Energía Solar Basada En El Espacio: Solución a gran escala al cambio climático o crisis de combustible

Por Fouad Sabry

¿Qué es la energía solar basada en el espacio?

La noción de energía solar basada en el espacio se refiere a la recolección de energía solar en el espacio exterior por medio de satélites de energía solar (SPS) y la posterior transmisión de esa energía a la Tierra. Fuera de la atmósfera, la luz del sol puede brillar durante más tiempo y es más brillante en general. Los sistemas de energía solar que están estacionados en el espacio pueden transformar la luz solar en otro tipo de energía que luego puede enviarse a través de la atmósfera a los receptores ubicados en la superficie de la tierra. Aquellos que buscan respuestas a gran escala a problemas como el cambio climático antropogénico o el agotamiento de los combustibles fósiles pueden encontrarlo atractivo.

Cómo se beneficiará

(I) Perspectivas y validaciones sobre los siguientes temas:

Capítulo 1: Energía solar basada en el espacio

Capítulo 2: Propulsión de naves espaciales

Capítulo 3 : Colonización espacial

Capítulo 4: Vela solar

Capítulo 5: Propulsión impulsada por rayos

Capítulo 6: Starwisp

Capítulo 7: Lightcraft

Capítulo 8: Rectenna

Capítulo 9: Propulsión láser

Capítulo 10: Transferencia inalámbrica de energía

Capítulo 11: Chang'e 1

Capítulo 12: Ascensor espacial lunar

Capítulo 13: Proyecto Echo

Capítulo 14: Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA

Capítulo 15 : Habitación lunar

Capítulo 16: Maldición de matriz adelgazada

Capítulo 17: LADEE

Capítulo 18: Plataforma de retransmisión estacionaria de gran altitud

Capítulo 19: Cohete térmico

Capítulo 20: Linterna lunar

Capítulo 21: Qu Satélite de retransmisión eqiao

(II) Respondiendo a las principales preguntas del público sobre la energía solar basada en el espacio.

(III) Ejemplos del mundo real del uso de la energía solar basada en el espacio en muchos campos.

(IV) 17 apéndices para explicar, brevemente, 266 tecnologías emergentes en cada industria para tener una comprensión completa de 360 ​​grados de las tecnologías de energía solar basadas en el espacio.

Quién es este libro Es para

Profesionales, estudiantes de pregrado y posgrado, entusiastas, aficionados y aquellos que quieren ir más allá del conocimiento básico o la información para cualquier tipo de energía solar basada en el espacio.

• Idioma: Español
• Editorial: Mil Millones De Conocimientos [Spanish]
• Fecha de lanzamiento: 17 oct 2022

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Derechos de autor

Energía solar basada en el espacio Copyright © 2022 por Fouad Sabry. Todos los derechos reservados.

Todos los derechos reservados. Ninguna parte de este libro puede ser reproducida en cualquier forma o por cualquier medio electrónico o mecánico, incluyendo sistemas de almacenamiento y recuperación de información, sin permiso por escrito del autor. La única excepción es por un revisor, que puede citar extractos cortos en una revisión.

Portada diseñada por Fouad Sabry.

Este libro es una obra de ficción. Los nombres, personajes, lugares e incidentes son productos de la imaginación del autor o se usan ficticiamente. Cualquier parecido con personas reales, vivas o muertas, eventos o lugares es completamente coincidencia.

Sobresueldo

Puede enviar un correo electrónico a [e-mail] con el asunto Energía solar basada en el espacio: solución a gran escala para el cambio climático o la crisis del combustible, y recibirá un correo electrónico que contiene los primeros capítulos de este libro.

Fouad Sabry

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www.1BKOfficial.org

Prefacio

¿Por qué escribí este libro?

La historia de escribir este libro comenzó en 1989, cuando era estudiante en la Escuela Secundaria de Estudiantes Avanzados.

Es notablemente como las escuelas STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas), que ahora están disponibles en muchos países avanzados.

