Atılım, aynı zamanda küplerin güvenli bir şekilde manevra yapmasına ve yörüngesinden çıkmasına izin verebilir.
2013’teki ‘’Gravity’’ filminde uzay boşluğu neredeyse Sandra Bullock’u öldürdü. Bu hikaye kesinlikle kurgu (ve sansasyonel kurgu) da olsa, uzay önemsiz görülen tehdidi gerçektir – ve o kadar gerçektir ki, NASA’nın onu izlemeye ve hafifletmeye adanmış bir ofisi bile vardır. Ve geçen yıl tamamen yörünge enkazına odaklanan ilk uluslararası konferans dahi gerçekleştirildi.
Endişelenmek için iyi bir neden var. Şu anda, yaklaşık 2.000 operasyonel uydu – başka bir 3.000 operasyonel olmayan uydudan bahsetmemek gerekirse – Dünya’nın etrafında dönüyor ve bu sayının hızla yükselmesi bekleniyor. Bu yıl, 1.500’den fazla uydu fırlatılacak. (Bunu sadece 365’ini piyasaya sürüldüğünde 2018 ile karşılaştırın.) Uzay büyük olabilir, ama gittikçe kalabalıklaşıyor ve bu gerçek bir sorun.
Düşük Dünya yörüngesi veya çoğu uydunun seyahat ettiği LEO doğal bir kaynaktır. Ve tıpkı diğer doğal kaynaklar gibi, dikkatli bir şekilde yönetmemiz gerekiyor. Kessler Etkisi’ni* harekete geçirmek için gereken tek şey birkaç uydunun çarpışmasıdır: Daha fazla enkazın daha fazla çarpışmayla sonuçlandığı kontrolden çıkmış bir zincir reaksiyonu.
Bu da LEO’daki her uzay mekiğine hasar vermek ya da onları yok etmekle kalmaz, ayrıca uzayın o bölümünü onlarca yıl boyunca kullanılamayacak hale getirebilir. Peki ya bir çarpışma rotasındaki uydulardan zarar görmeden manevra yapabilseydiniz?
İnanın ya da inanmayın, bunu yapmak kolay değil. LEO’ya gönderilen çoğu uydunun – özellikle küçük uydular ve küplükler – sevk sistemleri yoktur, çünkü bunlar ağır ve pahalı olma eğilimindedir.
Ayrıca uyduyu uzaya fırlatan roketin yanı sıra gezintiye çıkan diğer yükler için ek bir risk oluştururlar.Bunun nedeni, en yaygın roket tahrik sisteminin son derece uçucu olan sıvı roket yakıtı kullanmasıdır.
Multimilyon dolarlık bir roket üzerinde küçük bir cubesata binerek bir av tüfeği iseniz ve fırlatma esnasında veya uzaya giderken fickle tahrik sisteminiz patlarsa, tüm görevi sonlandırırsınız. Kötü bir günden konuşalım.
En kolay çözüm, bunun yerine katı roket yakıtı kullanmaktır. Yüksek itme kuvveti, çok daha güvenli ve düşük maliyetlidir, ayrıca son derece uzun süre saklanabilir. Ancak katı roket yakıtının büyük bir dezavantajı var: Durdurulamaz ve yeniden başlatılamaz.
Bir kere ateşlendi mi, bir kere yanarsın. Bu kadar. Ve bu enkazdan kaçınmak için bir problem. Yörüngeyi değiştirerek çarpışmayı önlemek için en az iki bağımsız yanık gerekir: biri hızla yoldan çekilir ve diğeri doğru yörüngesine geri döner.
Uydunun yörüngesinde dolaşmak için de muhtemelen birden fazla yanığa ihtiyacınız vardır. Los Alamos Ulusal Laboratuvar’ında, bunu değiştirmeye çalışıyoruz. Kısa bir süre önce, katı roket motorlarını birçok kez durdurma ve yeniden başlatma yeteneğini geliştirdik ve gösterdik – ki daha önce hiç yapılmamış bir şey.
