Uzaya güneş tarlaları kurup enerjiyi Dünya'ya geri ışınlamaya yönelik cesur plan
Hajmiri cevapları bir karta yazdırmayı planladığını söyleyerek şaka yapıyor. "İnsanlara göstermek için cüzdanımda taşıyacağım" dedi.
Başlangıçta uzay güneşine şüpheyle yaklaşan Hajimiri'nin ilgisi, bu fikri daha yakından incelemeye başlayınca artmış. CNN'e verdiği demeçte, "Ortalama olarak, Dünya'daki güneş enerjisine kıyasla uzayda yaklaşık sekiz kat daha fazla güç elde edersiniz" dedi. Işın hayvanları da öldürmeyecek. Peki ya Ölüm Yıldızı? Işın silah olarak kullanılabilecek kadar güçlü olmayacak, diye ekledi.
Hajimiri ve ekibi bu yıl uzay tabanlı güneş enerjisini gerçeğe dönüştürme yolunda bir adım attı.
Ocak ayında, esnek, hafif vericilerle donatılmış 30 santimetre uzunluğunda bir uzay güneş prototipi olan Maple'ı fırlattılar. Amaç güneşten enerji toplamak ve bunu uzayda kablosuz olarak aktarmaktı ki bunu başardılar ve bir çift LED'i yakmayı başardılar.
Ancak "genişletilmiş hedef" Maple'ın Dünya'ya algılanabilir enerji ışınlayıp ışınlayamayacağını görmekti. Mayıs ayında ekip neler olacağını görmek için bir "deneme çalışması" yapmaya karar verdi. Pasadena, California'daki Caltech kampüsünde bir çatıda Hajimiri ve diğer bilim insanları Maple'ın sinyalini almayı başardılar.
Tespit ettikleri enerji miktarı çok küçüktü, faydalı olamayacak kadar küçüktü, ancak uzaydan kablosuz olarak güç ışınlamayı başarmışlardı. Hajimiri, "Tamam, bunun çok özel bir şey olduğu ancak olaydan sonra biraz olsun kafamıza dank etti," dedi.
Uzay tabanlı güneş enerjisi kulağa çılgınca ve fütüristik bir fikir gibi gelebilir, ancak yeni değil. Daha 1941 yılında bilim kurgu yazarı Isaac Asimov tarafından kısa bir öyküde anlatılmıştı. O zamandan bu yana geçen on yıllar içinde ABD, Çin ve Japonya gibi ülkeler bu fikri araştırdı ancak yıllarca bu fikir göz ardı edildi. İngiltere merkezli Space Solar şirketinin CEO'su Martin Soltau, "Ekonomi çok uzaktı" dedi.
Uydu fırlatma maliyetleri hızla düşerken, güneş ve robot teknolojisi hızla ilerlerken ve gezegeni ısıtan fosil yakıtların yerine bol miktarda temiz enerji ihtiyacı daha acil hale gelirken bu durum artık değişiyor olabilir.
İngiltere'deki Surrey Üniversitesi'nde uzay aracı mühendisliği alanında emekli profesör olan Craig Underwood, "tam da ihtiyacımız olduğu anda bir araya gelen farklı teknolojiler var" diyor.
Sorun şu ki, bu teknolojilerin daha önce hiç yapılmamış bir ölçekte kullanılması gerekecek.
Uzay tabanlı güneş enerjisi nedir?
Uzay tabanlı güneş enerjisi özünde oldukça basit bir kavram. İnsanlar, güneşin muazzam gücünü, kötü hava koşullarından, bulut örtüsünden, geceden veya mevsimlerden etkilenmeden sürekli olarak erişilebilir olduğu uzayda kullanabilir ve Dünya'ya ışınlayabilir.
Farklı konseptler var, ancak kabaca şöyle çalışacak: Her birinin çapı bir milden uzun olan devasa güneş enerjisi uyduları çok yüksek bir yörüngeye gönderilecek.
Bu yapıların devasa boyutları nedeniyle, Soltau'nun CNN'e söylediğine göre, "lego tuğlaları gibi" yüz binlerce çok daha küçük, seri üretim modülden oluşacak ve bunlar uzayda otonom robotik montaj makineleri tarafından bir araya getirilecek.
