Uzayı Fethetmek 2

Perseverance’nin görevlerinden, maliyetinden, Mars’tan ve Dünya’dan yeterince bahsettiğimi düşünüyorum. Hatırlarsanız Uzayı Fethetmek adlı yazımda sizlere uzayda karşılaşılan zorluklardan ve bu zorlukları giderebilmek adına önerilen çözümlerin bir kısmından bahsetmiştim. Hadi o problemlere ve çözümlere devam edelim: (İlk yazımdaki 5 problem ve bunlara bağlı olarak önerilen çözümlere https://www.bilimozu.com/post/uzay%C4%B1-fethetmek-1 ' ten ulaşabilirsiniz.)

6. Problem: Uzay’da Yolunu Bulmak

Çözüm: Takımyıldızlarını Takip Etmek

GPS Navigasyonu, alçak Dünya yörüngesindeki bir uzay aracı içinn bile sınırlı etkinliğe sahiptir. Daha uzaklara seyahat ettiğimizde ise neredeyse hiçbir işe yaramıyor. NASA, Mars’ta navigasyon için benzer bir sistem geliştirmeyi planlıyor ancak bunun için Güneş Sistemi’ndeki her gezegenin etrafında 24 uydudan oluşan bir ağ kurulması gerekiyor ki bu da neredeyse imkansız.

Dünya’dan uzaklaştıkça, ucuz, doğru, standart hale gelmiş navigasyon sistemlerine olan ihtiyaç daha kritik hale geliyor. NASA’nın jet İtki Laboratuvarı’nda geliştirilen derin uzay konumlandırma sistemi (deep-space positioning system- DPS) gökyüzünü tarıyor ve takımyıldızlarını belirleyebiliyor ve böylece uzay aracının kendi motorlarını kullanarak dönmesine gerek kalmıyor. DPS görünür spektrumun yanı sıra, daha fazla yıldızı kapsayabilmek için X-ışını dalga boylarını da tarayabiliyor ve Dünya’ya göre konumunu hesaplamak için kendi radyo antenini kullanıyor.

7. Problem: Yeterli Yiyecek ve Su Bulmak

Çözüm: Enerji Barları

Astronotları derin bir uzay görevinde beslemek, en büyük problemlerden biri. Mars’ın atmosferi çoğunlukla karbondioksitten oluşsa da, basınç çok düşük olduğu için ekinleri kapalı bir kubbenin altında büyütmek şart. Tarımın gerektirdiği büyük alan nedeniyle, yüzlerce insan Mars’ta yaşamaya başlamadığı sürece, her şeyi yanımızda taşımak daha vberimli olacak gibi görünüyor. Dış gezegenlere yapılan yolculuklarda sorun daha da kötüleşiyor. Su, kapalı bir uzay aracında süresiz olarak geri dönüştürülebilir ve kullanılabilir. Ancak gıda için aynı şeyi söylememiz mümkün değil. Bunun üzerine NASA gıda bilimcileri Orion kapsülü için yerden tasarruf edebilmek adına, bir öğünde alınacak besinlerin kalorisinin tamamını içinde barındırabilecek besleyici barlar üretti.

8. Problem: Uzay Radyasyonu

Çözüm: Plastik ve Mıknatıslar

Ay’a yapılan bir haftalık gidiş-dönüş seyahati veya Uluslar arası Uzay İstasyonu’nda altı aylık bir kalıştan kaynaklanan kanser riski göz ardı edilmiş olabilir. Ancak daha uzaklara yolculuk farklı bir mesele. Jüpiter’in manyetik alanında hapsolan radyasyon o kadar ağırdır ki, insansız sondaları bile yok edebilecek güçtedir.

Juno uzay aracı kalın bir katlkanla kaplıydı ve yüksek enerjili parçacıkların darbelerine karşı daha iyi hata toleransı sağlamak için entegre devrelerinde genişletilmiş bileşenler kullanıyordu. Mürettebatlı derin uzay yolculuklarında, motoru Güneş’e doğru tutarak veya depolanan içme suyunu kalkan olarak kullanarak Güneş’in zararlı etkilerinden korunmak mümkün. Ancak Galaktik Kozmik Radyasyon (GCR) aynı anda her yönden gelebilecek durumda. Bu parçacıklar o kadar hızlı hareket ediyor ki, uzay aracının alüminyum duvarına çarptıklarında ikincil bir radyasyon dizisi oluşturuyorlar. Oluşan bu radyasyon içerideki astronotlar için daha da tehlikeli boyutta. Bazı plastikler, GCR parçacıkları ile etkileşime girerek daha az zararlı ikincil radyasyon üretmelerini sağlayabilir ve yaşam destek sistemlerindeki insan atıkları kalkan olarak kullanılabilir. Ayrıca uzay aracının kendi koruyucu manyetik alanını oluşturması da gerekebilir. Uzay Radyasyonu Süper İletken Kalkan Projesi, CERN ile birlikte süper iletken mıknatıslar kullanarak bir kalkan inşa etmenin uygulanabilirliğini araştırmak için çalışıyor.

9. Problem: Büyük Maliyetler Yapmadan Yerçekiminden Kaçmak

Çözüm: Tekrar Kullanılabilir Roketler

Yerçekimine karşı dümdüz yükselmek o kadar da zor değil ancak yukarı çıkardığınız her şey kaçınılmaz olarak aşağı geri iner. Yörüngeye girebilmek için yanal hızınız saniyede 7,8 kilometreye çıkmalı ancak bunun için çok daha fazla enerjiye ihtiyaç duyuluyor. Yükün yanı sıra, roketi de kaldırmak gerektiğinden, bu enerji gereksinimleri, yükün bir kısmı arkada bırakıolmadığı sürece hızla artabilir. İşi biten roket kademelerini atmak, bunlar sadece bir kere kullanılabildiğinden dolayı oldukça pahalıya patlar. SpaceX bu yüzden her zaman yeniden kullanılabilirlik üzerine odaklanıyor.

10. Problem: Daha Hızlı Bir Uzay Aracına İhtiyacımız Var

Çözüm: Nükleer, Plazma ve Kimyasal İtiş

Uzayda daha uzak mesafeler katedebilmek için hızımızın çok yüksek olması gerekiyor. Bu sadece oraya daha erken varabilmemiz için değil, varabilmemiz için de gerekli. Yörüngede yeteri kadar hızlı ilerleyemeyen bir uzay aracı, yörüngeden ayrıldıktan sonra rotasını hedefle kesişecek kadar eğimli bir hale getiremez.

Havacılık ve Uzay Mühendisi olan Konstantin Tsiolkovsky’nin roket denklemi, bir uzay aracının hızının taşıdığı yakıt miktarı ve egzoz hızı (yakıtın yanması ile ortaya çıkan özel itki) tarafından belirlendiğini söylüyor. Falcon9 veya Soyuz gibi roketler , yüksek oktanlı kerosen ve sıvı oksijen karışımı yakıyorlar. Bu yakıt daha ucuzdur ve kullanımı daha kolaydır ancak yalnızca saniyede 3 kilometre egzoz hızı üretebilir. %95’i yakıttan oluşan bir roketle egzoz hızının üç katına yani saniyede 9 kilometreye hızlanabilirsiniz. En verimli teorik roket yakıtı, bazı roketlerde kullanılan sıvı hidrojendir fakat bu yakıt bile gerçekçi boyutlardaki bir uzay aracını dış gezegenlere ve ötesine göndermemiz için yeterli değil. Bunu başarabilmenin tek yolu, daha egzotik motor tasarımları icat etmektir.