MARS’TAKİ İLK İNSAN KOLONİSİNİN ENERJİ SEÇİMİ,  NÜKLEER Mİ GÜNEŞ Mİ OLMALI?

MARS’TAKİ İLK İNSAN KOLONİSİNİN ENERJİ SEÇİMİ, NÜKLEER Mİ GÜNEŞ Mİ OLMALI?

Berkeley, California Üniversitesi'ndeki bilim adamları tarafından yapılan yeni bir analizde, en son güneş pili teknolojisinin yüksek verimliliği, hafifliği ve esnekliği, fotovoltaiklerin uzun bir Mars görevi için gereken tüm gücü, hatta orada kalıcı bir yerleşim için gereken tüm gücü sağlayabileceği ifade ediliyor.

Berkeley, California Üniversitesi'ndeki bilim adamları tarafından yapılan yeni bir analizde, en son güneş pili teknolojisinin yüksek verimliliği, hafifliği ve esnekliği, fotovoltaiklerin uzun bir Mars görevi için gereken tüm gücü, hatta orada kalıcı bir yerleşim için de gereken enerjiyi sağlayabileceği ifade ediliyor.

Kızıl Gezegenin yüzeyinde yaşamanın lojistiği hakkında düşünen çoğu bilim insanı ve mühendis, büyük ölçüde güvenilirliği ve 7/24 çalışması nedeniyle nükleer gücün en iyi alternatif olduğunu varsaymıştır. Geçtiğimiz on yılda, minyatürleştirilmiş Kilopower nükleer fisyon reaktörleri, NASA'nın onları güvenli, verimli ve bol bir enerji kaynağı ve gelecekteki robotik ve insan keşiflerinin anahtarı olarak gördüğü noktaya kadar ilerledi.

Öte yandan güneş enerjisi, Dünya'dakiyle yaklaşık aynı süreye sahip Mars gecesi boyunca kullanılmak üzere depolanmalıdır. Ve Mars'ta, güneş panellerinin güç üretimi, her şeyi kaplayan ve her yerde bulunan kırmızı toz tarafından düşebilir. Öyle ki, NASA'nın güneş panelleriyle çalışan yaklaşık 15 yaşındaki Opportunity gezgini, 2019'da Mars'ta büyük bir toz fırtınasının ardından çalışmayı durdurmuştu.

Frontiers in Astronomy and Space Sciences dergisinde bu hafta (27 Nisan 2022) yayınlanan yeni çalışma, Dünya’ya dönmeden önce, Mars'ta 480 gün kalmayı içeren altı kişilik genişletilmiş bir görev için bu iki teknolojiyi kafa kafaya karşılaştırmak üzere bir sistem yaklaşımı kullanmaktadır. Bu bir görev için, iki gezegen arasındaki geçiş süresini azaltırken yüzeyde geçen süreyi 30 günlük bir zaman diliminin ötesine uzatan en olası senaryodur.

Mars'a seyahat eden astronotların, yanlarında Dünya'dan aldıkları güç sisteminin ağırlığını en aza indirmeleri gerekecek. Planlanan yerleşim yeri, bu düzleştirilmiş Mars haritasındaki sarı alandaysa, fotovoltaikler en iyi seçim olacaktır. Ayrıca, NASA'nın gezici Perseverance'ın şu anda keşfetmekte olduğu Jezero Krateri (sağ üst) dahil olmak üzere Mars'a inen önceki görevlerin yerleri de gösteriliyor. (Grafik çalışması: Anthony Abel ve Aaron Berliner, UC Berkeley)

Söz konusu analizlerde güneş panellerinin ağırlığı ve verimliliği hesaba katılırsa, Mars yüzeyinin neredeyse yarısını kapsayan yerleşim yerinde güneş enerjisinin nükleerle karşılaştırılabilir veya daha iyi olduğu iddia edildi tabii ki bu gündüz enerjisinin geceleri veya kum fırtınaları sırasında koloniye enerji sağlamak için yakıt hücrelerinde kullanılan hidrojen gazını ürettiği sürece…

Makalenin ilk yazarlarından biri olan UC Berkeley biyomühendislik doktora öğrencisi Aaron Berliner, “Belirli enerji depolama konfigürasyonlarıyla birleştirilen fotovoltaik enerji üretimi gezegen yüzeyinin %50’sinden fazlasının üzerinde, özellikle ekvator bandının etrafındaki bölgelerde, (literatürde tekrar tekrar ileri sürüldüğünün aksine)  nükleer füzyon reaktörlerinden daha iyi bir performans sergiliyor.” dedi.

