Uzaya Güneş Paneli Yerleştirmek

solar-panel-factory-moon

Eren Okar

Kaliforniyadaki bir lisede son sınıf öğrencisi olan Lewis-Weber, New Space dergisinde yayınlanan makalesinde yaklaşan enerji krizine bir çözüm önerisi düşünüyor: uzaya kendi kendini kopyalayan Güneş panelleri yerleştirmek.

Bu Güneş panelleri ay yüzeyinde bağımsız olarak kendi kopyalarını oluşturacak. Daha sonra Dünya’nın yörüngesine girecek, Güneş enerjisini toplayacak ve yeryüzüne gönderecek. Lewis-Weber makalesini Artemin İnovasyon Yönetim Çözümleri’nden John C. Mankins’în çalışmasını temel alarak hazırlamış.

Ay üzerinde kendi kendini kopyalayan Güneş panelleri kulağa çılgınca gelebilir, ama uzay merkezli Güneş enerjisi fikri aslında yıllar öncesine, 1970’lerdeki petrol krizi sırasındaki tartışmalara dayanıyor. Petrol fiyatları düştükten sonra fikir rafa kaldırılıyor ama o zamandan beri iki şey ortaya çıkmış durumda; ilki dünya iklim değişikliğini çözmek için çok daha fazla hevesli ve ikincisi, teknolojik inovasyonlar bu çılgın fikri bilim kurgu dünyasının dışına çıkarttı. Fikir ilgi görmeye başladı bile ve bir kaç büyük yatırım ile uzay merkezli Güneş enerjisi önümüzdeki yıllarda gerçeğe dönüşebilir.

Neden Uzaya Güneş Panelleri Yerleştiriliyor?

“Dünyalılar olarak kullanabileceğimiz bütün enerji kaynakları içerisinde Güneş elde edebileceğimizin en iyisi” diyor ve ekliyor Lewis-Weber “Elon Musk’ın belirttiği gibi, gökyüzünde bir füzyon reaktörüne sahibiz”. Sıradan Güneş enerjisinde problem Güneş’in sürekli kullanılamıyor oluşu. Geceler ve bulutlu günler de var. Ayrıca paneller çok fazla yer kaplıyor.

“Bütün dünyanın enerji ihtiyacını Güneş enerjisiyle karşılamaya çalışsak, Nevada’nın yüzde 92’si kadar bir alanı Güneş panelleri ile kaplamak gerekecek, üstelik bu hesaba bataryalar dâhil değil. Bence bu uygulanabilir değil” diyor Lewis-Weber.

Fakat bu Güneş panellerini uzaya yerleştirmiş olsak, uğraşılacak bir hava kalmayacak ve paneller neredeyse sürekli Güneş ışığı alabilecek. Üstelik panellere gelecek ışık atmosferden süzülüp gelmeyeceği için de yüzde 27 daha parlak olacak.

Bu paneller mikrodalgaları kullanarak enerjiyi Dünya’da yer alan alıcılara geri yollayabilirler. Eğer bir endişeniz varsa merak etmeyin, bu mikrodalgalar bizi kızartmayacak. “Sistem güvenli enerji yoğunluğunu geçmeyecek şekilde tasarlanabilir.” Diyor Amerikan Denizcilik Araştırma Laboratuvarında uzay merkezli Güneş panelleri üzerinde çalışan Paul Jaffe. (Jaffe daha önce uzaya, kendi kendini yenileyemeyen, Güneş panelleri fırlatma ile ilgili bir plan önermiş.) “Bu, bisikletiniz ile hız rekoru kırmayı kendinize dert edinmemeniz gibi bir şey aslında. Sistem silaha dönüştürülemez.”

Ya da uydu kümesi Dünya’ya gölge düşürmez. Güneş ışığı yörüngede yer alan diğer uydularda olduğu gibi, kütlenin etrafına dağılır. Güneş tutulması gerçekleşse dahi, çok kısa bir süre için sadece küçük bir alana gölge düşer. Nevada kadar bir kümenin gölgesi için Jaffe “Milyonda biri kadar bile olmaz” diye belirtiyor.

