Herhangi bir mega yapının nasıl inşa edileceğini bilen biri varsa, o Çin’dir.
Çinli yetkililer, Dünya yörüngesinde bir mil uzunluğunda bir uzay aracı inşa etmeyi planladıklarını söylediklerinde, Çin Seddi bu tür mega yapılara bir örnek olduğu için, böyle bir açıklama muhtemelen ciddiye alınmalıdır.
Dünyanın yörüngesinde dönen fütüristik bir uzay aracının bir sanatçının illüstrasyonu. Çin projesinin amacı, bir mil uzunluğunda mega uzay aracı inşa etme olasılığını araştırmaktır. (İmaj kredisi: Shutterstock)
Ama Çin tam olarak ne sunuyor? Böyle bir geminin gerçek yapımına ne kadar yakınlar? Bu mümkün mü ve neden bu kadar büyük bir uzay gemisi inşa edelim?
Teklif, şu anda Çin hükümetinin büyük bir taahhüdünü temsil etmese de, ülkenin uzay araştırmalarındaki artan hedeflerini yansıtıyor. Bu teklif ne kadar ciddi ve Çin bunu ciddiye alıyor mu?
Çin’in sundukları
İlk olarak, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı’nın (NNSFC) resmi araştırma duyurusunda gerçekte neler sunduğunu bulmanız gerekir.
Göre Güney Çin Sabah PostasıNNSFC’nin ihale başvurusu, uzay aracının “uzay kaynaklarının gelecekteki kullanımı, evrenin gizemlerinin keşfi ve uzun vadeli yörüngede kalma için birincil stratejik havacılık varlığı” olduğunu belirtiyor.
Bununla birlikte, teklif, böyle bir uzay aracını fiilen inşa etmek ve hatta geliştirmek için açıkça yeterli olmayan sadece 2.3 milyon dolarlık bir hibe içeriyor. Daha ziyade, böyle bir uzay aracı yaratmak için neyin gerekli olduğuna dair ön araştırmalardan bahsediyoruz. Bu, Çin’in gerçekten bir gemi inşa etmeye başlamak istediği ifadesinden önemli ölçüde farklıdır.
Ve bunun için iyi sebepler var. Herhangi bir uzay aracının fırlatılması, yalnızca birkaç ülkenin başarıyla çözebildiği devasa bir görevdir. Ve tüm bu projelerin uygulanması inanılmaz derecede pahalıydı.
Çin Bilim ve Teknoloji Bakanlığı’na bağlı bilimsel araştırma fonu ajansı NNSFC, araştırmacılardan malzemeleri ve hatta bir geminin tüm bölümlerini daha sonra tam teşekküllü bir gemi haline getirilecekleri yörüngeye göndermenin fizibilitesini değerlendirmelerini istiyor.
Bu, Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) gibi geçmişteki uzay istasyonu montaj teknolojisinden ve Çin’in Tiangong uzay istasyonu gibi mevcut projelerden çok farklı değil. Bu fikirlerin yörüngede çok kilometrelik bir geminin inşasının temeli olup olmayacağı hala bilinmiyor ve aslında bu, deneyin bütün amacı. Ama uzayda böyle bir gemi inşa etmeye çalışmak gerçekten çok mu zor? Hiç de değil, ilk bakışta göründüğü gibi.
ISS, SpaceX Crew Dragon Endeavour’un 8 Kasım 2021’deki uçuşu sırasında | Kaynak: SpaceX/NASA
Bir mil uzunluğundaki uzay gemisi çok uzak değil
Başlangıç noktası olarak, mühendislik açısından kendi içinde bir mega yapı olarak kabul edilebilecek bir mil uzunluğundaki bir gemiyi alarak başlayalım. Bir mil uzunluğunda bir uzay gemisi inşa etmek için ne gerekir? Uluslararası Uzay İstasyonunu inşa ederken yaptığımızın aynısını yapmak, sadece on kat daha fazla.
