Yaklaşan Uzay Çöpü Kıyametini Önlemek İçin Dört Teknoloji
Avrupa Uzay Ajansı’na (ESA) göre 2023 yılı sonu itibariyle 10.500’den fazla uydu Dünya’nın etrafında dönüyor. Bu uzay araçlarından 8.600’ü şu anda hizmet veriyor. Ancak bu sayı artmaya devam ediyor ve uzmanlar uzayda düzeni sağlamanın sadece birkaç yıl içinde neredeyse imkansız hale gelebileceğinden korkuyor.
Bu durum, alçak Dünya yörüngesindeki bölgelerin kullanılamaz hale gelmesine ve uyduya bağımlı medeniyetimiz için bir felakete yol açabilir. Neyse ki mühendisler kaosun yörünge ortamını mahvetmesini önleyecek teknolojiler geliştirmeye başladılar bile.
Uzayda neler oluyor?
2010 yılında gezegenimizin yörüngesinde sadece yaklaşık 1.000 uydu vardı. Mevcut tahminlere göre 2030 yılına gelindiğinde bu sayı 100.000 ya da daha fazla olabilir. Bu hızlı artış büyük ölçüde SpaceX’in Starlink’i gibi internet yayını yapan mega uyduların geliştirilmesinden kaynaklanıyor. Bu sistemlerin operatörleri önümüzdeki on yıl içinde on binlerce uydu fırlatmayı planlıyor ve bu da uzay sürdürülebilirliği araştırmacılarının başını gerçekten ağrıtıyor.
Uzay büyük olsa da, benzer yörüngelerde hareket eden uyduların yolları zaman zaman kesişiyor ve bu da çarpışma riski yaratıyor. Dünya’nın yörüngesindeki nesneler saatte yaklaşık 30.000 kilometre (18.000 mil) gibi akıl almaz hızlarda hareket ettiğinden, bu yörünge çarpışmaları gerçek bir yumruk etkisi yaratır. İki uydunun kafa kafaya çarpışması, Dünya’ya yakın uzayı onlarca yıl boyunca darmadağın edebilecek binlerce uzay enkazı parçasını ortaya çıkaracaktır.
Uydu operatörleri, uzay araçları başka bir uyduyla ya da bir uzay çöpüyle çarpışma rotasına girdiğinde ABD Uzay Gözetleme Ağı’ndan uyarı alırlar. Uzayda ne kadar çok uydu varsa, operatörler o kadar çok uyarı alır ve birbirlerinin yolundan çıkmak için araçlarını daha sık hareket ettirmek zorunda kalırlar.
Örneğin, 1 Aralık 2022 ile 31 Mayıs 2023 arasındaki dönemde, o sırada yörüngede bulunan tüm Starlink uydularının toplamı 25.000’den fazla çarpışmadan kaçınma manevrası yapmak zorunda kalmıştır. Southampton Üniversitesi’nde astronotik profesörü olan Hugh Lewis’e göre, SpaceX giderek daha fazla uydu fırlatmaya devam ettiği için, bu sayı 31 Mayıs ile 1 Aralık arasındaki altı aylık dönemde iki katına çıkacak. Yakında uzaydaki trafik bir metropolün çevre yolu kadar yoğun olacak ve düzgün bir denetime ihtiyaç duyacak.
Uzaydaki nesnelerin izini nasıl sürebiliriz?
Uzayı güvende tutmak yörüngedeki nesnelerin nerede olduğunu anlamayı gerektirir. Operasyonel uyduların çoğu, konumlarını büyük bir doğrulukla bildiren GPS izleyicilerle donatılmıştır. Ancak uzay enkazı – feshedilmiş uzay araçları, kullanılmış roket aşamaları ve geçmişteki patlama ve çarpışmalardan kalan parçalar – yalnızca Dünya merkezli radar ve teleskoplarla takip edilebilir. Uzaydaki trafiği takip etme görevi geleneksel olarak ABD Uzay Kuvvetleri tarafından işletilen yer tabanlı radarlardan oluşan bir sistem olan ABD Uzay Gözetleme Ağı’nın sorumluluğundaydı.
Son yıllarda, ABD merkezli LeoLabs gibi özel şirketler, uydu operatörlerine daha iyi bilgi sağlamak amacıyla kendi radar ağlarını kurdular.
Ancak mevcut enkaz izleme radarlarının çoğu yalnızca 10 santimetreden (4 inç) büyük nesneleri güvenilir bir şekilde izleyebilmektedir. ESA’ya göre şu anda bu türden yaklaşık 36.500 nesne var. Ancak bu nesneler Dünya’ya yakın uzaydaki dağınıklığın yalnızca küçük bir bölümünü temsil etmektedir. Araştırmacılar, boyutları 1 ila 10 santimetre (0,4 ila 4 inç) arasında olan yaklaşık 1 milyon parçanın yanı sıra 1 santimetreden daha küçük 130 milyon parçanın Dünya’nın etrafında tamamen kontrolsüz bir şekilde döndüğünü tahmin ediyor.