Uydunun güneş hücreleri güneş enerjisini yakalayacak, mikrodalgalara dönüştürecek ve çok büyük bir verici aracılığıyla kablosuz olarak Dünya'ya ışınlayacak ve yerdeki belirli noktalara hassas bir şekilde ulaşabilecek.
Bulutların ve kötü hava koşullarının arasından kolayca geçebilen mikrodalgalar, Dünya'da ağdan yapılmış bir alıcı antene (ya da "rectenna") yönlendirilecek - Soltau, "bambu direklere asılmış bir tür balık ağı düşünün" dedi - burada mikrodalgalar tekrar elektriğe dönüştürülecek ve şebekeye beslenecek.
Yaklaşık 6 kilometre (3,7 mil) çapındaki rectenna, karada ya da açık denizde inşa edilebilir. Bu ağ yapılar neredeyse şeffaf olacağından, altlarındaki arazinin güneş panelleri, çiftlikler ya da diğer faaliyetler için kullanılabileceği düşünülüyor.
Tek bir uzay güneş uydusu 2 gigawatt'a kadar güç sağlayabilir, bu da ABD'deki ortalama iki nükleer enerji santraline denk bir miktardır.
Zamanı gelmiş bir fikir mi?
İngiliz profesör Underwood CNN'e verdiği demeçte, uzay tabanlı güneş enerjisi konusunda "bilim kurgusal bir şey olmadığını" söyledi. Teknoloji olgunlaşmış durumda, dedi. "En büyük engel, yörüngeye bir elektrik santrali yerleştirmenin çok maliyetli olmasıydı."
Son on yılda SpaceX ve Blue Origin gibi şirketlerin yeniden kullanılabilir roketler geliştirmeye başlamasıyla bu durum değişmeye başladı. Bugün kilogram başına yaklaşık 1.500 dolar olan fırlatma maliyetleri, 1980'lerin başındaki Uzay Mekiği dönemine göre yaklaşık 30 kat daha az.
Birleşik Krallık Uzay Ajansı faydalı yük sistemleri sorumlusu Mamatha Maheshwarappa, binlerce ton malzemeyi uzaya fırlatmanın çok büyük bir karbon ayak izi yaratacak gibi görünse de, güneş ışığının neredeyse sürekli olarak mevcut olması nedeniyle artan verimliliği nedeniyle, uzay güneş enerjisinin, daha küçük olmasa da, enerji birimi başına en azından karasal güneş enerjisi ile karşılaştırılabilir bir ayak izine sahip olacağını söyledi.
Bazı uzmanlar daha da ileri gidiyor. Underwood, uzay tabanlı güneş enerjisinin karbon ayak izinin, roket fırlatılsa bile aynı gücü üreten karasal bir güneş enerjisi çiftliğinin yaklaşık yarısı kadar olacağını söyledi.
Ancak bunun uzay tabanlı güneş enerjisinin karasal yenilenebilir enerjilerin yerini alması gerektiği anlamına gelmediğini de sözlerine ekledi. Buradaki fikir, rüzgar esmediğinde ve güneş Dünya'da parlamadığında boşlukları doldurmak için günün her saati çağrılabilecek "temel yük" gücü sağlayabileceğidir. Şu anda baz yük gücü, çok az kesinti ile çalışabilen fosil yakıtlar veya nükleer enerji ile çalışan elektrik santralleri tarafından sağlanıyor.
Amerikan Dış Politika Konseyi'nde savunma çalışmaları alanında kıdemli bir araştırmacı olan Peter Garretson, bu gücün "çok taşınabilir" olacağını söyledi. Örneğin uzaydan Avrupa'nın tepesine, oradan da Afrika'nın dibine ışınlanabilir.
Birçok savunucu bu teknolojinin enerji ihtiyacı olan ancak altyapı eksikliği bulunan gelişmekte olan ülkelere sunabileceği potansiyele işaret ediyor. İhtiyaç duyacakları tek şey bir rectenna. Soltau, "Bu, bol ve uygun fiyatlı enerjinin gerçek anlamda demokratikleşmesini sağlayacaktır" dedi.