STEM es un plan de estudios basado en la idea de educar a los estudiantes en cuatro disciplinas específicas: ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas, en un enfoque interdisciplinario y aplicado. Este término se usa típicamente para abordar una política educativa o una elección de currículo en las escuelas. Tiene implicaciones para el desarrollo de la fuerza laboral, las preocupaciones de seguridad nacional y la política de inmigración.

Había una clase semanal en la biblioteca, donde cada estudiante es libre de elegir cualquier libro y leer durante 1 hora. El objetivo de la clase es animar a los estudiantes a leer materias distintas al currículo educativo.

En la biblioteca, mientras miraba los libros en los estantes, noté libros enormes, un total de 5,000 páginas en 5 partes. El nombre del libro es La Enciclopedia de la Tecnología, que describe todo lo que nos rodea,desde el cero absoluto hasta los semiconductores, casi todas las tecnologías, en ese momento, se explicaban con ilustraciones coloridas y palabras simples. Comencé a leer la enciclopedia y, por supuesto, no pude terminarla en la clase semanal de 1 hora.

Así que convencí a mi padre para que comprara la enciclopedia. Mi padre compró todas las herramientas tecnológicas para mí al comienzo de mi vida, la primera computadora y la primera enciclopedia tecnológica, y ambas tienen un gran impacto en mí y en mi carrera.

He terminado toda la enciclopedia en las mismas vacaciones de verano de este año, y luego comencé a ver cómo funciona el universo y cómo aplicar ese conocimiento a los problemas cotidianos.

Mi pasión por la tecnología comenzó hace más de 30 años y aún así el viaje continúa.

Este libro es parte de La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes, que es mi intento de dar a los lectores la misma experiencia increíble que tuve cuando estaba en la escuela secundaria, pero en lugar de las tecnologías del siglo 20, estoy más interesado en las tecnologías emergentes del siglo 21, las aplicaciones y las soluciones de la industria.

La Enciclopedia de Tecnologías Emergentes constará de 365 libros, cada libro se centrará en una sola tecnología emergente. Puede leer la lista de tecnologías emergentes y su categorización por industria en la parte de Próximamente, al final del libro.

365 libros para dar a los lectores la oportunidad de aumentar su conocimiento sobre una sola tecnología emergente todos los días en el transcurso de un período de un año.

Introducción

¿Cómo escribí este libro?

En cada libro de La Enciclopedia de las Tecnologías Emergentes, estoy tratando de obtener información de búsqueda instantánea y cruda, directamente de las mentes de las personas, tratando de responder a sus preguntas sobre la tecnología emergente.

Hay 3 mil millones de búsquedas en Google todos los días, y el 20% de ellas nunca se han visto antes. Son como una línea directa a los pensamientos de la gente.

A veces eso es '¿Cómo elimino el atasco de papel?'. Otras veces, son los miedos desgarradores y los anhelos secretos que solo se atreverían a compartir con Google.

En mi búsqueda por descubrir una mina de oro sin explotar de ideas de contenido sobre Energía solar basada en el espacio, utilizo muchas herramientas para escuchar los datos de autocompletar de motores de búsqueda como Google, luego rápidamente saco cada frase y pregunta útil, la gente pregunta sobre la palabra clave Energía solar basada en el espacio.

Es una mina de oro de conocimiento de las personas, que puedo usar para crear contenido, productos y servicios frescos y ultra útiles. La gente amable, como tú, realmente quiere.

Las búsquedas de personas son el conjunto de datos más importante jamás recopilado sobre la psique humana. Por lo tanto, este libro es un producto en vivo, y constantemente actualizado por más y más respuestas para nuevas preguntas sobre Energía solar basada en el espacio, formuladas por personas, como usted y yo, que se preguntan sobre esta nueva tecnología emergente y les gustaría saber más sobre ella.

El enfoque para escribir este libro es obtener un nivel más profundo de comprensión de cómo las personas buscan en torno a la energía solar basada en el espacio, revelando preguntas y consultas que no necesariamente pensaría en la parte superior de mi cabeza, y respondiendo estas preguntas con palabras súper fáciles y digeribles, y navegar por el libro de una manera directa.

