Trityumla Çalışan Pil Uzayda Sınavda: City Labs'in BOHR Küp Uydusu Yörüngede

Güneş ışığına ihtiyaç duymadan yıllarca elektrik üretebilen küçük bir nükleer pil, kendisine ayrılmış bir uzay görevinde sınanıyor. ABD'nin Florida eyaletindeki City Labs şirketi, trityum tabanlı NanoTritium betavoltaik güç kaynağını taşıyan BOHR adlı küp uyduyu Temmuz 2026'da SpaceX'in Transporter-17 ortak fırlatma göreviyle yörüngeye gönderdi. Uydunun genel sistemleri alışılmış güneş panelleriyle çalışırken, NanoTritium birimi deney yükünü besliyor ve aynı zamanda uzay koşullarındaki performansını doğruluyor. Şirketin uzun vadeli hedefi, bu teknolojiyle Ay'ın hiç güneş görmeyen kraterlerinde çalışabilecek algılayıcılar geliştirmek.

BOHR'un yolculuğu, SpaceX'in küçük uydular için düzenlediği Transporter serisinin bir parçası. Bu ortak fırlatmalarda tek bir Falcon 9 roketi, farklı şirketlere, üniversitelere ve kurumlara ait onlarca küçük uyduyu aynı uçuşta, genellikle güneşe eşzamanlı yörüngeye taşıyor. Fırlatma maliyetinin paylaşılması, City Labs gibi küçük şirketlerin yeni teknolojilerini görece düşük bütçeyle uzayda deneyebilmesini sağlıyor.

Isı değil, doğrudan elektrik

Uzayda nükleer güç denince akla genellikle radyoizotop termoelektrik jeneratörler (RTG) gelir. Voyager, Cassini ve New Horizons gibi araçlarda kullanılan bu sistemler, plütonyum-238'in bozunurken saldığı ısıyı termoelektrik malzemelerle elektriğe çevirir. Örneğin New Horizons'ın RTG'si yaklaşık 9,75 kilogram plütonyum oksit taşıyor ve fırlatma sırasında 245 vat civarında güç üretiyordu.

Betavoltaik piller ise farklı bir yol izler. Radyoaktif bir kaynağın yaydığı beta parçacıkları, yani elektronlar, bir yarı iletkenin içinden geçerken elektron-boşluk çiftleri oluşturur ve bu doğrudan elektrik akımına dönüşür. Arada ısı aşaması bulunmaz. City Labs'in kullandığı kaynak, hidrojenin radyoaktif izotopu trityum. Trityum yaklaşık 12,3 yıllık yarı ömürle radyoaktif olmayan helyum-3'e bozunuyor ve görece zayıf radyasyon yaydığı için güvenli biçimde paketlenebiliyor. Şirketin pilleri nanovattan mikrovata uzanan düşük güç aralığında, 20 yılı aşkın süre boyunca kesintisiz enerji sağlayacak şekilde tasarlanıyor. Mevcut modeller 0,8 ile 1,1 volt arasında gerilim üretiyor.

Şirketin geçmişi ve test sicili

City Labs, 2005'te fizikçi Peter Cabauy ve Denset Serralta tarafından kuruldu; şirketin kökleri Florida Uluslararası Üniversitesi'nin girişimcilik programına dayanıyor. Betavoltaik pilin öncülerinden Betacel'in kurucusu Larry C. Olsen da bir dönem şirketin araştırma direktörlüğünü üstlendi. City Labs 2010'da ABD Nükleer Düzenleme Komisyonu'ndan, trityum pillerin özel radyasyon lisansı gerekmeden satılıp dağıtılmasına izin veren genel lisansı alan ilk betavoltaik şirketi oldu; ilk ticari trityum pilini 2012'de piyasaya sürdü.

Lockheed Martin'in yaptığı testlerde NanoTritium pillerin titreşime, irtifaya ve eksi 55 ile artı 150 santigrat derece arasındaki sıcaklıklara dayanıklı olduğu, tekrarlanan ısınma-soğuma döngülerinin performansı etkilemediği görüldü. Şirket, ABD Hava Kuvvetleri, Uzay Kuvvetleri ve Ulusal Sağlık Enstitüleri'nden çeşitli küçük işletme araştırma hibeleri aldı. Piller Miami'de tasarlanıp üretiliyor.

Hedef: Ay'ın kalıcı gölgeleri

Ay'ın kutuplarında, derin kraterlerin bazı bölgeleri milyarlarca yıldır güneş ışığı görmüyor. Kalıcı olarak gölgede kalan bu bölgeler, Güneş Sistemi'nin bilinen en soğuk yerleri arasında ve içlerinde su buzu ile başka uçucu maddeler barındırdığı düşünülüyor. Bu kaynaklar, ileride Ay'da kurulacak üsler için içme suyu, oksijen ve roket yakıtı anlamına gelebilir. Ancak güneş panellerinin işe yaramadığı, aşırı soğuğun bataryaları hızla tükettiği bu ortamlarda uzun süre çalışabilecek cihazlar tasarlamak zor.

Peter Cabauy, 2024'te NASA'nın Yenilikçi İleri Kavramlar (NIAC) programından, kalıcı gölgedeki Ay kraterlerinde su ve uçucu maddeleri tespit edecek, trityumla beslenen özerk algılayıcılar geliştirme önerisi için destek aldı. BOHR görevi, bu vizyonun uzay ortamındaki ilk somut adımı niteliğinde. Yörüngedeki deney, pilin fırlatma titreşimlerine, vakuma, radyasyona ve sıcaklık döngülerine gerçek koşullarda nasıl dayandığını gösterecek.

Sınırlar ve beklentiler

Betavoltaik pillerin en büyük sınırlaması gücü. Bugünkü NanoTritium modelleri yalnızca düşük güçlü mikroelektronik devreleri besleyebiliyor; bir uydunun iticilerini, radyolarını ya da bilimsel aletlerini tek başına çalıştırmaktan çok uzaklar. Fiyat da düşük değil: 2023 itibarıyla tek bir pilin fiyatı 5.200 dolar düzeyindeydi. Buna karşılık on yıllarca bakım istemeden çalışabilmeleri, ulaşılması imkânsız yerlerdeki algılayıcılar, bellek yedekleme devreleri, uydu bileşenleri ve hatta vücuda yerleştirilen tıbbi cihazlar için cazip bir seçenek sunuyor.

Uzay araştırmalarında güneş enerjisinin yetersiz kaldığı her yer, bu tür küçük ama uzun ömürlü güç kaynakları için potansiyel bir kullanım alanı. BOHR'un yörüngede toplayacağı veriler, trityum pillerinin yalnızca laboratuvarda değil, gerçek uzay koşullarında da güvenilir olup olmadığını gösterecek ve Ay'daki gölgeli kraterlere uzanacak görevlerin önünü açabilecek.