Enxeñeiros españois e británicos proban con éxito un sistema híbrido de enerxía solar e fontes nucleares para alimentar misións espaciais

Un equipo formado por enxeñeiras e enxeñeiros españois e británicos e liderado polas universidades de Vigo, Oviedo e Leicester (Reino Unido) realizou con éxito as primeiras probas de integración dun sistema híbrido que combina enerxía solar e fontes nucleares de calor para alimentar futuras misións espaciais. Este novo sistema promete ampliar, segundo indican os seus responsables, a vida útil e o alcance das misións de ciencia planetaria nas que as fontes de enerxía tradicionais vense limitadas.

Esta colaboración internacional enmárcase nun proxecto financiado pola Axencia Espacial Europea (ESA), que pretende dar solución aos problemas de subministración de enerxía aos que se enfrontan as misións en contornas extremas, como as superficies da Lúa e Marte. Por parte da Universidade de Vigo participan na iniciativa desde o Aerospace Technology Researchd Group (ATRG), atlanTTic e a Escola de Enxeñaría Aeronáutica e do Espazo do campus de Ourense Carlos Ulloa, Fermín Navarro e Uxía García. As probas que agora conclúen con éxito tiveron lugar no Space Park de Leicester, xunto coa empresa spin-off da Universidade de Leicester Perpetual Atomics.

Sistemas de enerxía RTG-solar 

O proxecto, explican desde a súa organización, agrupa a experiencia do Reino Unido en xeradores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs), a da Universidade de Oviedo en electrónica de potencia e a da Universidade de Vigo en simulacións térmicas da contorna espacial. A confluencia deste coñecemento permite o desenvolvemento desta base para a próxima xeración de sistemas de enerxía híbridos RTG-solar. “Estamos a combinar o mellor de cada tecnoloxía para asegurar que as misións poidan operar durante máis tempo e en condicións moito máis esixentes”, comenta Pablo Fernández, profesor da Universidad de Oviedo, que participa na iniciativa a través do grupo de Sistemas Electrónicos de Alimentación (SEA). 

O equipo de investigación explica que a enerxía solar é a habitual en aplicacións espaciais pero a súa dispoñibilidade diminúe significativamente a medida que as misións espaciais se expanden cara contornas máis esixentes do sistema solar. Como exemplo citan as misións lunares, que deben soportar a ausencia de luz solar durante noites cunha duración de 14 días terrestres. Pola contra, engaden, os xeradores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs) utilizan radioisótopos, que son átomos inestables que liberan enerxía en forma de calor de maneira continua e durante longos períodos de tempo. Esa calor transfórmase en electricidade, o que permite dispor dunha fonte enerxética constante incluso cando non hai luz solar. Así, detallan as e os investigadores, os RTG baseados en Americio-241 proporcionan calor e enerxía constantes durante décadas. 

A arquitectura híbrida RTG-solar probada agora con éxito utiliza un sistema de xestión de enerxía eléctrica, desenvolvido polo grupo SEA, que permite combinar ambas fontes de enerxía segundo sexa necesario, o que conleva distintas vantaxes. Entre elas, o equipo investigador citan que o sistema maximiza a xeración de potencia nos períodos de máxima iluminación utilizando a enerxía solar dispoñible; que o sistema mantén as operacións e garante a supervivencia durante a noite lunar aproveitando a enerxía constante do RTG e que se reduce a masa total do sistema ao optimizar o equilibrio entre enerxía solar e nuclear.

Sobre a participación do equipo da UVigo no proxecto, Carlos Ulloa explica que mediante o uso de ferramentas de simulación avanzada lograron que o xerador non só aporte electricidade, senón que se integre activamente no control térmico do rover (o vehículo da misión), asegurando o seu funcionamento nas condicións máis hostís. “Para que un rover sobreviva ao polo sur lunar e aos seus -173°C, deseñamos un sistema que fusiona o control térmico e o eléctrico nun só modelo dinámico”, detalla o investigador. Este traballo apoiouse en dúas ferramentas de simulación avanzada clave: ESATAN, que calcula con precisión como a calor se radia entre o vehículo e o terreo lunar, e EcoSimpro, que simula o "corazón" do rover para analizar como responde o seu sistema de enerxía ante cada cambio brusco de temperatura. A calor residual do xerador de radioisótopos (RTG), sinala o equipo da UVigo, utilízase para manter a salvo as baterías e a electrónica durante a noite lunar.

Un logro conxunto 

Facendo valoración do avance acadado, Carlos Ulloa subliña que “a colaboración internacional é o combustible do descubrimento espacial moderno. Este logro conxunto entre España e o Reino Unido non só reforza os nosos lazos bilaterais, senón que tamén proporciona á comunidade científica mundial unha solución enerxética probada e escalable”. Pola súa banda, José Antonio Fernández, doutorando do equipo asturiano destinado na Universidade de Leicester, sinala que “este tipo de sistemas híbridos abre a porta a misións máis ambiciosas, capaces de operar en contornas onde ata agora era inviable manter actividade científica continua. Poder vir ao Space Park de Leicester a probar os sistemas desenvolvidos na Universidad de Oviedo é unha oportunidade excepcional”. Por último, o doutor Ramy Mesalam, investigador principal do equipo da Universidade de Leicester, afirma que “con esta campaña de probas, o desenvolvemento de RTGs baseados en Americio avanza. O éxito desta proba achanda o camiño para seguir desenvolvendo a tecnoloxía e aplicala directamente a futuras misións. Esta colaboración demostra que o futuro da exploración espacial non consiste en elixir entre enerxía solar ou nuclear, senón na combinación intelixente de ambas”.