Çevre Dostu Roketler Hayata Geçiyor

Çocukların oynadığı su ve basınçlı hava ile çalışan oyuncak roketlerin bir benzeri gerçeğe dönüşüyor. Çevre dostu ekolojik roketlerin geliştirilmesi konusu uzun zamandır üzerinde çalışılan bir konu olmuş olmasa da elbette ki belirli bir geçmişi var.

Uzay alanında çevre dostu yakıtların kullanılması yeni bir konu değil. Radyoaktif materyallerle güvenli bir şekilde bazı uzay uygulamaları (uzay misyonları, uydular, uzay sondaları) için güç ve elektrik üretimi halihazırda mevcut. Ayrıca nükleer bazlı güç üretim şekli gittikçe artan oranlarda geliştirilen bir husus. “Yakın gelecekte uzaydaki başarı nükleer enerjide mi gizli ?” başlıklı yazımızda bu konudan bir miktar bahsetmiştik. Bununla birlikte uzay kapsüllerinin ve uyduların, kendi misyonlarını gerçekleştirebilmeleri için güneş panelleri veya hidrojen yakıtlı yakıt hücreleri kullanıyor olmaları 1960 ve 1970’lerden beri halihazırda var olan bir durum. Tabi bu son söylediğim çevre kirliliği yaratmaması açısından böyle değil, asıl olarak misyonun belirlenen süre boyunca devam ettirilebilmesi için mecburi olan bir şey çünkü işin bu kısmı dünya atmosferinin dışında gerçekleşiyor. Ve üstelik uzayda moleküler veya atomik seviyede kirletebileceğiniz madde ortamı da zaten mevcut değil.

Gel gelelim bu yazımızdaki konu bunlarla ilgili değil. Bu yazıdaki konumuz uzay fırlatma sisteminin atmosferi terk ettiği noktaya kadarki kısımla ilgili. Yazıyı fazla uzun tutmayacağım, o nedenle mutlaka sonuna kadar okuyun derim 🙂

Son 10 yıldır müthiş bir ivme kazanmış olan uzay endüstrisi için bu konu gittikçe daha fazla gündeme gelmeye başladı. Bir de buna yavaş yavaş hayatımıza girmeye başlayan uzay turizmini ve gittikçe daha fazla sayıda insanın gerçekleştirdiği uzay yolculuklarını hesaba katarsak bu ivme hakkında daha iyi fikir sahibi olmak mümkün.

Bir roket, sıvı kerosen veya sıvı metan yakıt ile çalışan roket motorlarıyla itiliyorsa veya katı yakıtlı roket iticilerine sahipse, fırlatma anında roket motorlarının ilk ateşlenme anından itibaren atmosferde belirli bir irtifaya ulaşana kadar ciddi bir karbon salınımı ve çevre kirliliğine sebep oluyor demektir. Günümüzdeki gerçek uygulamalardan yola çıkalım ve konuya şu şekilde bir örnek verelim. Belirli büyüklükteki bir uyduyu, alçak irtifa dünya yörüngesine (LEO) yerleştirmek için kullanılacak olan, 50-70 metre yüksekliğinde ve 3-4 metre arası çapta olan ve ayrıca kalkış (lift off) ağırlığının 500-700 ton arasında olduğunu bildiğimiz 2 veya 3 kademeli bir roketin, insan taşımacılığında kullanılan bildiğimiz ticari uçaklardan kat kat daha fazla pozitif (prograde) itki kuvvetleri gerektirdiğini ve atmosferde kısa süreli de olsa bilinen turbofan jet motorlu ticari uçaklardan oransal olarak daha fazla karbon salınımı yaptığını ilk etapta belirtmemde fayda var. Roketlerde özellikle de karbon salınımındansa, katı yakıtlı ve sıvı yakıtlı roket motorlarından salınan klorin gazı, alimuna ve is partiküllerinin aslında atmosferde daha büyük kirletme etkisi yapabilme potansiyeli olduğunu da belirtmek gerekir.

Gelelim bu alandaki güncel gelişmelere. Yanı başımızda, Romanyalı uzay fırlatma sistemleri geliştiricisi olan Arca Space, bu sıralar su buharı ile itiş gücü elde eden EcoRocket isimli roket sistemini geliştiriyor ve roketin test uçuşları Karadeniz’de gerçekleştiriliyor. Arca Space, 1999’da bir grup roket meraklısı tarafından kurulmuş bir özel girişim ve eğer başarılı olursa özellikle 2020’den bu yana üzerinde çalıştıkları su ve destabilizatörden oluşan fırlatma sistemi uzay alanında fırlatma sistemleri konusunda çığır açabilir. Şirketin ve projelerinin finansmanını sponsorlar, bağışlar ve blockchain tabanlı olarak geliştirdikleri AMiE crypto ile kripto para satışları sağlıyor. İnsan kaynağında ise kendi daimi kadroları ile birlikte dünyanın dört bir yanından katılan gönüllüler var.

Şu anda şirketin iki farklı major programı var. Bunlar EcoRocket ve AMi (Asteroid Mining Program : Asteroid madenciliği programı). Şimdi bu iki programdan kısaca bahsedelim.

