En algún momento de las próximas dos décadas, los humanos se dirigirán a Marte para misiones a largo plazo de más de 400 días. Estancias tan prolongadas significan la construcción de ciudades marcianas, completas con hábitats seguros, laboratorios y otra infraestructura. Los futuros marcianos tendrán que hacer mucho para sobrevivir. Construirán sus ciudades, fabricarán su propia comida, destilarán agua, crearán combustible, fabricarán medicamentos y crearán otros suministros. Para hacer eso, usarán las instalaciones de fabricación que traen consigo. Todo eso requiere energía a montones. Como todos sabemos, Marte carece notablemente de formas obvias de producir electricidad. Entonces, ¿qué harán nuestros intrépidos exploradores para generar energía para sus nuevas vidas en el Planeta Rojo?
¡Marte necesita energía!
La sabiduría convencional dice que las unidades de energía nuclear similares a las que impulsan otras naves espaciales son la mejor opción. Son limpios, fiables y duraderas. Lo malo es que pesan mucho. Una nave espacial con destino a Marte estará muy limitada en lo que puede transportar. Por supuesto, tendrá tripulación y combustible. Sin embargo, todas esas personas necesitarán suministros, incluidas unidades de energía para usar en la superficie. Resulta que la mayoría de los cohetes actuales solo pueden transportar unas 100 toneladas (sin incluir el combustible). Solo una planta de energía nuclear que suministre alrededor de un kilovatio de energía sería de alrededor de 9,5 toneladas. Sin embargo, eso no es insuperable. Pero, los planificadores de misiones quieren minimizar el peso de una misión para sacar el máximo provecho de su inversión. Entonces, ¿qué pasaría si hubiera una alternativa más ligera a la nuclear? ¿Te gusta la energía solar?
Esa es la pregunta que un par de estudiantes graduados de la Universidad de California en Berkeley querían responder. Entonces, hicieron un proyecto de investigación buscando futuras fuentes de energía para los colonos marcianos. Aaron Berliner se especializa en ingeniería nuclear mientras que Anthony Abel está interesado en los avances en células fotovoltaicas para energía solar. Juntos, analizaron las necesidades de energía para una misión de seis personas que permanecería en Marte durante 480 días. En particular, observaron sitios en Marte donde la energía solar podría tener mucho sentido. Y, lo que encontraron parece contradecir la sabiduría convencional.
Si nuestros futuros marcianos se asientan en las latitudes medias, particularmente alrededor de las regiones ecuatoriales del planeta, las centrales de energía solar podrían triunfar sobre la nuclear. ¿Por qué es esto? En primer lugar, las latitudes medias reciben mucha luz solar, así que ¿por qué no aprovechar eso? En segundo lugar, las células de energía solar pesan menos que las plantas de energía nuclear. Para obtener la misma energía que una planta nuclear, la tecnología solar de nueva generación solo consumiría unas 8,3 toneladas de carga. Eso es un ahorro de peso significativo sobre la energía nuclear.
Marte y la energía solar de próxima generación
¿De qué tipo de celdas de energía estamos hablando aquí? Berliner y Abel analizaron los sistemas que usan energía fotovoltaica con electrólisis. Es decir, usan electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Los estudiantes también calcularon que parte de la energía generada durante el día se usaría para producir gas hidrógeno para usar en celdas de combustible. Esto es más o menos similar a la forma en que algunos hogares y empresas aquí en la Tierra utilizan la energía solar para almacenar energía en Powerwalls y baterías para uso nocturno.
¿La buena noticia? Toda esta bondad de la energía solar es posible con las tecnologías fotovoltaicas actuales. Y, por supuesto, la tecnología siempre está mejorando, por lo que para cuando una misión a Marte esté lista para despegar, las nuevas versiones de las celdas solares actuales estarán listas para usar.
“Los paneles de silicio que tiene en su techo, con construcción de acero, respaldo de vidrio, etc., simplemente no pueden competir con la nueva y mejorada energía nuclear”, dijo Abel en un comunicado de prensa de UC Berkeley, “pero estos nuevos y livianos paneles flexibles, cambian la situación”.
Ventaja: energía solar
Las ventajas de la energía solar en Marte superan los problemas. A pesar de que los colonos podrían tener que limpiar el polvo de las celdas de vez en cuando, su peso más ligero significa que se podrían enviar más paneles a Marte. Eso incluye sistemas de respaldo para los sistemas principales. A medida que las células más nuevas y más livianas entren en funcionamiento, la energía solar podría ser la principal fuente de energía para las futuras colonias marcianas. Eso no quiere decir que la energía nuclear no estará allí también. A la larga, los colonos pueden necesitar todas las tecnologías de generación de energía que puedan obtener, tanto por su confiabilidad como por su flexibilidad. Y, en un futuro cercano, con la necesidad de mantener bajos los costos, la energía solar bien puede ser el camino a seguir.
Para obtener más información, el artículo que escribieron Abel y Berliner se titula “Photovoltaics-Driver Power Production Can Support Human Exploration on Mars”, y se publicó en Frontiers in Astronomy and Space Sciences. Su trabajo fue financiado por la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias.
Artículo con fines divulgativos basado en el artículo original en Inglés.
Créditos: CC Petersen, Universe Today
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