Uzay Araçlarının Enerji Kaynakları Neler?

Bu yazımızda, Sputnik’ten İmece’ye dünden bugüne uzay araçlarının enerji kaynakları nelerdir? Güneş panelleri uzayda nasıl kullanılır? Sorularının cevaplarını vereceğiz. Detaylar yazımızda.

A- A+

03.08.2021 tarihli yazı 5686 kez okunmuştur.

Uzay Çağı’nın başlangıcı sayılan Sputnik 1 uydusunun fırlatılışından yaklaşık 6 ay kadar sonra 17 Mart 1958 tarihinde Vanguard 1 uzaya fırlatıldı. İnsanoğlunun Dünya yörüngesine gönderdiği 4. yapay uydu olan Vanguard 1, kendinden önce Dünya yörüngesine yerleştirilen uydulardan farklı bir teknolojiye sahiptir. Uyduya gerekli elektrik enerjisinin, üzerine yerleştirilen güneş panelleri ile elde edildiği ilk uydu olma özelliğini taşımaktaydı. Vanguard 1, bu anlamda Uzay Çağı’nın mihenk taşlarından birisi konumundadır. Kendinden önce gönderilen, bir Sovyet yapımı olan Sputnik 1 yaklaşık 20 gün boyunca yörüngede dolaşmış, atmosfer ve atmosferde radyo sinyallerinin yayılması ile alakalı veriler toplamış lakin 20 günün sonunda bataryaları tükendiği için iletişim kesilmişti. Oysa güneş panelleri monte edilerek gönderilen Vanguard 1 ile iletişime paneller sayesinde 1964’e kadar sürdürülmüştür.

►İlginizi Çekebilir: P erseverance Uzay Aracı ve Mars Yolculuğu

Uzay Araçlarının Enerji Kaynağı Nedir?

Mitokondrinin çok hücreli canlılarda en temel görevi enerji ihtiyacını karşılamasıdır. Uzay araçlarının, uyduların, teleskopların, hâsılı uzayda bulunan insan yapımı nerdeyse her şeyin tıpkı canlılar gibi enerji ihtiyacı vardır. Bu enerji Dünya ile iletişim kurmak, hareket etmek, araştırmalar için gerekli donanımların çalıştırılmasını sağlamak veya içinde bulunan astronotların hayatlarını idame ettirmesi için gereklidir. Bu enerjiyi karşılamak için çeşitli yöntemler kullanılırlar. Yakıt pilleri, radyoizotop termoelektrik jeneratörler (RTG) ve dâhili enerji kaynakları kullanılır. Bunların yanında haricî enerji kaynağı olarak güneşten faydalanılan fotovoltaik güneş paneli sistemleri kullanılır. Fotovoltaik sistem (PV): üzerine foton düşen güneş gözeleri, güneş enerjisini yarı iletkenler yardımıyla direkt olarak DC elektrik enerjisine dönüştürür. Uydularda ve uzay araçlarında kullanılan güneş panelleri bu yöntem ile çalışır. Güneş enerjisinin kullanıldığı sistemlerin ürettiği enerji, güneş panellerinin durduğu açı ve güneş görme süresine bağlı olarak değişir. Bu yüzden güneş gördükleri zaman üretilen enerji, karanlıkta kalınan sürede kullanılmak üzere şarj edilebilir bataryalara depolanır.

►İlginizi Çekebilir: Kişisel Uzay Aracı Nedir? Nasıl Sahip Olunur?

Uzay görevlerinin birkaç hafta ile sınırlı kaldığı zamanlarda tercih edilen yakıt hücreleri oksijen ve hidrojenin yakıt hücrelerinde kimyasal tepkimeye girmesiyle elektrik, hava ve su oluşur. Oluşan bu ürünlerin hepsi uzay araçlarında kullanılır. Buna rağmen bu enerjinin yenilenebilir olmaması son yıllarda kullanımını azaltmıştır. Yıldızlararası ortama giren ilk insan yapımı araç olan Voyager 1 uzay aracında ise RTG teknolojisi kullanıldı. Süresi oldukça uzun görevler için uygun bu teknoloji, plütonyum-238 izotopunun radyoaktif bozunması sırasında açıda çıkan ısıyı doğrudan elektrik enerjisine dönüştürerek gerekli enerjiyi sağlar. Bunları dışında harici olarak güneş enerjisi kullanılarak elde edilen enerji vardır.