Çalışma, Mars kolonizasyonuna yeni bir bakış açısı getiriyor ve diğer gezegenlere veya aylara insanlı görevler planlanırken hangi teknolojilerin kullanılacağına karar vermek için bir yol haritası sunuyor.

"Bu makale, hangi güç teknolojilerine sahip olduğumuza, bunları nasıl dağıtabileceğimize, onlar için en iyi kullanım durumlarının neler olduğu ve nerelerde yetersiz kaldığına dair küresel bir bakış açısı getiriyor," dedi. Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümü. "İnsanlık topluca Mars'a gitmek istediğimize karar verirse, bunu güvenli bir şekilde gerçekleştirmek ve maliyeti etik bir şekilde en aza indirmek için bu tür sistem düzeyinde bir yaklaşım gereklidir. Hangi teknolojileri kullanacağımıza, Mars'ta hangi yerlere gideceğimize, nasıl gideceğimize ve kimi getireceğimize karar verirken seçenekler arasında net bir karşılaştırma yapmak istiyoruz."

 

Daha uzun görevler daha fazla güç gerektirir

Geçmişte, NASA'nın Mars'taki astronotların güç ihtiyaçlarıyla ilgili tahminleri, genellikle gıda yetiştirmek, inşaat malzemeleri veya kimyasallar üretmek için güce aç süreçler gerektirmeyen kısa süreli konaklamalara odaklanmıştı. Ancak NASA ve SpaceX CEO'su Elon Musk ve Blue Origin'in kurucusu Jeff Bezos da dahil olmak üzere artık Mars'a gidebilecek roketler yapan şirketlerin liderleri, uzun vadeli, gezegen dışı yerleşimler, daha büyük ve daha fazla ve daha güvenilir güç kaynaklarının dikkate alınmasını dile getiriyorlar.

Ay'da kavramsal bir fizyon yüzeyi Kilopower sisteminin illüstrasyonu.

(Görsel: NASA'nın izniyle)

Buradaki zorluk, tüm bu malzemelerin, kilo başına yüz binlerce dolarlık bir maliyetle Dünya'dan Mars'a taşınması gerektiği ve bu da yolculukların düşük ağırlığı yapılmasını gerekli hale getiriyor.

Temel ihtiyaçlardan biri, gıda, roket yakıtı, plastik malzemeler ve ilaçlar dahil kimyasallar üretmek için genetiği değiştirilmiş mikropları kullanan biyo-üretim tesisleri için güçtür. Abel, Berliner ve makalenin ortak yazarları, bir koloni için gerekli malzemeleri tedarik etmek için sentetik biyolojinin gen yerleştirme tekniklerini kullanarak mikroplar üzerinde ufak tefek düzeltmeler yapan çok üniversiteli bir grup olan Uzayda Biyolojik Mühendislik Kullanımı Merkezi'nin (CUBES) üyeleridir.

Ancak iki araştırmacı, genişletilmiş bir görev için ne kadar gücün mevcut olacağını bilmeden, birçok biyo-üretim sürecinin pratikliğini değerlendirmenin imkansız olduğunu keşfetti. Bu nedenle, çeşitli güç kaynağı senaryolarının ve sıcaklık ve basınç kontrolünü içeren habitat bakımı gibi tarım için gübre üretimi, roket iticilerinin Dünya'ya dönmesi için metan üretimi ve yedek parça üretmek için biyoplastik üretimi gibi olası güç taleplerinin bilgisayarlı bir modelini oluşturmaya başladılar.

Bir Kilopower nükleer sistemine karşı üç güç depolama seçeneğine sahip fotovoltaikler vardı. Bataryalar ve güneş enerjisinden hidrojen gazı üretmek için iki farklı teknik - elektroliz ve doğrudan enerji elde edilen fotoelektrokimyasal hücreler. Sonraki durumlarda, hidrojen basınçlandırılır ve daha sonra güneş panelleri olmadığında güç üretmek için bir yakıt hücresinde kullanılmak üzere depolanır.