Uzay tabanlı güneş enerjisi, her yıl aylarca neredeyse tamamen karanlıkta kalan uzak Kuzey Kutbu kasabalarına ve köylerine güç sağlamaya da yardımcı olabilir ve iklim felaketleri veya çatışmalar sırasında kesinti yaşayan toplulukları desteklemek için güç ışınlayabilir.
Karşılaşılan zorluklar
Konsept ile ticarileştirme arasında hala büyük bir uçurum var.
Birleşik Krallık Uzay Ajansı'ndan Maheshwarappa, bir uydunun nasıl inşa edileceğini ve bir güneş dizisinin nasıl kurulacağını biliyoruz. "Bilmediğimiz şey ise uzayda bu kadar büyük bir şeyi nasıl inşa edeceğimiz."
Maheshwarappa, dünyanın en yüksek binası olan Dubai'deki Burj Khalifa'nın yaklaşık 830 metre ya da 2,700 feet yüksekliğinde olduğunu örnek veriyor. CNN'e konuşan Maheshwarappa, "Bizim bahsettiğimiz yapılar bunun iki katı" dedi. "Yani bırakın uzayı, yerde bile bu kadar büyük bir şey inşa etmedik."
Bilim insanlarının bu yapıları uzayda inşa etmek ve bakımını yapmak için yapay zeka ve robot teknolojilerini nasıl kullanacaklarını da bulmaları gerekiyor. Maheshwarappa, "Etkinleştirici teknolojiler hala çok düşük bir teknoloji hazırlığında" dedi.
Bir de bu yeni enerji sistemini düzenlemek, uyduların sürdürülebilir bir şekilde inşa edilmesini, enkaz riski olmamasını ve bir kullanım ömrü sonu planına sahip olmalarını sağlamak ve rektenna alanlarının nereye yerleştirilmesi gerektiğini belirlemek var.
Maheshwarappa, halkın katılımının bir başka büyük engel olabileceğini söyledi. Uzaydan güç ışınlama söz konusu olduğunda içgüdüsel bir korku olabilir.
Ancak bazı uzmanlara göre bu tür korkular yersiz. Rectenna'nın merkezindeki enerji yoğunluğu gün ortası güneşinin yaklaşık dörtte biri kadar olacaktır. Hajimiri, "Bir ısı lambasının önünde durmaktan farkı yok," diyor.
Hajimiri, insanlara zarar verebilecek bir uydu inşa etmek için şu anda geliştirilmekte olan konseptlerden çok daha büyük olması gerektiğini söyledi. "Kim bunu inşa etmeye kalkışırsa, diğer herkes bunu öğrenecektir."
Bu soruların sorulmaması gerektiği anlamına gelmiyor, dedi. Fikir "insanlığa fayda sağlamaktır ve eğer sağlamıyorsa, bir anlamı yoktur."
Ancak bazılarına göre uzay tabanlı güneş enerjisi konseptinin tamamı yersiz.
Fizikçi ve Stanford Üniversitesi'nde yardımcı profesör olan Amory Lovins, dünyanın karasal yenilenebilir enerjilere odaklanmasının çok daha iyi olacağını söyledi. CNN'e verdiği demeçte, uzaydaki ekstra enerjinin ve bu enerjiyi günde neredeyse 24 saat hasat etme kabiliyetinin "enerjiyi toplama ve aşağıya ışınlama maliyetini karşılayacak kadar değerli olmadığını" söyledi.
Lovins'e göre, sistemin büyük bir baz yük enerji kaynağı olacağına dair vaatler de tutmuyor. Tüketiciler farkına bile varmadan enerji talebini arz ile eşleştirmek için teknikler var. Her zaman üretim yapan devasa bir güç kaynağına sahip olmak "istenmeyen bir şekilde esnek değildir" dedi.
"Başarılı olmanız halinde iş yapma şansı olmayan, siz daha inşa edemeden ihtiyacı karşılanmış olacak ve gelecekteki en iyimser maliyet tahminleri karasal güneş enerjisi artı bataryaların mevcut fiyatıyla aynı olan bir şeye neden para harcayasınız ki?" diye sordu.
Gelecek
Ancak dünyanın dört bir yanındaki hükümetler ve şirketler, bol ve temiz enerjiye yönelik artan talebi karşılamak ve iklim kriziyle mücadele etmek için uzay tabanlı güneş enerjisinin büyük umut vaat ettiğine inanıyor.
Soltau, kavramın kanıtını gösterebilecek bir geliştirme programının yaklaşık beş ya da altı yıl uzakta olduğunu söyledi. Ardından gigawatt ölçeğindeki sistemin sanayileşmesi ve tam olarak faaliyete geçecek şekilde ölçeklendirilmesi beş ya da altı yıl daha alacaktır.
Soltau, güçlü hükümet desteğinin kilit önemde olacağını söyledi. "Yepyeni bir enerji teknolojisi yaratmak iddialı bir şey."
ABD'de Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı 2025 yılında Arachne adlı küçük bir gösterici fırlatmayı planlıyor ve ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı Mayıs 2020'de uzay koşullarında güneş enerjisi donanımını test etmek için yörüngesel bir test aracında bir modül fırlattı.
Bir uzay aracı tasarımcısı ve üreticisi olan Çin Uzay Teknolojisi Akademisi, 2022 tarihli South China Morning News haberine göre, 2028'de alçak yörüngeye ve 2030'da yüksek yörüngeye bir güneş uydusu göndermeyi hedefliyor.
Birleşik Krallık hükümetinden de bir hareketlilik yaşandı. Hükümet, 2021 yılında uzay tabanlı güneş enerjisinin teknik olarak mümkün olduğunu bildiren ve 2 gigawatt güç sağlamayı amaçlayan 1,7 kilometre (1 mil) çapında bir uydu olan İngiltere liderliğindeki CASSIOPeiA gibi tasarımları vurgulayan bağımsız bir çalışma yaptırdı. Bu yılın Haziran ayında hükümet, uzay tabanlı güneş enerjisi sektöründe "inovasyonu ilerletmek için" üniversitelere ve teknoloji şirketlerine yaklaşık 5,5 milyon dolarlık fon sağladığını duyurdu.
Avrupa ise 2025 yılında tam bir geliştirme programı başlatmaya yönelik olası bir karara hazırlık olarak uzay tabanlı güneş enerjisinin teknik ve politik uygulanabilirliğini belirlemek üzere Solaris programına sahiptir.
"Açıkçası, bir şey inşa etmeden önce her şey spekülasyondur" diyen Garretson, "ancak bunun gerçekten ekonomik olarak mümkün ve uygulanabilir olabileceğini düşünmek için güçlü nedenler var" dedi.
Kaliforniya'ya geri dönen Hajimiri ve ekibi, son altı ayı prototiplerini stres testlerine tabi tutarak geçirdi ve yeni nesil tasarıma veri sağlamak üzere veri topladı.
Hajimiri'nin nihai vizyonu, enerjiyi ihtiyaç duyulan yere göndermek için mükemmel bir senkronizasyon içinde çalışan milyarlarca unsurla birlikte uzayda sarılabilen, fırlatılabilen ve açılabilen bir dizi hafif, esnek yelken
Projelerini "birbirlerinin çalışmaları üzerine inşa eden ve birbirlerine yardım eden insanlardan oluşan bu uzun zincirin bir parçası" olarak görüyor. "Dolayısıyla önemli bir adım atıyoruz belki ama bu son adım değil."
Ayrıca okuyun:
- Bu durum Aralık ayında değişecek
- Nükleer füzyon - yutturmaca mı yoksa enerji sorunlarına çözüm mü?
- Alman aktivistler Dubai'de İsrail ve Gazze Şeridi'nde yaşanan acıları dile getirdi
- Bütçe krizi vatandaşın gelirine ilişkin tartışmaları alevlendiriyor - Bas popülizme karşı uyarıyor
Kaynak: edition.cnn.com