Entonces, cuando se trata de escribir este libro, me he asegurado de que sea lo más optimizado y específico posible. El propósito de este libro es ayudar a las personas a comprender mejor y aumentar sus conocimientos sobre la energía solar basada en el espacio. Estoy tratando de responder a las preguntas de la gente lo más cerca posible y mostrando mucho más.

Es una manera fantástica y hermosa de explorar preguntas y problemas que tienen las personas y responderlos directamente, y agregar perspicacia, validación y creatividad al contenido del libro, incluso lanzamientos y propuestas. El libro descubre áreas ricas, menos concurridas y, a veces, sorprendentes de demanda de investigación que de otro modo no alcanzaría. No hay duda de que, se espera que aumente el conocimiento de las mentes de los lectores potenciales, después de leer el libro utilizando este enfoque.

He aplicado un enfoque único para hacer que el contenido de este libro sea siempre fresco. Este enfoque depende de escuchar las mentes de las personas, mediante el uso de las herramientas de escucha de búsqueda. Este enfoque me ayudó a:

Conozca a los lectores exactamente donde están, para que pueda crear contenido relevante que toque la fibra sensible y genere una mayor comprensión del tema.

Mantén mi dedo firmemente en el pulso, para que pueda obtener actualizaciones cuando la gente hable sobre esta tecnología emergente de nuevas maneras y monitorear las tendencias a lo largo del tiempo.

Descubra tesoros ocultos de preguntas que necesitan respuestas sobre la tecnología emergente para descubrir ideas inesperadas y nichos ocultos que aumentan la relevancia del contenido y le dan una ventaja ganadora.

El bloque de construcción para escribir este libro incluye lo siguiente:

(1) He dejado de perder el tiempo en ideas viscerales y conjeturas sobre el contenido deseado por los lectores, llené el contenido del libro con lo que la gente necesita y dije adiós a las infinitas ideas de contenido basadas en especulaciones.

(2) He tomado decisiones sólidas, y he tomado menos riesgos, para obtener asientos de primera fila para lo que la gente quiere leer y quiere saber, en tiempo real, y usar los datos de búsqueda para tomar decisiones audaces, sobre qué temas incluir y qué temas excluir.

(3) He simplificado mi producción de contenido para identificar ideas de contenido sin tener que examinar manualmente las opiniones individuales para ahorrar días e incluso semanas de tiempo.

Es maravilloso ayudar a las personas a aumentar su conocimiento de una manera directa simplemente respondiendo a sus preguntas.

Creo que el enfoque de escribir este libro es único, ya que recopila y rastrea las preguntas importantes que hacen los lectores en los motores de búsqueda.

Reconocimientos

Escribir un libro es más difícil de lo que pensaba y más gratificante de lo que podría haber imaginado. Nada de esto hubiera sido posible sin el trabajo realizado por prestigiosos investigadores, y me gustaría reconocer sus esfuerzos para aumentar el conocimiento del público sobre esta tecnología emergente.

Dedicación

Para los iluminados, los que ven las cosas de manera diferente y quieren que el mundo sea mejor, no les gusta el status quo o el estado existente. Puedes estar demasiado en desacuerdo con ellos, y puedes discutir con ellos aún más, pero no puedes ignorarlos, y no puedes subestimarlos, porque siempre cambian las cosas ... Empujan a la raza humana hacia adelante, y mientras algunos pueden verlos como locos o aficionados, otros ven genios e innovadores, porque los que están lo suficientemente iluminados como para pensar que pueden cambiar el mundo, son los que lo hacen, y llevan a la gente a la iluminación.

Epígrafe

La noción de energía solar basada en el espacio se refiere a la recolección de energía solar en el espacio ultraterrestre por satélites de energía solar (SPS) y la posterior transmisión de esa energía a la Tierra. Fuera de la atmósfera, la luz solar puede brillar durante períodos de tiempo más largos y es más brillante en general. Los sistemas  de energía solar que están estacionados en el espacio pueden transformar la luz solar en otro tipo de energía que luego puede enviarse a través de la atmósfera a los receptores ubicados en la superficie de la tierra. Aquellos que buscan respuestas a gran escala a problemas como el cambio climático antropogénico o el agotamiento de los combustibles fósiles pueden encontrarlo atractivo.

