Uzay Asansörleri Gerçeğe Yaklaşıyor
Sabit yörüngedeki bir uydudan Dünya’ya yapılacak bir uzay asansörü, yörüngeye kargo gönderme maliyetini önemli ölçüde azaltacaktır. Buradaki zorluk, bağlayıcılar için uygun malzemeler bulmaktır. Karbon nanotüpler, grafen ve Kevlar mümkündür, ancak her birinin kendine özgü zorlukları vardır. Yeniden kullanılabilir roketler ve alternatif fırlatma yöntemleri geliştirilmeye devam ettikçe, uzay asansörlerine duyulan ihtiyaç azalabilir ve uzay yolculuğu daha ekonomik ve çevre dostu hale gelebilir.
İnsanların uzay araştırmalarına ilk başladığı 1960’lı yıllarda, bir kilometrelik bir yükü alçak Dünya yörüngesine yerleştirmenin maliyeti 80.000 ABD Dolarından fazlaydı (enflasyona göre ayarlanmış).
Bu yüksek maliyetin temel nedeni, her fırlatma için yeni ve pahalı bir roket inşa etme ihtiyacıydı. SpaceX’in ucuz, yeniden kullanılabilir roketler üretmeye başlamasıyla bu durum önemli ölçüde değişmeye başladı ve artık müşteri yüklerini Dünya yörüngesine pound başına sadece 1.300 dolara taşıyor.
Bu sayede daha önce uzaya gitmeyi göze alamayan bilim insanları, yeni kurulan şirketler, turistler ve diğerlerinin uzaya erişimi sağlandı.
Uzay asansörleri
Uzay asansörünün tohumları ilk olarak 1895 yılında Rus bilim adamı Konstantin Tsiolkovsky tarafından atılmıştır. 1.000 ft (305 m) yüksekliğindeki Eyfel Kulesi’ni ziyaret ettikten sonra, 22.000 mil (35.400 km) yüksekliğinde bir yapının inşası üzerine teorik bir makale yayınladı.
Ancak Tsiolkovsky hiçbir malzemenin böyle bir kulenin ağırlığını taşıyamayacağını fark etti.
Bir uzay asansörü, Dünya yörüngesine kargo gönderme maliyetini pound başına 100 dolara kadar düşürecekti.
1959 yılında, Sputnik’ten kısa bir süre sonra, Rus mühendis Yuri N. Artsutanov bu sorunu aşmanın bir yolunu önerdi.
Spesifik olarak, sabit yörüngeye bir uydu yerleştirdi ve buradan bir halatla dünyanın ekvatoruna indirilecekti. Halat alçaldıkça uydu yükselir. Halat yüzeye bağlandıktan sonra yerçekimi ve merkezkaç kuvvetinin bir kombinasyonu ile gergin tutulur.
Daha sonra elektrikle çalışan bir ‘tırmanıcı’ araç, yükü herhangi bir Dünya yörüngesine ulaştırmak için halattan yukarı ve aşağı gönderilebilir. Yaklaşık 20 yıl önce NASA için konsept üzerinde çalışan fizikçi Bradley Edwards’a göre, bir uzay asansörünün inşası 10 milyar dolara mal olacak ve 15 yıl sürecektir, ancak faaliyete geçtiğinde, Dünya yörüngesine bir yük göndermenin maliyeti pound başına yaklaşık 100 dolara düşebilir ‘Maliyet neredeyse Fed-Ex seviyesinde olabilir.
Edwards 2005 yılında Space.com’a verdiği demeçte ‘Eğer maliyet neredeyse Fed-Ex seviyesine inerse, bu daha fazla insanın, daha fazla ülkenin ve daha fazla şirketin uzay araştırmalarına katılmasına olanak sağlayacaktır’ dedi.
Ekonomik avantajlara ek olarak, uzay asansörleri roket kullanmaktan daha temizdir, yakıt yakmaz ve zararlı sera gazları yaymaz.
Peki neden henüz hiç yok?
Demirleme sorunu
NASA için hazırladığı raporda Edwards, bir uzay asansörü inşa etmek için gereken tüm teknolojinin zaten mevcut olduğunu yazıyor.
Rapora göre iyi haber, mükemmel malzemenin – ultra güçlü, ultra küçük karbon ‘nanotüpler’ – sadece iki yıl içinde mevcut olacak olmasıydı.
‘Çelik yeterince güçlü değil, Kevlar, karbon fiber, örümcek ipeği ya da karbon nanotüpler dışında herhangi bir malzeme de değil. Neyse ki karbon nanotüp araştırmaları şu anda revaçta ve hızla ticari üretime doğru ilerliyor.
Ne yazık ki, karbon nanotüpleri sentezlemenin ne kadar zor olacağını yanlış değerlendirmiş. Bugüne kadar hiç kimse 21 inçten (53 cm) daha uzun bir nanotüp yetiştiremedi.
Bu da gerekli uzunlukta karbon nanotüpler üretilebilse bile patlama tehlikesiyle karşı karşıya kalacakları ve bunun da sadece uzay asansörünü yok etmekle kalmayıp Dünya’daki yaşamı da tehdit edeceği anlamına geliyor.
Gelecek beklentileri.
Karbon nanotüpler uzay asansörleri için en umut verici bağlayıcı malzeme olabilir, ancak grafen gibi başka seçenekler de var.
