Çin yörüngede bir Stirling motorunu test ediyor

Çin Ulusal Uzay Ajansı (CNSA), Long March 5 (CZ-5) roketinin geliştirilmesi ve Tiangong-3 uzay istasyonunun tamamlanmasıyla son yıllarda önemli ilerleme kaydetti. Ajans, Haziran 2021’de Artemis Programına rakip olacak bir Uluslararası Ay Araştırma İstasyonu (ILRS) kurma planlarını açıkladığında da dikkatleri üzerine çekti. Hepsinden öte, Çin, o ayın sonlarında NASA’nın planlarıyla eşzamanlı olarak 2033 yılına kadar Mars’a insanlı görevler göndermeyi planladığını açıkladığında bahsi yükseltti.

Çin, uzayda büyük bir güç olma yönünde artan çabalarının bir parçası olarak, insan keşfi de dahil olmak üzere, yakın zamanda bir Stirling termoelektrik konvertörünün ilk yörünge içi testinin tamamlandığını duyurdu. Shenzou-15 görev ekibi, testi Tiangong-3’te gerçekleştirdi ve bu, teknolojinin uzaydaki ilk başarılı doğrulamasıydı. Bu teknoloji aynı zamanda NASA tarafından da araştırılıyor ve özellikle uzun süreli kalışlar ve derin uzaydaki yerlere yapılan görevler söz konusu olduğunda, uzay araştırmalarının zorluklarına teknolojik bir çözüm olarak görülüyor.

Hidroelektrik barajların nasıl güç ürettiğine benzer şekilde, bir Stirling ünitesi, bir dizi pistonla çalışan mıknatıs aracılığıyla ısıyı elektrik enerjisine dönüştürür. Bu pistonlar, ısı üretmek için bir yakıt kaynağına güvenir, mıknatısları bir tel bobin boyunca ileri geri iterek elektrik akımı üretir. Bu süreç, güneş enerjisiyle çalışan sistemlerden ve geleneksel pillerden daha verimli olan Stirling döngüsü olarak bilinir. Diğer güç sistemleriyle karşılaştırıldığında, aynı zamanda hafiftir, basit bir yapıya sahiptir, hızlı başlatma döngüsüne sahiptir ve küçük titreşimler ve düşük gürültü üretir.

Tüm bunlar, teknolojiyi uzay aracına ve yüzey habitatlarına güç sağlamak için daha sürdürülebilir bir araç olarak gören uzay aracı mühendisleri ve görev planlayıcıları için çekici kılıyor. Bir yandan, güneş pili verimliliği ile sınırlı olan ve belirli ortamlarda her zaman erişilebilir olmayan güneş enerjisine bağımlılıklarını azaltabilir. Ayın Güney Kutbu-Aitken Havzası çevresinde, birden fazla kuruluşun on yılın sonundan önce (Çin’in ILRS’si dahil) araştırma istasyonları kurmayı planladığı yerde, bir ay gecesi on dört gün sürer.

Stirling güç dönüştürücü, Çin Uzay Teknolojisi Akademisi’ndeki (CAST) Lanzhou Fizik Enstitüsü tarafından geliştirilmiştir. Shenzou-15 ekibi tarafından uzay istasyonuna taşındı ve Mengtian laboratuvar modülündeki ekipman dolabına yerleştirildi. Çin Küresel Televizyon Ağı’nın (CGTN) bildirdiği üzere, test çalışmasından önce laboratuvar modülünde yörüngede üç deney gerçekleştirildi. Dönüştürücü, baştan sona istikrarlı bir güç kaynağı üretti ve bildirildiğine göre “aynı izotermal oran altında gelişmiş bir uluslararası düzeye” ulaşan bir termoelektrik dönüştürme verimliliği düzeyine ulaştı.

Bir güç kaynağı olarak bir nükleer reaktörle eşleştirildiğinde, Sterling motorları, güneş enerjisi, piller, yakıt hücreleri ve diğer geleneksel güç kaynaklarını artırarak, Ay ve Mars’ta uzun süreli kalışlara izin verebilir. NASA şu anda teknolojiyi, uzay araştırmaları için nükleer enerji uygulamaları geliştirmeye yönelik önceki çabalardan gelişen Sterling Teknolojisini Kullanan Kilopower Reaktörü (KRUSTY) deneyinin bir parçası olarak araştırıyor. NASA ve DARPA kısa süre önce uzayda bir prototip nükleer termal tahrik sistemini test etmek için bir ortaklık duyurdu (2027 için planlandı).

Bundan kısa bir süre sonra Birleşik Krallık Uzay Ajansı (UKSA), gelecekte bir ay üssüne güç sağlayabilecek uzay araştırmaları için nükleer sistemler geliştirmek üzere Rolls-Royce ile sözleşme imzaladıklarını duyurdu. Yeni nesil güç ve itme sistemlerini gerçekleştirmeye yönelik bu ve diğer girişimler, uzay araştırmalarında bir sonraki büyük sıçramayı gerçekleştirmek için artan bir çabanın parçasıdır. Aynı zamanda modern uzay çağıyla ilgili inkar edilemez bir gerçeği de yansıtıyorlar: bu, rekabet ve işbirliği ile karakterize edilen uluslararası bir mesele.