Uzayda yaşam için kritik adım: Ay toprağından güneş paneli

Araştırmacılar, Ay yüzeyinde güneş pilleri inşa etmenin bizi onları uzaya taşımak zorunda kalmaktan kurtaracağını öne sürüyor.

Fotoğraf: Reuters
Fotoğraf: Reuters
TT

Uzayda yaşam için kritik adım: Ay toprağından güneş paneli

Fotoğraf: Reuters
Fotoğraf: Reuters

Bilim insanları, astronotların Ay'ı kullanarak uzayda yaşamamızı sağlayacak güneş panelleri inşa edebileceklerini öne sürdü.

Yeni araştırma, gelecekteki uzay kaşiflerinin enerji toplamak için kendi yollarını inşa etmelerine olanak tanıyarak bizi, bunları uzaya fırlatmak için yakıt ve kaynak tüketmek zorunda kalmaktan kurtarabilir.

Bu bulgular, simüle edilmiş Ay tozundan güneş panelleri üretmeyi başaran ve aynı şeyi gerçek Ay tozuyla da yapmanın mümkün olabileceğini öne süren araştırmacılara ait.

Çalışma, Ay'ın yüzeyinden su çıkarma ve oradaki tozdan evler için tuğla yapma olanaklarını inceleyen benzer araştırmaları takip ediyor.

Araştırmacıların yarattığı güneş pilleri de diğerleri gibi güneş ışığını enerjiye dönüştürebiliyor ve radyasyondan kaynaklanan hasara dayanabiliyor. Ancak bunu uzaya ağır güneş panelleri taşımak zorunda kalmadan yapabiliyorlar.

Almanya'daki Potsdam Üniversitesi'nden baş araştırmacı Felix Lang, "Şu anda uzayda kullanılan güneş pilleri inanılmaz, yüzde 30 hatta yüzde 40 verimliliğe ulaşıyorlar ancak bu verimliliğin bir bedeli var" diyor. 

Çok pahalılar ve kapak olarak cam veya kalın bir folyo kullanıldığı için nispeten ağırlar. Tüm bu pilleri uzaya taşımayı haklı çıkarmak zor.

Araştırmacılar bunun yerine, bu güneş pillerini uzayda üretmenin yollarını inceledi. Astronotların bunu yapmak için Dünya'da üretilen camı, Ay regolitinden ya da Ay'daki gevşek, kayalık yüzeyden yapılan camla değiştirmesi gerekiyor.

Bilim insanları bu sayede bir uzay aracının kütlesinin yüzde 99,4 oranında azaltılabileceği ve maliyetlerin de yüzde 99 oranında düşürülebileceğini söylüyor. Bunun da Ay'daki yerleşimleri daha kolay, hızlı ve ucuz bir şekilde inşa etmemize olanak sağlayacağını öne sürüyorlar.

Araştırmacılar planı test etmek için Ay'daki tozu temsil edecek şekilde tasarlanmış bir madde topladı. Bu maddeyi bir tür cam (Ay camı) haline getirerek bununla güneş pilleri yaptılar.

Bilim insanları Ay camını, güneş ışığını ucuz, kolay ve verimli bir şekilde elektriğe dönüştürme kabiliyeti nedeniyle bazen mucize malzeme diye adlandırılan perovskitle birleştirerek bunu üretti.

Lang, "Ağırlığı yüzde 99 oranında azaltınca, yüzde 30 oranında ultra verimli güneş pillerine ihtiyaç kalmaz, sadece Ay'da daha fazlasını üretmek gerekir" diyor.

Ayrıca bizim pillerimiz radyasyona karşı daha kararlıyken diğerleri zamanla bozuluyor.

Araştırmacılar güneş pillerine uzaydaki düzeyde radyasyon göndererek radyasyon becerilerini test etti. Standart cam uzayda kahverengiye dönüşürken, Ay camının doğal kahverengi tonu daha kararlı olmasını sağladığından, Ay camı pillerinin aslında Dünya'da yapılanlardan daha iyi olduğunu buldular.

Ekip, karmaşık bir saflaştırma süreci gerektirmeyen ve erimek için yalnızca yoğun güneş ışığına ihtiyaç duyan bu Ay camını yapmanın nispeten basit olduğunu keşfetti.

