Investigadores dirigidos por el antiguo tecnólogo en jefe de la NASA esperan lanzar un satélite cuya forma de obtener energía sería el agua. El equipo de la Universidad de Cornell, dirigido por Mason Peck, desea que su dispositivo se convierta en el primer “CubeSat” del tamaño de una caja de zapatos en orbitar la Luna, demostrando al mismo tiempo el potencial del agua como fuente de energía aeroespacial. El agua es una sustancia segura y estable que es relativamente común incluso en el espacio, pero también podría ser utilizada ampliamente en la Tierra ahora que buscamos alternativas a los combustibles fósiles.
En tanto no desarrollemos un dispositivo de impulso por deformación o algún otro sistema futurista de propulsión, es probable que los viajes espaciales dependan en gran medida del tipo de cohetes propulsores que utilizamos en la actualidad. Éstos funcionan expulsando gas por la parte posterior del vehículo en una forma que, gracias a las leyes de la física, impulsan el cohete hacia adelante. Tales sistemas de propulsión para satélites deben ser ligeros y transportar una gran cantidad de energía en un espacio muy pequeño (alta densidad energética) con el objetivo de generar continuamente un poderoso impulso durante los muchos años, o incluso décadas, que la nave permanecerá en órbita.
Asimismo, la seguridad es extremadamente importante. El hecho de empaquetar energía en un pequeño volumen y masa en forma de combustible significa que hasta el más mínimo problema podría tener consecuencias desastrosas, como lo vimos en la reciente explosión del cohete SpaceX. El hecho de poner satélites en órbita colocando a bordo cualquier forma de combustible inestable podría significar un desastre por la pérdida del costoso equipo físico, e incluso de vidas humanas.
El agua es una manera de evitar este problema debido a que es, esencialmente, un medio de transporte de energía y no un combustible. El equipo de la Universidad de Cornell no planea utilizar el agua como propulsor, sino utilizar electricidad derivada de paneles solares para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno y utilizar ambos elementos como combustible. Ambos gases, cuando se combinan y se encienden, arden hasta explotar, generando la misma cantidad de energía que absorbieron durante el proceso de división. Esta combustión de gases puede utilizarse para impulsar el satélite hacia delante, hacerlo que aumente su velocidad o modifique su posición en la órbita de cualquier planeta o luna a la que se haya asignado.
Los paneles solares, que son muy confiables y no contienen partes móviles, son ideales para funcionar en un entorno de gravedad cero y en los ambientes extremos del espacio, al generar corriente eléctrica a partir de la luz del sol y permitir que el satélite trabaje activamente en su misión. Tradicionalmente, esta energía se almacena en baterías. Sin embargo, los científicos de Cornell desean utilizarla para crear su fuente de combustible al dividir el agua que lleva a bordo.
Electrólisis extraterrestre
En el proceso propuesto, conocido como electrólisis, se hace circular una corriente a través de una muestra de agua que generalmente contiene un electrólito soluble. Este proceso divide el agua en oxígeno e hidrógeno que se liberan separadamente en ambos electrodos. En la Tierra, se utilizaría la gravedad para separar los gases de manera que puedan ser almacenados y utilizados. Sin embargo, en la gravedad cero del espacio, el satélite deberá utilizar la fuerza centrífuga de la rotación para separar los gases de la solución.
La electrolisis se ha utilizado antes en el espacio para suministrar oxígeno a las misiones espaciales tripuladas sin la necesidad de utilizar tanques de oxígeno almacenado a alta presión, por ejemplo, en la Estación Espacial Internacional. Sin embargo, en lugar de enviar agua al espacio en pesadas cargas a bordo de cohetes, algún día también podremos extraerla de la luna o de los asteroides. Si este nuevo enfoque de utilizar el hidrógeno y el oxígeno como combustible para satélites resulta exitoso, es posible que tengamos en el espacio una fuente de ellos, lista para usarse. Esto significa que este sistema podría dar forma a la manera en la que alimentaremos al menos a algunas de las naves espaciales del futuro.
De los satélites a los automóviles
Como sucede con frecuencia, los avances en la tecnología espacial impulsan conceptos que tienen el potencial de ayudar a superar importantes problemas energéticos aquí en la Tierra. La electricidad es verdaderamente difícil de almacenar y, conforme aumentamos nuestras fuentes de energía renovable, necesitamos equilibrar el suministro y la demanda. Las granjas de energía eólica y solar son fuentes realmente ineficientes de generar energía renovable, no debido a que existan problemas con la tecnología que genera la energía, sino porque con frecuencia no podemos hacer nada útil con la energía que producen. Con frecuencia, la red eléctrica enfrenta problemas cuando existe una alta producción y una baja necesidad de energía.
La respuesta, al igual que en la propulsión en el espacio exterior, podría requerir el uso de los excedentes de electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Esto generaría un producto que puede ser almacenado y transportado en forma de combustible de hidrógeno. Cuando se requiera utilizar la energía, puede liberarse al recombinarlo con oxígeno proveniente de la atmósfera. Esto podría hacerse en una celda de combustible para volver a producir electricidad, o quemándolo en un motor de combustión o en un quemador de hidrógeno.
Riversimple, una empresa galesa de reciente creación, junto con importantes fabricantes de automóviles como Toyota y Volkswagen, ya produce automóviles alimentados mediante celdas de hidrógeno. De esta forma, si el hidrógeno se produce a partir de la energía solar en la forma en que se logra con el satélite de Cornell, esta tecnología espacial podría convertirse en parte de nuestra vida cotidiana más pronto de lo que imaginamos.
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Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation
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Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek