Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Ay'da gerçek bir tesis inşa etmek çok sayıda önemli lojistik zorluğu beraberinde getirmektedir; bunların başında uzaya bir şeyler göndermenin gerçekten astronomik maliyeti gelmektedir.

Device dergisinde 3 Nisan'da yayınlanan yeni bir çalışma, en azından bir Ay lojistik zorluğunun cevabının, kelimenin tam anlamıyla Ay'ın kendisinde yatıyor olabileceğini öne sürüyor. Makale, Ay yüzeyini kaplayan ince toz tabakası ve küçük parçacıklar olan Ay regolitinin güneş panelleri için cam üretiminde kullanılması fikrini araştırıyor. Ay'ın kendisinde eritilen “ay camı” daha sonra perovskit tabanlı güneş panelleri için kalkan olarak kullanılacak. Paneller bir Ay tesisi için güç kaynağı olarak kullanılabilir. 

Perovskitler nedir?

Perovskitler, perovskit mineraline benzer kübik kristal yapıya sahip malzemeler için kullanılan genel bir terimdir. Güneş pillerinde kullanım potansiyelleri, büyük ölçüde geleneksel silikon bazlı hücrelere göre sundukları faydalar nedeniyle son yıllarda birçok manşet oluşturmuştur. Özellikle, perovskitler yüksek bir potansiyel verimliliğe sahiptir ve teorik olarak silikon hücrelerden önemli ölçüde daha ince ve daha hafif panellerin yapımına izin verir.

Çalışmanın ortak yazarlarından ve Potsdam Üniversitesi Fizik ve Astronomi Enstitüsü'nde Yumuşak Yarı İletkenlerle (Radyasyona) Toleranslı Elektronik (ROSI) Grubu'nun başkanı olan Felix Lang, fikrin Dünya'dan uçurulan yüksek kaliteli perovskitleri sahada üretilen camla birleştirmek olduğunu açıklıyor. 

Bunun “[hem camı hem de perovskitleri Dünya'dan uçurmaya kıyasla] %99'dan fazla kütle tasarrufu yapmamızı sağlayacağını” tahmin ediyor. Bu tasarruf da daha fazla miktarda perovskitin taşınmasına olanak sağlayacaktır.

Lang, “Perovskit için yalnızca 1 mikrometrenin altında bir kalınlığa ihtiyacımız var, bu nedenle 1 kg [veya 2,2 pound perovskit] ile yaklaşık 400m2 güneş pili üretebiliriz” diyor.

Bu fikrin uygulanabilir olup olmadığı, en önemlisi regolitin kendisinin cam yapımına uygunluğu olmak üzere çeşitli faktörlere bağlıdır. Ay regolitinin bileşimi enleme göre değişir. Ay'ın dağlık bölgelerinde bulunan regolit, ekvatora yakın bölgelerde bulunan regolitten belirgin bir şekilde farklıdır. 

Enlemdeki bu değişiklikleri hesaba katmak için ekip, regolitin bileşimini taklit etmek üzere tasarlanmış birkaç örnek oluşturdu ve her örneğin cam yapımına uygunluğunu test etti. TUBS-T adı verilen ve Ay'ın dağlık bölgelerinin regolitini simüle eden bir örnekten yapılan camın önemli bir ek fayda sağlayabileceğini buldular. TUBS-T, sert Ay ortamında güneş panellerinin çalıştırılmasıyla ilgili önemli bir sorunu potansiyel olarak çözebilir-radyasyon.

Radyasyon faktörü

Uzay radyasyonla dolup taşıyor. Dünya'da atmosferimiz sayesinde bunların çoğundan korunuyoruz, ancak Ay'ın böyle bir şansı yok. Yüzeyi, sevimli gezegenimizden yaklaşık 200 kat daha fazla radyasyon alır. Bu yüksek radyasyonlu ortam insan vücudu için kötü bir haber ama aynı zamanda cam gibi diğer maddeleri de etkiliyor. Uzayda geleneksel cam kullanıldığında, durmak bilmeyen radyasyon bombardımanının istenmeyen bir sonucu vardır: zamanla camın kararmasına ve opaklaşmasına neden olur. 

