La Universidad de Oviedo desarrolla sistemas de potencia eléctrica para los vehículos lunares

La Universidad de Oviedo tiene últimamente la vista puesta en la luna. Un equipo de investigadores de la institución académica asturiana lidera, desde septiembre del año pasado, un proyecto que se encarga de desarrollar sistemas de potencia para vehículos ambulantes no tripulados, que son más conocidos como 'rovers' lunares. Eso sí: este equipo asturiano de Sistemas Electrónicos de Alimentación no está solo en este consorcio, financiado por la Agencia Europea del Espacio (ESA), sino que están muy bien acompañados. Por eso, mientras ellos llevan a cabo el sistema de potencia que combina las tres fuentes de energía necesarias para impulsar el 'rover', los profesionales de la Universidad de Leicester, en el Reino Unido, se encargan de desarrollar los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs) y el grupo Aerospace Technology Research Group, de la Universidad de Vigo, se centra en el modelo térmico del 'rover'.

Para entender mejor este trabajo es fundamental saber que los astromóviles, vehículos que tienen la capacidad de moverse por la superficie de la luna, combinan tres fuentes de energía: paneles solares, baterías y generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTGs). Y si necesitan estas tres fuentes, es precisamente para garantizar las demandas energéticas del vehículo en el Polo Sur Lunar. Se trata de un lugar en el que las condiciones son muy particulares pues, según explicar el profesor Pablo Fernández Miaja, «el gran problema de la luna es que los días y las noches duran un total de catorce días terrestres».

Esa situación extrema hace que los paneles solares no sean suficientes para abastecer al vehículo. «Si tú quieres hacer un 'rover' solo con paneles solares, lo más probable es que, durante la noche, se le agote la batería», indica. De hecho, un vehículo que trabaje en ese entorno debe acostumbrarse a estar en regiones, en las que nunca sale el sol, con lo cual no hay energía solar disponible; y a estar en otras en las que el sol nunca se oculta.

Pero los problemas no acaban con el sol, ya que el resto de fuentes tampoco son suficientes por separado. Los RTGs, por ejemplo, proporcionan una fuente de energía eléctrica constante, pero muy baja y a un voltaje incompatible con los sistemas de potencia eléctrica típicos en aplicaciones espaciales. Además, responden muy lentamente ante cambios de la demanda de potencia.

Asimismo, las baterías facilitan un aporte muy rápido de energía, pero deben recargarse periódicamente. Todo eso hace que los paneles solares sean las fuentes más rápidas, pero precisan de luz del sol para operar.

Por todo ello, las tareas de este consorcio se centran en determinar el tamaño que deberían tener las diversas fuentes de energía para cumplir las demandas del 'rover', minimizando claro está la masa y el volumen. Según los investigadores explican, una solución que solamente emplease RTGs sería muy pesada y voluminosa. Mientras que una que solo utilizara paneles solares resultaría inviable, por culpa de la falta de luz solar. Por ello, los miembros del consorcio evaluarán distintas arquitecturas del sistema de potencia con el objetivo de reducir sus pérdidas todo lo posible. Concretamente, la Universidad de Oviedo se encargará de desarrollar los modelos de simulación del sistema de potencia y sus prototipos funcionales.

A su vez, la Universidad de Leicester, que es el principal desarrollador en Europa de RTGs, para este proyecto proporcionará modelos de simulación compatibles con los ideados por la Universidad de Oviedo.

Por su parte, la Universidad de Vigo modela el entorno térmico en el que el 'rover' trabajará. Las temperaturas afectan 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 y estos aumentan la demanda de potencia eléctrica. Así que tienen un impacto en las tareas que debe realizar la Universidad de Oviedo, relacionadas con el dimensionado de las fuentes de energía y el sistema de potencia.

Este proyecto se extenderá hasta septiembre de 2025 y contará con algunos de los mejores profesionales del sector, ya que la experiencia del grupo de Sistemas Electrónicos de Alimentación –liderado por el catedrático Javier Sebastián– se centra en la electrónica de potencia, es decir, en la conversión de energía eléctrica mediante medios electrónicos.

Con todo ello, en esta iniciativa, encabezada por el catedrático Manuel Arias Pérez de Azpeitia y por el profesor Pablo Fernández Miaja, los trabajos asociados forman parte de la tesis del estudiante de doctorado José Antonio Álvarez. Quizá dentro de algún tiempo los vehículos lunares no tripulados gestionen su energía gracias a este consorcio que lleva ya seis meses en marcha.