Californialı lise öğrencisi Justin Lewis-Weber, popüler kültürün rayından çıkarmayı başaramadığı aklı başında, gözü açık bir genç. Kendisi, küresel ısınmanın önümüzdeki 100 yıl içinde insanlığın karşısına çıkacak en büyük sorun olduğuna inanıyor. Bu sorunun temelinde yatan fosil yakıtlara bağlı enerji üretimini tamamen ortadan kaldırmak için de, aldığı fikirden yola çıkarak etkileyici bir plan geliştirmiş.
New Space dergisinde yayımlanan makalesinde planına ait detaylar sunan Lewis-Weber, derin uzaya kendi kendini yenileyen güneş panelleri yerleştirmek istiyor. Güneş panelleri, kendi kopyalarını Ay yüzeyinde otonom olarak üretecek. Ardından Dünya’nın yörüngesine girecek, Güneş’in enerjisini toplayacak ve yere sinyal olarak iletecekler.
Lewis-Weber’ın makalesi, Innovation Management Solutions firmasından John C. Mankins’in çalışmalarına dayanıyor.
Eminim Ay yüzeyinde kendi kendini yenileyen otonom güneş paneller sizlere çok çılgınca geldi. Öte yandan, derin uzayda güneş enerjisi elde etme fikri onlarca yıl öncesine dayanıyor. Bu fikrin ilk belirdiği dönem, petrol krizinin patlak verdiği 70’li yıllar.
Krizin aşılmasının ardından sırtını kolaya dayamaya bayılan insanlık, uzayda enerji üretme fikrini rafa kaldırdı. O zamandan bu yana ise iki gelişme yaşandı: Birincisi, dünyanın küresel ısınma sorununu çözmek için giderek daha çaresiz hale gelmesi. İkincisi ise teknolojik gelişmelerin söz konusu fikri bilim-kurgu olmaktan çıkararak gerçeğe dönüştürme ihtimalinin bulunması.
Uzaya neden güneş panelleri koyacağız?
Lewis-Weber, bu sorunun cevabını SpaceX, Tesla ve Solar City’nin CEO’su Elon Musk’ın sözleriyle cevaplıyor: “Gökyüzünde bir füzyon reaktörümüz var.”
Dünyadaki güneş santrallerinin sorunu, Güneş’in sürekli tepede olmaması. Gecelerin yanı sıra bulutlu ve kum fırtınalı günler de güneş enerjisinin verimliliğini azaltıyor. Dahası, güneş santralleri için çok fazla alan kullanılması gerekiyor.
Lewis-Weber, “Tüm dünyanın enerjisini güneş enerjisinden karşılamak için Nevada’nın yüzde 92’sine denk gelen bir alana santral kurulması lazım. Bu alanın bataryaları içermediğini de düşünürsek, hiç uygulanabilir değil” diyor.
Eğer güneş panellerini atmosferin ötesine yerleştirebilirsek, Dünya’da geçerli olan sorunlar tamamen ortadan kalkacak: Atmosfer filtresi olmadığı için güneş ışığından yüzde 27 daha fazla yararlanılacak, alan sınırlaması olmayacak ve Güneş sürekli tepede olacak.
Toplanacak enerjinin Dünya’ya aktarılması ise mikrodalgalar aracılığıyla olacak (insanları kızartma riski olmadan).
Ateşleme maliyetleri azaltılmadan uzayda kurulacak güneş santrali fosil yakıtlardan daha ucuz olamaz
ABD Donanma Araştırma Laboratuvarı’nda çalışan Paul Jaffe, ‘sistemin güvenli güç yoğunluğunu aşmayacak şekilde kurulması gerektiğini’ ifade ediyor. Jaffe, geçmişte uzaya güneş panelleri ateşlenmesini öneren bir araştırmacı. Onun güç yoğunluğu ile dikkatini çekmek istediği nokta, enerji sağlamak için kurulacak bir sistemin kontrolden çıkan bir silaha dönüşmemesi gerektiği.