Ay güneş panelinde kullanılan camda tam da bunu istemeyeceğiniz açıktır ve uzayda kullanılan herhangi bir camın radyasyona son derece dayanıklı olması gerekir. Lang, “Cama [demir oksit] eklemek özel uzay camı [yapmak için] kullanılıyor, [ve] seryum oksit de işe yarıyor” diye açıklıyor.

TUBS-T'nin belirleyici özelliklerinden biri az miktarda demir (II) oksit içermesidir. Bu safsızlık, zaten hafif kahverengi bir renk tonuna sahip olan ve daha fazla kararmaya karşı dirençli olan camla sonuçlanır - tam da Lang'ın tarif ettiği türden bir “özel uzay camı”. Dolayısıyla teoride, Ay'da radyasyona dayanıklı cam üretmek için kullanılabilecek hazır bir malzeme kaynağına sahip olmak, potansiyel bir ay üssü için büyük bir avantaj olacaktır

Maliyetlerin hesaplanması

Bununla birlikte, Ay'da cam üretebilmenin uzun vadeli faydalarının, bunu yapabilecek bir tesis kurmanın ilk maliyetleri karşısında tartılması gerekecektir. Örneğin, diğer tüm kritik parçalar ve altyapı gibi aynaların da Dünya'dan uçurulması gerekecektir.

Lang, birincisinin ikincisinden daha ağır basmasının ne kadar zaman alacağını tahmin etmenin kolay olmadığını söylüyor. “Ancak bu aşamada ekipmanın ne kadar ağır olması gerektiğinden emin değiliz, çünkü bu aynı zamanda üretim kapasitesi gibi birçok faktöre de bağlı olacaktır.”

Ancak çalışma, moonglass/perovskite fikrinin Dünya'dan prefabrike paneller göndermekten daha verimli olması için üretilmesi gereken güç miktarına ilişkin çeşitli senaryoları modellemektedir. Fotovoltaik üretim için 3 ila 10 megawatt arasında bir tatlı nokta buluyor: daha düşük seviyelerde, faydalar üretim ekipmanının nakliye maliyetinden daha ağır basarken, daha yüksek seviyelerde, gerekli öncül malzemelerin ağırlığı bir etkiye sahip olmaya başlıyor

Dünya sorunları vs. ay sorunları

Ayrıca Lang, moonglass'ın başka bir potansiyel sorunu hafifletmeye de yardımcı olacağını söylüyor - perovskit bazlı güneş pillerinin nispeten kırılgan yapısı. Perovskit bazlı güneş panelleri, geleneksel silikon bazlı panellerden daha yüksek verimlilik elde edebilir.

Dünya'da bu güneş pilleri, büyük ölçüde nem ve oksijenden kaynaklanan çevresel bozulma nedeniyle istikrarsızlıkla ilgili sorunlarla boğuşmaktadır. Bu sorunların bazıları Ay'da mevcut olmasa da, Ay güneş panelleri UV duyarlılığı ve termal şoka yatkınlık gibi sorunlarla karşılaşabilir.

Lang, “Bunlar hala üzerinde çalıştığımız noktalar” diyor. Ekibin ön verilerinin, ay camının perovskit hücreleri “UV ışığına karşı kuvars veya cam bazlı perovskit güneş hücrelerinden çok daha dirençli hale getirdiğini, çünkü ay camının perovskite ulaşmadan önce zararlı UV radyasyonunun bir kısmını emdiğini” gösterdiğini belirtiyor. Lang, en azından bir açıdan perovskitlerin dünya dışı kullanım için ideal olduğunu söylüyor. Bu UV hassasiyetiyle bile, radyasyona karşı son derece toleranslılar.

"Perovskitler... çok yüksek miktarda radyasyonu zarar görmeden tolere edebilirler. Yumuşak kafesleri sadece radyasyon hasarını tolere etmekle kalmayıp daha sonra kendi kendilerini iyileştirmelerine de izin verdiği için onları radyasyona toleranslı olarak adlandırıyoruz."

Kaynak: Popsci.com