Investigadores del campus buscan fórmulas para mejorar la potencia eléctrica de los rovers lunares

El polo sur lunar es un lugar de interés científico por la posibilidad de que allí exista agua congelada. Sin embargo, se trata de un emplazamiento complicado para el estudio ya que combina regiones en las que nunca luce el Sol y otras en las que nunca se oculta, por lo que un vehículo trabajando en esta zona debe adaptarse a ambas situaciones. Esta necesidad, no obstante, plantea un reto científico más, ya que las tres fuentes de energía indicadas por separado para alimentar los vehículos lunares no tripulados –solar, generador termoeléctrico de radioisótopos (RTG) y baterías– presentan aspectos desfavorables.

Diseñar sistemas de potencia eléctrica que combinen estas tres fuentes para facilitar el manejo de los conocidos como rovers lunares es la misión de un equipo de investigadores de las universidades de Vigo, Ovideo y Leicester (Reino Unido) que está financiado por la Agencia Espacial Europea (ESA) con una cuantía de 340.000 euros y dos años de duración.

Este consorcio está liderado por el grupo de Sistemas Electrónicos de Alimentación de la Universidad de Oviedo, y cuenta con la participación de los investigadores y profesores de la Escuela de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio del campus de Ourense, Carlos Ulloa y Fermín Navarro, así como Alejandro M. Gómez, Alejandro Camanzo y Manuel Cid.

El proyecto arrancó en septiembre de 2023 y se extenderá hasta septiembre 2025. La participación de la UVigo está liderada por el grupo Aerospace Technology Research Group, y el objetivo es diseñar un sistema que combine la energía solar, el RGT y las baterías, de manera que se pueda garantizar la demanda energética de un rover lunar y, en consecuencia, la búsqueda de agua congelada en el polo sur de la Luna.

Los inconvenientes de las actuales fuentes de energía

Tal y como explican los investigadores, el uso de estas fuentes de energía por separado presentan desventajas. Los RTG, por ejemplo, proporcionan electricidad constante, pero muy baja y a un voltaje incompatible con los sistemas de potencia eléctrica típicos en aplicaciones espaciales. Además, responden muy lentamente ante los cambios de demanda de potencia. Las baterías, por su parte, facilitan un aporte muy rápido de energía, pero deben recargarse periódicamente, mientras que los paneles solares son las fuentes más rápidas, pero necesitan la luz del Sol para operar y parte del territorio objeto de análisis permanece en la oscuridad.

Las tareas de este consorcio con participación ourensana comprenden el dimensionado de las diversas fuentes de energía para cumplir las demandas, minimizando la masa y el volumen. De manera general, los investigadores señalan que una solución que solamente empleara RTG sería muy pesada y voluminosa, mientras que una que solo usara paneles solares resultaría inviable, dada la falta de luz solar. De ahí que sea necesario diseñar un sistema nuevo que permita combinar varias fuentes. Además, también evaluarán distintas arquitecturas del sistema de potencia con el objeto de minimizar sus pérdidas.

Modelar el entorno térmico

La participación de la Universidad de Vigo, y en particular de investigadores de la Escuela de Aeronáutica de Ourense, en esta iniciativa da continuidad a la línea de colaboración existente con la Universidad de Oviedo centrada en misiones a la Luna y a su dilatada experiencia en el control térmico de naves. Concretamente, la aportación ourensana consiste en modelar el entorno térmico en el que trabajará el rover. “Nosotros hacemos el control térmico del sistema para que todo esté a temperaturas idóneas para que funcione”, señalan. Este entorno térmico afecta a la potencia producida por los paneles solares y los RTG, así como a la operación de las baterías. “Además, si las temperaturas fueran muy bajas, sería necesario el uso de calefactores. Estos calefactores contribuyen a la demanda de potencia eléctrica, por lo que tienen un impacto en las tareas que debe realizar la Universidad de Oviedo”, indican. Concretamente, detallan, la parte asturiana desarrollará los modelos de simulación del sistema de potencia y sus prototipos funcionales.

La Universidad de Leicester, por su parte, es el principal desarrollador en Europa de RTG y en el proyecto proporcionará modelos de simulación compatibles con los ideados por Oviedo. Facilitará también modelos eléctricos de los RTGs con el objetivo de simular su comportamiento en los prototipos.

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