Derin uzaydaki dev bir güneş santrali, Dünya üzerinde gölge de oluşturmayacak. Çünkü güneş ışınları santralin etrafından yayılarak Dünya’ya erişecek. Ay tutulmasında bile Dünya’nın küçük bir alanı gölgede kalırken, Jaffe dev bir uzay güneş santralinin ‘bunun milyonda birini bile kaplamayacağını’ söylüyor.
Uzay güneş santralinin bir avantajı daha var: Eğer sadece gerekli yere alıcılar konursa, üretilecek enerji Dünyadaki en ücra köşelere bile iletilebilir. Özellikle gelişmekte olan ülkelere ve felaket anında enerji gereken yerlere uzaydan destek verilebilir. Jaffe, uzaydan gelecek mikrodalgaları yakalayacak donanımın sadece birkaç konteynıra sığacağını belirtti.
Tek bir sorun var
Dünya’nın enerjisini tamamen güneşten sağlamak için çok fazla güneş paneli gerekiyor. Haliyle, bu kadar paneli uzaya ateşlemek de hiç ucuz olmayacak.
SpaceX’in Falcon 9 ile uzaya uydu veya kargo ateşlemesi 60 milyon dolara mal oluyor. Lewis-Weber’e göre, uzaya çok sayıda güneş enerjili uydu göndermenin maliyeti onlarca trilyon dolar olabilir.
Maliyet projenin önündeki en büyük engel. Jaffe, ateşleme maliyetleri aşağı çekilmediği sürece uzayda güneş santrali kurmanın fosil yakıtlarla mücadele etmek konusunda hiçbir fayda sağlamayacağını ifade etti.
Biz çözüm var mı?
Uzaya binlerce güneş paneli göndermek yerine, kendini kopyalayabilen sadece bir tane göndersek nasıl olur? Ardından kopyalanan her panelde kendi kopyasını üretecek ve ortaya kozmik bir güneş paneli okyanusu çıkacak.
Kendi kendine çoğalan paneller sadece birkaç ay ya da yıl içersinde Nevada kadar yer kaplayan bir santrale dönüşebilir. Lewis-Weber, yörüngede dev bir santral inşa etmek için yeterli kaynakların bulunmadığını, bu yüzden Ay’a üretim yapacak bir makine gönderilmesini savunuyor. Makine, Ay toprağından (regolit) alüminyum, demir ve silikon elde ederek güneş panelleri üretecek.
Kendi kendini kopyalayan robotları inşa etmek de kulağa hiç kolaymış gibi gelmiyor. Lewis-Weber’in bu aşamadaki planı, güneş panellerinin tasarımlarını olabildiğince basitleştirmek. “Bin çeşit vida kullanacağımıza, sadece beş tane kullanalım. Her parça için kalıp kullanacağımıza, 3D yazıcı ile sorunu çözelim.”
Her biri ayrı bir görevden sorumlu 18 farklı makine kullanılarak, Ay üzerinde kendi kendine üretim yapan bir güneş santrali fabrikası kurmak teorik olarak mümkün.
Ay’ın yerçekimi çok daha düşük olduğu için güneş panellerini oradan ateşlemek daha kolay olacaktır.
Güneş panelleri hazırlandıktan sonra, Ay’dan Dünya’ya doğru ateşlenecekler. Ay’daki yerçekiminin Dünya’nın 6’da biri olduğunu düşünürsek, ateşlemeler Dünya’dakinden çok daha kolay olacak. Güneş panelleri ateşlemenin ardından Dünya yörüngesinde konumlanacak ve güneş ışınlarını soğurmaya başlayacak.
Yukarıda bahsedilen süreç en ileri seviyede teknoloji gerektiriyor. Yine de hiçbiri erişemeyeceğimiz uzaklıkta değil. Otonom kargo araçları ve ışınlama çok faydalı olurdu ancak bunlar şart değil. Lewis-Weber, sadece 10 milyar dolar maliyetler tüm sürecin gerçeğe dönüşebileceğini düşünüyor. Her bir panel Ay’da üretildikten ve yörüngeye ateşlendikten sonra, sonsuza dek bedava enerji üretecek.
10 milyar dolarlık dev proje ile enerji sağlanacak hane sayısı ise 150,000 olarak belirtiliyor. Tüm Dünya’ya yeterli olmasa da, başlangıç olarak söz konusu maliyet için iyi bir hedef.
Projenin elle tutulur tarafı, enerji üretiminin süper ucuz hale geleceği. Ar-Ge süreci tahminen 100 milyar dolar tutsa bile, uzaydaki güneş panelleri ile elektrik üretmenin maliyeti saat başına 0.00042 $ olacak. Fosil yakıtlara kıyasla süper ucuz olan bu yöntem başarılı olursa, Dünyadaki fosil yakıt üreticileri zorunlu olarak yenilebilir enerjiye geçecek.
Henüz mümkün değil
Lewis-Weber, kendi kendini yenileyebilen karmaşık robotların henüz geliştirilmediğine dikkat çekerek zorlu bir projeden bahsettiğini kabul ediyor. Yine de, güçlü bir vizyon ile zorluklar aşılabilir. Bilim insanları çoktandır kendi kendilerini imal edebilen basit makineler üzerinde çalışıyor. Hatta, çalışan bir kopyasının yüzde 73’ünü basabilen bir 3D yazıcı da geliştirildi.
Ay’daki regolitin kazılması ve kullanılabilir parçalara dönüştürülmesi için de işbirliği gerekecek. Deep Space Industries ve Planetary Resources gibi asteroid madenciliğinde öncü firmalar bu konuda yardımcı olabilir.
Lewis-Weber’in planının yanı sıra, Jaffe ve meslektaşları yörüngede güneş enerjili uyduları belli bir düzende konumlandırarak enerji elde etmeyi planlıyor. Jaffe, inşaat için kullanılacak parçalar Dünya’dan ya da Ay’dan ateşlensin fark etmez, bir montaj sürecinin kaçınılmaz olacağını vurguluyor.
Mikrodalgaların Dünya’ya iletilmesi konusunda gereken teknoloji için ilk denemeyi, JAXA ve Mitsubishi geçtiğimiz yıl gerçekleştirdi. Deneyde, 10 KW enerji 500 metre ötedeki alıcıya iletildi. Japonya’nın amacı, 2030’da yörüngeden 1 Gigawatt enerjiyi Dünya’ya indirebilmek.
Nasıl başaracağız?
Gündeme çok düşmese de, uzayda enerji üretimi devletlerin fazlasıyla ilgisini çeken bir konu. Jaffe ve meslektaşları da, ABD Savunma Bakanlığı’nın düzenlediği bir yarışmada sunulan 7 ödülden 4’ünü kazanmayı başardı.
Jaffe, küresel ısınmanın önüne geçilemediği sürece uzay güneş santralleri üzerindeki ilginin azalmayacağını belirtiyor. Jaffe’nin planı, Dünya’dan yörüngeye gönderilen bir sisteme dayanıyor. Uluslararası bir araştırma ekibi tarafından yerde test edilecek sistem, daha sonra Uluslararası Uzay İstasyonu’na (UUİ) gönderilecek. Ardından, kurulacak sistemi temsil edecek küçük bir parça yörüngeye yerleştirilece ve Dünya’nın her yerine enerji gönderme kapasitesi olacak.
Jaffe, bugün çalışmaya başlanırsa, uzay güneş santralini mümkün kılacak basamakların 2021’de tamamlanabileceğini belirtti. Projenin maliyeti ise sadece 350 milyon dolar olacak. Bu para, ABD’lilerin her yıl Cadılar Bayramı’nda evcil hayvanları için harcadıkları kostüm harcamasına eşit.
Üniversiteye hazırlanan Lewis-Weber de projesine devam edecek. En büyük isteğinin ise Elon Musk ile çalışmak olduğunu söylüyor. Elon Musk ile telefonda görüşebilmek veya attığınız e-postaya cevap almak pek kolay değil. Yine de hedefiniz uzay ise şansınızı mutlaka denemek gerekir.