Tabla de contenidos

Derechos de autor

Sobresueldo

Prefacio

Introducción

Reconocimientos

Dedicación

Epígrafe

Tabla de contenidos

Capítulo 1: Energía solar basada en el espacio

Capítulo 2: Propulsión de naves espaciales

Capítulo 3: Colonización espacial

Capítulo 4: Vela solar

Capítulo 5: Propulsión accionada por haz

Capítulo 6: Starwisp

Capítulo 7: Lightcraft

Capítulo 8: Semiconductor de banda prohibida ancha

Capítulo 9: Propulsión láser

Capítulo 10: Transferencia de energía inalámbrica

Capítulo 11: Chang'e 1

Capítulo 12: Proyecto Echo

Capítulo 13: Instituto de Conceptos Avanzados de la NASA

Capítulo 14: Programa de Investigación y Tecnología Exploratoria de Energía Solar Espacial

Capítulo 15: Lista de misiones de la NASA

Capítulo 16: Maldición de matriz diluida

Capítulo 17: LADEE

Capítulo 18: Rectenna óptica

Capítulo 19: Plataforma de relé estacionaria de gran altitud

Capítulo 20: Linterna lunar

Capítulo 21: Satélite de retransmisión Queqiao

Epílogo

Sobre el autor

Próximamente

Apéndices: Tecnologías emergentes en cada industria

Capítulo 1: Energía solar basada en el espacio

La noción de recolectar energía solar en el espacio ultraterrestre utilizando satélites de energía solar (SPS) y luego transmitir esa energía a la Tierra se conoce como energía solar basada en el espacio (SBSP, SSP). Fuera de la atmósfera, la luz solar es más intensa y puede brillar continuamente (o casi continuamente) durante todo el día. Los sistemas de energía solar que se encuentran en el espacio pueden convertir la luz solar en otro tipo de energía (como microondas), que luego puede enviarse a través de la atmósfera de la Tierra y recibirla mediante receptores ubicados en la superficie del planeta. Aquellos que buscan respuestas a gran escala a problemas como el cambio climático antropogénico o el agotamiento de los combustibles fósiles pueden encontrarlo atractivo (como el pico del petróleo).

Desde principios de la década de 1970, se han investigado varios conceptos diferentes de SBSP, pero ninguno de ellos es económicamente viable dados los gastos de lanzamiento espacial en la actualidad. Algunos expertos en el campo de la tecnología plantean la hipótesis de que esto puede cambiar en un futuro no muy lejano con el advenimiento de la fabricación espacial utilizando materiales derivados de asteroides o la luna, o con el advenimiento de nuevos métodos radicales de lanzamiento espacial distintos de la cohetería.

Además de ser costoso, SBSP también presenta una serie de desafíos técnicos, uno de los cuales es la cuestión de cómo transportar energía desde la órbita hasta la superficie de la tierra. Dado que los cables que se extienden desde la superficie de la Tierra hasta un satélite en órbita no son posibles con la tecnología que está disponible en la actualidad, los diseños SBSP generalmente incorporan la transmisión de energía inalámbrica a pesar de las ineficiencias de conversión inherentes que lo acompañan. Además, las consideraciones de uso de la tierra deben tenerse en cuenta para las estaciones de antena necesarias que se requieren para recibir la energía en la superficie de la Tierra. Esta energía se enviaría desde el satélite colector a un colector (o rectenna de microondas) ubicado en la superficie de la tierra, donde se convertiría de energía solar en energía eléctrica y se utilizaría para alimentar un transmisor de microondas o emisor láser. En contraste con las impresiones dadas por las obras de ficción, la mayoría de los diseños ofrecen densidades de energía del haz que no serían perjudiciales si las personas humanas estuvieran expuestas involuntariamente a ellas, como si el haz de un satélite transmisor se desviara de su curso. Sin embargo, debido a la enorme escala de las antenas de recepción que se requerirían, todavía se requerirían extensas extensiones de tierra muy cerca de los consumidores finales. La vida útil de los colectores espaciales frente a los obstáculos planteados por la exposición a largo plazo al entorno espacial, incluido el deterioro causado por la radiación y los daños causados por el impacto de micrometeoroides, podría convertirse en una preocupación para el SBSP.

