Derin Uzayda Hayatta Kalmak

Sonsuz bir “Boşluk” ; milyarlarca gezeni, yıldızları, kara delikleri ve hayatları içerisinde barından, ışıkların tango yaptığı, zamanın farklı aktığı, gezegenlerin aşıklar gibi birbirini çektiği, bilinmezliğin ta kendisi o muazzam vakum insanlığın en büyük merakı oldu. Keşfetme arzumuz her yeni keşifte arttı ve bizi daha da uzakları merak etmeye zorladı. Bu arzu  hayatımıza yeni bir tanım kattı, “Derin Uzay”. Dünyadaki frekans tahsislerin yapıldığı kurum olan Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU) Dünya’nın yüzeyinden hayali bir çizgi çizerek 2 milyon km mesafe için derin uzayı tanımlıyor ve özetle Dünya atmosferinin ve özellikle de Dünya-Ay sisteminin çok ötesinde kalan kısmı “derin uzay” olarak nitelendiriyor.

Özellikle bu mesafelerde, insanlı görevler için inşa edilen uzay araçları derin uzaya girdiğinde araçları ve mürettebatı güvende tutmak son derece önemlidir. NASA çoklu görevler için ilk etapta Ay’ın ardını keşfetmek, sonrasında da Mars’ta insanlı keşifler yapmak üzere Artemis programı için Orion uzay aracı tasarımını başlattı. Böylesine kritik ve evden çok uzakta gerçekleştirilecek çalışmalarda gerekli en önemli beş teknoloji yaşam sistemleri, motor tahrik sistemleri, radyasyon koruma sistemleri, ısı koruma kabiliyeti, kesintisiz iletişim ve navigasyon teknolojileri olarak tanımlandı.

Yaşam Destek Sistemleri

İnsanlar, uzun süreli görevler için Dünya’dan ayrıldıklarında onları hayatta tutmak için tasarlanan sistemler son derece güvenilir olmalıdır. Orion uzay aracı son teknolojik çevresel sistemlerle  -örneğin kabin basınçlandırma, iklimlendirme sistemleri ve yaşam destek sistemleri ile- donatıldı. NASA’nın daha önce uzay istasyonunda test ettiği yüksek teknoloji ürünü, mürettebatın güvenli solunumu için kabin içindeki CO₂ (Karbondioksit) ve nemi gideren, temiz hava sağlayan ve sıcaklığı ayarlayan sistemi ekledi. Ayrıca mürettebatın uzun görevlerde kendilerini daha rahat hissetmeleri, daha çok gıda ve su tüketebilmeleri ve astronotların yer çekimsiz ortamda kemik ve kas yapılarının bozulmaması için düzenli egzersizler yapmalarını sağlamak amacıyla birçok sistem de geliştirildi. Bunlara ek olarak kabin basınçlandırmadaki en ufak bir arızada mürettebatı altı gün hayatta tutabilecek özel kıyafetler de üretildi.

İtki Sistemleri

Bir uzay aracı ne kadar çok uzağa giderse, itiş sistemlerinin yolculuktaki rotasını hassas bir şekilde sürdürmek ve mürettebatın güvenli bir şekilde eve dönmesini sağlamak için son derece güvenli ve yetenekli olması gerekir. Orion uzay aracı, dünyanın en güçlü roketlerine sahip olmasının yanı sıra üç tipten oluşan toplam 33 motor, uzay aracına tüm eksenlerde manevra yapma kabiliyeti sağlar. Ana motor uzay aracını, Ay yörüngesine sokmak ve Dünya’ya geri dönebilmek için kullanılırken diğer 32 adet motor ise mekiği yörüngede yönlendirmek ve kontrol etmek için kullanılır. Derin uzayda hayatta kalabilmek için ilave önlemler alınması gerektiğinden bu motorlardan 8 tanesi yörünge düzeltmeleri ve ana motora destek olmak için yedek olarak yerleştirildi. Son olarak, altı kapsüle gruplanmış 24 küçük motor tarafından pozisyon kontrolü sağlanabilir ve aracı farklı yöne hareket ettirme amacıyla bu motorlar ayrı ayrı ateşlenebilir hale getirildi.

