UZAY HALATLARI
Mühendis ve bilim adamlarının uzaydaki araçların arasında daha kısa bağlantılar konusunda planları bulunmaktadır. NASA, 1983’te bir dizi uluslararası toplantı düzenledi ve uzay halatlarının uygulanması konusunu daha yakından ele aldı. ABD’nin Gemini ve Sovyetlerin Soyuz Programlarında, astronotlar ilk uzay yürüyüşlerini, uzay mekiğine bağlı, naylon halatlar vasıtasıyla yapmışlardı. Mühendisler de uzay gemilerini halatlarla birbirine bağlamışlardı. Amaç, araçların birbiri etrafında dönmesini sağlayarak, sunî bir çekim kuvveti oluşturmaktı. 1960 – 1970’lerde, Padua Üniversitesi’nden Guseppe Colombo, atmosferin üst kısmını incelemek için, uzay mekiğine, uzunca bir halat ile bağlanmış, bir uyduyu kullanmayı teklif etmişti. Fakat bu tür araçların geliştirilmesi, deneme imkânlarının elverişsiz olması sebebiyle, çok güç bir olay olmuştur. Orijinal boyuttaki modelin denenmesi için, ses hızının 24 katı hızda, bir rüzgârın oluşturulması gerekiyordu. Bu mümkün olmadığı için yerine bilgisayar tarafından oluşturulan, hava hareketi ile kullanılan küçük boyutta bir model, daha düşük hız ile gerekli araştırmaları yapmaya imkân tanımıştır. Bu problemi çözmenin bir yolu uzay araştırma planlarına ait araç modellerini uzun halatlarla uzay mekiğine bağlamak ve atmosferin üst yüzeyine sarkıtmak olacaktır. Bilim adamları bu tür modellerin aerodinamiğini uzay gemilerinden kontrol edebilirler. Uzay gemisinin mürettebatı, modeli, Dünya’ya iniş sırasında serbest bırakıp, bu esnada mühendislerin havanın aerodinamiğini incelemelerine imkân tanırlar. NASA’nın Langley Araştırma Merkezi’nden Paul Siemers de bu düşünceyi destekleyenler arasında. Ayrıca bu yolun, yeni rüzgâr tünellerinin inşasından daha ucuz bir alternatif olduğu bilinmektedir. Halatlar uzayda ilk defa, uzayda yapacakları yürüyüş ve araştırmalar için, astronotların araca bağlanmasında kullanılmıştır.
Yakın bir gelecekte, hatların kullanımı, ABD’nin planladığı uluslararası uzay istasyonunun yeteneklerini geliştirecektir, istasyon uzaya yük taşıyan araçlara ve yörüngelere uydu yerleştiren uzay mekiklerine, gerekli yakıtı sağlayabilecektir. Ayrıca bu yakıtların, uzay istasyonunun yörüngesini muhafaza edecek olan roketlerde de kullanılması düşünülmektedir. Böyle olunca da astronotlar, yakıtı, uzun halatlar vasıtasıyla uzay istasyonundan uzak bir mesafede güvenli bir şekilde saklayabilecektir.
NASA, uzay mekiğini elastikî bir halat ile belli bir mesafeye bağlamak suretiyle, uzay istasyonundaki düşük seviyedeki çekim kuvvetinin korunmasına yardımcı olabilir. Çünkü, bilim adamlarının uzay istasyonu üzerinde yapacakları deneyler için istasyonun hareketsizliğinin temin edilmesi çok önemlidir, istasyonda oluşacak çekim kuvveti o kadar zayıftır ki, çapı 1 cm’den küçük olan bir halat ile 100 tonluk uzay mekiği bağlanabilecektir.
