Nuovo tipo di pannelli solari per le prossime missioni spaziali

Fatto il primo passo verso i viaggi nello spazio mediante alimentazione solare

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By inverse.com – Sarah Wells
12 agosto 2020
tradotto e adattato da Giampiero Muzi

Per decenni gli scienziati hanno mirato a creare il design del perfetto pannello solare a beneficio di tutti noi sulla Terra. Ora la ricerca suggerisce che questi potentissimi pannelli potrebbero anche avere un boom di utilizzo molto lontano dalle nostre case. In un nuovo studio, un team di scienziati tedeschi ha legato quattro diversi pannelli solari – composti da materiali organici e perovskite (un minerale costituito da titanato di calcio) – ad un razzo, e lo hanno lanciato nell’orbita terrestre bassa (low-Earth orbit, LOE) per vedere come reagiscono in condizioni non terrestri.

Il volo è durato solo sette minuti ma è stato sufficiente ai ricercatori per raccogliere alcune promettenti indicazioni di come questi pannelli si siano adattati al cambiamento.

Innanzitutto, non hanno mostrato un reale calo di funzionalità e anzi sono stati efficaci nel lavorare in condizioni di luce bassa meglio dei loro omologhi inorganici e più pesanti. Gli studiosi credono che queste capacità li rendano i primi candidati per i futuri viaggi nello spazio profondo.

Queste scoperte sono state pubblicate sulla rivista Joule il 12 agosto 2020. Nel documento i ricercatori del team spiegano che nei fatti la storia dei voli spaziali e della sperimentazione dei pannelli ad alimentazione solare non è stata finora soddisfacente. Nel 1959 fu lanciato il primo razzo ad alimentazione solare, l’Explorer 6; nei decenni recenti i test sui pannelli solari nello spazio sono stati fatti attraverso palloni stratosferici lasciati a fluttuare nella stratosfera terrestre. Questo non è esattamente uguale al raggiungimento delle attuali altezze orbitali. Il risultato di ciò è che è stato difficile per gli scienziati estrapolare come le recenti ricerche potrebbero essere applicate alle missioni nel cosmo. Per capire meglio questa realtà, è utile capire che la squadra di ricerca di cui stiamo parlando ha lanciato i loro pannelli solari nel cielo a circa 275 chilometri dal suolo.

Come funziona

Il razzo che trasporta una selezione di quattro pannelli solari ultra sottili si è alzato dalla Svezia nel giugno 2019, per una veloce rotazione di sette minuti nella zona LOE. I pannelli solari a bordo (o meglio, attaccati fuori al vano di carico) erano un mix di perovskite e materiale organico. Gli autori scrivono che queste celle solari erano così sottili e leggere (pesanti 900 grammi circa l’una) da generare comunque abbastanza elettricità per illuminare 300 normali lampadine.

Questo è 10 volte di più di quello che l’attuale tecnologia può fare“, spiega il primo autore dello studio, Lennart Reb, ricercatore dell’Università Tecnica di Monaco di Baviera (Germania). Ma mentre questi pannelli solari possono essere davvero impressionanti sulla Terra, scopo dello studio è stato quello di capire se possano mantenere le medesime prestazioni anche nello spazio. Dopo un primo lancio con successo e relativo atterraggio, in cui i pannelli sono sopravvissuti ai conseguenti stress fisici, gli studiosi hanno analizzato alcuni promettenti dati sul loro utilizzo futuro.



Oltre alla constatazione del mantenimento dell’efficienza anche in ambiente LOE, i ricercatori hanno rinvenuto che questi pannelli sono stati capaci di lavorare in un ambiente con poca luce dove l’unica fonte di illuminazione era quella sporadica prodotta dalla Terra.

Gli autori scrivono che questa scoperta non mostra solo la ottima performance dietro l’odierna tecnologia ma suggerisce anche sviluppi potenziali per le missioni future nello spazio profondo dove potremmo avere condizioni di luce fioca. “Questo è un buon indizio e conferma che la tecnologia può dedicarsi a ciò che viene chiamato missioni nello spazio profondo, quando potremo inviarli lontano nel cosmo, distanti dal Sole, dove normalmente i pannelli solari standard non riuscirebbero a lavorare“, dice l’autore senior dello studio e anche lui ricercatore dell’ateneo bavarese, Peter Müller-Buschbaum.

Anche se non provato da questo studio di ricerca, studi precedenti hanno anche dimostrato che lo spazio (naturalmente molto più secco della Terra) può attualmente essere un buon ambiente di applicazione per i pannelli solari in perovskite, che generalmente sulla Terra reagiscono meglio di altri a problemi di degradazione ambientale.

Il prossimo passo

Mentre questi pannelli solari lasciano intravedere molte promesse per l’alimentazione delle missioni nel cosmo in un modo economico e non ingombrante dal punto di vista fisico, ci sono anche altri numerosi fattori da considerare prima di installarli sulla prossima sonda stellare. Prima di tutto, gli autori dicono che saranno ancora necessari test di più lunga durata per verificarne le performance con un volo di lunga tratta, esattamente come una missione nel cosmo. E sfortunatamente, sette minuti di volo non possono essere considerati certamente come quel tipo di test.

Un altro aspetto, che le future ricerche avranno bisogno di verificare, riguarda quali possano essere gli effetti su questi pannelli di un ambiente di spazio estremo, come le radiazioni di particelle solari e cosmiche, la pressione ultra alta del vuoto o le enormi differenze di temperature. Con tutti i numerosi voli in partenza di astronavi commerciali – come mai accaduto prima – la speranza è che questo genere di dati possa essere raccolto in un non lontano futuro.

https://www.inverse.com/innovation/space-bound-solar-panels-for-deep-space

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