Edwards’ın raporunun aksine, Johns Hopkins Üniversitesi’nden araştırmacılar Sean Soon ve Dan Popescu’ya göre Kevlar lifleri işe yarayabilir. Araştırmacılar 2018’de Aeon’da “Sensörler ve yapay zeka yazılımı kullanarak, tüm halatı matematiksel olarak modellemek ve liflerin ne zaman, nerede ve nasıl kırılacağını tahmin etmek mümkündür” diye yazdı.
Araştırmacılar şöyle devam ediyor: “Bir lif koptuğunda, halat üzerinde aşağı yukarı hareket eden hızlı bir robotik tırmanıcı onun yerini alıyor, bakım ve onarım hızını gerektiği gibi ayarlayarak biyolojik süreçlerin hassasiyetini taklit ediyor.
‘Halihazırda seri olarak üretilen ve nispeten uygun fiyatlı liflerden yapılabilirler.
Cambridge ve Columbia Üniversitelerindeki astronomlar da Kevlar’ın uzay asansörlerinde kullanılabileceğine inanıyor.
Araştırmacıların ‘uzay hattı’ adını verdikleri konseptte, Ay yüzeyine bağlanan ipler Dünya’nın sabit yörüngesine kadar uzanacak ve burada Dünya’nın yerçekimi tarafından gerilim altında tutulacak. Bu 200,000+ mil uzunluğundaki bağın ucuna yerleştirilen güneş enerjisiyle çalışan bir tırmanma robotu daha sonra kargo ve bazı durumlarda insan taşımak için roketleri kullanabilir. Robot daha sonra bu ip boyunca seyahat eder.
Uzay Asansörleri Gerçeğe Yaklaşıyor
Bu, Dünya’nın yörüngesine girmek için roketlere olan ihtiyacı ortadan kaldırmaz, ancak Ay’a ulaşmak için ucuz bir yol olacaktır. Araştırmacılara göre, Ay uzay asansörüne etki eden kuvvetler, Dünya yüzeyinden uzanan kaldırma kuvvetleri kadar güçlü olmayacak ve bu da bağlama malzemeleri için seçenekleri artıracaktır.
Araştırmacılar, arXiv baskı öncesi sunucusunda paylaştıkları makalede, “Gerekli malzemelerin gücü Dünya’daki bir asansörün gücünden çok daha düşüktür, bu nedenle zaten seri olarak üretilen ve nispeten uygun fiyatlı olan liflerden yapılabilirler” diye yazdılar.
Çin, bir ‘gökyüzü merdiveni’nin Ay’a insan ve malzeme gönderme maliyetini %96 oranında azaltabileceğini tahmin ediyor.
Bu arada bazı Çinli araştırmacılar karbon nanotüpleri uzay asansörlerinde kullanma fikrinden vazgeçmiş değil: 2018’de Tsinghua Üniversitesi’nden bir ekip, bir bağ için yeterince güçlü olduğunu söyledikleri bir nanotüp geliştirdiklerini duyurdu.
Araştırmacılar hala üretimin ölçeğini büyütmek için çalışıyorlar, ancak 2021’de devlet haber ajansı Xinhua, Dünya ve Ay’ın üzerine bir uzay asansörü yerleştirecek olan Sky Ladder adlı geliştirilmekte olan bir konsepti gösteren bir video yayınladı.
Kapsül Dünya’daki uzay asansörüne binecek ve uzay asansörünün ipine bağlı olarak Ay’daki bir uzay istasyonuna uçacaktı. Proje hayata geçerse (ki büyük olasılıkla geçecek) Çin, Gökyüzü Merdiveni’nin Ay’a insan ve malzeme gönderme maliyetini %96 oranında azaltabileceğini tahmin ediyor.
Uzay Asansörleri Gerçeğe Yaklaşıyor
Sonuçlar.
Tsiolkovsky’nin Eyfel Kulesi’ni görüp daha büyük bir şey düşünmesinden bu yana geçen 120 yılda, uzay asansörü için gerekli özelliklere sahip malzemelerin geliştirilmesinde kayda değer ilerlemeler oldu. Şu anda, malzemelerin bir gün halatlar için gereken ölçekte üretilebilmesi muhtemel görünüyor, ancak o zamana kadar uzay asansörlerine olan ihtiyaç ortadan kalkmış olabilir.
Birçok havacılık şirketi kendi yeniden kullanılabilir roketleriyle ilerliyor ve SpaceX ile birlikte pazara katılmak, rekabet yoluyla fırlatma fiyatlarını daha da aşağı çekebilir.
Bu arada Kaliforniyalı start-up SpinLaunch, daha küçük roketler tarafından yörüngeye itilebilecek yükleri uzaya fırlatmak için dev bir santrifüj geliştiriyor. Şirket başarılı olursa (büyük olasılıklardan biri), yörüngeye ulaşmak için gereken yakıt miktarını %70 oranında azaltabilir.
Döndürerek fırlatma gerçekleşmese bile, çeşitli gruplar çok daha az zararlı emisyona sahip (ya da hiç sahip olmayan) çevre dostu roket yakıtları geliştirmektedir. Üretimi verimli bir şekilde arttırmak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır, ancak bu engelin üstesinden gelmek uzaya 22,000 mil (35,400 km) kaldırma yapmaktan çok daha kolay olacaktır.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Uzay Asansörleri Gerçeğe Yaklaşıyor