Yalnızca elektrolizli fotovoltaik güç (suyu hidrojen ve oksijene ayırmak için elektriği kullanarak) nükleer güçle rekabet edebilirdi: Gezegenin yüzeyinin neredeyse yarısında, kilogram başına nükleerden daha uygun maliyetli olduğunu kanıtladı.

Ana kriter ağırlıktı. Araştırmacılar, mürettebatı Mars'a taşıyan bir roketin yakıt hariç yaklaşık 100 tonluk bir yük taşıyabileceğini varsaydılar ve bu yükün ne kadarının gezegenin yüzeyinde kullanılmak üzere bir güç sistemine ayrılması gerektiğini hesapladılar. Mars'a ve Mars'tan bir yolculuk yaklaşık 420 gün sürecektir (Her yön için 210 gün). Şaşırtıcı bir şekilde, bir güç sisteminin ağırlığının tüm taşıma yükünün %10'undan bile daha az olacağını buldular.

Örneğin, ekvator yakınındaki bir iniş alanı için, güneş panelleri artı hidrojen depolamanın ağırlığının, bir Kilopower nükleer reaktör sistemi için 9,5 tona karşılık yaklaşık 8,3 ton olacağını hesapladılar.

Tasarlanan model ayrıca, Mars yüzeyindeki sitelerde meydana gelecek farklı koşullar için verimliliği en üst düzeye çıkarma konusunda fotovoltaik panellerin nasıl ayarlanacağını da belirtir. Örneğin, enlem güneş ışığının yoğunluğunu etkilerken, atmosferdeki toz ve buz ışığın daha uzun dalga boylarında yayılmasına neden olabilir.

 

Fotovoltaiklerdeki Gelişmeler

Abel, fotovoltaiklerin artık güneş ışığını elektriğe dönüştürmede oldukça verimli olduğunu, ancak en iyi performans gösterenlerin hala pahalı olduğunu söyledi. Ancak en önemli yenilik, giden rokette depolamayı kolaylaştıran ve nakliye maliyetini azaltan hafif ve esnek bir güneş panelidir.

Mars'taki insanlar, sadece mevcutta bulunan hammaddeleri kullanmaları gerekecektir; - su buzu, atmosferik gazlar, Mars toprağı ve güneş ışığı –  hayatta kalmak için ihtiyaç duyulacak her şey. CUBES'teki gibi araştırmacılar, bu hammaddeleri gıda, ilaç, yakıt ve yapı malzemelerine dönüştürmenin yolları üzerinde çalışıyor. Bu akış şeması, yerinde kaynak kullanımının (ISRU –In-Situ Resource Utilization), hammaddeleri, gıda ve ilaçları (FPS – Food Pharma Systems) sentezlemek ve ekip tarafından kullanılmak üzere biyopolimerler (ISM) üretmek için kullanılabilecek bir forma nasıl dönüştürdüğünü gösterir. Verimliliği en üst düzeye çıkarmak ve Dünya'dan tedarik lojistiği maliyetini azaltmak için atık toplanır ve yeniden kullanılır (döngü kapatma veya LC). (Resim: Aaron Berliner ve Davian Ho, UC Berkeley)

“Çatınızda bulunan, çelik konstrüksiyonlu, cam destekli vb. silikon paneller, yeni ve geliştirilmiş nükleerle rekabet etmeyecek, ancak daha yeni hafif, esnek paneller birdenbire bu konuşmayı gerçekten, gerçekten değiştirecek, dedi Abel.

Ayrıca, daha hafif ağırlığın, daha fazla panelin Mars'a taşınabileceği anlamına geldiğini ve başarısız olan herhangi bir panel için bir yedeğin sağlanabileceğini belirtti. Kilowatt nükleer santraller daha fazla güç sağlarken, daha azına ihtiyaç duyulur, bu nedenle eğer biri çökerse koloni gücünün önemli bir bölümünü kaybeder.