A partir del año 2020, los Estados Unidos de América, Japón y China están haciendo esfuerzos concertados para avanzar en el SBSP.

En 2008, Japón aprobó la Ley Espacial Básica, que definió la energía solar espacial como un objetivo nacional. JAXA tiene un camino hacia el SBSP comercial, que fue diseñado de conformidad con la Ley Espacial Básica.

En 2015, en la Conferencia Internacional de Desarrollo Espacial, la Academia China de Tecnología Espacial (CAST) presentó su plan.

El mes de febrero de 2019, Science and Technology Daily (科技日报, Keji Ribao), una publicación que sirve como periódico oficial del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la República Popular China, se ha afirmado que la construcción de una instalación de prueba ha comenzado en el distrito de Bishan de Chongqing.

El vicepresidente de CAST, Li Ming, fue citado afirmando que China anticipa convertirse en el primer país en establecer una planta de energía solar espacial en funcionamiento con uso práctico.

Según informes recientes, los científicos chinos quieren lanzar una serie de centrales eléctricas espaciales que varían en tamaño de pequeñas a medianas entre los años 2021 y 2025.

Una breve pieza de ciencia ficción titulada Razón fue escrita por Isaac Asimov y publicada en 1941. En este cuento, una estación espacial recoge energía del sol y la envía a otros planetas a través de haces de microondas. La primera descripción de la idea SBSP, que se denominó por primera vez el sistema de energía solar satelital (SSPS), se hizo en noviembre de 1968.

El Congreso de los Estados Unidos dio permiso al Departamento de Energía (DoE) y a la NASA para realizar investigaciones cooperativas sobre la idea entre los años 1978 y 1986. El Programa de Desarrollo y Evaluación del Concepto de Sistema de Energía Satelital fue establecido por ellos. Las investigaciones sobre si un proyecto de este tipo podría diseñarse con éxito dieron lugar a la publicación de muchos estudios. Son los siguientes:

Requisitos de recursos (materiales críticos, energía y tierra)

Escenarios financieros/de gestión

Aceptación pública

La aplicabilidad de las regulaciones estatales y locales a las instalaciones que contienen antenas receptoras de microondas para sistemas de energía satelital

Participación estudiantil

La posibilidad de que los láseres se utilicen para la transmisión de energía SBSP

Acuerdos internacionales

Centralización/Descentralización

El mapeo de áreas prohibidas alrededor de los sitios de antenas receptoras

Preocupaciones con respecto a la economía y la demografía en relación con el despliegue

Algunas preguntas y sus respuestas

La influencia de la atmósfera en la propagación de rayos láser y directamente alimentados por los láseres solares

Experimento de divulgación pública

Transmisión y recepción de energía eléctrica Revisión y análisis de la situación técnica

Transporte espacial

Después de las elecciones que tuvieron lugar en los Estados Unidos en 1980, hubo un cambio en el gobierno, y el proyecto no continuó. Según las conclusiones de la Oficina de Evaluación Tecnológica, actualmente no se dispone de información suficiente sobre los elementos técnicos, económicos y ambientales de las MSF para adoptar una decisión informada sobre si continuar o no con su desarrollo y despliegue. Además, hacer una demostración de SPS o un programa de verificación de ingeniería de sistemas sin realizar primero más investigaciones sería un esfuerzo comercial de alto riesgo.

El programa Space Solar Power Exploratory Research and Technology (SERT) fue establecido por la NASA en 1999 por las siguientes razones:

Llevar a cabo estudios de diseño basados en una serie de diferentes ideas de demostración de vuelo.

Realice investigaciones para determinar la viabilidad general, el diseño y las necesidades, luego evalúe esos estudios.

Desarrollar diseños conceptuales de subsistemas que utilicen tecnologías SSP más sofisticadas para el beneficio de posibles aplicaciones futuras en el espacio o en tierra.

Desarrollar un plan de acción inicial para que los Estados Unidos realicen un esfuerzo tecnológico agresivo (en colaboración con socios extranjeros) e implementen dicha estrategia.