Uzayda Güneş Panelleri

Uyduların üzerine güneş panelleri yerleştirerek çalışma süresinin yıllara çıkarılacağının anlaşılması üzerine nerdeyse uzaya gönderilen bütün araçlara güneş panelleri monte edildi. Bu teknolojinin ilk temsilcisi olan Vanguard 1 yaklaşık 16 cm çapında ve kütlesi 1.5 kg civarındaydı. Çalışması için gerekli elektrik enerjisi üzerine yerleştirilen 6 güneş paneli ile sağlandı. Her güneş paneli 2 x 0.5 cm boyutlarında, %8 verim ile çalışan 8 silisyum güneş gözesine sahiptir.

Ayrıca uzay ortamında korunabilmesi için 160 mikrometre kuartz cam yerleştirilmiştir. Vanguard 1 den sonra gönderilen, şu an uzayda bulunan, uzay çalışmalarının tam göbeğinde yer alan, insanoğlunun bu bilinmezlikler ile dolu uzayı keşfetmek için uzaya gönderdiği en önemli araçlardan olan Hubble teleskopu ve Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) dâhil birçok cihazda güneş panelleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, ISS’in üzerinde bulunan güneş panellerinde %14.2 verimle çalışan 262.400 tane güneş gözesi bulunmaktadır. Bu güneş panelleri 120 kilowatta kadar güç üretebilmektedir. Bir diğer çok çok önemli keşif aracı olan Hubble Uzay Teleskopu ’da güneş panellerine sahiptir. Ayrıca ISS ve Hubble üzerine bulunan güneş panellerinde zaman zaman oluşan arızalar Dünyadan gönderilen astronotlar tarafından tamir edilmekte veya değiştirilmektedir. Bu yönden de güneş panelleri büyük bir avantaja sahiptir.

Yerli Uydu, İmece Üzerinde Uzay Kalifiye Güneş Panelleri

Güneş panellerinin uzayda ilk denenmesinden bu yana 60 yıldan fazla zaman geçti ve teknolojinin hiç durmaksızın gelişmesine rağmen hala kullanılıyor olması ne kadar önemli bir teknoloji olduğunun göstergesidir. Türkiye özelinde de TÜBİTAK bünyesinde buluna Marmara Araştırma Merkezi (MAM) 2015 yılında uzay kalifiye güneş paneli geliştirme projesi başlatıldı. Geçtiğimiz günlerde ise proje bünyesinde üretilen panelin kullanıma hazır olduğu duyuruldu. Üretilen panellerin uzay koşullarına dayanıklı ve 100 watt güç üretime sahip olduğu belirtildi. Yerli üretim olan paneller, 2022 yılında fırlatılması planlanan yerli uydu İmece üzerinde kullanılacak. Güneşten aldığı enerji, yer gözlem uydusunun çalışmasına güç verecek.

Marslı (The Martian) filmini izlemişseniz muhtemelen güneş panellerinin birçok sahnede karşılaşmışsınızdır. Mars’ta kurulan yerleşkenin ya da kurtarılmayı bekleyen kahramanımızın kullandığı roverin ihtiyacı olan enerji güneş panelleri ile sağlanıyordu. Bu filmde de görüldüğü üzere ya da Elon Musk’un hedeflediği üzere amacımız Mars’ta koloni kurmak, oraya yerleşmek ya da yıldızlararası seyahat olsa bile bildiğimiz bir gerçek var, biz nereye gidersek gidelim güneş panelleri bizimle gelecektir

Kaynak:

► bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/uydularda-kullanilan-gunes-panelleri

► bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/uzayin-kesfi-enerji-gerektirir

► Wikipedia