Aynı zamanda nükleer mühendislik diploması da alan Berliner, projeye nükleer enerjiye yönelik bir önyargıyla girerken, lisans tezi fotovoltaikteki yenilikler hakkında olan Abel ise daha çok güneş enerjisinden yanaydı.

Berliner, "Bu makalenin gerçekten, nükleer ve güneş enerjisinin esasına ilişkin sağlıklı bir bilimsel ve mühendislik anlaşmazlığından kaynaklandığını ve işin gerçekten sadece bizim anlamaya ve bir bahsi çözmeye çalıştığımızı hissediyorum" dedi. “Bunu yayınlamak için seçtiğimiz konfigürasyonlara dayanarak kaybettiğimi düşünüyorum. Ama tabii ki mutlu bir kayıp.” dedi.

Makalenin diğer ortak yazarları, Berkeley Sensör ve Aktüatör Merkezi'nde UC Berkeley'de araştırmacı olan Mia Mirkovic; William Collins, UC Berkeley'de dünya ve gezegen bilimi profesörü ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda (Berkeley Lab) kıdemli bilim adamı; CUBES direktörü Adam Arkin ve UC Berkeley Biyomühendislik Bölümü'nde Dekan A. Richard Newton Memorial Profesörü; ve Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümü'nde Gilbert Newton Lewis Profesörü ve Kimya Koleji dekanı Douglas Clark. Arkin ve Clark aynı zamanda Berkeley Lab'de kıdemli öğretim üyeleridir.

 

Çalışma, NASA (NNX17AJ31G) ve Ulusal Bilim Vakfı'ndan (DGE1752814) lisansüstü araştırma bursları tarafından finanse edilmiştir.

 

Levent Aslan

Mühendislik ve Teknoloji sitesinden... 

Levent ASLAN

LEVENT ASLAN

Yazar

İlginizi çekebilecek diğer içerikler

ALTI ADIMDA SENARYO YAZMAK BİLİMSEL

ALTI ADIMDA SENARYO YAZMAK

BİR YAZAR OLARAK TIKANMAK BİLİMSEL

BİR YAZAR OLARAK TIKANMAK

HİPNOZ NEDİR? BİLİMSEL

HİPNOZ NEDİR?

DÜNYADA DOĞMAMIŞ OLABİLİRİZ BİLİMSEL

DÜNYADA DOĞMAMIŞ OLABİLİRİZ

NASA BİR DOKTORU UZAY İSTASYONUNA IŞINLADI BİLİMSEL

NASA BİR DOKTORU UZAY İSTASYONUNA IŞINLADI

EVRENIN AKIL ALMAZ GIZEMLERINDEN KARA DELİKLER BİLİMSEL

EVRENIN AKIL ALMAZ GIZEMLERINDEN KARA DELİKLER

PROVİTAMİN D3'Ü ARTTIRILMIŞ DOMATES BİLİMSEL

PROVİTAMİN D3'Ü ARTTIRILMIŞ DOMATES

UYDULARI YÖRÜNGEDEN ÇIKARMAK İÇİN ALTERNATİF ÇÖZÜM BİLİMSEL

UYDULARI YÖRÜNGEDEN ÇIKARMAK İÇİN ALTERNATİF ÇÖZÜM

HİPER KOVAN TAŞIMA SİSTEMİ İÇİN DİJİTAL DEMİRYOLU SİNYALİZASYONU BİLİMSEL

HİPER KOVAN TAŞIMA SİSTEMİ İÇİN DİJİTAL DEMİRYOLU SİNYALİZASYONU

MARS’TAKİ İLK İNSAN KOLONİSİNİN ENERJİ SEÇİMİ,  NÜKLEER Mİ GÜNEŞ Mİ OLMALI? BİLİMSEL

MARS’TAKİ İLK İNSAN KOLONİSİNİN ENERJİ SEÇİMİ, NÜKLEER Mİ GÜNEŞ Mİ OLMALI?

ÖLÜMDEN SONRA YENİDEN CANLANMAK MÜMKÜN MÜ? BİLİMSEL

ÖLÜMDEN SONRA YENİDEN CANLANMAK MÜMKÜN MÜ?

