Uzaydaki reflektörler Dünya’daki güneş enerjisi çiftliklerinin her gün daha uzun süre çalışmasını sağlayabilir

5 Şubat 1993’te soğuk bir gecede Avrupa’da gökyüzüne bakıyorsanız, muhtemelen bir şey görmüş olabilirsiniz. loş ışık parlaması. Bu flaş, Znamya-2 adlı Rus uzay aynası deneyinden geldi.

Znamya-2, Rus Mir uzay istasyonundan yeni ayrılan bir uzay aracından açılmış, alüminyum folyoya (Znamya Rusça’da “afiş” anlamına gelir) benzeyen 20 metrelik yansıtıcı bir yapıydı. Amacı, güneş enerjisinin uzaydan Dünya’ya yansıtılabileceğini göstermekti.

Bu, bu amaçla uzaya bir aynanın fırlatıldığı ilk ve tek seferdi. Ancak otuz yıl sonra meslektaşlarım ve ben bu teknolojiyi yeniden gözden geçirmenin zamanının geldiğine inanıyoruz.

Uzayda güneş enerjisi santralleri inşa etme ve enerjiyi dünyaya aktarma önerilerinin aksine, tüm üretim yine burada gerçekleşecek. En önemlisi, bu reflektörler, güneş enerjisi çiftliklerinin doğrudan güneş ışığı olmadığında, özellikle de temiz enerji talebinin en yüksek olduğu akşam ve sabahın erken saatlerinde bile elektrik üretmesine yardımcı olabilir. Meslektaşlarım ve ben bu kavrama “yörüngeli güneş reflektörleri” adını veriyoruz.

Öncü roket bilimcisi Hermann Oberth, 1929 yılında bu potansiyeli fark etmişti. uzayda öngörülen reflektörler Büyük şehirleri ve gemi rotalarını aydınlatmak için güneş ışığını aktarıyor. Bu reflektörlerin çok büyük, ince ve ultra hafif olacağını ve uzayda dalgıç kıyafeti giyen astronotlar tarafından inşa edileceğini öngördü.

Meslektaşlarım ve ben yakın zamanda bir makale yayınladık. kağıt Yakın gelecekte güneş yansıtıcılarının yörüngesine girme olasılığını araştırdık. Oberth’in vizyonunun, uzaydaki yapıları üretip monte edebilen robotik uzay aracı gibi gelecek vaat eden teknolojiler sayesinde artık ulaşılabilir olabileceğini düşünüyoruz. Bu kadar büyük yapılar inşa etmek için gerekli olan reflektörler ve diğer malzemeler, SpaceX’in devasa Starship’i gibi modern roketler tarafından fırlatılabilir.

Bir reflektör güneş enerjisi çiftliğinin üzerinden her geçtiğinde, güneş çiftliğini ve yakın çevresini aydınlatacak şekilde kendi açısını belirleyebilir. Her “geçiş”, güneş enerjisi çiftliğinin “gününü” ve dolayısıyla elektrik üretim saatlerini uzatacaktır.

Reflektör artık güneş çiftliğini aydınlatamadığında, Güneş’e bakacak ve yere ışık yansıtmayacak şekilde döndürülebilir. Bu nedenle, yer tabanlı astronomik gözlemlere yönelik potansiyel rahatsızlığın minimum düzeyde olmasını bekliyoruz.

10 kilometrelik bir alanı aydınlatın

Reflektörlerin bizden 900 km yukarıda (Uluslararası Uzay İstasyonunun yaklaşık iki katı yükseklikte) yörüngede dönmesiyle, Dünya üzerindeki aydınlatılan alanın en parlak olduğu anda yaklaşık 10 km çapında olacağını tahmin ediyoruz. Bu nedenle, bunun gibi bir sistem, bireysel çatı üstü güneş panellerini değil, genellikle yerleşim alanlarından uzakta bulunan büyük güneş enerjisi çiftliklerini hedefleyecektir.

Her geçiş, enerji üretimini şafak veya alacakaranlık saatlerinde yaklaşık 15 ila 20 dakika uzatacaktır. Bu önemlidir, çünkü bu saatler elektrik talebinin en yüksek olduğu ve çoğu zaman rüzgar ve güneş tarafından üretilen miktarı aştığı saatlerdir; bu da telafi etmek için kömür ve gaz santrallerinin kullanıldığı anlamına gelir. Reflektörler bu nedenle gün içinde enerji depolamaya gerek kalmadan fosil yakıt kullanımının azaltılmasına yardımcı olabilir.

Bu reflektörler aynı yörüngedeki birden fazla güneş çiftliğine hizmet verecek kadar yüksek olacaktır. Yörüngeleri, özellikle güneşli bölgelerde yeni güneş enerjisi çiftliklerinin nerede inşa edileceğine dair bilgi vermek için bile kullanılabilir.

Teklifimizde kenarları 250 metre uzunluğunda altıgen reflektörler kullanılıyor. Her biri yaklaşık 3 ton ağırlığındadır. Maliyetler düşme eğiliminde olsa da, böyle bir şeyi uzaya fırlatmak şu anda kilogram başına birkaç bin ABD dolarına mal olacak. Maliyetler kilo başına birkaç yüz ABD dolarına düşürülürse, yörüngedeki reflektörlerin birkaç yıl içinde kullanılabilir hale gelmesini bekleyebiliriz.

Bu reflektörlerin 20 ila 30 yıl boyunca çalışmasını bekliyoruz, ancak uzay aracının tasarlanması, inşa edilmesi ve çalıştırılması genellikle uzun zaman aldığından böyle bir sistemin karbon ayak izini tahmin etmek zordur. Tam bir yaşam döngüsü değerlendirmesi yapmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç olacak, ancak uzun vadede reflektörlerin karbon ayak izini aşacak kadar temiz enerji üretmeye yardımcı olacağını umuyoruz.

Artık gece vakti yok mu?

Znamya-2 deneyi haberinin New York Times’ta yayınlanmasından üç gün sonra, bir okuyucu editöre şunu sordu: gecelerimizden vazgeçelim. Kısa cevap hayır.

En parlak durumda bile, aydınlatma seviyelerinin reflektör başına yalnızca birkaç dakika süreceğini tahmin ediyoruz. Bulutlu gün seviyesini aşmamak. Bu, güneş enerjisi çiftliğine çok yakın olmadığınız sürece, özellikle gökyüzünün geceye göre oldukça parlak olduğu şafak/akşam karanlığı zamanlarında çoğu zaman aydınlatmanın fark edilemeyeceği anlamına gelir.

Ayrıca güneş enerjisi çiftliğine yakın olmadığınız sürece reflektörün çıplak gözle görülemeyeceğini de tahmin ediyoruz. Bu tahminler, daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulmasına rağmen, bu reflektörlerin güneş enerjisi çiftliği çevresindeki doğal çevre üzerindeki etkisinin de minimum düzeyde olabileceğini öne sürüyor.

Reflektörler eskidiğinde veya artık ihtiyaç duyulmadığında, güvenli bir şekilde yanmak için güneş ışığını kullanarak daha az sıkışık olan yüksek yörüngelere veya daha alçak bir yörüngeye “yelken açabilirler”.

Yörüngedeki güneş yansıtıcıları hâlâ biraz uzakta. Ancak temiz enerjiye geçişi hızlandırmak ve iklim değişikliğiyle mücadele etmek için uzay ve enerji sektörlerini birbirine bağlamanın bir yolunu temsil ediyorlar.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.