¿Es posible generar una cantidad significativa de electricidad orbitando satélites hechos de materiales conductores en la magnetosfera de la Tierra con alta velocidad?

Sí, pero es relativamente ineficiente como medio para producir energía a bordo. Esto se debe a que el proceso genera energía a expensas de la energía cinética del satélite, que obtuvo en primer lugar por el gasto de combustible en un motor de reacción (que en sí mismo es relativamente ineficiente).

Se podría obtener más electricidad de la misma masa de reactivos químicos utilizados en un generador a bordo, como una celda de combustible, o mejor aún, de paneles solares desplegables, que funcionan muy bien a la distancia de la Tierra del sol.

El verdadero propósito del concepto no es tanto para la generación de energía a largo plazo, sino en realidad como un método para maniobrar una nave espacial. Las naves espaciales en órbita terrestre baja, como la estación espacial, están sujetas a una pequeña cantidad de resistencia de la atmósfera, incluso a 200 millas sobre la tierra. De vez en cuando, los propulsores de la estación deben usarse para reactivarla y evitar que la órbita se descomponga. Los cohetes consumen propulsores, que deben reponerse mediante vuelos de suministro, lo cual es muy costoso.

En cambio, con una correa, la energía de los paneles solares del satélite podría usarse para enviar corriente eléctrica a través de la correa, que en efecto se convierte en una bobina en un motor eléctrico, capaz de trabajar contra el campo magnético de la Tierra. De esta manera, la órbita del satélite puede, en principio, ser elevada por el trabajo realizado, sin usar propulsores. Genial, ¿eh?

Por el contrario, el dispositivo también podría usarse para bajar la órbita del satélite sin el requisito de propulsores. Esto podría evaluarse como un posible método para desorbitar un satélite al final de su vida útil, pero requiere una cuidadosa consideración de todos los pros y los contras a través de un proceso de ingeniería disciplinado.

(Una anécdota:
Recuerdo haber visto en vivo cómo un transbordador espacial intentaba desplegar millas de una correa de poder especial para probar esta idea, y recuerdo el momento en que falló, aparentemente causado por una falla en el aislamiento de la correa. Este fue uno de los experimentos más riesgosos jamás realizados en el espacio, especialmente utilizando el transbordador como plataforma, en lugar de un satélite no tripulado. Hubo un momento grave de “fruncimiento” después del fallo de la correa, cuando falló con el destello de un arco entre la correa y la plataforma de despliegue, montada en la bahía de carga útil. El experimento nunca se repitió. )

Para obtener más información, aquí hay un artículo archivado sobre esto que encontré después de escribir esta respuesta:

El experimento de Space Tether

Porque?, si. Cuando esto se intentó desde el transbordador espacial, parece que quemaron parte de la correa que sujeta el conductor. La energía sale de tu velocidad orbital y, por lo tanto, de tu altitud. Del mismo modo, si tiene energía para poner en un conductor, puede elevar su órbita.

Probablemente. Ha estado en la agenda de la NASA por un tiempo. Incluso hicieron un experimento:

El experimento de anclaje espacial, una empresa conjunta de EE. UU. E Italia, exigió que se desplegara una carga científica (un satélite grande y esférico) desde el transbordador espacial estadounidense al final de un cable conductor (anclaje) de 20 km (12.5 millas) largo. La idea era dejar que el transbordador arrastrara la correa a través del campo magnético de la Tierra, produciendo una parte de un circuito de dinamo. La corriente de retorno, desde el transbordador hasta la carga útil, fluiría en la ionosfera de la Tierra, que también conducía electricidad, aunque no tan bien como el cable.

Un propósito de tal configuración podría ser producir energía eléctrica, generando corriente para hacer funcionar el equipo a bordo del transbordador espacial. Esa electricidad tiene un precio: se le quita a la energía de movimiento (“energía cinética”) del transbordador, ya que la fuerza magnética en la correa se opone al movimiento y lo ralentiza. En principio, también debería ser posible revertir este proceso: una futura estación espacial podría usar células solares para producir una corriente eléctrica, que se bombearía a la correa en la dirección opuesta, de modo que la fuerza magnética aumentaría el movimiento orbital y elevaría la órbita a una altitud más alta.

El primer intento en el experimento de la correa terminó prematuramente cuando surgieron problemas con el mecanismo de despliegue, pero el del 25 de febrero de 1996 comenzó según lo planeado, desenrollando milla tras milla de cuerda mientras la corriente de dinamo observada crecía a la velocidad prevista. El despliegue estaba casi completo cuando sucedió lo inesperado: la correa se rompió de repente y su extremo se alejó rápidamente en el espacio en grandes ondulaciones ondulantes. La carga útil del satélite en el extremo más alejado de la correa permaneció unida por radio y se rastreó durante un tiempo, pero el experimento de la correa en sí había terminado.

Debido a la ruptura inesperada, la prensa vio ampliamente el experimento de la correa en ese momento como un fracaso costoso. Es cierto que la operación planificada durante el despliegue completo, durante varias horas, no pudo llevarse a cabo, ni se pudo recuperar la atadura y su satélite, lo que habría demostrado la viabilidad de las ataduras desplegables.

Sin embargo, muchos de los experimentos científicos ya habían comenzado durante el despliegue y arrojaron buenos datos. Y la ruptura en sí misma, aunque desafortunada, agregó un experimento no programado a la misión, que destacó los riesgos y las complejidades de operar equipos científicos en el espacio.

El experimento de Space Tether

En resumen, sí, es posible y probablemente factible, pero requiere un compromiso y también probablemente algunas pruebas (y fallas) antes de que la tecnología sea operativa y (posiblemente) estable. Pero puede que nunca sea tan seguro, ya que el entorno allí es inhóspito y la tecnología puede ser propensa a fallas por impactos o clima solar.

Y … la mejor manera de usar la electricidad allí es una historia similar … y ciertamente transmitirla a algún lugar (es decir, a la superficie del planeta) ofrece una serie de problemas que no necesariamente se resuelven fácilmente. Pero … sí, es posible.

¡¡Interesante pregunta!!

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