Tip 1 Medeniyetler: Kardashev Cetveli • Kozmik Anafor | Türkiye'nin Astronomi Kaynağı
Geleceğin insanları veya çok gelişmiş varlıklar, bizim gibi düşünen, bizim gibi yiyip içen varlıklar mı olacak? Bundan emin olamayız ama, bu fotoğrafta gördüğünüz gibi alüminyum folyo kıyafetlerle dolaşmayacakları kesin.
Şüphesiz ki fikirlerimizin bir kısmı spekülasyonlardan ibaret olsa da kuantum alan teorisi, genel görelilik ve termodinamik gibi fizik kanunları sayesinde fikirlerimize alt ve üst limitler koyabiliyoruz. Her gün yeni gezegenlerin keşfedilmesi ve önümüzdeki yıllarda hayal edemediğimiz kadar hassas ekipmanlar ile bu gezegenlerin teker teker inceleneceğini düşünecek olursak, dünya dışı bir uygarlığın izlerini keşfetmemiz her zamankinden daha olası. Bu nedenle neyle karşılaşacağımıza dair spekülasyon da olsa fikirlere ihtiyacımız var.
Keşfedebileceğimiz her medeniyetin fizyolojileri, kültürleri ve teknolojileri bizden ne kadar farklı olsa da atom-altı parçacıklardan galaksi gruplarına kadar her şeyi açıklayan fizik kanunlarına bağlı olacaklardır.
Nasıl Sınıflandırabilir, Neler Öngörebiliriz?
Dünya dışı uygarlıkları sınıflandırmak için bazı sabit yasaları ve fizik kanunlarını kullanacağız. Teknolojileri sihir gibi olsa da bu kanunlar bizi ortak paydalarda buluşturacak ve öngörülerimize gerçekçi limitler koyacaklar.
1) Termodinamik yasaları: Bir uygarlık ne kadar gelişirse gelişsin, bizim evrenimizin sınırları içerisinde bizim fizik kanunlarımıza ve termodinamik yasalarına bağlıdırlar. Enerjinin korunumu kanunu gereği yoktan enerji yaratamaz veya enerjiyi yok edemezler.
2) Stabil Baryonik Madde (Yapı taşı proton ve nötron olan madde): Gezegenlerin, yıldızların, galaksilerin yapı taşı atomlar ve moleküller. Yapı taşları bunlar olan (ki şu anda varlığını bildiğimiz başka bir stabil yapı taşı yoktur) uygarlıklarında enerji seviyelerinin limitleri bu yapı taşlarına bağlı olacaktır.
3) Yaşam alanı: Kendimizi doğaya oldukça zararlı ve yıkıcı olarak görmeyi çok severiz, bazılarımız sadece bu sebeple insanlığın yok olmasını dahi diler. Sayın okurlar, bizler ne şu anda ne de gelecekte doğadaki en yıkıcı güç olamayacağız. Yeryüzünde ilk canlılar ortaya çıktığından beri türlerin yüzde 99’u yok olmuştur. Evrenimiz düzenli değil, oldukça kaotiktir, doğa da iyi niyetli değildir, tıpkı bir aslanın bir ceylan yavrusunu yemesi gibi, ne kadar iyi, doğrucu, barışçıl bir medeniyet kurarsanız kurun, doğa size bu sebeple iyi davranmaz bu sebeple doğa ile uyum içinde olmak kısmi bir yalandır.
Tek bir süper volkanın patlaması, koca bir gezegendeki gelişmiş medeniyetleri yok edebilir.
Volkanik olarak aktif bir gezegende bir süper-volkan patlaması gezegeni onlarca yıl sürecek nükleer bir kışa sokabilir. Böylesi volkanik patlamalar ya da buzul çağları gibi küresel olaylar gelişmemiş türlerin büyük bir yüzdesini yok eder.
Doğanın yıkım gücü gezegenler ile sınırlı değildir. Saniyede kilometrelerce hızla gezegenlere çarpan göktaşları bizimkisi gibi türleri yok edebilir veya yüzlerce yıl geriye, teknolojiden yoksun olan ilk çağlara atabilir, tabii bizimle birlikte gezegeni paylaştığımız sayısız canlı türünün de sonu gelecektir. Bu felaketlere sebep olabilecek onlarca kilometrelik göktaşlarının yönünü değiştirecek ya da tamamen buharlaştıracak teknoloji ve/veya silahlara sahip olmayan bir medeniyetin er yada geç sonu gelecektir.
Doğanın yıkıcılığı bunlarla sınırlı değildir; oldukça gelişmiş, kendilerini koruyabilen Tip-2 medeniyetler dahi yok olma tehlikesini atlatamamışlardır. Süpernovalar ve gamma ışını patlamaları yüzlerce ışık yılı mesafelerdeki gezegenleri yaşanmaz kılabilir, bizden daha gelişmiş uygarlıkları bile yıkıcı derecede radyasyona boğarak öldürebilir. Şu anda evrenin herhangi bir köşesinde gerçekleşecek bir gamma ışını patlamasının gezegenimizin ozon tabakasını silip süpürmesinin önünde hiçbir engel yoktur ve belki de daha yüzlerce, binlerce yıl boyunca olmayacaktır.