Radyasyon Koruma Sistemleri

Radyasyon; ışınlar, elektromanyetik dalgalar ve / veya parçacıklar şeklinde yayılan bir enerji şeklidir. Uzay radyasyonu ise, Dünyada karşılaştığımız türden farklıdır ve üç tür radyasyondan oluşur: Dünya’nın manyetik alanında sıkışan parçacıklar; güneş parçacık olayları; ve güneş sistemimizin dışından gelen yüksek enerjili protonlar ve ağır iyonlar olan galaktik kozmik ışınlar. Radyasyon, insan sağlığı, elektronik ve aviyonik ekipmanlar için son derece zararlıdır. Özellikle derin uzay görevlerinde uzay aracının herhangi bir bilgisayarının ve elektronik sistemlerinin bozulmasına karşı çoklu yedekli çalışacak şekilde tasarlanır çünkü “uzayda yedeklerinizin de yedekleri olmalıdır.” Örneğin, Orion uzay aracında kendi kendini kontrol edebilen dört özdeş bilgisayar ve tamamen farklı bir yedekleme bilgisayarı bulunur. Ayrıca mürettebat için ise; radyasyon fırtınalarında onları korumak için ana güvertenin altında geçici bir barınak bulunmaktadır.

Isı Kontrol Sistemleri

Uzay aracı, boşlukta ne kadar çok mesafe kat ederse Dünya’ya dönüşünde o kadar fazla ısı üretir. Mesafe arttığında, dönüş hızı yükselir ve Dünya’nın atmosferine yeniden girdiğinde sıcaklık önemli ölçüde artar. Saatte 40 bin km hızın üstüne çıkan uzay aracı, 3000 °C dereceye yakın sıcaklık ile yanardağdan fışkıran lavların iki katından fazla sıcaklığa maruz kalır. Bu yüzden güvenli bir şekilde geri dönmesi için bir dizi teknolojiye sahip olması gerekir. Derin uzay mekiği ısı koruması, şimdiye kadar üretilen türünün en büyük ısı kalkanı olacak; ısındıkça aşınacak şekilde “AVCOAT” isimli malzemeden üretildi. Böylelikle, gelişmiş termal koruma, uzay aracını korurken kabin sıcaklığını da yaklaşık oda sıcaklığında tutmayı başarır.

Navigasyon Sistemi

Derin uzay görevinde, uzay aracı Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS) ve iletişim uydularının ötesine geçer. Bu yüzden, kalkıştan itibaren NASA’nın üç farklı uzay iletişim ağlarını kullanır. Fırlatmadan itibaren yükseldikçe sırasıyla; Near Earth Network to the Space Network (Yakın Dünya Ağından Uzay Ağına), Tracking and Data Relay Satellites (İzleme ve Veri Aktarma Uyduları) ve Deep Space Network (Derin Uzay Ağı) ağlarını kullanılır. Ayrıca, birincil sistemler arızalandığında yedek iletişim ve navigasyon sistemleri birincil sistemlerin yerini tutacak şekilde tasarlanmıştır. Bu yedek sistemler, yüksek hızlı veri iletişimi için birincil sistemleri ve antenlerini kullanmaz. Nispeten yeni bir teknoloji olan “Optik Navigasyon” sistemi ile de Ay , Dünya ve yıldızlarının fotoğraflarını çekerek uzay aracının konumunu belirler.

En nihayetinde uzay denilen bu bilinmezliğin bir parçasını dahi çözebilmek, varoluşumuzun kaynağını bulabilmek  adına geliştirilmiş bu teknolojiler ilerleyen yıllarda çok daha fazla soruya cevap verebilir hale gelecek ve belki de bizleri yeni dünyalarla buluşturacaktır.

Kaynakça

• nasa.gov
• faa.gov
• lockheedmartin.com
• esa.int
• space.com

Yazar: Furkan Özkaya

Elektronik ve Haberleşme Mühendisi