Uluslararası Uzay İstasyonu 109 metre uzunluğunda ve 75 metre genişliğindedir. Bu kabaca bir futbol sahası büyüklüğünde. ISS’nin montajı 10 yıl sürdü ve 15 ülkeden beş uzay ajansının katıldığı 30’dan fazla uçuş yaptı. İnşaat maliyeti yaklaşık 100 milyar dolar ve bakım maliyeti yılda yaklaşık 4 milyar dolar.
Bu, elbette, 10 yıla yayılsa bile çok büyük bir para, çünkü 1/10 kilometre uzunluğunda bir uzay istasyonu inşa etme çabası önemliydi. Bu verilerden bir tahminde bulunursanız, bir mil uzunluğundaki bir uzay aracını inşa etmek için 300’den fazla uçuş ve ISS gibi 10 uzay istasyonuna eşdeğer malzemeleri uzaya göndermek için yaklaşık 1 trilyon dolar gerekir.
Zor, ama en zor iş değil. Sonuçta, insanlık sadece 12 yılda yapay bir uydu fırlatmaktan aya insan göndermeye geçti. Ama bu daha önce çözülmemiş bir görevdi ve hiç kimse çözülebileceğinden emin değildi.
Bir mil uzunluğunda bir uzay gemisi inşa etmek, ölçek olarak bir kapsam meselesi değildir. Apollo 11 projesinin yeni teknolojiler icat etmesi ve bir insanı Ay’a göndermenin ve Dünya’ya sağ salim dönmesinin her aşaması için tamamen yeni sistemler ve süreçler geliştirmesi gerekiyordu.
Çin’in de aynısını yapması gerekecek, sadece çok daha etkili bir şekilde. Eylül röportajında ”Bence oldukça uygulanabilir” dedi. Canlı Bilimi Cornell Üniversitesi’nde havacılık mühendisliği profesörü ve NASA’da eski baş teknoloji uzmanı olan Mason Peck. “Buradaki zorlukları aşılmaz engeller olarak değil, ölçek sorunları olarak tanımlayabilirim.”
Problem çözme için benzersiz bir mühendislik yaklaşımına ihtiyacınız var
Mikro yerçekimi koşulları, yapıdan stresin uzaklaştırılmasına izin verse de, onu tamamen ortadan kaldırmaz. Ve uçak ne kadar uzun olursa, yapısal gerilimler o kadar artabilir ve bu da bir mil uzunluğundaki bir geminin maruz kalacağı yüklerin daha ayrıntılı bir analizini gerektirir.
Örnek olarak Peck, Uluslararası Uzay İstasyonu’nun düzenli olarak yapmak zorunda olduğu gibi, artan miktarda uzay enkazı ile çarpışmayı önlemek için yapılması gereken manevralar sırasında yapıda meydana gelen titreşimli titreşimlerden bahsediyor.
Titreşim kontrolü, şüphesiz projenin toplam maliyetini artıracak özel amortisörler ve ek kontrol sistemleri gerektirebilir.
Güneş radyasyonu Dünya’dan uzaklaştıkça daha yoğun hale geldiğinden, geminin yörüngede ne kadar yüksekte olacağını da düşünmek gerekir.
Bu, mürettebat üyeleri için ciddi bir tehdit oluşturacaktır ve kurşun gibi radyasyondan koruma sağlayabilecek malzemeler çok ağırdır, bu nedenle onları yörüngeye çıkarmak pratik değildir.
Peck’in gündeme getirdiği bir diğer konu, dünya atmosferinin sürükleme kuvvetidir. Herhangi bir yörünge yapısı, düşük Dünya yörüngesinde atmosferin nispeten yoğun katmanlarına yavaş yavaş inecektir. Yörünge yörüngesini korumak için, iticileri periyodik olarak başlatmak gerekir.
Bununla birlikte, uzayda bile, bir mil uzunluğundaki bir yapı inanılmaz derecede büyük bir kütleye sahip olacak ve bu da sabit bir yörüngeyi korumak için çok fazla yakıt gerektirecektir.