Kısacası, yavaş gelişen ve kendilerini bu tehlikelere karşı koruyacak önlemler almayan, yeni yaşam alanlarına yayılmayan uygarlıklar gelişemeden yok olacaktır. Belki de Fermi Paradoksu’nun sebeplerinden biri budur, sayısız uygarlık karşı koyamayacakları doğal felaketler sonucu yok olmuştur.
Çok gelişmiş bir medeniyet, gamma ışın patlamalarından korunabilir mi?
Bu felaketleri, gelişmiş uygarlıklar için bir alt sınır olarak alabiliriz. Evrendeki medeniyetler, enerji seviyeleri arttıkça kendilerini bu felaketlere karşı koruyacak önlemler almak zorunda kalacaklardır.
Bu parametreler bize uygarlıkların gelişmeleri için belli bir zaman aralığına sahip olduğunu, temel yapı taşlarının ne olacağını ve fizik kurallarına bağlı olacaklarını gösteriyor.
Kardashev Cetveli ve Bizim Yerimiz
Orjinal Kardashev cetveli oldukça temeldir,
Göründüğü gibi cetvel oldukça kaba bir yaklaşım içermektedir, örneğin bir uygarlık yüzlerce yıldız sistemine yayılmış olabilir ancak bir yıldızın bütün enerjisini hapsedemiyorsa kendisine Tip 2 denmemektedir, öte yandan yıldız sistemlerini asla terketmemiş ancak bir Dyson Küresi ile örmüş uygarlıklar Tip 2 sayılmaktadır. Bunun yanında uygarlık tipleri arasındaki enerji farkı muazzamdır; özellikle Tip 2 ve Tip 3 arasındaki fark dudak uçuklatır. Ne de olsa sadece tek bir yıldızın enerjisini hapsetmek ve yüzlerce milyar yıldızın + nötron yıldızları ve karadelikler gibi kompakt objelerin enerjilerini hapsetmek arasında fark inanılmaz ölçüdedir. Bu sebeple bazı bilim insanları Kardashev Cetveli’ni modernize etmişlerdir.
Carl Sagan, Kardashev Cetveli’ni biraz daha detaylandırmış ve daha esnek sınırlar belirlemiştir.
Güneşimizin saçtığı toplam enerji yaklaşık olarak 4 x 10^26 Watt kadardır. Yani bu miktara yakın enerjiyi elde edip kullandığımız zaman Tip 2 sınıfına yükselmiş sayılabiliriz. Bunun için de tek bir yıldızı Dyson Küresi ile örtmemize gerek yok, zaten Güneş Sistemi’ndeki toplam madde (gaz devleri ve gezegenlerin çekirdekleri dahil) ancak bir kaç santimetre kalınlığında bir duvara sahip Dyson Küresi’ne izin veriyor.
Böylelikle Carl Sagan’ın modifiye ettiği cetvele göre binlerce yıl içerisinde onlarca ya da yüzlerce yıldız sistemine yayılıp bunların enerjilerinden daha gerçekçi ve ekonomik yöntemler ile faydalanarak Tip-2 seviyesine yükselebiliriz.
Tip 1 medeniyetlerde, bilgi işlem teknolojileri, bilgisayarlar ve iletişim teknikleri şu an hayal edemeyeceğimiz düzeyde olabilir. Unutmayın, 1980’lerin sonlarına kadar hiçbir bilim kurgu yapıtında internet öngörülememişti.
Michio Kaku ise tanımları daha da detaylandırmıştır, Kaku’nun “Geleceğin Fiziği” kitabındaki tanımına göre Tip 1 medeniyetler bir gezegene vuran güneş ışığını ve gezegenin sahip olduğu enerji potansiyelini kullanan, volkanlardan, havadan ve hatta depremlerden enerji elde edebilen, okyanuslara şehirler kurabilen uygarlıklardır. Gördüğünüz gibi öncekilere kıyasla tanım biraz daha anlaşılır, ayakları yere basar bir hal almış vaziyettedir.
Tabii bu son tanım Kardashev’in orjinal tanımından oldukça farklılaştığı için iş bu noktada biraz da yoruma dayanır.
Sonuçta bir uygarlığa Tip-1 diyebilmemiz için o uygarlığın çok ciddi bir şekilde yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmakta olması, bu esnada teknolojileri de paralel olarak gelişeceği için kendi yıldız sistemlerindeki diğer gezegenlere de yayılmaya başlamalarını bekleyebiliriz. Ya da en azından bizimkinden kat kat daha fazla enerjiyi üretebiliyor olmaları gerektiğini biliyoruz.
Neden Başka Dünyaları Kirletelim?
Yazımızın bu noktasında bazı okurlarımızın “dünyayı kirletmek bitti sıra uzaya geldi, başka gezegenlere geldi” gibi düşünceler içerisinde olduğunu tahmin ediyoruz. Saygı değer okurlar, bu dünyada çok iyi bir iş başardığımızı söyleyemeyiz, az önce yazdığımız gibi doğanın kendisi kadar yıkıcı olmasak da kendi yaşam alanlarımızı ve diğer canlıların yaşam alanlarını ciddi ölçüde tahrip ettik. Bahsettiğimiz doğal felaketler kadar olmasa da bir çok canlının soyunu tükettik. Tahmin ediyoruz bu bizimkisi gibi gelişmekte olan medeniyetlerin enerji arz-talep dengesizliği sebebi ile ortak sorunudur. Buna başka bir örnek olarak da, Avustralya kıtasına insanlarla birlikte gelen kedi nüfusunun burada yerleşik yaşayan diğer canlı türlerini avlamaları ve soylarının tükenme tehlikesine sebep olmaları olarak gösterebiliriz. Gerçekten de doğada, yeni geldikleri yaşam alanlarındaki türleri tehdit eden canlılara sayısız örnek bulmak mümkündür.
İstesek de, istemesek de, bir felaketle yok olmadığımız sürece başka gezegenlere yerleşip medeniyetler kuracağız.
Bizim medeniyetimizde de, düşük teknoloji gerektiren ve bol bulunur, kullanımı kolay enerji kaynakları, onlara bağımlılığı da beraberinde getirmiştir. Karbon bazlı odun, kömür, petrol gibi fosil yakıtları ilk teknoloji parçamız olan ateşin keşfinden beri kullanmaktayız. Bu kadar yaygın ve bol bulunmalarından dolayı yüksek teknoloji gerektiren füzyon ve yeni yeni yaygınlaşmaya başlamış yenilenebilir enerji kaynaklarının geliştirilmesi çok yavaş olmuştur. Zaten bu yeni ve karmaşık teknolojiler için bilim ve teknolojinin yanı sıra endüstrinin, materyal biliminin ve daha birçok teknolojinin geliştirilmesi fosil yakıt ve 20. yüzyılda nükleer fisyon ile mümkün olmuştur.
Sonuçta yeterince gelişip temiz ve bol enerji kaynaklarını kullanana kadar bu ilkel enerji kaynaklarına muhtacız. Arabanıza ya da otobüse her bindiğinizde bunu anımsayın, herkesin iş yeri bisikletle ulaşılabilecek kadar yakın değil ne yazık ki.
Aynı şeyi başka bir medeniyet için de söyleyebiliriz. Örneğin Satürn’ün uydusu Titan’da bir medeniyet evrimleşseydi, başlıca enerji kaynakları engin metan, etan ve hidrokarbon rezervleri olacaktı. Bu enerji kaynaklarını yeterince gelişip, yenilenebilir ve daha temiz enerji kaynaklarına erişene kadar kullanacaklardı, öyle ki bu karbon bazlı yakıtların yoğun kullanımı Titan’ı ısıtacak ve iklimini değiştirecek olsa bile yeterince gelişmiş teknolojilere ulaşmak için şart olacaktı.
Satürn’ün uydusu Titan’da sıradan bir gün…
Biz de bu şekilde bir geçiş dönemindeyiz ve çok az yolumuz kaldı. Birçok ülke yenilenebilir kaynak kullanımını sistematik bir şekilde arttırıyor. Yine birçok ülkede fosil yakıt yerine elektrik kullanan araçlarda da yaygınlaşma söz konusu. Binlerce yıl yaktığımız kömürden sonra bugün devasa reaktörlerde yıldızların enerji kaynağını yaratmayı başardık.
Yeterince gelişip çevre dostu olsak bile neden başka dünyalar, çünkü Dünya’ya ne kadar iyi davranırsak davranalım; sonsuza dek yaşanır kalacağının bir garantisi yok. Daha önce de bahsettiğimiz gibi Dünya’ya çarpacak büyük çaplı bir asteroiti durduramayız, Jüpiter’e çarpan Shoemaker-Levy 9 benzeri bir çarpışmayı atlatamayız. Ya da öngöremediğimiz bir süpernova, bir gamma ışını patlaması büyük bir şanssızlıkla bizi vurabilir. Bütün bunların örnekleri mevcut, her gün gerçekleşiyorlar. Bu sebeple “Dünya’yı terketmediği sürece insanlık hayatta kalamaz” derken Stephan Hawking son derece haklıydı (Dünyayı bitirdik sıra uzaya mı geldi diyenlere de, Dünya’yı bitirdiğimizde sıra asla uzaya gelemeyecek demek isteriz).
Şu anda biz çok büyük bir yüzdeyle fosil yakıtlara bağımlıyız ve fosil yakıtlar Tip 1 medeniyetler seviyesine ulaşmak için gereken enerji yoğunluğunu sağlamaktan çok yoksun. Havayı kirletme ve dolayısı ile sayısız sağlık sorununun ve kanser vakalarının bu kadar artmasına sebep olması da en korkunç yanı. Neden mi kullanıyoruz, ucuz ve ekonomik altyapısı yüzlerce yıldız mevcut.
Günümüz nükleer enerjisi de kısıtlı kullanımı sebebi ile enerji üretimi yüzde olarak fosilden daha düşüktür. İstisnasız en temiz enerji kaynaklarından biri olmasına rağmen, olası tehlikeleri geniş çaplı kullanımın önüne geçmektedir. Uzun dönem atıkların güvenli muhafazası ve kaza riski en düşük olan yeni nesil reaktörler ile doğaya ve insana en az zararlı enerji türüdür nükleer fisyon, ilgili yazı için tıklayabilirsiniz.
Ancak insanlar nükleer enerjiden bir korku filmi gibi bahsederken, içinde yaşadığımız fosil enerji kabusuna duyarsızlaşmışlardır. Kullandığımız yenilenebilir Güneş, rüzgar, jeotermal ve hidroelektrik enerjileri de gerçek potansiyellerinin şu anda birer gölgesi gibiler.
