Uzaylı güneş panelleri teknoimza olabilir mi?

Eğer uzaylı teknolojik uygarlıklar varsa, neredeyse kesinlikle güneş enerjisini kullanıyorlar. Rüzgârın yanı sıra, en azından burada, Dünya’da, en temiz, en erişilebilir enerji biçimidir. Teknolojik gelişmeler ve seri üretimin etkisiyle Dünya’da güneş enerjisi hızla yaygınlaşıyor.

Gezegenlerinde yaygın güneş enerjisi kullanan ETI’lerin (Dünya Dışı Zeka) varlıklarını bize duyurmaları muhtemel görünüyor.

Eğer başka ETI’ler varsa, teknolojik olarak kolaylıkla bizden önde olabilirler. Silikon güneş panelleri gezegen yüzeylerinde yaygın olarak kullanılabilir. Kitlesel uygulamaları tespit edilebilir bir teknoimza oluşturabilir mi?

Yeni bir makalenin yazarları, arXiv baskı öncesi sunucusu bu soruyu inceleyin. madde “Teknoimza Olarak Güneş Panellerinin Tespit Edilebilirliği” başlıklı makalenin şu tarihte yayınlanması planlanıyor: Astrofizik Dergisi. Baş yazar, NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Ravi Kopparapu’dur.

Makalelerinde yazarlar, Dünya benzeri yaşanabilir bir gezegende silikon bazlı güneş panellerinin tespit edilebilirliğini değerlendiriyorlar. Yazarlar, “Silikon bazlı fotovoltaik hücreler, Habitable Worlds Gözlemevi (HWO) gibi uzay tabanlı bir amiral gemisi görevi konseptinin dalga boyu aralığı dahilinde, UV-VIS ve yakın IR’de yüksek yansımaya sahiptir” diye yazıyor.

HWO yaşanabilir bölgelerde Dünya benzeri dünyaları arayacak ve görüntüleyecektir. Görev için bir zaman çizelgesi yok ancak 2020 Decadal Araştırması teleskopun inşa edilmesini önerdi. Bu araştırma, gelecekte bir misyon veya buna benzer bir misyona yöneliktir.

Doğal olarak yazarlar, güneş enerjisi kullanan varsayımsal bir ETI hakkında bir takım varsayımlarda bulunuyorlar. Bir ETI’nin silikon bazlı büyük ölçekli fotovoltaik (PV’ler) kullandığını ve gezegenlerinin güneş benzeri bir yıldızın yörüngesinde döndüğünü varsayıyorlar. Silikon PV’lerin üretimi uygun maliyetlidir ve güneş benzeri bir yıldızın enerjisinden yararlanmak için çok uygundurlar.

Kopparapu ve ortak yazarları, silikon PV’lerin bir teknoimza oluşturabileceğini öne süren ilk kişiler değil. İçinde 2017 makalesiHarvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden Avi Loeb ve Manasvi Lingam, silikon bazlı PV’lerin spektrumlarında yapay bir kenar oluşturduğunu yazdı. Bu kenar, uzaydan bakıldığında Dünya’nın bitki örtüsünde tespit edilebilen ancak daha kısa dalga boylarına kaymış “kırmızı kenar”a benzer.

Lingam ve Loeb, “Gezegen yüzeyinin önemli bir kısmının sırasıyla bitki örtüsü veya fotovoltaik dizilerle kaplı olması durumunda, ötegezegenlerden yansıyan ışığın gelecekteki gözlemleri, hem doğal hem de yapay kenarları fotometrik olarak tespit edebilecektir” diye yazdı.

Yeni araştırmanın yazarları şöyle açıklıyor: “‘Kenar’, gezegenin yansıyan ışık spektrumu alındığında, söz konusu malzemenin yansıma oranındaki gözle görülür artışı ifade ediyor.” Uydular, tarımsal ürünleri gözlemlemek için Dünya’nın kırmızı kenarını izliyor ve aynı durum, diğer dünyalardaki PV’leri algılamak için de geçerli olabilir.

Lingam ve Loeb bu olasılığı öne sürerken Kopparapu ve ortak yazarları daha derine indiler. Dünya yüzeyinin yalnızca %2,4’ünün silikon bazlı PV’lerle kaplı olması durumunda (2022 itibariyle) ihtiyaçlarımıza yetecek kadar enerji üretebileceğimize dikkat çekiyorlar. %2,4’lük rakam yalnızca seçilen konumun optimize edilmesi durumunda doğrudur. Dünya için bu, Sahra Çölü anlamına gelir ve benzer bir şey yabancı bir dünya için de geçerli olabilir.

Yazarlar şöyle açıklıyor: “Bu bölge hem yıl boyunca nispeten daha fazla miktarda güneş enerjisinin mevcut olacağı ekvatora yakın, hem de minimum bulut örtüsüne sahip.”

Yazarlar ayrıca %23’lük bir arazi kapsama numarasıyla çalışmaktadır. Bu sayı, tahmini maksimum 10 milyar insan nüfusu için %23’lük arazi kapsamının herkes için yüksek bir yaşam standardı sağlayacağını gösteren önceki araştırmaları yansıtıyor.

Ayrıca bunu bir üst sınır olarak da kullanıyorlar çünkü bunun ötesindeki herhangi bir şey pek olası görünmüyor ve olumsuz sonuçlar doğurabilir. Dünya üzerinde Afrika kıtasının tamamı yüzeyin yaklaşık %23’ünü oluşturur.

Yazarların hesaplamaları, HWO’ya benzer 8 metrelik bir teleskopun, yüzeyinin %2,4’ü PV’lerle kaplı olan Dünya benzeri bir ötegezegeni tespit edemeyeceğini gösteriyor.

Bir ETI yüzeyinin %23’ünü enerji toplayan PV’lerle kaplasaydı bu tespit edilebilir miydi? Gezegenin ışığını yıldızın ışığından ayırmak zor olacak ve kabul edilebilir bir Sinyal-Gürültü (S/N) oranına ulaşmak için yüzlerce saatlik gözlem süresi gerekecek.

Yazarlar şöyle açıklıyor: “Silikon panellerin yansıma spektrumu üzerindeki etkisini hesaplamak için 0,34 µm – 0,52 µm aralığını seçtiğimiz için, silikonlu ve silikonsuz bir gezegen arasındaki fark, %23 arazi örtüsüne sahip olsa bile belirgin bir şekilde farklı değil.”

Teknolojik ilerleme bu sayılara bir yenisini daha ekliyor. PV teknolojisi ilerledikçe, bir ETI aynı miktarda enerji üretmek için gezegeninin yüzey alanından daha azını kaplayacak ve bu da tespit etmeyi daha da zorlaştıracaktır.

Güneş enerjisi Dünya’da hızla yayılıyor. Her yıl daha fazla bireysel ev, işletme ve kurum güneş panellerini kullanıyor. Bunlar teknoimzalar olmayabilir ancak büyüyen tek şey bireysel kurulumlar değil.

Çin, seyrek nüfuslu Qinghai Eyaletinde Gonghe Fotovoltaik Projesi adı verilen büyük bir güneş enerjisi santrali inşa etti. 3182 MW üretiyor. Hindistan, Thar Çölü’nde Bhadla Güneş Parkı’na (2.245 MW) sahiptir. Suudi Arabistan birkaç yeni güneş enerjisi santrali inşa etti ve daha fazlasını inşa etmeyi planlıyor. Diğer yenilikçi güneş enerjisi projeleri düzenli olarak duyurulmaktadır.

Peki gerçekçi olarak gezegenimizin %2,4’ünü güneş dizileriyle kaplayacak mıyız? İhtiyacımız olacak mı? Pek çok soru var.

Sahra Çölü’nün sıcağında güneş enerjisi üretmek zorludur. Aşırı sıcaklık verimliliği azaltır. Enerjiyi nüfus merkezlerine ulaştırmak için gerekli altyapıyı oluşturmak da bir başka zorluktur.

O halde silikon bazlı PV’lerin güneş paneli geliştirmede son nokta olmayabileceğini düşünün. Perovskite bazlı PV’ler, silikondan daha iyi performans gösterme konusunda birçok söz veriyor. Silikondan daha verimlidirler ve araştırmacılar sıklıkla onlarla (laboratuvarlarda) enerji rekorları kırarlar. Perovskit PV’ler bir gezegenin spektrumunda aynı “kenar”ı yaratır mı?

Yazarlar, makalelerinin kapsamı dışında olduğundan perovskit gibi belirli teknolojik gelişmeleri dikkate almadılar.

Sonuç olarak, gezegen yüzeyindeki silikon bazlı güneş panellerinin kolayca tespit edilebilir bir tekno-imza yaratması pek mümkün değil.

“8 metrelik HWO benzeri bir teleskop varsayarak, UV-VIS’deki yansıma kenarına odaklanarak ve Dünya benzeri bir ötegezegenin mevcut ve öngörülen enerji ihtiyaçlarını karşılayan güneş panellerinin değişen arazi kapsamını göz önünde bulundurarak, birkaç yüz tane olduğunu tahmin ediyoruz. Yazarlar, ~%23’lük yüksek bir arazi kapsamı için ~5’lik bir SNR’ye ulaşmak için saatlerce gözlem süresine ihtiyaç duyulduğunu” yazıyor.

Yazarlar ayrıca bunun Kardashev Ölçeği ve Dyson Küreleri gibi şeyler için ne anlama geldiğini de merak ediyorlar. Bu paradigmaya göre, ETI’ler gittikçe daha fazla enerjiye ihtiyaç duyuyor ve sonunda yıldızlarından elde edilen tüm enerjiyi toplayan mega bir mühendislik projesi inşa ediyorlar. Bir Dyson Küresi güçlü bir teknoloji imzası yaratacaktır ve gökbilimciler şimdiden onları arıyor.

Ancak bu araştırmadaki rakamlar doğruysa, ihtiyaç duyulmadığı için hiçbir zaman göremeyebiliriz.

“Önemli bir nüfus artışına rağmen, insan uygarlığının enerji ihtiyacının, Kardashev Tip I uygarlığının veya bir yıldızın enerjisinden yararlanan bir Dyson küresinin/sürüsünün enerji eşiğinin birkaç kat altında olacağını bulduk.” .

“Bu araştırma dizisi, bu tür kavramların faydasını yeniden inceliyor ve Fermi paradoksunun önemli bir yönünü potansiyel olarak ele alıyor: Henüz büyük ölçekli bir mühendislik keşfetmedik, muhtemelen ileri teknolojilerin bunlara ihtiyacı olmayabilir.”