Uzay merkezli Güneş enerjisinin bir başka avantajı daha var. Bu kümeler dünyanın büyükçe bir bölümüne, alıcılar her nereye kurulmuş olursa olsun, enerjiyi iletebilir. Bu durum gelişmekte olan ülkelerdeki köylere ya da afetzede bölgelere elektrik ulaştırmak için de kullanılabilir. Jaffe, alıcının ekipmanları ile beraber bir iki nakliye konteynırına sığabileceğini söylüyor. Üstelik Güneş ışığı sürekli olacağından enerjiyi depolamak için, yeryüzü merkezli Güneş enerji sistemlerinde büyük yer tutan, büyük bataryalar geliştirmeye de gerek kalmayacak

Dünyanın enerji ihtiyacını karşılamak için ÇOK sayıda Güneş paneli kullanmak gerekecek ve bunların uzaya fırlatılması ucuz olmayacak. Tek bir SpaceX’in uzaya fırlatılması yaklaşık 60 milyon dolara mal oldu. Makalede Lewis-Weber’ın hesaplarına göre, işe yarayacak miktarda Güneş enerjisi uydusunu uzay göndermek onlarca trilyon dolara mal olacak. “Fırlatma maliyeti uzayda kurulacak bu sistemin maliyetini belirleyen en belirgin etken” diyerek katıldığını belirtiyor Jaffe. “Maliyeti düşürmeden ya da bir uzay aracını yerine yerleştirmek için başka alternatifler kullanmadan, harcama maliyeti bakımından fosil yakıtlarla rekabet edilemez.”

Olası Bir Çözüm?

Yörüngeye binlerce Güneş paneli göndermek yerine, sadece bir tane, kendi kopyasını üretmeye programlanmış bir tane göndersek ne olur? Daha sonra üretilen her bir kopya kendi kopyalarını üretse ve böyle devam etse… Tavşanların üremesi gibi, Güneş paneli uydularının sayısını katlanarak arttırıp, Nevada boyu kadar bir alanı kaplayacak sayıya bir kaç ayda ya da yılda ulaşmak mümkün olabilir.

Dünya’nın yörüngesi bütün bu robotları üretecek kadar hammaddeye sahip değil, o yüzden kendini kopyalayan bu makineyi aya gönderebiliriz diye öneriyor Lewis-Weber. Orada yumuşak ay regolitinden alüminyum, demir ve silikon çıkartıp bunları kendi Güneş uydusu bebekleri için parçalara dönüştürebilir.

Kendi kendini kopyalayan robotları üretmek kolay olmayacak ama Lewis-Weber’in bir planı var. İlk adım Güneş paneli tasarımını olabildiği kadar sadeleştirmek olabilir. “1000 çeşit vida olması yerine beş tane olsun” diyor Lewis-Weber, “farklı parçalar için farklı kalıplara sahip olmak yerine üç boyutlu yazıcımız olsun.”

18 değişik “tür”, her biri vida ya da Güneş hücresi üretimi gibi farklı görevleri yerine getirecek, üretim makinesiyle teorik olarak ayı kendi kendine yeten bir Güneş hücresi imalathanesine dönüştürmek mümkün. Güneş panelleri hazır hale gelince Dünya’ya geri fırlatılabilir—ki bu Dünya’dan uzaya fırlatmaktan, ayın yerçekim oranı gezegenimizdekinin altıda biri kadar kuvvetli olduğu için, çok daha basit bir işlem—ve yörüngüye yerleşebilir.

İşlem pek çok yeni teknolojiye ihtiyaç duyuyorsa da hiç biri uzak değil. Uzay motorlarına ya da madde taşıyıcılara (her ne kadar ikincisi kullanışlı olsa da) ihtiyaç yok. Lewis-Weber 10 milyar dolar’a bunu gerçekleştirebileceğini düşünüyor. Bu miktarın büyük bir bölümü Ar-Ge sürecinde harcanabilir. Teknoloji geliştirilip fırlatıldıktan sonra, sonradan üreteceği hiçbir Güneş paneline fazladan harcama yapılmasına gerek kalmayacak. Aynı 10 milyar dolarla, Dünya’da inşa üretilip uzaya fırlatılacak Güneş panellerinin meydana getireceği küme ile ancak 150.000 eve enerji sağlanabilir. Fena değil ama aynı miktar para ile bütün dünyaya enerji sağlamak kadar mükemmel de değil.

