NASA Yeni Nesil Güneş Yelkenini Uzayın Derinliklerine Fırlatmaya Hazırlanıyor
Güneş enerjisinin Dünya’da bedava ve neredeyse sınırsız olduğunu herkes bilir. Aynı şey iç Güneş Sistemi’nde çalışan uzay araçları için de geçerlidir. Ancak uzayda Güneş elektrik enerjisi sağlamaktan daha fazlasını yapabilir; aynı zamanda bitmeyen bir güneş rüzgarı akışı yayar.
Güneş yelkenleri bu rüzgârı kullanabilir ve uzay araçları için itici güç sağlayabilir. NASA, güneş yelkenlerini daha da etkili hale getirebilecek yeni bir güneş yelkeni tasarımını test etmek üzere.
Güneş basıncı tüm Güneş Sistemi’ni kaplar. Mesafe arttıkça zayıflar ama yine de vardır. Uydular da dahil olmak üzere tüm uzay araçlarını etkiler. Uzun süreli uzay uçuşlarını önemli ölçüde etkiler.
Mars’a giden bir uzay aracı, yolculuğu sırasında güneş basıncı nedeniyle rotasından binlerce kilometre sapmaya zorlanabilir. Basınç aynı zamanda bir uzay aracının yönelimini de etkiler ve uzay araçları bununla başa çıkmak üzere tasarlanmıştır.
Bu bir engel olsa da, güneş basıncı bizim avantajımıza kullanılabilir.
Japonya’nın 2010’daki Ikaros uzay aracından başlayarak birkaç güneş yelkenli uzay aracı fırlatıldı ve test edildi. Ikaros, Güneş’ten gelen foton şeklindeki radyasyon basıncının bir uzay aracını kontrol etmek için kullanılabileceğini kanıtladı.
En yeni güneş yelkenli uzay aracı, Planetary Society’nin 2019’da fırlatılan LightSail 2’sidir. LightSail 2 üç yıldan fazla süren başarılı bir görevdi.
Güneş yelkenli uzay araçları diğer uzay araçlarına göre bazı avantajlara sahiptir. İtici sistemleri son derece hafiftir ve yakıtları asla bitmez. Güneş yelkenli uzay araçları diğer uzay araçlarına göre daha ucuza görev yapabilir ve sınırlamaları olsa da daha uzun süre dayanabilir.
Güneş yelkeni konseptinin işe yaradığı artık kanıtlanmıştır, ancak gerçekten etkili olabilmesi için teknolojinin ilerlemesi gerekmektedir. Güneş yelkenli bir uzay aracının kritik bir parçası da bomlarıdır. Bomlar yelken malzemesini destekler; ne kadar hafif ve güçlü olurlarsa uzay aracı o kadar etkili olacaktır.
Güneş yelkenleri diğer uzay araçlarından çok daha hafif olmasına rağmen, bomların ağırlığı hala bir engeldir.
“Bomlar ya ağır ve metalik olma ya da hantal bir tasarıma sahip hafif kompozitten yapılma eğilimindeydi – bunların ikisi de günümüzün küçük uzay araçları için iyi sonuç vermiyor.”
Keats Wilkie, ACS3 baş araştırmacısı, NASA
NASA, daha iyi bir destek yapısına sahip yeni bir güneş yelkeni tasarımını piyasaya sürmek üzere. Gelişmiş Kompozit Güneş Yelken Sistemi (ACS3) olarak adlandırılan bu sistem, önceki bom tasarımlarından daha sert ve daha hafif. Karbon fiber ve esnek polimerlerden yapılmıştır.
Güneş yelkenlerinin birçok avantajı olsa da, kritik bir dezavantajı da var. Çalışmaya başlamadan önce açılması gereken küçük paketler halinde fırlatılırlar. Bu işlem zorluklarla dolu olabilir ve başarılı olup olmadığını görmek için beklemek ve izlemek zorunda olan zavallı yer ekibinde strese neden olabilir.
ACS3, NanoAvionics tarafından inşa edilen on iki üniteli (12U) bir CubeSat ile fırlatılacak. Birincil amaç bomun yerleştirilmesini göstermek, ancak ACS3 ekibi bu görevin güneş yelkenli uzay araçlarının çalıştığını kanıtlamasını da umuyor.
Yön değiştirmek için uzay aracı yelkenlerine açı verir. Bomun yerleştirilmesi başarılı olursa, ACS3 ekibi uzay aracıyla bazı manevralar yapmayı, yelkenlere açı vermeyi ve uzay aracının yörüngesini değiştirmeyi umuyor. Amaç daha fazla itiş gücü üretebilecek daha büyük yelkenler inşa etmek.
“Umudumuz, bu uzay aracında doğrulanan yeni teknolojilerin, başkalarına bunları henüz düşünmediğimiz şekillerde kullanmaları için ilham vermesi.”
Alan Rhodes, ACS3 baş sistem mühendisi, NASA Ames Araştırma Merkezi
ACS3 bom tasarımı, bomlarla ilgili bir sorunun üstesinden gelmek için yapılmıştır: ya ağır ve ince ya da hafif ve hantaldırlar.