ALZHEIMER GENİ BEYNİ NASIL TAHRİP EDİYOR BİLİMSEL

ALZHEIMER GENİ BEYNİ NASIL TAHRİP EDİYOR

KURT DELİĞİ TEORİSİ NEDİR? BİLİMSEL

KURT DELİĞİ TEORİSİ NEDİR?

GALAKSİ MERKEZİNDEKİ KARADELİKTEN YAYILAN GİZEMLİ IŞIK PATLAMALARI BİLİMSEL

GALAKSİ MERKEZİNDEKİ KARADELİKTEN YAYILAN GİZEMLİ IŞIK PATLAMALARI

HAWKING IŞIMASI VE KARADELİKLER BİLİMSEL

HAWKING IŞIMASI VE KARADELİKLER

NEDEN KARANLIK MADDE VE KARANLIK ENERJİ HAKKINDA HİÇ BİR ŞEY BİLMİYORUZ? BİLİMSEL

NEDEN KARANLIK MADDE VE KARANLIK ENERJİ HAKKINDA HİÇ BİR ŞEY BİLMİYORUZ?

EPİGENETİK BİLGİ KAYBI YAŞLANMAYI HIZLANDIRSA DA RESTORASYON BUNU TERSİNE ÇEVİREBİLİR BİLİMSEL

EPİGENETİK BİLGİ KAYBI YAŞLANMAYI HIZLANDIRSA DA RESTORASYON BUNU TERSİNE ÇEVİREBİLİR

UÇANGÖZ ROBOT VE ONU PROGRAMLAMAK İSTEYEN SİZ BİLİMSEL

UÇANGÖZ ROBOT VE ONU PROGRAMLAMAK İSTEYEN SİZ

TCG ANADOLU, TÜRK DENİZ KUVVETLERİNE YENİ BİR GÜÇ BİLİMSEL

TCG ANADOLU, TÜRK DENİZ KUVVETLERİNE YENİ BİR GÜÇ

ATOMLAR GERÇEKTEN BİRBİRİNE DOKUNABİLİR Mİ? BİLİMSEL

ATOMLAR GERÇEKTEN BİRBİRİNE DOKUNABİLİR Mİ?

ATOM VE ATOMLA İLGİLİ İLK TEMEL BİLGİLER BİLİMSEL

ATOM VE ATOMLA İLGİLİ İLK TEMEL BİLGİLER

YAPAY ZEKÂ ASKERİ SİMÜLASYON TESTİNDE İNSAN OPERATÖRÜ ÖLDÜRDÜ BİLİMSEL

YAPAY ZEKÂ ASKERİ SİMÜLASYON TESTİNDE İNSAN OPERATÖRÜ ÖLDÜRDÜ

ÇİN TORYUM NÜKLEER SANTRALİNİ İŞLETMEYE AÇTI BİLİMSEL

ÇİN TORYUM NÜKLEER SANTRALİNİ İŞLETMEYE AÇTI

İNSAN BEYNİNİN BUGÜNE KADAR YAPILMIŞ EN BÜYÜK HARİTASI ÇIKARILDI BİLİMSEL

İNSAN BEYNİNİN BUGÜNE KADAR YAPILMIŞ EN BÜYÜK HARİTASI ÇIKARILDI

HAYATIMIZDAKİ GİZLİ TEHLİKE BİLİMSEL

HAYATIMIZDAKİ GİZLİ TEHLİKE

RUS FİZİKÇİ NIKOLAI A. KOZYREV İLE ETER VE ZAMAN BİLİMİ BİLİMSEL

RUS FİZİKÇİ NIKOLAI A. KOZYREV İLE ETER VE ZAMAN BİLİMİ

KOZYREV AYNALARI İLE GELECEĞİ GÖRMEK BİLİMSEL

KOZYREV AYNALARI İLE GELECEĞİ GÖRMEK

DOĞUDAN YÜKSELEN YAPAY GÜNEŞ BİLİMSEL

DOĞUDAN YÜKSELEN YAPAY GÜNEŞ

NÜKLEER FÜZYON NEDİR? BİLİMSEL

NÜKLEER FÜZYON NEDİR?

BEYİN NASIL ÇALIŞIR? BİLİMSEL

BEYİN NASIL ÇALIŞIR?