Bu kadar küçük nesneler bile ciddi hasara neden olabilir. 2016 yılında, mermi büyüklüğünde bir uzay enkazı parçası, Avrupa’nın Dünya gözlem uydusu Sentinel-1’in güneş panelinde 40 santimetre genişliğinde (16 inç) bir delik açmıştı. Uzay aracı hayatta kaldı ve bugüne kadar gezegenimizi görüntülemeye devam etti, ancak ESA o zaman, çöp Sentinel-1’in ana gövdesine çarpmış olsaydı görevin bu kadar şanslı olmayabileceğini söyledi.
UUİ’nin pencerelerinden biri, eni birkaç mikronu geçmeyen bir uzay enkazı parçası tarafından kırıldı.
Resim kredisi: NASA/ESA
Yörüngedeki yeni enkaz sensörleri küçük şeylere ayak uydurabilir
Belçika merkezli start-up şirketi Arcsec tarafından geliştirilen yeni bir teknoloji, Sentinel-1’e isabet eden mermi gibi tehlikeli uzay mermilerinin nerede olduğuna dair bilgilerimizi geliştirmeyi vaat ediyor. Bu küçük uzay enkazı parçalarını Dünya’dan aramak yerine, Arcsec doğrudan uzaydan gelen çöpleri arayacak. İyi haber şu ki, Arcsec’in yeni uzay enkazı dedektörleri mevcut uydulara monte edilmiş cihazlardan – yıldız izleyicilerinden – yararlanıyor ve bu da yeni sensörleri uzaya göndermenin neredeyse hiçbir maliyeti olmayacağı anlamına geliyor.
Uydular, görüş alanlarındaki önemli yıldızlara göre konumlarını ve eğimlerini belirlemek için yıldız izleyicileri kullanır. Ancak diğer uydular, uzay enkaz parçaları ve meteorlar da bu görüş alanından geçmektedir. Arcsec tarafından geliştirilen yeni yazılım, bu nesnelerin yörüngelerini hesaplamak için bu gözlemleri kullanacak. Uzay durum verisi sağlayıcıları bu ölçümleri kullanarak bu nesnelerin operasyonel uzay araçları için oluşturduğu riski hesaplayabilecekler.
Arcsec, enkaz takip cihazlarının 3 santimetre (1.1 inç) kadar küçük parçaları güvenilir bir şekilde tespit edebileceğini söyledi. Uzay çöpü izleme yazılımı, Arcsec’in daha önceki yıldız izleme cihazlarıyla donatılmış mevcut uydulara uzaktan yüklenebilir. Yakında uzayda tam bir uzay çöpü izleme filosu olabilir ve işler biraz daha güvenli hale gelebilir. Her şey yolunda giderse, uzay mermileri artık uyduları gafil avlamayacak.
Sahadaki yeni teknoloji yetişiyor
LeoLabs, IFLScience’a gönderdiği bir e-postada, yer tabanlı dedektörlerin de daha küçük uzay çöplerini tespit etmede daha iyi hale geldiğini söyledi. Bir radar sisteminin daha küçük enkazları tespit edebilmesi, radarın yaydığı sinyalin frekansına bağlıdır. Enkaz tespit radarlarının çoğu, 0,1 ila 1 metre (0,3 ila 3,2 fit) uzunluğunda dalga boylarına sahip radyo dalgaları yayan ultra yüksek frekans (UHF) olarak adlandırılan frekansı kullanır. Ancak bu radarlar küçük enkaz parçalarını tespit etmede iyi değildir. LeoLabs, S-bandını kullananlar gibi daha kısa dalga boylu, daha yüksek frekanslı radarların çok daha iyi olduğunu söyledi. Ancak daha kısa radyo dalgaları uzayda daha uzun olanlar kadar verimli seyahat edemiyor ve daha yüksek yörüngelere ulaşmakta zorlanıyor.
Artık daha küçük uzay çöplerini görebilen ve gezegenin üzerinde S-bandı radarlarının tespit edebildiğinden daha yüksekte tespit edebilen süper hassas optik kameralar geliştiriliyor. İngiltere merkezli uzay durumsal farkındalık şirketi Raytheon NORSS IFLScience’a optik kameraların radarlardan daha ucuz ve daha uzaktaki nesneleri izlemede daha verimli olduğunu söyledi.
Şirket kısa bir süre önce LOCI (Low Earth Orbit Optical Camera Installation) adı verilen ve gökyüzünü sürekli tarayarak görüş alanından geçen nesneleri takip eden yeni bir enkaz takip kamerası geliştirdi. Nesnenin ışığı nasıl yansıttığını tespit ve analiz ederek, araştırmacılar nesnenin durumu hakkında birçok ek bilgi elde edebilirler. Radarın aksine, LOCI kamera aynı anda birden fazla nesneyi izleyebilir.
Yapay zeka polisi
Uzayda güvenliği sağlamanın eski usul yolu, çarpışmadan kaçınma manevrasının gerekli olup olmadığına karar vermek için ABD Uzay Gözetleme Ağı’ndan alınan birleşme uyarılarını değerlendiren analist ekiplerinden oluşuyor.