Lewis-Weber’in Ar-Ge çalışmaları 100 milyar dolar tutsa bile, üretilen elektriğin maliyeti (Kilowatt-Saat başına 0.00042$) fosil yakıtlarınkinin yanı sıra kat be kat az olacaktır. Bu durum Güneş enerjisinin kömür, petrol ve doğalgaz’ı geçmesi demek olacağı gibi, bu teknolojiye yatırım yapacak firmaların da çok miktarda para kazanabilmesi demektir.

Karmaşık yapılı, kendi kendini kopyalayan robotlar henüz bulunmuyor ve Lewis-Weber’in de kabul ettiği gibi bu durum çok zor bir mühendislik problemi olacak. Yine de mümkün gözüküyor. Bilim adamları “kendi kendini üretebilen” basit makineler konusunda ilerleme kaydediyorlar ve bir 3B yazıcı, kendi çalışır kopyasının yüzde 73’ünü yazdırarak, kendi kendini kopyalayabilmeye çok yaklaştı. Ay tozunu kazımak ve bunu kullanılabilir parçalar üretmek için rafine etmek konusunda iş Deep Space Industries ve Planetary Resources gibi asteroid madenleri konusunda teknolojiler geliştiren şirketlere düşüyor. Diğer araştırma ekipleri de uzay merkezli Güneş enerjisi fikrini gerçeğe dönüştürmeye çalışıyorlar. Örneğin, Jaffe ve iş arkadaşları bağımsız uyduların yörüngede organize bir küme içerisinde hareket etmesini sağlayacak teknolojiler üzerinde çalışıyorlar. “Üretilen bu parçalar Dünya’dan da aydan da fırlatılacak olsa, kuvvetle muhtemel ki montaj gerekecek”

Bu arada Japonya’daki araştırmacılar yörüngedeki Güneş panellerinden yeryüzüne kablosuz bir şekilde enerji aktarımına benzer bir kablosuz enerji iletimini başarıyla gerçekleştirdiler. 10 Kilowatt’lık bir enerjiyi 500 metre ötedeki bir alıcıya iletmeyi başardılar.

Hedefe nasıl ulaşırız?

Uzay merkezli Güneş enerjisi fikri ivme kazanıyor gibi gözüküyor. 500 ekip içerisinden Jaffe’nin ekibi Savunma Bakanlığının en son yarışmasındaki 7 ödülden 4’ünü kazandı. “İklim değişikliği ile beraber bu konuya kesinlikle yeniden bir ilgi var” diye dile getiriyor durumu. Jaffe, Savunma Bakalnığına yaptığı sunumda uzay merkezli Güneş enerjisi planının ana hatlarını ortaya koydu. Stratejisi Güneş panellerini ay yerine dünyadan fırlatmaya dayanıyor olsa da, projeyi gerçekleştirmeden önce her bir adımın denemesini yapmak, her iki strateji içinde benzer olacaktır. Uluslararası bir ekip Uluslararası Uzay İstasyonu’na getirmeden önce yerde teknolojiyi test edebilir. Daha sonra bir ‘keşif misyonu’nu—kümenin küçük ölçekli bir halini—dünyanın alçak yörüngesine fırlatabilirler. Bu görev dünyanın herhangi bir yerine enerji gönderebilir. “Bu adımlar şimdi başlarsak 2021 gibi yaklaşık 350 milyon $’a tamamlanabilir” diye sunumunda belirtiyor. “Bu para Amerikalıların Cadılar Bayramı’nda evcil hayvanlarına aldıkları kıyafet parasına neredeyse eşit.”

Lewis-Weber de bu sonbaharda ülkenin en iyi üniversitelerinden birine başlarken finansmanını kesinleştirmeye çalışacak. Ortak olmak konusunda ise aklında özellikle tek bir isim var: “Elon Musk ile çalışmaktan fevkalade memnun olurum.”  

Elektrikli araba üreten, roket fırlatan milyarder bu proje için hiç şüphe yok ki biçilmiş kaftan, yine de telefonla ulaşmak pek kolay olmayabilir. Yine de eğer aya roket fırlatmayı deneyeceksen, neden yüksekleri hedeflemeyesin?

 

Bunları da okumak isteyebilirsiniz...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir