Kategori : ELEKTRİK ENERJİSİ, ENERJİ GÜNDEMİ, GÜNEŞ ENERJİSİ - Tarih : 19 Eylül 2018
Sahi ‘Türkiye Uzay Ajansı kurulacaktı, ne oldu?’ diye düşündüğüm şu günlerde, evrene yapılan keşiflerde kullanılan uzay araçlarının ve dünya çevresinde dolanan uyduların hangi enerji türlerini kullandıklarına değinmek istedim. 1977 yılında NASA Voyager adlı iki uzay sondasını uzaya fırlattı. Başlangıçtaki görevleri sadece Jüpiter ve Satürn gezegen sistemleri hakkında bilgi toplamak olan bu iki robotik sonda, şuan yıldızlar arası boşlukta bulunuyor. NASA 7 Temmuz 2014 günü Voyager 1’in kesin olarak yıldız sistemimizi terk ettiğini belirtti. Yaklaşık 41 yıldır yolculuğuna devam edip Dünya’ya sinyal gönderen sonda 2025 yılına kadar Dünya’ya bilgi göndermeye devam edecek. Uzayda sondanın yakıt ikmali yapabileceği istasyonlar olmadığına göre, nereden geliyor bu değirmenin suyu?
İnsanoğlunun uzayda sürekli araştırma yapabilmesi ve ilerleyebilmesi, emin ve güvenilir bir enerji kaynağı bulmasına bağlıdır. Uzay araçları ve uydular için kritik öneme sahip güç sistemlerinde sıklıkla 
kimyasal yakıt, güneş enerjisi ve nükleer enerji kullanımı tercih edilmektedir. Evet, yanlış okumadınız nükleer enerji sadece elektrik santrallerinde değil uzay teknolojilerinde de kullanılıyor. İçerdiği yüksek enerji yoğunluğu sayesinde derin uzay yolculuklarında, uzun süre denizlerde bulunması gereken nükleer denizaltılarda, dev uçak gemilerinde hem elektrik üretmek hem de pervaneleri döndürmek amacıyla nükleer enerji kullanılmaktadır. 420 watt gücündeki Voyager 1 uzay aracı azami saatte 62.136 km hız yaparak yaklaşık 41 yıldır yolculuğuna devam etmektedir. Tıpkı Voyager’da olduğu gibi bir uzay aracının uzayda onlarca yıl yol alabilmesi için yeterli gücü üretebilmesi ve depolayabilmesi gerekir. Bir uzay aracı tasarımında, kullanılabilecek enerji türleri arasında yapılacak seçim, var olan teknoloji düzeyine, aracın çalışacağı çevre koşullarına, enerji kaynağının araçta kapladığı alana, yaşam süresine, aracın yörüngesine ve daha birçok teknik ve ekonomik faktörlere bağlıdır. Gezegenlere gönderilen uzay sondaları için, güneş enerjisi sistemleri sorun yaratmaktadır. Bunun sebebi sondanın güneşten uzaklaştıkça, alınan ışınım miktarının azalmasıdır. Dünya çevresi ve iç gezegen araştırmalarında kullanışlı olan güneş panelleri, dış gezegen ve öte gezegen araştırmalarında bir hayli verimsiz kalmaktadır. Soruna bir de enerjiyi üreten panellerin alanı ve enerjinin depolanmasından kaynaklanacak manevra kabiliyetinin azalması yönünden bakmak gerekiyor. Bahsi geçen Voyager 1 sondasında ısı kaynağı olarak Plütonyum 238’ün kendiliğinden bozunmasını kullanan Radyoizotop termoelektrik jeneratörü (RTG) denilen bir sistem kullanılmıştır. Bu teknoloji 1950’de Amerika’da Dr. Bertam Blanke önderliğinde geliştirilmiş ve bugüne kadar Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager1, Voyager2, Galileo, Ulysses, Cassini, New Horizons ve Mars’a gönderilen Viking1, Viking2, MSL ve Curiosity araçlarında kullanılmıştır. Sağlam yapıları ve bulundurdukları yakıtı yüzlerce yıl boyunca muhafaza edecek şekilde tasarlanan RTG’lerin çalışma prensipleri nükleer teknolojiler göz önüne alındığında çok basit kalmaktadır. Yakıtın yarı ömrünün yüksek olması sahip olduğu kütleye kıyasla yüksek enerji elde etmesi yaydığı radyasyon türünün kolaylıkla soğrulup kalkanlanabilen alfa be beta parçacıklarından oluşması esas alınır. Bu sayede bölme içindeki yakıt hem dışarı radyasyon saçmaz hem de uzun yıllar enerji üretebilir. Ancak RTG’lerin üretimi oldukça zor ve pahalıdır. Uzayda nükleer enerji konusuna gelirsek, bu teknolojiler çok daha küçük kütle ile çok fazla enerji üretimi sağlarlar. VASIMR plazma roketi gücünü nükleer reaktörden alarak Mars yolculuğunu 39 güne düşürmeyi hedefliyor. Bugün Rusya ve NASA kendi Reaktör teknolojilerini geliştirmekte ve bunları 2020 sonrası kendi gezegenler arası görevlerinde kullanmayı planlamaktadırlar.
Dünya çevresinde dolanan uydular için ise en uygun enerji kaynağı güneş panelleridir. Özellikle küp uydu tasarımlarında sıklıkla tercih edilmektedir. Uydunun tüm yüzeyleri güneş panelleri ile kaplıdır ve uydu tüm enerjisini bu panellerden elde eder.
Uzayda güneş enerjisini kullanan başka bir örnek ise Raphael Domjan’ın girişimcisi olduğu SolarStratos projesidir. SolarStratos stratosferde güneş enerjisiyle çalışan ve 80.000 feet’ten fazla uçuş yapabilen ilk uçak olmayı hedefliyor.
Özge EFE – Enerji Sistemleri Mühendisi – a.ozgeefe@gmail.com
