Una de las principales limitaciones de las misiones de exploración a Marte reside en las extremas condiciones ambientales del planeta rojo, cuyas tormentas pueden alcanzar una duración de hasta 6 meses continuos. Estas condiciones meteorológicas hacen fundamental el desarrollo de suministros energéticos constantes y fiables tanto para la exploración de Marte como para la futura posibilidad de instalar colonias humanas en el planeta que sean sostenibles energéticamente.

En este contexto, el centro tecnológico vasco Tekniker, miembro de Basque Research and Technology Alliance (BRTA), será el encargado de liderar y desarrollar el proyecto HORACE (Triboelectric Energy Harvesting for Mars Exploration). La iniciativa, que arranca en enero de 2021, está financiada por la Agencia Espacial Europea (ESA) y tendrá como objetivo principal desarrollar el primer generador eólico para Marte construido y testeado para su uso en las futuras misiones espaciales. Un hito internacional que potencia la capacidad tecnológica espacial tanto de Euskadi en general como de Tekniker en particular y contribuye al posicionamiento de los centros vascos y del BRTA en la nueva carrera espacial.

El proyecto consiste en aprovechar el entorno y las condiciones ambientales de Marte para convertir la energía eólica en energía eléctrica y utilizarla como fuente energética auxiliar de las placas solares habituales en las expediciones al planeta rojo, cuando estas no produzcan energía debido a las tormentas marcianas.

En concreto, Tekniker, que cuenta con amplia experiencia en tecnología espacial y en el diseño, desarrollo y fabricación de sistemas mecatrónicos complejos, así como un gran expertise en los ámbitos de los materiales y la tribología, fabricará un demostrador de generador triboeléctrico (TENG), una innovadora tecnología que convierte la energía mecánica en electricidad mediante el efecto triboeléctrico y la inducción electrostática. Se trata de una alternativa a los generadores electromagnéticos (EG) habituales, cuyo uso en este tipo de exploraciones planetarias se ve limitado por su elevado peso, lo que conlleva altos costes de lanzamiento.

“La peculiaridad del sistema es que su funcionamiento se basará en un generador triboeléctrico en lugar de los habituales electromagnéticos con el objetivo de reducir peso y costes”, explica Borja Pozo, investigador y coordinador del sector espacial en Tekniker.

“Para crear este demostrador y que pueda operar eficientemente bajo las condiciones ambientales de Marte, se desarrollarán materiales triboeléctricos avanzados que tengan una combinación de excelente rendimiento tribológico (baja fricción y desgaste), mecánico (resistencia al impacto), propiedades triboeléctricas (triboelectrificación y conductividad interfacial) y densidad de generación de energía en esas condiciones extremas”, añade el investigador del centro tecnológico.

Además, Tekniker diseñará e implementará un prototipo basado en un aerogenerador vertical posibilitando una fácil integración de los diferentes elementos del sistema.

Finalmente, el funcionamiento del prototipo se verificará y validará bajo varias condiciones atmosféricas en la cámara marciana de la Universidad de Aarhus (Dinamarca). De esta manera, se desarrollará un demostrador de turbina eólica de bajo peso y eficiente, contribuyendo a la exploración espacial de Marte.

Las conclusiones del testeo en un entorno de laboratorio servirán para definir y establecer una hoja de ruta de industrialización del modelo, incluyendo su calificación y posibles mejoras y limitaciones. Asimismo, se podrán establecer los parámetros de escalabilidad del sistema para futuros desarrollos, como pueden ser grandes generadores de energía.

Este proyecto tiene prevista su finalización en junio de 2022 y está dirigido a la exploración marciana dentro de las líneas marcadas por la ESA, The Basic Technology Research  Programme (TRP), The Mars Robotic Exploration Preparation (MREP) y The Human Exploration and Transportation.