DIKSON KÖYÜ DENEYLERİ BİLİMSEL

DIKSON KÖYÜ DENEYLERİ

ORAK HÜCRELİ ANEMİ HASTALIĞI VE GENETİK TEDAVİ YÖNTEMİ BİLİMSEL

ORAK HÜCRELİ ANEMİ HASTALIĞI VE GENETİK TEDAVİ YÖNTEMİ

BU AY'DA BİR GARİPLİK VAR BİLİMSEL

BU AY'DA BİR GARİPLİK VAR

EDGAR ALLAN POE BİLİMSEL

EDGAR ALLAN POE

H.P. LOVECRAFT BİLİMSEL

H.P. LOVECRAFT

BEYNİMİZİN GİZLİ GÜCÜ BİLİMSEL

BEYNİMİZİN GİZLİ GÜCÜ

ATOM SAATİ BİLİMSEL

ATOM SAATİ

BELLEK DEĞİŞTİRİLEBİLİR Mİ? BİLİMSEL

BELLEK DEĞİŞTİRİLEBİLİR Mİ?

KADIN BEYNİ Mİ ERKEK BEYNİ Mİ DAHA ÜSTÜN? BİLİMSEL

KADIN BEYNİ Mİ ERKEK BEYNİ Mİ DAHA ÜSTÜN?

FİZİKTE YENİ BİR KUVVET Mİ DOĞUYOR? BİLİMSEL

FİZİKTE YENİ BİR KUVVET Mİ DOĞUYOR?

YASAK TEKNOLOJİLER VE ONLARIN SUSTURULMASI BİLİMSEL

YASAK TEKNOLOJİLER VE ONLARIN SUSTURULMASI

VIKTOR S. GREBENNIKOV ve KARŞI YERÇEKİM GÜCÜ BİLİMSEL

VIKTOR S. GREBENNIKOV ve KARŞI YERÇEKİM GÜCÜ

ZAMAN YOLCULUĞU HAKKINDA TEMEL BİLGİLER BİLİMSEL

ZAMAN YOLCULUĞU HAKKINDA TEMEL BİLGİLER

DEPRESYONA KARŞI MUTLULUĞU ARIYORUZ BİLİMSEL

DEPRESYONA KARŞI MUTLULUĞU ARIYORUZ

HÜCRESEL SAĞLIĞIN SIRLARI BİLİMSEL

HÜCRESEL SAĞLIĞIN SIRLARI

BEYNİMİZDE BİR TUHAF KUANTUM DÜNYA BİLİMSEL

BEYNİMİZDE BİR TUHAF KUANTUM DÜNYA

KÜTLE ÇEKİMİNİN NE OLDUĞUNU BİLİYOR MUSUNUZ? BİLİMSEL

KÜTLE ÇEKİMİNİN NE OLDUĞUNU BİLİYOR MUSUNUZ?

TENİS OYNAMANIN İNCELİKLERİ BİLİMSEL

TENİS OYNAMANIN İNCELİKLERİ

GÜNEŞ ORTALAMA BİR YILDIZ DEĞİLDİR BİLİMSEL

GÜNEŞ ORTALAMA BİR YILDIZ DEĞİLDİR

PFIZER DOSYALARI TARİHİN EN BÜYÜK TIBBİ SAHTEKARLIĞI BİLİMSEL

PFIZER DOSYALARI TARİHİN EN BÜYÜK TIBBİ SAHTEKARLIĞI

LAKTİK ASİT KAS YORGUNLUĞUNUN TEK NEDENİ Mİ? BİLİMSEL

LAKTİK ASİT KAS YORGUNLUĞUNUN TEK NEDENİ Mİ?

NIKOLA TESLA’NIN DEPREM MAKİNASI BİLİMSEL

NIKOLA TESLA’NIN DEPREM MAKİNASI

MANYETİZMANIN GÖRÜNMEZ GÜCÜ BİLİMSEL

MANYETİZMANIN GÖRÜNMEZ GÜCÜ

MADDE ANTİ MADDE GİZEMLERİ BİLİMSEL

MADDE ANTİ MADDE GİZEMLERİ

Yorum Yap