Um painel solar experimental permaneceu em órbita por sete anos, superando expectativas iniciais e demonstrando que fazendas fotovoltaicas no espaço são tecnicamente viáveis. Desenvolvido por pesquisadores das Universidades de Surrey e Swansea, no Reino Unido, o protótipo baseado em telureto de cádmio (CdTe) em filme fino resistiu a condições extremas, como radiação intensa e vácuo, coletando dados valiosos após mais de 30.000 órbitas terrestres.
Projetado para durar apenas um ano, o experimento, lançado em 2016 no satélite AlSat-1N, continua a fornecer evidências de que painéis leves e flexíveis podem revolucionar a geração de energia solar orbital, transmitindo eletricidade limpa para a Terra. Com atualizações de 2025 mostrando avanços globais, como missões japonesas e análises europeias, essa tecnologia ganha tração como solução sustentável para a transição energética. Neste artigo, exploramos o experimento, seus resultados, desafios e perspectivas futuras.
O Conceito de Fazendas Solares Espaciais: Por Que o Espaço é Ideal?
A ideia de captar energia solar no espaço não é nova – foi proposta nos anos 1960 por Peter Glaser, engenheiro aeroespacial tcheco-americano. No vácuo orbital, os painéis recebem radiação solar constante, sem interrupções de nuvens, poeira ou ciclo dia-noite, potencializando a eficiência em até 10 vezes comparado à Terra. Uma fazenda solar espacial poderia gerar energia 24 horas por dia, 99% do ano, transmitindo-a via micro-ondas ou lasers para receptores terrestres.
Vantagens principais incluem:
- Eficiência Máxima: Sem atmosfera, a captura é de 1.366 W/m² (constante solar), contra 1.000 W/m² na superfície terrestre em condições ideais.
- Escalabilidade: Estruturas modulares em órbita geoestacionária poderiam suprir demandas globais, reduzindo dependência de combustíveis fósseis.
- Sustentabilidade: Energia limpa sem emissões, ajudando na meta de net-zero até 2050, conforme o Acordo de Paris.
No entanto, barreiras práticas como custo de lançamento, transmissão de energia e durabilidade em ambiente hostil persistiam. O experimento britânico aborda diretamente essas questões, provando resiliência de materiais inovadores.
Comparação: Energia Solar Terrestre vs. Espacial
Aqui uma tabela resumindo diferenças chave, baseada em dados de 2025 da NASA e ESA:
| Aspecto | Solar Terrestre | Solar Espacial (Projeções) |
|---|---|---|
| Eficiência de Captura | 15-22% (painéis comerciais) | 30-40% (sem perdas atmosféricas) |
| Disponibilidade | 20-30% do tempo (clima, noite) | 99% (constante) |
| Custo Inicial (por kW) | US$ 0,50-1,00 | US$ 1.000+ (lançamentos atuais) |
| Manutenção | Alta (limpeza, reparos) | Baixa (automação orbital) |
| Potencial Global | Limitado por área terrestre | Ilimitado (órbita infinita) |
Fontes indicam que, com reduções de custo de lançamento (como SpaceX Starship, caindo para US$ 10/kg em 2025), o espacial se torna competitivo.
O Experimento AlSat-1N: Desenho e Lançamento
O estudo, publicado na Acta Astronautica em 2023, foi conduzido pelo Centro de Pesquisa em Energia Solar (CSER) da Universidade de Swansea e pelo Centro Espacial da Universidade de Surrey. Quatro células solares protótipos de CdTe em filme fino – com apenas 1,1 mícrons de espessura – foram integradas ao CubeSat AlSat-1N, um nanosatélite argelino-britânico lançado em 26 de setembro de 2016 pela Agência Espacial Europeia (ESA) via foguete Vega.
O foco era testar:
- Durabilidade: Resistência a radiação cósmica, ciclos térmicos (-150°C a +120°C) e vácuo.
- Eficiência: Potência por unidade de massa (até 500 W/kg, vs. 100 W/kg de silício tradicional).
- Custo: Fabricação barata via deposição em vidro ultra-fino, reduzindo peso em 90% comparado a painéis rígidos.
Craig Underwood, professor emérito de engenharia aeroespacial em Surrey, destacou: “Estamos muito satisfeitos que uma missão projetada para durar um ano ainda esteja funcionando após seis anos [até 2023]. Esses dados detalhados demonstram que os painéis resistiram à radiação e sua estrutura de película fina não se degradou sob as duras condições térmicas e de vácuo do espaço.”
O AlSat-1N completou mais de 30.000 órbitas em órbita baixa (LEO, ~700 km), coletando dados via telemetria. Em 2025, análises pós-missão confirmam operação contínua até a reentrada em 2023, estendendo o “sete anos” efetivos com dados residuais.
Resultados Notáveis: Resiliência e Desempenho
Após sete anos, as células CdTe mantiveram 80% da eficiência inicial (13-15% inicial, caindo para 10-12%). A degradação principal veio da difusão de átomos de ouro nos contatos elétricos, mas pesquisadores acreditam que substituir por materiais como níquel resolveria isso, elevando a vida útil para 20+ anos.
Pontos chave dos achados:
- Potência por Massa: 300-400 W/kg, superando silício (150 W/kg), facilitando lançamento de arrays maiores.
- Flexibilidade: Filme fino permite enrolar painéis para transporte compacto, reduzindo custos de lançamento em 50%.
- Custo por Watt: US$ 0,50/W em produção em escala, vs. US$ 2/W para painéis espaciais tradicionais.
- Resistência Ambiental: Nenhuma delaminação ou rachadura, apesar de 50.000 ciclos térmicos.
Dan Lamb, do CSER Swansea, afirmou: “Esta tecnologia pode levar a grandes usinas de energia solar de baixo custo no espaço, trazendo energia limpa de volta à Terra – e agora temos a primeira evidência de que funciona de forma confiável em órbita.” Em 2025, uma colaboração Swansea-Loughborough expande isso para células CdTe em vidro ultra-fino, financiada com £112.000 em suporte industrial, visando satélites e manufatura espacial.
Linha do Tempo do Experimento
- 2016: Lançamento no AlSat-1N; testes iniciais confirmam operação.
- 2017-2019: 3 anos de dados (publicados em Progress in Photovoltaics, 2021); eficiência estável em 90%.
- 2020-2023: Extensão para 6-7 anos; análise final mostra viabilidade comercial.
- 2025: Aplicações em novas missões; dados inspiram projetos europeus.
Essa longevidade excede expectativas, validando CdTe para aplicações espaciais.
Desafios Técnicos e Soluções Emergentes
Apesar dos sucessos, barreiras permanecem. A transmissão de energia para a Terra – via micro-ondas ou lasers – é crucial. O experimento Caltech’s Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1), lançado em 2023, testou o MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment), transmitindo potência detectável de órbita para receptores terrestres pela primeira vez. Em 2025, o SSPD-1 concluiu sua missão de 10 meses, demonstrando transmissão sem fio em espaço, com eficiência de 10-20% em protótipos.
Outros obstáculos:
- Lançamento: Custos altos (US$ 2.000/kg com Falcon 9); Starship da SpaceX visa US$ 10/kg até 2026.
- Montagem Orbital: Estruturas km² exigem robótica; NASA testa gêmeos digitais para simulações.
- Segurança: Micro-ondas devem ser de baixa intensidade (0,1 W/cm²) para evitar interferências; lasers enfrentam eficiência de conversão (50%).
Em 2025, a ESA’s Solaris Initiative avalia viabilidade, com decisão prevista para fim do ano. Japão lança OHISAMA em 2025 para transmissão de satélite.
Atualizações de 2025: Avanços Globais na Viabilidade
Em 2025, o espaço solar ganha momentum. Um estudo do King’s College London (agosto de 2025) modelou que painéis espaciais baseados em designs NASA poderiam suprir 80% das necessidades renováveis da Europa até 2050, reduzindo custos do grid em 15% e baterias em 67%. A NASA atualizou seu relatório de 2024, concluindo que, apesar de custos iniciais altos, gaps tecnológicos (como montagem robótica) podem ser resolvidos até 2030, tornando-o competitivo com eólicas e solares terrestres.
Outros destaques:
- China: Lança painéis 100% recicláveis de silício; testes de “adesivos” para instalação rápida.
- EUA: Caltech’s SSPD inspira projetos comerciais; Holland & Knight advoga por regulamentações para SBSP em 2025.
- Europa: ESA planeja demo em 2026; potencial para energia constante, resolvendo intermitência de renováveis terrestres.
Mercado projetado: US$ 1 trilhão até 2040, per Statista, com foco em transmissão sem fio.
Perspectivas para a Década de 2030: Realista ou Utópico?
Os pesquisadores veem potencial real para usinas espaciais na década de 2030, fornecendo energia sustentável em escala. Underwood conclui: “Esta tecnologia de células solares pode levar a grandes usinas de energia solar de baixo custo no espaço.” Com reduções de custo de lançamento e avanços em IA para montagem, protótipos comerciais podem surgir em 2028-2030.
Para o Brasil, oportunidades incluem parcerias com ESA ou NASA para transmissão equatorial, aproveitando localização geográfica. Desafios globais: regulamentações internacionais para espectro de micro-ondas e equidade de acesso.
Conclusão: Um Passo Gigante para a Energia Limpa
O painel solar que durou sete anos em órbita prova que fazendas fotovoltaicas espaciais não são ficção científica, mas uma realidade viável. Com eficiência comprovada de CdTe fino e avanços em transmissão como o MAPLE, a tecnologia avança rumo a uma era de energia ilimitada e limpa. Na década de 2030, poderemos ver satélites solares alimentando cidades inteiras, combatendo mudanças climáticas. Como Underwood resume, “Temos a primeira evidência de que funciona.” O futuro energético está no espaço – e ele está mais próximo do que nunca.
Com informações de Xataka Brasil.