Desarrollar y demostrar aspectos importantes de la energía solar espacial (SSP) a través de la construcción de hojas de ruta de desarrollo tecnológico y demostración.

SERT comenzó el proceso de desarrollo de un concepto de satélite de energía solar (SPS) para un futuro sistema de energía espacial de gigavatios. El objetivo de este concepto era proporcionar energía eléctrica convirtiendo la energía del sol y transmitiéndola a la superficie de la tierra. SERT también proporcionó un camino de desarrollo conceptual que haría uso de tecnologías que ya existen. Para transformar la luz solar en energía utilizable, SERT recomendó el uso de una estructura de gossamer fotovoltaico inflada equipada con lentes concentradoras o motores térmicos solares. La iniciativa investigó ubicaciones orbitales sincrónicas y geosincrónicas para posibles ubicaciones del sistema. Algunas de las conclusiones del SERT:

Existe una gran posibilidad de que la creciente demanda de energía continúe durante muchas décadas más, lo que resultará en la construcción de centrales eléctricas adicionales de diferentes capacidades.

Es posible que estas plantas tengan una influencia negativa en el medio ambiente, así como en el suministro mundial de energía y la dinámica política internacional.

El uso de fuentes renovables de energía es una estrategia atractiva desde un punto de vista filosófico y de ingeniería.

Debido a las necesidades intrínsecas de tierra y agua, muchos tipos diferentes de fuentes de energía renovables están restringidas en su capacidad para producir electricidad de carga base a un precio asequible, lo cual es esencial para el crecimiento y el éxito de la industria global.

De acuerdo con los resultados de su Estudio de Definición de Concepto, parece que las ideas de energía solar espacial están listas para ser traídas de vuelta a la conversación.

Ya no es exacto pensar que los satélites de energía solar necesitan gastos iniciales imposiblemente masivos en infraestructura permanente antes de la instalación de plantas de energía productivas. Este concepto erróneo tiene que ser erradicado.

En comparación con otras fuentes potenciales de energía, los sistemas de energía solar en el espacio parecen proporcionar una multitud de beneficios importantes para el medio ambiente circundante.

La viabilidad económica de los sistemas de energía solar espacial depende de una amplia gama de factores y del desarrollo satisfactorio de una amplia gama de nuevas tecnologías (entre las que destaca la disponibilidad de un acceso al espacio de un costo mucho menor del que se ha dispuesto); Sin embargo, lo mismo puede decirse de un gran número de otras opciones avanzadas de tecnología de energía.

Hay una buena posibilidad de que la energía solar espacial puede terminar siendo un contendiente importante entre las posibilidades para satisfacer la creciente necesidad de energía en el siglo 21.

Si los servicios de aprovisionamiento basados en el espacio van a ser económicamente sostenibles, los costos de lanzamiento desde la órbita terrestre baja a la órbita geosincrónica deberán estar en la región de $ 100 a $ 200 por kilogramo de carga.

Un extenso artículo titulado It's Always Sunny in Space fue escrito por Susumu Sasaki y publicado en la edición de mayo de 2014 de la revista IEEE Spectrum. Según la información presentada en el artículo, ha sido objeto de muchos estudios previos y de ciencia ficción durante décadas, pero la energía solar basada en el espacio podría finalmente convertirse en una realidad, y dentro de 25 años, según una propuesta de investigadores de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) con sede en Tokio.

El 12 de marzo de 2015, JAXA hizo el anuncio de que tuvieron éxito en la transmisión inalámbrica de 1,8 kilovatios a un pequeño receptor ubicado a 50 metros de distancia. Esto se logró convirtiendo la energía en microondas y luego de nuevo en electricidad. Esta es la estrategia típica para lidiar con este tipo de poder.

La idea de SBSP es atractiva debido al hecho de que la recolección de electricidad solar en el espacio ofrece una serie de beneficios significativos sobre hacerlo en la superficie de la tierra:

En el espacio, siempre es mediodía solar, que corresponde a la mitad del día.

Debido a la ausencia de barreras causadas por cosas como gases del aire, nubes, polvo y otros sucesos meteorológicos, las superficies recolectoras pueden recibir luz solar mucho más intensa.