NASA’dan Keats Wilkie, “Bomlar ya ağır ve metalik ya da hantal bir tasarıma sahip hafif kompozitten yapılmış olma eğilimindeydi – bunların hiçbiri günümüzün küçük uzay araçları için iyi sonuç vermiyor” dedi. Wilke, Langley Araştırma Merkezi’nde ACS3 baş araştırmacısıdır.
“Güneş yelkenleri kompakt bir şekilde katlanabilen çok büyük, dengeli ve hafif bomlara ihtiyaç duyar. Bu yelkenin bomları tüp şeklindedir ve düz bir şekilde ezilip bir mezura gibi yuvarlanarak küçük bir paket haline getirilebilirken, sıcaklık değişimleri sırasında daha az bükülme ve esneme gibi kompozit malzemelerin tüm avantajlarını sunar.”
ACS3, Rocket Lab’ın Yeni Zelanda’daki fırlatma kompleksinden bir Electron roketiyle fırlatılacak. Dünya’dan 1,000 km (600 mil) yukarıda Güneş’le eşzamanlı bir yörüngeye yönelecek.
Uzay aracı ulaştığında bomlarını açacak ve yelkenini açacaktır. Foton toplama alanı 80 metrekare ya da yaklaşık 860 fit kare olan yelkenin açılması yaklaşık 25 dakika sürecek. Bu, 32 metrekarelik ya da yaklaşık 340 fit karelik bir yelken alanına sahip olan LightSail 2’den çok daha büyük.
Kendini konuşlandırırken, uzay aracındaki kameralar şekli ve simetriyi izleyecek ve gözlemleyecek. Manevralardan elde edilen veriler gelecekteki yelken tasarımlarını besleyecek.
NASA’nın Ames Araştırma Merkezi’nde görevin baş sistem mühendisi olan Alan Rhodes, “Yedi metrelik açılabilir bomlar elinize sığacak bir şekle dönüşebilir” dedi. “Umudumuz, bu uzay aracında doğrulanan yeni teknolojilerin, başkalarına bunları henüz düşünmediğimiz şekillerde kullanmaları için ilham vermesidir.”
ACS3, NASA’nın Küçük Uzay Aracı Teknolojisi programının bir parçasıdır. Program, benzersiz yetenekler sergileyen küçük görevlerin hızla konuşlandırılmasını amaçlamaktadır.
Benzersiz kompozit ve karbon fiber bomlara sahip ACS3 sistemi, 2.000 metrekare ya da yaklaşık 21.500 fit kare kadar büyük yelkenleri destekleme potansiyeline sahiptir. Bu da bir futbol sahasının yaklaşık yarısı kadar bir alan demek. (Ya da İngiliz dostlarımızın yanlışlıkla söylediği gibi bir futbol sahasının).
Büyük yelkenlerle, güç verebilecekleri görev türleri değişir. Güneş yelkenleri şimdiye kadar küçük gösteri modelleri olsa da, sistem potansiyel olarak bazı ciddi bilimsel görevlere güç sağlayabilir.
“Güneş milyarlarca yıl boyunca yanmaya devam edecek, dolayısıyla elimizde sınırsız bir itici güç kaynağı var. Gelecekteki görevler için devasa yakıt tankları fırlatmak yerine, halihazırda mevcut olan “yakıtı” kullanan daha büyük yelkenler fırlatabiliriz” dedi Rhodes.
“Keşif ve bilimde bir sonraki dev adımları atmak için bu bol kaynağı kullanan bir sistem göstereceğiz.”
Güneş yelkenli uzay araçları kimyasal ya da elektrikli tahrik sistemleri gibi anlık itiş gücüne sahip değildir. Ancak itiş gücü sabittir ve asla dalgalanmaz.
Diğer uzay araçlarının yapmakta zorlandığı şeyleri yapabilirler, örneğin Güneş’i incelemelerine olanak tanıyan benzersiz pozisyonlar alabilirler. Tehlike oluşturan koronal kütle atımları ve güneş fırtınaları için erken uyarı sistemleri olarak hizmet edebilirler.
Yeni kompozit bomların başka uygulamaları da var. Çok hafif, güçlü ve kompakt olduklarından, Ay ve Mars habitatları için yapısal çerçeve olarak hizmet edebilirler.
Ayrıca iletişim sistemleri gibi diğer yapıları desteklemek için de kullanılabilirler. Sistem çalışırsa, başka hangi uygulamalara hizmet edebileceğini kim bilebilir?
NASA Ames’teki güneş yelkeni misyonunun proje yöneticisi Rudy Aquilina, “Bu teknoloji hayal gücünü harekete geçiriyor, tüm yelken fikrini yeniden hayal ediyor ve uzay yolculuğuna uyguluyor” dedi.
“Güneş yelkenlerinin ve hafif, kompozit bomların yeteneklerini göstermek, gelecekteki görevlere ilham vermek için bu teknolojiyi kullanmanın bir sonraki adımıdır.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: NASA Yeni Nesil Güneş Yelkenini Uzayın Derinliklerine Fırlatmaya Hazırlanıyor
Europa’da Gizemli Dumanlar: Hayat İşareti mi Yoksa İllüzyon mu?
Europa’da Gizemli Dumanlar: Hayat İşareti mi Yoksa İllüzyon mu?
NASA Yeni Nesil Güneş Yelkenini Uzayın Derinliklerine Fırlatmaya Hazırlanıyor