Ancak yörüngedeki uydu sayısıyla birlikte çarpışma uyarılarının sayısı da artmaya devam ediyor ve şirketler her şeyin üstesinden gelmek için mücadele etmeye başlıyor. Mevcut verileri daha hızlı ve daha verimli bir şekilde işleyebilecek ve daha bilinçli kararlar alabilecek otomatik çözümler arıyorlar.
SpaceX’in Starlink’i bu alanda bir öncü olmakla birlikte, şirketin kullandığı otonom uydu çarpışma önleme sistemi hakkında pek bir şey bilinmemektedir.
SpaceX, Şubat 2022’de çalışan blogunda yaptığı bir güncellemede, uydularının kullandığı yerleşik çarpışma önleme sisteminin ABD Uzay Gözetleme Ağı ve diğer uzay durumsal farkındalık veri sağlayıcılarından gelen verileri birleştirdiğini, riskleri değerlendirdiğini ve gerekirse uyduların bir çarpışmayı önlemek için otonom olarak “eğilmesine” izin verdiğini yazdı.
Uzmanlar yörünge trafiğinin yönetiminin yapay zekâ ve makine öğrenimine emanet edilmesinin gelecekte yörünge düzenini korumanın tek yolu olduğunu düşünüyor.
Yapay zeka odaklı bir uzay durumsal farkındalık sistemi geliştiren Portekiz merkezli start-up Neuraspace, IFLScience’a gönderdiği bir e-postada “manuel süreçlere, geleneksel teknolojilere ve sensörlere dayanan mevcut çözümlerin uzay varlıklarında beklenen 15 kat artışla başa çıkamayacağını” söyledi. Başka bir deyişle, yakında uzayda çok fazla uydu ve çok fazla enkaz izleme sensörü olacak ve bu da insanların güvenilir bir şekilde eleyemeyeceği kadar çok veri sağlayacak.
Şirket, Neuraspace tarafından geliştirilenler gibi yapay zeka algoritmalarının uydu operatörlerinin yüz kat daha verimli kararlar almasına yardımcı olacağına ve çarpışma uyarılarını değerlendirmek için gereken kişi sayısını yüzde 80 oranında azaltacağına inanıyor.
Neuraspace, “Analiz ve hesaplamada zaman ve emek tasarrufu sağlıyor ve doğru hesaplama ve analize dayanan manevra önerileri şeklinde güvenilir bir çözüm sunuyor” diye yazdı.
Alan temizliği
Ancak yörünge ortamının kontrolden çıkmasını önlemek için daha fazlasına ihtiyaç var. Aktif uydular birbirlerinden kaçınabilirken, uzay enkazı parçaları kaçınamaz.
Bu yıl 27 Ocak’ta LeoLabs, eskiden Twitter olarak bilinen X’te, oldukça büyük iki uzay enkazı parçasının – onlarca yıllık bir Rus roket kademesi ve aynı derecede eski bir feshedilmiş Rus uydusu – Dünya’nın 984 kilometre (611 mil) üzerinde neredeyse birbirlerine çarptığını duyurdu. LeoLabs’ın tahminine göre iki nesne birbirlerini sadece 6 metre (20 feet) kadar ıskaladı. Kafa kafaya bir çarpışma binlerce uzay enkazı parçası üretebilirdi.
Bu nedenle hem uzay ajansları hem de ticari şirketler yörüngedeki çöpleri toplayabilecek yeni tip uzay araçları geliştiriyor. ESA, 2026 yılında 112 kilogramlık (247 kiloluk) bir roket adaptörünü yakalayıp atmosfere sürükleyerek çöpün yanmasını sağlayacak ClearSpace-1 adlı bir görev başlatmayı planlıyor.
Tesadüfen, ABD Uzay Gözetleme Ağı kısa bir süre önce ClearSpace-1 görevinin hedefinden küçük parçaların döküldüğünü tespit etti ve bu da küçük bir uzay çöpü parçası tarafından vurulmuş olabileceğini gösterdi. Bu olay, yörünge ortamının ne kadar değişken hale geldiğinin altını çiziyor.
Japonya merkezli Astroscale’in de 2026 yılında İngiltere yapımı iki küçük uyduyu ortadan kaldırmaya çalışacak olan COSMIC (Yenilikçi Yakalama Yoluyla Dış Uzay Görevini Temizleme) projesi de dahil olmak üzere aktif enkaz kaldırma görevleri bulunmaktadır.
ESA, uzay enkazı miktarının kontrolden çıkmasını önlemek için her yıl 5 ila 10 büyük uzay enkazı nesnesinin kaldırılması gerektiğini tahmin ediyor. Ancak şimdilik sadece ekleme yapıyoruz, çıkarma yapmıyoruz.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Uzmanlara Göre İlk Yıldızlararası Nesne Oumuamua Uzaylıların Çöpü Olabilir