O Japão almeja um feito inédito no mundo em energia solar espacial.
O satélite de demonstração japonês OHISAMA tem lançamento previsto para o ano fiscal de 2026, em uma missão que poderá revolucionar a energia limpa.
Embora experimentos anteriores tenham detectado sinais transmitidos da órbita, o projeto OHISAMA pretende ser o primeiro no mundo a fornecer energia solar a um local receptor na Terra e convertê-la em eletricidade utilizável.
O satélite será transportado a bordo do pequeno foguete Kairos 5 da Space One Co.
Superando obstáculos climáticos
A energia solar espacial (SBSP, na sigla em inglês) refere-se ao conceito de colocar grandes painéis solares em órbita, capazes de converter a luz solar em eletricidade a bordo. Essa energia é transmitida sem fio, geralmente por micro-ondas ou, em alguns casos, por laser, para uma estação receptora na Terra.
A energia recebida é então convertida novamente em eletricidade para ser distribuída na rede.
A SBSP continua sendo uma tecnologia experimental e está posicionada como um objetivo de pesquisa e desenvolvimento de longo prazo dentro da estrutura do plano energético básico do governo japonês.
Diferentemente da energia solar e eólica instaladas em solo, a SBSP (Sistema de Energia Solar Fotovoltaica) é amplamente isolada de variáveis relacionadas às condições climáticas e ao ciclo dia-noite.
Além disso, a capacidade de modular a potência de transmissão e redirecionar a energia para diferentes locais pode tornar o SBSP uma opção flexível em caso de desastres e períodos de demanda flutuante.
Um modelo proposto pela Japan Space Systems (J-spacesystems), uma fundação de P&D sem fins lucrativos encarregada pelo Ministério da Economia, Comércio e Indústria de desenvolver o sistema, prevê uma arquitetura com painéis solares de 2,5 quilômetros quadrados implantados em órbita geoestacionária a aproximadamente 36.000 quilômetros acima da Terra.
A eletricidade gerada em órbita seria transmitida por micro-ondas para uma antena receptora terrestre com aproximadamente 4 quilômetros de diâmetro e, em seguida, injetada na rede elétrica.
De acordo com esse modelo, uma única unidade SBSP produziria aproximadamente 1 gigawatt, uma potência considerada suficiente para suprir mais de 10% do consumo anual de eletricidade de Tóquio.
Micro-ondas distribuídas a altitudes de 450 km
Segundo a J-spacesystems, o experimento testará se a energia transmitida do espaço na forma de micro-ondas pode ser convertida de forma eficiente em eletricidade na Terra.
O satélite OHISAMA, com peso aproximado de 180 kg, carrega um painel integrado de produção e transmissão de eletricidade com dimensões de 70 cm por 2 metros.
Sua capacidade de produção é de modestos 720 watts, mas a missão visa utilizar a energia recebida por uma antena parabólica de 64 metros no Centro de Espaço Profundo de Usuda, da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), na província de Nagano, para acender um LED.
A instalação de Usuda é usada para rastrear e se comunicar com espaçonaves no espaço profundo.
Após um teste bem-sucedido de transmissão de energia sem fio a partir de uma aeronave a uma altitude de 7 km em 2024, a missão do satélite transmitirá energia de uma órbita de 450 km para avaliar o impacto da distância de transmissão, da ionosfera e da atmosfera na eficiência.
Japão, líder na corrida do SBSP
Um dos principais desafios da transmissão de energia sem fio por SBSP é limitar a propagação do feixe induzida pela difração, o que normalmente requer aberturas de transmissão muito grandes e controle de fase preciso.
Muitos conceitos de SBSP dependem do controle de feixe retrodirecionado: o receptor terrestre envia um sinal piloto que o satélite usa para direcionar o feixe de micro-ondas para o receptor.
O Japão possui vasta experiência em pesquisa e desenvolvimento na transmissão de energia por micro-ondas e no apontamento retrodirecional de feixes.
Segundo a J-spacesystems, o desenvolvimento de SBSP está se acelerando nos Estados Unidos, na China e na Europa, e as forças armadas americanas também estariam desenvolvendo seus próprios satélites experimentais.
Proposto inicialmente nos Estados Unidos na década de 1960, o conceito de Sistemas de Energia Solar Baseados no Espaço (SBSP, na sigla em inglês) estima que esses sistemas poderiam fornecer até 10 vezes mais energia por ano do que a energia solar terrestre, uma vez que a cobertura de nuvens e o ciclo dia-noite limitam a produção na Terra.
No Japão, a pesquisa e o desenvolvimento de SBSP (Sistema de Propulsão a Vapor de Micro-ondas) estão em andamento desde a década de 1980. Por meio de testes em solo e outras modalidades, o Japão avançou na demonstração e validação de tecnologias de componentes-chave, incluindo controle de feixe de alta precisão, painéis integrados de geração e transmissão e conversão mais eficiente de energia elétrica em micro-ondas.
"Do ponto de vista tecnológico, o Japão é líder mundial nesta área", afirmou Hiroki Yanagawa, executivo sênior da divisão de Sistemas de Satélite e Observação da Terra da J-spacesystems.
SBSP PODERIA IMPULSIONAR A EXPLORAÇÃO LUNAR
Em 2023, o Instituto de Tecnologia da Califórnia lançou um demonstrador SBSP e transmitiu com sucesso energia em curtas distâncias no espaço, além de detectar sinais fracos de micro-ondas em solo. No entanto, isso não permitiu a geração de eletricidade utilizável em níveis significativos.
Se a eletricidade emitida por OHISAMA pudesse ser recebida, convertida e utilizada em terra, isso representaria uma inovação mundial.
Tal sucesso provavelmente seria seguido por mais testes em órbita, visando a comercialização na década de 2040. Aplicações potenciais a longo prazo incluem o fornecimento de energia a partir da órbita para apoiar missões de exploração lunar.
No entanto, o cronograma de lançamento continua dependendo do desempenho do foguete Kairos da Space One.
Após as falhas dos dois primeiros lançamentos, as atenções se voltaram para o voo do Kairos 3 em 25 de fevereiro.
"Embora foguetes estrangeiros fossem uma opção, escolhemos o Kairos em conformidade com a política nacional de apoio às capacidades de lançamento do setor privado japonês", disse Yanagawa, da J-spacesystems.