Peki artan ve bütün sıkıntılarımızın, birçok savaşın ve küresel krizin kaynağı olan enerji açığının önüne nasıl geçebiliriz. Günün birinde bir Tip 1 medeniyet keşfedersek gezegenlerinde ne bulmayı bekleyebiliriz?
Tip 1 Medeniyetler Seviyesinde Enerji Üretmek
Aşağıda günümüzde kullanabileceğimiz teknolojilerin yanı sıra yakın ve uzak geleceğe ait mühendislik açısından henüz bizim ötemizde olan bazı fikirlerden bahsedeceğiz. Özellikle bizim dünyamız göz önüne alınarak hazırlanan bu liste, mevcut kaynaklara göre başka medeniyetlerin gezegenlerinde de mümkün olacaktır. Örneğin bir okyanus gezegeninde hidroelektrik temelli enerji kaynakları avantaj da olacakken, volkanik olarak aktif kurak bir gezegende jeotermal enerji yöntemleri öne çıkacaktır. Sert iklim şartlarına sahip bir gezegende ise rüzgar ve atmosferden faydalanan kaynaklar kullanılacaktır ve tabiiki yıldızına yeterince yakın bir gezegende yıldızın enerjisinden faydalanan fotovoltik ve/veya türbin sistemleri mevcut olacaktır.
Bahsi geçen medeniyet seviyesi Tip 1 civarı olduğu için bu kaynaklar ve yöntemler bizim de aşina olduğumuz teknolojilerdir, Tip-1 ötesi teknolojileri enerji uçurumu sebebi ile hayal etmek çok daha zordur.
Günümüzün rüzgar türbinleri, ürettikleri enerjiye kıyasla küresel ısınmaya en az katkısı olan enerji kaynaklarıdır. Kapladıkları alan nedeni ile özellikle tarım arazilerinde ve dağlık bölgelerde kullanımları uygundur. Günümüz kullanımında uçan canlılar için ölümcül olmalarından başka ciddi bir çevre sorununa neden olmamaktadırlar. Yerleşim yerlerinin yakınlarında çıkardıkları gürültü ve görüntü kirliliği nedeni ile tercih edilmemektedirler.
Ancak günümüz türbinleri büyük metropollerin ve sanayi bölgelerinin ihtiyaç duyduğu yüksek ve sürekli enerji talebini karşılayamaz. Kıyılara inşa edilen rüzgar türbinleri kara-deniz arasındaki sıcaklık farklarından kaynaklanan güçlü rüzgarlar ile daha yüksek enerji elde ederler ancak, bunların da bakım maliyeti fazladır.
Rüzgar enerjisinin yaygın kullanımının her zaman bir sınırı olacaktır, çok sayıda türbin ihtiyacı ve bunların bakımı ve bu giderlere kıyasla ürettikleri enerji bugün de ekonomik olarak tartışmalara neden olmaktadır. Üstelik şu an etkisi minimal olan ancak çok yaygınlaşması durumunda etkilerini hissedeceğimiz başka bir çevre sorununa daha neden olabilirler. Rüzgar türbinleri, rüzgarlardan enerji çalmaktadır. Rüzgarların hızının kesilmesi ve türbinlerin hava akışının yönünü değiştirmesinin kaçınılmaz olarak çevresel etkileri olmaktadır.
Simülasyonlara göre Dünya’nın enerji ihtiyacının yüzde 10’unun karaya inşa edilmiş türbinlerden karşılanması türbinlerin inşa edildiği bölgelerde bir derece sıcaklık artışına sebep olacaktır. Denize inşa edilen türbinler bunun aksine soğutucu etkiye sahip olurlar. Bu sebeple rüzgar türbinleri her zaman kısıtlı kullanımda olacaktır.
Yüksek-İrtifa Rüzgar Enerjisi
Jet rüzgarları (Jet Stream) yerden 9-16 kilometre aralığındaki irtifalarda bulunan ve farklı yoğunluk ve sıcaklıklardaki hava hücrelerinin kesiştiği yerlerde, hızları saatte iki yüz kilometreye varabilen rüzgarlardır. Bu güçlü rüzgarlardan enerji elde edilmesi şu anda araştırılmakta ve birçok tartışmaya sebep olmakta olan bir konudur. İyimser yaklaşımlar, jet rüzgarlarından elde edilebilecek enerji ile iklime hissedilir bir etkide bulunmadan dünyanın şu anki bütün enerji ihtiyacının karşılanabileceğini söylemektedir.
Bu rüzgarlardan faydalanmak için sağlam kablolara bağlı uçurtma ve/veya helyum balonu benzeri araçlara bağlı rüzgar türbinlerini bu irtifalara çıkarmak gerekmektedir. Günümüzde de bunun için birçok deneme ve test yapılmakta olduğundan, yakın gelecekte yüksek-irtifa türbinlerinin ilk örneklerini görebiliriz.
Tip 1 Medeniyetlerde Rüzgar Enerjisi
Tip 1 medeniyetler, rüzgardan verimli, sürdürülebilir ve iklime en az etki edecek şekilde faydalanacaklardır, enerji ihtiyaçlarının hatırı sayılır bir bölümü gezegenlerindeki hava-iklim şartlarına göre en uygun sonucu veren rüzgar türbinlerinden sağlanabilir. Dünya için bu yüksek irtifa jet rüzgarlarıdır. Bunun yanında bölgesel rüzgarlardan faydalanan minyatür boyutlarda rüzgar türbinleri bulunabilir. Sonuçta aklı başında bir medeniyet, çevreye ve kendilerine negatif etkilerini minimumda tutmak şartıyla hali hazırda rüzgarda bulunan enerjiyi maksimum seviyede kullanacaktır.
Dünyamızın enerji bütçesinin çok büyük bir payı Güneş radyasyonuna aittir. 173.000 terawattlık enerji ile Güneş radyasyonu Dünya’ya hayat verir. Biz de bu enerjiden günümüzde güneş ışığını odaklayarak ısı ile buhar türbinlerinde elektriğe çeviren termal santraller ve direkt elektriğe çeviren fotovoltik elektrik panelleri aracılığı ile faydalanmaktayız. Ne kadar yüksek ve neredeyse sonsuz bir enerji kaynağı olsa da çok düşük verimlilik alabilmekteyiz. Güneş enerjisi de görece kurak ve az bulutlu bölgelerde en yüksek verimliliğe ulaşabilir, teorik olarak bu bölgeler, özellikle çöllere inşa edilecek santraller ile günümüz enerji açığı karşılanabilir. Ancak dünyada şu anda bu konuda bazı engellerle karşılaşmaktayız:
1) Güneş enerjisini verimli alan bölgeler Dünya’nın en stabil bölgeleri değiller, bu bölgelerdeki hükümetler ve sosyopolitik durumlar büyük çaplı güneş enerjisi santralleri projelerinin önüne geçmektedir.
2) Elde edilen enerjinin transferi tahmin edildiğinden daha zordur, Sahra Çölü’nde Güneş’ten üretilen elektriğin binlerce kilometre uzaklıktaki yerlere taşınması enerji hatlarındaki direnç sebebi ile oldukça verimsiz olacaktır. Elbette elektrik direnci olmayan, oda sıcaklığındaki süper iletken metaller geliştirebilirsek bu bir sorun olmaktan çıkabilir. Süper iletkenler elektriği direnç olmadan, kayıp olmadan taşıyabilir.
3) Dünyanın enerji ihtiyaçlarını karşılayabilecek santralleri bu bölgede inşa etmek çok ciddi yatırım ve yıllar sürecek projeler gerektirmektedir. Sonuçta şu anki teknolojimiz ile bu enerjiden verimli bir şekilde dünyanın geri kalanının faydalanamayacak olması, verimli bölgeleri güneş panelleri ile kaplama hayallerinin ötesine geçmektedir.
Güneş enerjisinin en verimli olduğu yer uzaydır ve tercihen güneşe yakın bölgelerdir. Güneş enerjisi ile ilgili başka bir fikir de bu nedenle yörüngeye devasa güneş enerjisi santralleri inşa edip bu enerjiyi mikrodalgalar ile dünyaya göndermektir. Ancak ne kadar verimli olurlarsa olsunlar, fotovoltik panellerin ve bundan elde edilecek enerjiyi depolayacak bataryaların bir ömrü vardır. Örneğin Uluslararası Uzay İstasyonu’nun bataryalarının 6.5 senede bir değiştirilmeleri gerekmektedir. Fotovoltik paneller ise yılda yüzde 1-2 arası verimlilik kaybederler. Er yada geç çalışmaların sürdürülebilmesi için panellerin de değiştirilmeleri gerekecektir. Dünya’ya enerji gönderecek devasa bir güneş paneli istasyonunda ise işler daha da zorlu olacaktır, yüzlerce tonluk güneş panellerinin bakımı, operasyonu ve er yada geç değiştirilmelerinin gerekmesi ne kadar verimli olurlarsa olsunlar, fikri ekonomik olarak verimsiz kılmaktadır. Tabii bir de üretilen elektriğin mikrodalgalar ile kablosuz transfer edilmesi gibi ayrı bir konu var. Yaklaşık 100 kilometrelik mesafelerde Watt cinsinden elektriğin mikrodalga yöntemi ile kablosuz transferine dair başarılı deneyler olsa da, gigawatt cinsinden elektriğin transferi çok daha zorlu bir mühendislik kabusu olacaktır.
Tip 1 Medeniyetlerde Güneş Enerjisi
Dünya’da kullandığımız en verimli ticari fotovoltik paneller yaklaşık yüzde 21.5 verimliliğe sahiptir. Yakın gelecekte verimliliği yüzde 50’ye kadar çıkartacak paneller için çalışmalar yapılmaktadır. Tip-1 sınıfına kadar gelişmiş bizden yüzlerce yıl ileride bir uygarlığın kullanacağı fotovoltik panellerin nanoteknoloji ve materyal bilimlerindeki gelişmeler ile termodinamik verimlilik limiti olan yüzde 95’e ulaşmaları teorik olarak mümkündür.
Böylesi bir uygarlık gezegenlerinin en çok ışık alan bölgelerini güneş panelleri ile kaplayıp süper iletken kablolar ile gezegenlerinin geri kalanına iletebilir. Dünya’nın bütün çöllerini fotovoltik paneller ile kapladığımızı hayal edin, Tip 1 medeniyetler seviyesinde enerji üretimi mümkün olabilir. Tabii arz-talep dengesinin bu panellerin bakımı, geri dönüştürülmesi ve üretimini destekleyecek nitelikte olduğunu varsayarsak… Aynı şekilde uzay asansörlerine bağlı istasyonlardaki güneş panellerinden üretilecek elektriği, süper iletken kablolar ile gezegenlerine taşıma fikri de bu medeniyetler için olası olabilir, böylece uzay asansörleri hem uzaya açılan kapıları olurken hem de enerji ihtiyaçlarını karşılayan santraller olarak verimli bir şekilde kullanılabilir.
Özellikle uzay asansörlerini çeşitli irtifalarda rüzgar enerjisinden ve ileride anlatacağımız havadaki ısı farklılıklarından ve elektromanyetik enerji farklılıklarından elektrik elde edecek şekilde modifiye ederlerse sadece bu asansörler ile enerji ihtiyaçlarının yüksek yüzdeleri karşılanabilir.
Uç örnekleri teorik olarak yıldızlarının çevresinde binlerce kilometre çapında Güneş panelleri inşa ederek bir Dyson küresine yaklaşamasa da, kendilerini Tip-1 enerji seviyelerine taşıyacak kadar enerji elde edebilirler.
Dünya’nın çekirdeğinden yüzeyine doğru neredeyse eşit olarak radyojenik ısınma ve radyoaktif bozunum kaynakları sonucu yaklaşık olarak 47 terawattlık bir enerji akımı gerçekleşmektedir, bu enerji tektonik plaka hareketlerinden ve dolayısı ile depremlerden de sorumludur. 2013 yılında bu jeotermal enerjinin 11.700 megawattını elektrik ve 2010 yılının verilerine göre de en az 28 gigawattını direkt ısınma/ısıtma yöntemleri ile kullanmaktaydık.
Jeotermal enerji oldukça verimli, ucuz, çevre dostu bir enerji türüdür. Dünya’nın derinlerinden gelen sera gazı niteliğinde atık üretse de bu atık gazlar fosil yakıt kullanımına kıyasla etkisizdir.
Kullanmakta olduğumuz bu jeotermal enerji aslında gezegenimizin yüzde 99’unun 1000 dereceden daha sıcak olduğu gerçeğini düşünecek olursak biraz zayıf kalmaktadır. Gezegenin çekirdeğinin eriyik halde olmasının en büyük sebebi basınçtır. Çok yüksek basınç altında çekirdekteki demir daha düşük sıcaklıklarda erimektedir.
Tip 1 Medeniyetlerde Jeotermal Enerji
Bizimkisi gibi jeolojik olarak aktif gezegenlerde yaşayan uygarlıklar, deniz tabanlarındaki kıta kesişim noktalarındaki jeotermal kaynakları da kullanacaklardır. Biraz daha ileri gidip, gezegenlerinin çekirdeğine kadar olmasa da, eriyik haldeki manto tabakasına ulaşıp hali hazırda burada bulunan ısıyı elektriğe çevirerek bütün ihtiyaçlarını ve daha fazlasını karşılayabilirler.
Sadece yer kabuğunun derinlerindeki basınçtan veya çeşitli seviyelerdeki ısı farklılığından elde edilecek enerji bile bugün kullandığımızın kat kat fazlası olacaktır. Tabii bütün bunlar için bu seviyelerdeki basınca dayanacak materyal ve böyle santrallerin bakımı gibi konuların çözüldüğünü var sayıyoruz. Ne de olsa teorik olarak mümkün olması pratik olduğu anlamına gelmemektedir.
Günümüzde çoğunlukla barajlar vasıtası ile faydalandığımız hidroelektrik hareket halindeki sudan elektrik elde etmeye denir. Karbon emisyonu oldukça düşük ancak baraj göllerinin kapladığı alan sebebi ile yakın çevresinde tahribata sebep olabilen bir enerji kaynağıdır. Güvenilir olmasının da yanında barajların kapladığı alan, yakın çevreye ve canlılara verdiği zarar yaygınlaşmalarını kısıtlayan faktörlerdir. Sudan elektrik elde etmenin en çok bilinen yöntemi barajlardır fakat çok daha yüksek potansiyele sahip başka yöntemler de mevcuttur.
Başka bir hidroelektrik türü olan gelgit enerjisi ise suyun Ay-Dünya ilişkisi sonucu açığa çıkan gelgit etkisi ile yer değiştirmesinden faydalanarak elektrik üretir. 1960’larda geliştirilmeye başlanan bu yöntem türbinlerin deniz canlılarına etkisi dışında oldukça çevre dostudur ve Dünya kıyılarında yaklaşık bir terawattlık bir potansiyel barındırır.
Dalga enerjisi günümüzde kullanılan bir diğer elektrik elde etme yöntemidir. Dünya çapında iki terawatt değerine yakın potansiyel taşır ancak çevreye kısa ve uzun vadeli negatif etkileri daha çoktur.
Akıntı enerjisi güçlü su altı akıntılarından elektrik elde etme yöntemidir. Su altı akıntıları rüzgar, ısı, tuzluluk, dünyanın dönüşü gibi değişkenlerin ortak ürünüdür ve müthiş bir potansiyel barındırır. Rüzgar enerjisinde olduğu gibi türbinler yardımı ile bu kinetik enerji elektrik enerjisine dönüştürülür. Ancak hidroelektrik türlerinin ortak negatif etkisi olan yakın çevredeki canlılara etkileri dışında su altı akıntılarından enerji çalmak iklim değişikliklerine de sebep olabilir.
Yukarıda anlatılan yöntemlerin hiç biri potansiyel olarak birazdan anlatacağımız yöntemin yanına yaklaşamamaktadır.
Okyanus termal enerji dönüşümü: (OTEC) Yöntemi, okyanusların derinliklerindeki soğuk su ve okyanus yüzeylerindeki sıcak suların ısı farklılıklarını bir ısı motoru yardımıyla enerjiye çevirir. Bu işlem sırasında elektriğin yanı sıra birçok deniz ürünü ve yüksek miktarda içme suyu elde edilebilir. Bunun yanında derinlerdeki çökmüş organik kalıntılar ile besin değeri artmış su kütlesini yüzey suyuna karıştırmanın canlı nüfusu için pozitif bir etkisi olacaktır. Bilgisayar simülasyonları 100 MW’lık santrallerin çevreye negatif etkilerinin yok denecek kadar az olduğunu göstermiştir. Şu anda bu yöntemi kullanan bazı test istasyonları mevcuttur ve ilk ABD enerji şebekesine bağlanan 105 kilowattlık demo santrali 2015’in Ağustos ayında Hawaii’de hizmete girmiştir.
Tip 1 Medeniyetlerde Hidroelektrik Enerjisi
Denizleri ve okyanusları olan gezegenlerde yaşayan medeniyetler doğal olarak enerji üretimi için hidroelektrik yöntemlere de başvuracaklardır. En yüksek potansiyel termal dönüşümde olduğu için hidroelektrik enerjilerinin çevreye ciddi etkileri olmayacak kadar büyük bir yüzdesini okyanuslar yerleştirilmiş çok sayıda termal dönüşüm santrali karşılayacaktır. Bu santraller enerji yanısıra, içme suyu veya eşdeğeri sıvı (eğer ihtiyaçları varsa) ve gıda niteliğinde deniz ürünüde sağlar.
Evet yanlış okumadınız atmosfer. Tıpkı okyanuslara yerleştirilebilecek termal enerji dönüşüm istasyonları gibi gökyüzüne inşa edilecek devasa kulelerde atmosferdeki ısı farklılıklarından muazzam miktarlarda enerji üretebilirler. Dünyada standart yüzey sıcaklığı 15 santigrat derecedir, irtifa arttıkça ısı tropopause seviyesine kadar (enleme bağlı olarak 7-19 kilometre arası yükseklik) düşecektir.
Tropopause ısı düşmesinin ve dolayısı ile birçok atmosferik olayın durduğu bir sınırdır. Burada ölçülen sıcaklık -60 dereceye kadar ulaşabilir. Bu sınır sonrasında stratosfer başlar ve sıcaklık tekrar yükselişe geçer. Atmosferimiz böylesi ısı farklılıkları gösteren katmanlı bir yapıdır ve farklı hava kütlelerinin farklı ısı seviyelerinden faydalanmak muazzam miktarda enerji sağlayabilir. Elbette bu bizim şu anki teknolojimiz ötesindedir çünkü kilometrelerce yükseklikte yapıların inşa edilmesi gerekmektedir.
Tip 1 Medeniyetlerde Atmosfer Termal Enerji Dönüşümü
Gelişmiş bir medeniyet mevcut materyal yelpazesinin, mühendisliğin ve mimarinin gelişimi ile kilometrelerce yükseklikte yapılar inşa edebilirler ancak bu yapılar her zaman temele ya da yere bağlı desteklere ihtiyaç duyacaklardır. Öte yandan uzay asansörleri uzay tarafına inşa edilen karşı ağırlıklar ile dengede durur; bu sebeple böylesi medeniyetler uzay asansörleri inşa edip, atmosfer tabakasının dışına kadar uzanan bu yapıları, hava kütlelerindeki ısı farkını enerjiye dönüştüren ısı motorları ile donatıp muazzam miktarda elektrik üreten santrallere çevirebilirler.
İlgili yazımızda füzyon enerjisi ile ilgili detaylı bilgi bulabilirsiniz.
Tip 1 Medeniyetlerde Füzyon Enerjisi
Yeterince gelişmiş medeniyetler daha karmaşık materyaller gerektiren ve enerji üretimi çok daha fazla olan füzyon reaksiyonlarına yöneleceklerdir. Muhtemelen bizim gibi evrende bolca bulunan ve/veya üretilebilen, düşük enerji girdisine ihtiyaç duyan döteryum-trityum ya da döteryum-döteryum yakıt çiftlerinden başlayıp teknolojileri geliştikçe proton-boron-11, helyum-helyum ve döteryum-lityum-6 gibi çok daha muazzam enerji açığa çıkaran reaksiyonlara yöneleceklerdir. Sadece dünyadaki mevcut yakıtların, füzyon altyapısını binlerce yıl destekleyebilecek olması er yada geç füzyonun bu gezegenin ve yeterince yakıt bulunduran diğer gezegenlerin başlıca güvenli ve temiz enerji üretim yöntemi olacağı anlamına gelir.
Parçacık hızlandırıcılarda nano miktarlarda üretilen ancak enerji veya endüstriyel kullanım için yeterli miktarlarda üretemediğimiz antimadde ve maddenin reaksiyonu en yüksek potansiyele sahip enerji kaynaklarından biridir.
İlgili yazımızda antimadde kullanımı ile ilgili detaylı bilgi bulabilirsiniz.
Antimadde üretiminin sürdürülebilir ve ekonomik bir yöntemini bulan herhangi bir medeniyet için madde-antimadde reaksiyonları başlıca enerji üretim yöntemi olacaktır. Güçlü bir altyapı ve teknoloji gerektiren madde-antimadde reaksiyonları en yüksek enerji potansiyelini temsil eder çünkü E=mc^2 denklemine bağlı olarak maddenin tamamen enerjiye dönüşümüne olanak sağlar. Bu reaksiyonlarda enerjinin büyük bir bölümünün gamma ışınları olarak açığa çıkması büyük bir problemdir ve kullanılabilir enerjiyi düşürür. Tabii bizden binlerce yıl daha gelişmiş bir medeniyetin gamma ışınlarını da kullanılabilir enerjiye dönüştürebileceklerini hayal edebiliriz.
Sonuç olarak madde-antimadde reaksiyonları eğer yaygın bir şekilde kullanabilirlerse Tip 1, Tip 2 ve Tip 3 medeniyetlerin de başlıca enerji kaynaklarından olacaktır.
Tip 1 Medeniyetlerin Ötesi
Bahsi geçen enerji kaynaklarından tek birine yoğunlaşmak ve aşırı kullanımının çevre üzerinde olumsuz etkileri olacaktır bu sebeple bütün kaynakların ve yöntemlerin dengeli kullanımı ile bir medeniyet Tip 1 medeniyetler seviyesine erişebilir. Bu seviyede bugün yaşadığımız enerji açığı sorunu çözülmüş olur. Tabii bir medeniyetin huzur içinde yaşayabilmesi için gıda, eğitim ve işsizlik sorunlarını da çözmesi gerekir, bunun içinde nüfus planlaması şarttır. Elbette aşırı nüfus ile sosyal çöküş yaşayan nüfuslara sahipken bu enerji seviyelerine de ulaşılabilir ancak enerji bolluğu, nüfus sorununa doğrudan bir çözüm olmayacaktır.
Elektriğiniz, ısınmanız, elektrikle çalışan aracınız olabilir ancak en temel ihtiyaçlardan olan mevcut gıda kaynakları ancak belli bir optimum nüfusu destekleyebilir ötesi durumlarda gıda kaynaklarının günümüzde olduğu gibi daralmasının önüne geçilemez. Gördüğünüz gibi termodinamik burada da geçerlidir, hiçbir şey yoktan var olamayacağı için aile planlaması önemlidir 🙂
Tip 1 medeniyetler seviyesinden Tip 2 seviyesine uzanan yol çok daha zorludur ve radikal ve bol enerji kaynaklarına ihtiyaç duyar. Tip-1 medeniyetler gezegenlerindeki yenilenebilir kaynaklardan optimum şekilde faydalanabilir, uzay asansörleri inşa edebilir ve çevre gezegenlere yayılabilirler. Bu seviyede bir medeniyet dünyalarını tehdit edebilecek göktaşlarını rahatlıkla engelleyebilir, buzul çağlarının önüne geçebilirler. Sahip olacakları teknolojiler, yakın yıldızlara ulaşmalarına da ömürleri dahilinde olanak sağlayacaktır.
Ancak en heyecan verici olan, sahip olacakları enerji miktarının çok daha hassas bilimsel aygıtlara ve yüksek enerjili parçacık hızlandırıcılara olanak sağlayacak olmasıdır. Böylelikle bizim için henüz spekülatif olan bir çok bilimsel alan onların erişiminde olacaktır. Biz sicim teorisi, solucan delikleri, 11 boyutlu evren gibi alanlarda henüz fikirler yürütürken onlarda bu alanlar ilkokul çocuklarına anlatılan fen derslerinde geçiyor olabilir ve en korkmamız gereken şey de, o ilk okul çocuklarının o dersleri sıkıntısız bir şekilde anlıyor olması olacaktır.
Yazımız gördüğünüz gibi bir çok spekülatif tahmine dayanmaktadır ve Dünya – insan ırkı bazlı referanslar içermektedir. Elbette dünya dışı bir medeniyet muhtemelen bizim okul sistemimizi kullanmıyor olabilir, parçacık hızlandırıcılar yerine hayal etmediğimiz, farklı aygıtları olabilir ya da bizim için sorun olan şeyler onlar için absürd olabilir. Sonuçta Kardashev Cetveli bizim ürettiğimiz bir skaladır ve bir ölçü birimidir. Kısaca 1, 2 ve 3 enerji seviyelerini bildirir. Bizler, bizim belirlediğimiz 1 seviyesine ulaşmak için neler yapmalıyız ve 1 seviyesinde neler yapıyor oluruz diye eğitimli tahminler içeren bir yazı yazdık. Bilgilerimize ve gözlemlerimize dayanarak farklı medeniyetlerin de bizden çok farklı olamayacağı ve temel olarak benzer sorunlar yaşayacağı öngörüsünde bulunduk. Sonuçta hiç bir canlı, yaşamın kullanım kılavuzu ile doğmuyor ve gelişmiş diyebileceğimiz medeniyet seviyelerine ulaşmak bunu yaparken de çevreleriyle uyum içinde yaşamak için hem biyolojik olarak hem de teknolojik olarak evrilmeleri gerekiyor.
Öğretmenlerimiz İçin; 8. Sınıf...
enerji Kardashev Cetveli Kardashev Skalası Teknoloji Tip 1
Dünya’nın Yerçekimi Bir ...