NASIL ÇALIŞIR?
Sadece birkaç ana bileşeniyle olan sağlam bir roket basittir.Bir ateşleme sistemi ve itici içeren bir yanma odası ve bir egzoz başlığı içerir.
Son zamanlarda, ayrılmış katı yakıt ve katı oksitleyici ile daha güvenli bir itici gaz sistemi geliştirdik.
Ancak, katı roket sistemimizi durdurarak yeniden başlatabilme yeteneğine sahip olmak için, yeniden kullanılabilir bir ateşleme sistemi ve de yanmayı söndürmek için sıfırlanabilir bir yol geliştirmemiz gerekiyordu.Biz de, ateşleme için geleneksel piroteknikleri suyla değiştirdik.
Sistemimizle, küçük bir tank benign (yumuşak) su ile bir uydu fırlatacaktı. Bir kere yörüngeye girdikten sonra veya bir yanmadan hemen önce, bir elektrolizör, suyu hidrojen ve oksijen gazlarına ayırır.
Ateşleme anında, hidrojen ve oksijen hızlı bir şekilde yanma odasına enjekte edilir ve bir kıvılcımla aydınlatılır. Ortaya çıkan alev katı iticiyi ateşleyecektir.
Bir sonraki zorluk, yanığın nasıl söndürüleceğini bulmaktı. Bölmenin hızlı bir dekompresyonunun sağlam bir roketin güvenle sönmesine neden olabileceği uzun zamandır bilinmektedir. Ancak bu, nasıl en iyi bir şekilde yapılabilirdi?
Geçen yıl, değiştirilebilir bir jikle alanına sahip bir aerospike (roket motoru) başlık geliştirdik. Yanık istenen hız değişikliğine ulaştığında, jikle alanı açılır, hazne açılır ve yanık söndürülür.
Başka bir roketin yanması gerektiğinde, jikle alanı orijinal konumuna sıfırlanır. Gerektiği kadar tekrarlanılır.
Son zamanlarda Los Alamos’taki statik test stantlarında tek bir katı roketten çoklu bağımsız yanıklar gösterdik.
Bir sonraki engel yörüngede bir gösteri olacak. Şimdi ise ,sistemimizi geliştirmek ve göstermek için bir fırsat aramaya çalışıyoruz. Ayrıca, ana uydudan izole edilen ve kendi gücünü içeren, yer ile düşük bant genişliği iletişimi olan, bir yanık için işaret oluşturmak adına tutum kontrolüne sahip olan ve sağlam roket sistemimizle donatılmış bir yükü de geliştirmeye bakıyoruz.
Bu yük ile, uydu kullanım ömrünün sonuna gelindikten yıllar sonra, birikinti ve yörüngeden uzaklaşmanın önlenmesi mümkündür. Katı roketler ,uzay önemsiz sorununu çözmek için tüm potansiyel zorlukların cevabı değildir.
Ancak sadelikleri, uzay aracının boyutuna göre ölçeklendirme kolaylığı, yüksek itme kuvveti ve şimdi ise birden fazla bağımsız itme, onları yörüngesel enkazdan kaçınmak ve karalamak için harika bir aday yapar. Umudumuz ise, bir gün, bu roketlerin uzaya fırlatılan her uyduya bineceği ve LEO’nun binlerce yıl boyunca güvenli ve kullanılabilir kalmasını sağlayacak olmasıdır.
* Kessler Etkisi: NASA bilim insanlarından Donald Kessler 1978 yılında yaptığı açıklamasında, uzay çöplerinin zamanla çoğalacağını, birbirleriyle çarpışarak daha küçük parçalara bölüneceklerini ve sonunda dünyayı bir bulut gibi kaplayacaklarını öngörmüştür. Uzay kirliliği hakkındaki bu düşünceye Kessler Etkisi veya Kessler Sendromu adı verilmiştir.