Ricavare energia solare dallo spazio. È tornato il sogno tecnoutopico

Immaginate il 2050. Al tramonto, nel cielo scuro compaiono file ordinate di punti ambrati. Non sono stelle: sono satelliti che catturano gli ultimi raggi di sole per poi riversarli sulla Terra. Fantascienza? In origine sì, ed è proprio da lì che l’energia solare spaziale (SBSP, space-based solar power) è partita. Per decenni è stata considerata un sogno tecnoutopico, troppo costoso e complicato per diventare realtà. Oggi la nuova corsa allo spazio sta cambiando il quadro. Cina, Stati Uniti, Regno Unito e Giappone hanno avviato programmi che puntano a rimettere alla prova l’idea. Quasi tutti prevedono lanci di prova nell’arco di pochi anni. I sostenitori parlano di una fonte capace di coprire con ampio margine il fabbisogno energetico mondiale con un impatto ambientale contenuto. I critici ribattono che è troppo cara, poggia su ipotesi mai verificate ed è fin troppo complessa per arrivare in tempo per la transizione verde, che ha urgenza adesso. I ricercatori continuano a tornarci, anche perché la parte più difficile, produrre l’energia, la fa già il Sole, che ogni secondo fonde idrogeno liberando l’equivalente di nove trilioni di bombe atomiche. Resta solo da raccoglierla. «Non siamo concorrenti della fusione. Noi siamo la fusione», sintetizza Peter Garretson, ex responsabile delle tecnologie future dell’aeronautica militare statunitense ed esperto di SBSP. El Niño, il “ribelle” del Pacifico: perché lo stesso fenomeno può portare siccità e alluvioni Tentativi storici Il primo a immaginare qualcosa di simile fu, nel 1923, il pioniere russo dell’astronautica Konstantin Tsiolkovsky, che ipotizzò specchi orbitali capaci di concentrare la luce sulla Terra con una potenza sufficiente a far bollire dieci tazze di caffè. L’idea passò presto alla letteratura: Olaf Stapledon, nel romanzo Star Maker (1937), descrive una rete di “trappole di luce” costruita da una civiltà aliena, concetto poi formalizzato dal fisico Freeman Dyson nella celebre sfera che porta il suo nome. Nel 1941 Isaac Asimov, nel racconto Reason, mise in scena la prima centrale solare orbitale che invia energia a terra tramite microonde, anche se gli interessava più il culto che i robot dedicavano alla stazione che la sua ingegneria. Il salto dalla pagina al progetto avvenne nel 1968 grazie all’ingegnere aerospaziale Peter Glaser, già coinvolto nei riflettori laser della missione Apollo 11. Il suo “satellite a energia solare” era composto da un collettore, un convertitore e un trasmettitore. Il collettore, un disco di pannelli fotovoltaici, sarebbe stato posto in orbita geostazionaria a circa 36mila chilometri, in luce quasi costante. L’energia sarebbe scesa sotto forma di microonde verso antenne a terra, per essere poi trasformata in elettricità e immessa in rete. La Nasa finanziò gli studi e le crisi energetiche degli anni Settanta diedero ulteriore spinta. Ma a frenare il progetto fu la sua stessa mole. Lo studio del Dipartimento dell’Energia statunitense del 1981 calcolò che, per ottenere un contributo significativo da 300 gigawatt, sarebbero serviti 60 satelliti da 55 chilometri quadrati e 50.000 tonnellate ciascuno. Insostenibile. Rivalutazioni successive, come quella del fisico Nasa John Mankins nel 1997, notarono i progressi delle celle solari, ma il clima restò scettico. Nel 2015 un rapporto dell’US Army War College definì i sistemi «tecnicamente fattibili», senza però trovare prove della loro competitività economica. E aggiunse una stoccata: i loro fautori sembrano sempre convinti che manchino solo dieci anni. Verso Phobos, la luna della paura: il Giappone a caccia dei segreti di Marte Il fattore razzi In dieci anni, però, può cambiare molto, a cominciare dal costo dei lanci. Il riutilizzabile Falcon 9 di SpaceX ha abbassato i prezzi a circa un trentesimo di quelli dello Space Shuttle, i satelliti costano meno grazie alla produzione in serie, e la Starship promette una capacità di carico circa cinque volte superiore. Nel 2021 una valutazione commissionata dal governo britannico ha stimato che una centrale spaziale da 2 gigawatt costerebbe 17,3 miliardi di sterline (23,4 miliardi di dollari), producendo energia a circa 50 sterline (68 dollari) per megawattora lungo un secolo di vita. Una potenza paragonabile a un grande impianto britannico, con costi iniziali inferiori del 39-49 per cento rispetto a biomasse, nucleare e gas più efficienti. Resterebbe più cara del 14-52 per cento rispetto a eolico e solare terrestre, ma con un vantaggio: poter essere diretta ovunque, anche in zone isolate. Nel 2023 Londra ha stanziato 4,3 milioni di sterline per sostenere le prime fasi del programma. Il progetto