Mühendislerin istifade edebileceği değişik bir durum da, bağlanan halatların serbest bırakılmasıyla ortaya çıkacaktır. Çekim kuvvetinin varlığı, üstteki cisim ile alttakinin birbirine dik bir şekilde dizilmesini sağlar. Üstteki cisim bir uydu ve alttaki bir uzay mekiği olduğunda, uydu ister istemez mekik ile aynı açısal hızda hareket eder. Bu açısal hız ise uydunun yörüngesini muhafaza etmesi için gerekenden fazladır. Aradaki bağlantı koparılırsa, uydu fazla olan kinetik enerji ile bir üst yörüngeye çıkar ve sonuç olarak da mekikten biraz enerji alır. Mekik ise, uydudan çok daha ağır bir cisim olduğundan, çok az yavaşlatılmış olur. 100 km uzunluğundaki bir halat ile, deniz seviyesinden 400 km yüksekliğindeki bir uzay mekiğine bağlanmış bir uydu serbest bırakılırsa, kazandığı enerji ile mekikten 110 km daha yükseğe çıkar. Bu noktada ateşlenen bir roket, uyduyu istenilen yörüngeye kolaylıkla sokar; böylece uydunun mekikten itibaren roketlerle hareket ettirilmesi gerekliliği ortadan kalkar. Bu tür bir yakıt tasarrufu, Dünya yüzeyinden yük kaldırmak için sarfedilecek enerji ihtiyacından dolayı, önemlidir. Uydu serbest bırakıldıktan sonra, daha sonraki bir kullanım için hafif bir madde olan “Kevlar”dan yapılmış olan halat, astronotlar tarafından geri çekilir. Mekiğin uğradığı hafif miktardaki enerji kaybı, tekrar atmosferden geçerek geri dönmesi esnasında sarfedilecek olan yakıt miktarını da azaltır. Üstelik uzay mekiği istasyona bağlı ise, bağlantının kırıldığı anda transfer edilen bu enerji, uzay istasyonunun ihtiyaç anında yörüngedeki hareketini düzenlemesine yardımcı olur.
Halatlar, Dünya’nın çekim kuvvetinden ve manyetik alanlarından istifade ederek, uzay aracının yörüngesini de değiştirebilir. Manyetik alan içerisinde hareket eden bir iletken, bir jeneratörün içindeki gibi bir elektrik akımı oluşturur. Diğer taraftan manyetik alan içerisindeki bir iletkenden geçen elektrik akımı ise, bir elektrik motorundaki gibi, iletkenin hareketine sebep olur. işte, halatlar, bu gerçekler ışığında kullanılırsa, hayret veren sonuçlar elde edilebilir. Naylon izolatörle kaplanmış ince bir bakır tel ile koruyucu bir kevlar tabakasından ibaret olan 2 cm çaplı halat, büyük miktarlarda akımı taşıyacak güçtedir. Akımı güneş panellerinin oluşturması halinde, elektrik devresinin Dünya’nın manyetik alanına düşen şarj olmuş parçacıklar tarafından tamamlanması mümkün olacaktır. Halatın uzay mekiğine bağlı olması halinde, halata sarfedilen kuvvet doğal olarak mekiğe iletilmiş olacağından, halat mekiğin hızını artırır ve onu bir üst yörüngeye yükseltir. Bu elektrodinamik halat, uzayda elektrik enerjisini yörünge enerjisine çeviren bir motor gibi görev yapar.
Bu sistem bir jeneratöre ters olarak işler. Uzay mekiğine bağlı iletken halatlar, mekiğin yörüngesindeki hareketi sırasında, Dünya’nın manyetik alanından geçmek suretiyle mekiğin kinetik enerjisi, elektrik enerjisine çevrilir.
Hayranlık ve heyecan uyandıran uzay asansörleri ve halatlarının kullanımı bir rüya gibi görünse de, bilinen bir gerçek basit fizik kuralları üzerine kurulmuş olmalarıdır. Bunları gerçekleştirebilmek için olağanüstü bilimsel metotlar değil, yalnız uzay mühendisliğine dair bilgiler yeterli olacaktır. Bu halkalar, teller ve kuleler, Tsiolkovsky’nin uzay uçuşlarının hakikaten değiştirilebileceği fikrini ortaya attığından beri, uzay araştırmalarının zihninde canlanmaktadır.