“Mümkün” her zaman “mümkün” anlamına gelmez
Bütün bunlar, bir mil uzunluğundaki bir uzay aracı inşa etmenin mühendislik zorluklarının kavramsal anlamda gerçekten zor olmadığını gösteriyor. Ancak uzay asansörü gibi, bir şeyi nasıl doğru yapacağını bilmek ve yapabilmek çok farklı iki şeydir.
Urbana-Champaign’deki Illinois Üniversitesi’nde havacılık mühendisliği profesörü olan Michael Lembeck, WordsSideKick.com’a verdiği demeçte, yıldız gemisi Enterprise’ı inşa etmekten bahsediyor gibiyiz. “Harika, mümkün değil, düşünmek ilginç ama teknoloji seviyemiz için çok gerçekçi değil.”
Böyle bir projenin mümkün olup olmadığını belirlemek, büyük ölçüde uzay aracının ne için tasarlanacağına bağlıdır. Çin’in geleneksel anlamda bir gemiyle değil, yalnızca bir mil uzunluğundaki uzay istasyonunun verimli inşasıyla ilgilenmesi durumunda, her şey çok daha basit olurdu. Bununla birlikte, Çin gemiyi düşük Dünya yörüngesinin ötesine gönderecekse, yapımını daha da zorlaştıracaktır.
Radyasyon sorununun yanı sıra, bir uzay istasyonunu sabit yörüngeye itmek için iticileri kullanmak bir şeydir, ancak onu uzayda hareket ettirmek tamamen başka bir şeydir.
Yapıya etki eden kuvvetler o kadar büyük olabilir ki, böyle bir gemiyi hareket ettirme görevi giderek daha zor hale gelir.
Ek olarak, kaynak eksikliği sorunu olabilir. Bir mil uzunluğunda bir gemi inşa etmek için, bir “mil” mineral, metal, elektronik ve diğer kaynakları toplamanız gerekir. Sırasıyla bir yerden alınması gerekecek, uzay aracı için kullanılan malzemeler başka projelerde kullanılmayacak ve bu o kadar basit değil. Bir mil uzunluğundaki uzay gemisi, Çin gibi bir ülke için bile politik olarak çok zorlayıcı olabilir.
Samanyolu’ndan yaklaşık 57 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan sıralı sarmal gökada NGC 3568’in görünümü | Kaynak: ESA/Hubble & NASA, M. Sun
Bir mil uzunluğundaki bir gemi ne işe yarar?
Varsayımsal olarak bir tane inşa edilebilseydi, bir mil uzunluğundaki bir uzay gemisine ne için ihtiyaç duyulurdu? Yıldızlararası yolculuk düşünülmedi çünkü bir kilometrelik gemiyi yıldızlararası yolculuk için gereken hıza çıkarmak, daha küçük bir gemiyle yapmaktan katlanarak daha pahalı olurdu.
Bununla birlikte, gezegenler arası seyahat hariç tutulmaz, çünkü örneğin Jüpiter veya Satürn’ün aylarına uzun bir yolculuk için gezginlerin yeterli miktarda yaşam alanına ihtiyacı olacaktır. Yine de, daha küçük bir gemi, türünün ilk görevleri için çok daha uygun maliyetli olurdu.
Bununla birlikte, pek çok kişinin hayal ettiği anlamda bir uzay aracı olmasa bile, bu büyüklükteki bir mega yapı için başka bilimsel uygulamalar olabilir.
Peck, böyle bir mil uzunluğundaki yapının belki de en ilginç kullanımının, bir uzay teleskobu için bir platform olacağını söyledi; bu, boyutunda, yakındaki bir galaksideki ötegezegenlerin yüzeyindeki ayrıntıları görmek için yeterince güçlü olabilir.
“Bu, dış gezegenlerin varlığına ve muhtemelen evrendeki yaşam hakkındaki anlayışımızı değiştirebilir.”