Ancak yine de başka zorluklar ortaya çıkabilir. Örneğin, Ay'daki düşük yerçekimi nedeniyle madde, farklı şekillerde biçim alabilir ve Ay'daki vakumda perovskitleri işlemek mümkün olmayabilir.

Araştırma, Device adlı hakemli dergide yayımlanan "Moon Photovoltaics utilizing Lunar Regolith and Halide Perovskites" (Ay Regoliti ve Halojenür Perovskitleri Kullanan Ay Fotovoltaikleri) başlıklı yeni bir makalede açıklanıyor.

Independent Türkçe



Tek şarjla yaşam boyu enerji sağlayabilen nükleer pil geliştirildi

Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)
Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)
TT

Tek şarjla yaşam boyu enerji sağlayabilen nükleer pil geliştirildi

Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)
Radyokarbonla çalışan betavoltaik pil (Su-Il In)

Bilim insanları karbonun radyoaktif bir formuyla çalışan küçük bir prototip nükleer pilin, tek bir şarjla cihazlara onlarca yıl ve hatta muhtemelen bir kullanıcının tüm ömrü boyunca güvenli bir şekilde enerji sağlayabileceğini söylüyor.

Araştırmacılar, örneğin böyle bir batarya takılı bir kalp pilinin, bir kişinin tüm yaşamı boyunca dayanabileceğini ve ameliyatla değiştirme ihtiyacını ortadan kaldırabileceğini söylüyor.

Ancak bilim insanları, bataryanın enerji dönüşüm verimliliğinin daha iyi hale getirilmesi için daha fazla optimizasyona ihtiyaç duyduğunu belirtiyor.

Modern çağda cep telefonları ve diğer birçok mobil cihaz, şarjları genellikle birkaç saat ila birkaç gün dayanan lityum iyon bataryalar kullanıyor.

Ancak bu bataryalar kullandıkça bozuluyor ve daha sık şarj edilmeleri gerekiyor.

Lityum madenciliği de enerji ve yüksek miktarlarda su gerektirdiği için çevreye zarar veriyor.

Bu nedenle araştırmacılar, lityuma alternatif olarak sık şarj gerektirmeyen güvenli nükleer piller geliştirmeyi düşünüyor.

Güney Kore'deki Daegu Gyeongbuk Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden çalışmanın baş araştırmacısı Su-Il In, "Li-ion bataryaların performansı neredeyse doymuş durumda" diyor.

Bu bataryalar, belirli malzemeler tarafından engellenebilen radyasyon yayan güvenli radyoaktif malzemelerin yaydığı yüksek enerjili parçacıklardan yararlanarak enerji üretiyor.

Örneğin beta ışınlarının (ya da yüksek hızlı elektronlar) ince bir alüminyum levha tarafından korunabilmesi, betavoltaikleri nükleer pillerde güvenli bir seçim haline getiriyor.

Amerikan Kimya Topluluğu'nun son toplantısında sunulan yeni çalışmada araştırmacılar, karbonun kararsız ve radyoaktif bir formu olan karbon-14'le çalışan bir betavoltaik batarya prototipini sergiledi.

Bilim insanları, karbonun bu formunun sadece metal bir levha kullanılarak engellenebilen beta ışınları ürettiğini ve ayrıca nükleer enerji santrallerinden çıkan bir yan ürün olduğu için "kolayca erişilebildiğini" söylüyor.

Dr. In şu ifadeleri kullanıyor:

Karbonun radyoaktif bir izotopunu kullanmaya karar verdim çünkü sadece beta ışınları üretiyor.

Bataryada elektronlar titanyum dioksit bazlı bir yarı iletkene çarparak bir "elektron transferi şelalesine" yol açıyor.

Araştırmacılar uygulamalar sırasında, her iki elektrottaki radyokarbondan salınan beta ışınlarının harici bir devreden geçen ve kullanılabilir elektrik üreten bir elektron şelalesi oluşturduğunu keşfetti.

Radyokarbon çok yavaş bozunduğundan, bataryanın teoride bütün bir ömür boyunca dayanabileceğini söylüyorlar.

"Güvenli nükleer enerjiyi parmak büyüklüğündeki cihazlara yerleştirebiliriz" diyen Dr. In, bataryaların özellikle tıbbi cihazlarda kullanım alanı bulabileceğini ekliyor.

Independent Türkçe