es líder mundial en este campo", afirmó Hiroki Yanagawa, alto ejecutivo de la división de Sistemas Satelital y Observación de la Tierra de J-spacesystems.
SBSP PODRÍA IMPULSAR LA EXPLORACIÓN LUNAR
En 2023, el Instituto Tecnológico de California lanzó un demostrador SBSP y transmitió energía con éxito a cortas distancias en el espacio, detectando señales de microondas débiles en tierra. Sin embargo, esto no permitió la generación de electricidad utilizable a niveles significativos.
Si la electricidad emitida por OHISAMA pudiera recibirse, convertirse y utilizarse en tierra, representaría una primicia mundial.
Es probable que ese éxito sea seguido por más pruebas en órbita, con vistas a su comercialización en la década de 2040. Entre las posibles aplicaciones a más largo plazo se incluye el suministro de energía desde la órbita para apoyar misiones de exploración lunar.
Sin embargo, el calendario de lanzamiento sigue dependiendo del rendimiento del cohete Kairos de Space One.
Tras los fracasos de los dos primeros lanzamientos, la atención se centró en el vuelo de Kairos 3 el 25 de febrero.
"Aunque los cohetes en el extranjero eran una opción, elegimos Kairos de acuerdo con la política nacional de apoyar las capacidades de lanzamiento del sector privado de Japón", dijo Yanagawa de J-spacesystems.