di riferimento dello studio è CASSIOPeiA, della britannica Space Solar. Ha la forma di una gigantesca doppia elica e risolve un problema storico: mantenere i pannelli sempre allineati al Sole senza parti mobili pesanti e fragili, grazie a un’orbita eliosincrona e a una rotazione lenta. Con un diametro di circa 1,6 chilometri, potrebbe trasmettere fino a 2 gigawatt costanti verso un punto fisso a terra, abbastanza per una città da due milioni di abitanti. «Nello spazio l’energia viene sfruttata al 100 per cento anziché al 10 come sulla Terra», sostiene il co-fondatore Sam Adlen, «e si ottiene 13 volte più energia istantanea». Il vero scoglio è far scendere gigawatt di potenza attraverso l’atmosfera, nuvole comprese. Due le strade: laser e microonde. I laser a infrarossi, scelti da startup come la californiana Aetherflux, sono efficienti, ma vengono dispersi dalle gocce d’acqua e perdono efficacia con le nuvole e alle potenze più alte. Le microonde reggono meglio l’atmosfera e potenze maggiori e per questo le preferiscono Space Solar, OHISAMA e ZhuRi. Il prezzo è che i fasci si allargano su grandi distanze: anche con trasmettitori larghi centinaia di metri, servirebbero ricevitori a terra estesi per decine di chilometri quadrati. Per Remo Proietti Zaccaria, dell’Istituto Italiano di Tecnologia, serviranno «molti anni» per arrivare alla scala dei gigawatt. Finora le dimostrazioni, da parte di Caltech e Overview Energy, hanno riguardato quantità irrisorie, sotto il chilowatt. E più cresce la potenza, più aumentano i rischi. Anche un semplice puntatore laser può accecare, per cui i prototipi devono prevedere sistemi che spengono il fascio se qualcosa lo interrompe. C’è poi il fronte militare: nessuno rischia di vedere un’arma da film di James Bond, perché ci vorrebbe molto tempo per cuocere un uovo, ma basterebbe una dose di energia mirata sulle antenne per mettere fuori uso l’elettronica. «Non serve distruggerla», avverte Proietti Zaccaria. «Se si congela, il lavoro è fatto». Alcuni ingegneri tornano perciò alle origini con soluzioni più semplici: specchi spaziali che riflettano la luce sui campi fotovoltaici dopo il tramonto. Un singolo riflettore allunga la giornata solare di circa 20 minuti, e secondo Onur Celik, dell’Università di Glasgow, con dieci o più specchi si potrebbe arrivare a circa due ore. Un fotone che sfida Einstein, la “corsia preferenziale” attraverso il cosmo La questione da mille miliardi Il nodo resta economico. La stima britannica di 50 sterline a megawattora è in linea con eolico offshore e solare a terra, ma il rapporto Nasa del 2024 la smentisce: tra 610 e 1.590 dollari a megawattora, a seconda della configurazione. Secondo la Nasa, il valore britannico sarebbe raggiungibile solo dopo drastici tagli ai costi di lancio e di produzione. Anche gli studi indipendenti divergono. Uno indica che l’SBSP potrebbe ridurre fino all’80 per cento il fabbisogno europeo di rinnovabili terrestri, un altro stima costi da 12 a 80 volte superiori. Una ricerca su Acta Astronautica calcola un contributo tra il 3 e il 31 per cento della domanda elettrica mondiale, a seconda del numero di satelliti lanciabili in sicurezza, delle dimensioni dei ricevitori e della destinazione dell’energia. Proietti Zaccaria, coautore di quello studio, è netto: non crede che questa tecnologia serva a produrre energia per la Terra, a meno che lo spazio per i pannelli a terra sia esaurito. La vede semmai utile per future missioni su Luna o Marte, mentre un pannello sul tetto è ormai estremamente economico. Restano poi la logistica (portare in orbita i materiali e assemblarli renderebbe la Stazione Spaziale Internazionale un esercizio da principianti), l’affollamento delle orbite, con circa 20mila satelliti oggi e 60mila attesi entro il 2030, e il bilancio ambientale. I razzi moderni bruciano metano, potente gas serra, rilasciandone parte nell’alta atmosfera. Matteo Ceriotti, dell’Università di Glasgow, si chiede cosa comporterebbe lanciare 100mila veicoli superpesanti rispetto ai benefici dei prossimi vent’anni: «Non è del tutto chiaro». La via più realistica, secondo Ceriotti, è partire da piccole aziende che conducano test su scala ridotta. Vale la pena continuare? Sì, ma senza illusioni. Oggi l’energia solare dallo spazio non regge il confronto con il fotovoltaico a terra, e le stime della Nasa sui costi lo dicono chiaramente. I test su piccola scala, però, costano poco e possono sciogliere i nodi ancora aperti: efficienza della trasmissione, sicurezza, costi di lancio. Più che una rivoluzione per le bollette, potrebbe diventare una nicchia preziosa: basi remote, zone colpite da disastri, missioni lunari. Il verdetto spetta ai prossimi dimostratori.