İlk olarak EcoRocket programı ile başlayalım. Arca Space EcoRocket’i ekolojik ve maliyet açısından da aşırı derecede ulaşılabilir olarak nitelendiriyor. Bilindiği gibi maliyetlerin düşürülmesi uzay çağı için olmazsa olmaz bir konu. EcoRocket iki ayrı faz şeklinde geliştirilen bir sistem :

I. faz – EcoRocket Demonstrator : EcoRocket teknoloji demonstratörü alçak irtifa yörüngeye küçük faydalı yükleri yerleştirebilecek.

II. Faz – EcoRocket Heavy : Alçak irtifa yörüngeye 24 tona kadar faydalı yük taşıyabilecek ve AMi programı için de kullanılacak.

Arca Space şu anda hem yer konumlu olarak karadan hem de Karadeniz’de Romanya kıyılarında ve deniz üzerinde EcoRocket Demonstrator ve Heavy roketleri için test fırlatmaları gerçekleştiriyor. Tabi burada şunu da eklemek istiyorum, uzay araçları ve özellikle de uzay roket sistemlerinde “tekrar kullanılabilirlik” (bkz. https://roketbilim.com/merak-ettikleriniz/#Git1) konusu belirtmiş olduğum gibi uzay çağının gerçekleşebilmesi adına maliyetleri düşürmek için oldukça önemli bir husus ve EcoRocket fırlatma sisteminin de ilk iki kademesi son birkaç yıldır diğer bazı uzay şirketlerinin geliştirdikleri gibi tekrar kullanılabilir olarak dizayn edildi.

EcoRocket fırlatma sisteminin çalışma prensiplerinden birisini çok basitçe ifade edelim : Sıvı fazdaki su bir tankta depolanır, başka bir tankta depolanmakta olan yüksek basınçlı havanın ittirmesiyle sıvı fazdaki su motora sevk edilir ve motorda yüksek kapasiteli bataryaların kullanılması ile oldukça yüksek bir elektrik akımı tatbik ederek yüksek kapasiteli bir rezistans ısıtıcının sıvı fazdaki suyu kızgın buhar (superheated vapor) noktasına kadar hızlı biçimde ısıtması sağlanır ve buhar fazına geçen ve buna bağlı olarak hacmi aşağı yukarı 1600 kat genişleyen yüksek basınçlı su buharının da roket nozülünden atılarak uzay aracı için gerekli olan itiş gücünü oluşturması sağlanır. Bu arada resimlerden de görülebileceği üzere birinci ve ikinci kademelerin alt kısmındaki yeşil renkli motor nozülleri geçmişten beri birçok roket motorunda kullanılan nozül yapısından çok farlıdır ve ağırlıklı olarak kullanılan çan tipi difüzer değil de aerospike tipi konik biçimli nozül tercih edilmiş.

Teknik verilerin yer aldığı yukarıdaki resminden Tsiolkovsky korelasyonu ile EcoRcoket için yörüngesel Delta-V hesaplamasını basitçe yapabilirsiniz. Arca Space ilk yörüngesel (yörünge altı olamayan) uçuşunu Karadeniz’deki askeri duruma bağlı olarak 2024 yılı içerisinde gerçekleştirmeyi planlıyor.

Bunun yanı sıra dünyadaki madenlerin bir süre sonra tamamen tükeneceğini hesaba katarsak asteroid ve uzay madenciliğinin yakın bir gelecekte ne kadar önemli olacağını anlayabiliriz. Arca Space AMi projesi’nin detayına burada girmeyeceğim. Aşağıya yerleştirdiğim Arca Space youtube videosundan detayları izleyebilirsiniz. Arca Space, AMi ile 2031’e kadar 1 milyar dolar değerindeki değerli madeni (platinyum vs.) uzaydan dünyaya taşımayı hedefliyor. AMi için dünyadaki ilk roket demeti desek herhalde yeridir 🙂

Arca Space’teki gelişmeleri takip etmenizi tavsiye ederim. Şirket, bu sıralar A1 adını verdiği ICBM, SLBM, IRBM, MRBM türü füzeler ile fırlatılabilen MIRV ve RV tipi savaş başlıklarını düşük irtifada imha edebilecek olan ve ayrıca hipersonik ve süpersonik füzeleri de yakalayabilme (intercept) edebilme kabiliyetine sahip bir füze kalkanı projesinin geliştirilmesi üzerinde de çalışıyor.

Son yıllarda konulan küresel hedeflerin doğrultusunda önümüzdeki 10 yılda çevre dostu fırlatma sistemlerindeki rekabet kızışacağa benziyor. EcoRocket resmen olay yaratacak 🙂

Başa Dön

Kaynaklar/Sources :

1. https://en.wikipedia.org/wiki/ARCAspace
2. https://www.arcaspace.com/
3. Bu yazının kapak resmi için kaynak/Source for this article’s cover picture : “water rocket on launchpad” by Michael Newton is marked with CC BY 2.0. To view the terms, visit https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/?ref=openverse – “water rocket launch!” by Michael Newton is marked with CC BY 2.0. To view the terms, visit https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/?ref=openverse

The written content was created by Cansın

Cansın, 07.02.2024