Un equipo formado por ingenieros españoles y británicos, entre los que figuran investigadores de la Universidad de Oviedo, ha realizado con éxito las primeras pruebas de integración de un sistema híbrido que combina energía solar y fuentes nucleares de calor para alimentar futuras misiones espaciales. Este nuevo sistema promete ampliar la vida útil y el alcance de las misiones de ciencia planetaria en las que las fuentes de energía tradicionales se ven limitadas.
Esta colaboración internacional se enmarca en un proyecto financiado por la Agencia Espacial Europea (ESA), que pretende dar solución a los problemas de suministro de energía a los que se enfrentan las misiones en entornos extremos, como las superficies de la Luna y Marte. Esta iniciativa está liderada por el grupo Sistemas Electrónicos de Alimentación (SEA), de la Universidad de Oviedo, junto a las universidades de Vigo y Leicester (Reino Unido).
LO MEJOR DE CADA TECNOLOGÍA
El profesor de la Universidad de Oviedo, Pablo Fernández Miaja, explica que, al agrupar la experiencia del Reino Unido en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs) con la de la Universidad de Oviedo en electrónica de potencia, y con el respaldo de las simulaciones térmicas del entorno espacial realizadas por la Universidad de Vigo, se ha desarrollado una base para la próxima generación de sistemas de energía híbridos RTG-solar. "Estamos combinando lo mejor de cada tecnología para asegurar que las misiones puedan operar durante más tiempo y en condiciones mucho más exigentes", añade.
Los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs) utilizan radioisótopos, que son átomos inestables que liberan energía en forma de calor de manera continua y durante largos periodos de tiempo. Ese calor se transforma en electricidad, lo que permite disponer de una fuente energética constante incluso cuando no hay luz solar.
El Grupo SEA lleva 40 años investigando y colaborando con la industria en el campo de la electrónica de potencia. Desde 2018, ha impulsado una línea de investigación en aplicaciones espaciales que ha abordado desde desarrollos para sustituir y mejorar componentes espaciales de fuentes de alimentación, estudios comparativos de arquitecturas de alimentación eléctrica y el desarrollo completo de sistemas de potencia.
Mientras la energía solar es la habitual en aplicaciones espaciales, su disponibilidad disminuye significativamente a medida que las misiones espaciales se expanden hacia entornos más exigentes del sistema solar. Un ejemplo son las misiones lunares que deben soportar la ausencia de luz solar durante noches con una duración de 14 días terrestres. Por el contrario, los RTG basados en Americio-241 proporcionan calor y energía constantes durante décadas.
La arquitectura híbrida utiliza un sistema de gestión de energía eléctrica, desarrollado por el grupo SEA, que permite combinar ambas fuentes de energía según sea necesario, lo que conlleva distintas ventajas: El sistema maximiza la generación de potencia en los periodos de máxima iluminación utilizando la energía solar disponible. El sistema mantiene las operaciones y garantiza la supervivencia durante la noche lunar aprovechando la energía constante del RTG. Los ingenieros reducen la masa total del sistema al optimizar el equilibrio entre energía solar y nuclear.
Las pruebas que ahora concluyen con éxito tuvieron lugar en el Space Park de Leicester, junto con la empresa spin-off de la Universidad de Leicester, Perpetual Atomics. Mediante esta empresa se capitalizan los más de 20 años de experiencia en el desarrollo de sistemas de energía para el espacio profundo basados en energía nuclear, las actividades de ciencias del espacio y de exploración espacial desarrolladas en la Universidad de Leicester.
Al presentar una integración vertical -desde el combustible hasta las fuentes de calor y los sistemas de potencia-, Perpetual Atomics ofrece soluciones innovadoras para proveer de energía a las misiones espaciales destinadas a los entornos más exigentes.
El doctor Ramy Mesalam, investigador principal del equipo de la Universidad de Leicester, afirma: "Con esta campaña de pruebas, el desarrollo de RTGs basados en Americio avanza. El éxito de esta prueba allana el camino para seguir desarrollando la tecnología y aplicarla directamente a futuras misiones. Esta colaboración demuestra que el futuro de la exploración espacial no consiste en elegir entre energía solar o nuclear, sino en la combinación inteligente de ambas".
José Antonio Fernández Álvarez, doctorando del equipo asturiano destinado en la Universidad de Leicester, subraya que "este tipo de sistemas híbridos abre la puerta a misiones más ambiciosas, capaces de operar en entornos donde hasta ahora era inviable mantener actividad científica continua. Poder venir al Space Park de Leicester a probar los sistemas desarrollados en la Universidad de Oviedo es una oportunidad excepcional".
El doctor Carlos Ulloa, de la Universidad de Vigo, defiende, por su parte, que "la colaboración internacional es el combustible del descubrimiento espacial moderno. Este logro conjunto entre España y el Reino Unido no solo refuerza nuestros lazos bilaterales, sino que también proporciona a la comunidad científica mundial una solución energética probada y escalable".
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