Lasers alimentados por luz solar podem ser a chave para viajar a Marte

A comunidade científica está a trabalhar num novo projeto que pode ser determinante para a exploração espacial. É uma tecnologia inspirada na forma como plantas e bactérias convertem a luz em energia, através da fotossíntese. Saiba como pode funcionar nas expedições a Marte.

Sol, Marte, bactérias e lasers

Lasers que podem aproveitar a capacidade natural das bactérias para converter luz solar em energia poderão alimentar missões a Marte e fornecer uma fonte de energia limpa na Terra. A tecnologia é inspirada no modo como plantas e bactérias convertem luz em energia química através da fotossíntese.

O objetivo é reutilizar as antenas de captação de luz de certos tipos de bactérias fotossintéticas para “amplificar” a energia da luz solar e convertê-la em raios laser que possam transmitir essa energia através do espaço.

Os cientistas também esperam que o uso de materiais orgânicos em vez de componentes artificiais "perecíveis" signifique que os lasers possam ser eficazmente "regenerados" no espaço – o que significa que podem ser mantidos em operação sem necessidade de envio de novas peças a partir da Terra.

Ao contrário dos painéis solares semicondutores convencionais, que convertem a luz solar em eletricidade, este processo não dependeria de componentes eletrónicos.

Alimentar a exploração espacial

O projeto – chamado APACE – está inicialmente a desenvolver a tecnologia em condições laboratoriais, antes de testar e aperfeiçoar a sua adequação para uso no espaço.

Se for bem-sucedida, os investigadores dizem que esta tecnologia poderá ser usada por agências espaciais globais para alimentar a exploração espacial – incluindo bases lunares ou missões a Marte – bem como fornecer uma nova forma de transmitir energia limpa e sem fios na Terra.

Erik Gauger, professor do Instituto de Fotónica e Ciências Quânticas na Heriot-Watt, afirmou que esta tecnologia será, potencialmente, uma "revolução na geração de energia no espaço".

A geração sustentável de energia no espaço, sem depender de componentes perecíveis enviados da Terra, representa um grande desafio.

Afirmou.

O projeto não se inspira apenas na biologia, mas vai um passo além, ao aproveitar funcionalidades que já existem na maquinaria fotossintética das bactérias para alcançar uma revolução na geração de energia no espaço.

A ideia do projeto APACE é criar um tipo de laser alimentado pela luz solar. E se a luz solar normal é geralmente demasiado fraca para alimentar diretamente um laser, estas bactérias especiais são incrivelmente eficientes a recolher e canalizar a luz solar através das suas estruturas de captação de luz intrinsecamente desenhadas, que conseguem amplificar eficazmente o fluxo de energia da luz solar para o centro de reação em várias ordens de magnitude.

Desta forma, o projeto usará este nível de amplificação para converter luz solar num raio laser, sem depender de componentes elétricos.

Já sabemos que é possível cultivar bactérias no espaço, por exemplo, através de estudos na Estação Espacial Internacional. Algumas bactérias resistentes até sobreviveram à exposição direta ao espaço.

Esta tecnologia tem o potencial de revolucionar a forma como alimentamos operações espaciais, tornando a exploração mais sustentável enquanto avança a tecnologia de energia limpa aqui na Terra.

Concluiu o cientista.

Protótipo em três anos

A equipa de investigação começará por extrair e estudar a maquinaria natural de captação de luz de tipos de bactérias que evoluíram para sobreviver em condições de luz extremamente baixa.

Estas bactérias possuem estruturas moleculares de antenas altamente especializadas que conseguem capturar e canalizar quase todos os fotões de luz que recebem, tornando-as os coletores solares mais eficientes da natureza.

Os investigadores também desenvolverão versões artificiais destas estruturas e novos materiais de laser que possam funcionar com coletores de luz naturais e artificiais. Depois, planeiam combinar estes componentes num novo tipo de material para lasers e testá-lo em sistemas cada vez maiores. O primeiro protótipo da nova tecnologia deverá estar pronto para testes dentro de três anos.