Son Sınır Uzay >> Uzaya gitmenin en çılgın 5 yolu

60 yıldır Dünya yörüngesine ve daha uzaklara astronot gönderiyoruz. Bunun için şimdiye kadar roket kullandık ama bunlar çok pahalı, tehlikeli ve çevreyi kirletiyor. Ayrıca tek kullanımlık roketler fazlasıyla yakıt tüketiyor.

Neyse ki artık uzaya gitmek için sadece roketlerle sınırlı değiliz. Üç motorlu uzay uçaklarından lazer ışınıyla uçan uzay kapsüllerine ve nükleer motorlu yıldız gemilerine kadar birçok proje tasarım masalarını süslüyor. İşte size uzaya gitmek için geliştirilen en çılgın 5 teknoloji.

 

5. Skylon

 

Reaction Engines şirketinin konsept aracı Skylon yalnızca yaratıcı mühendislerin ürünü olan hayali bir uzay gemisi değil. Evet, pahalı bir araç ama tıpkı Spartan’da olduğu gibi gerekli parayı bulduğumuzda uzaya uçmaya hazır.

Uzaktan bakınca ünlü Amerikan casus uçağı SR-71 Blackbird’e benzeyen Skylon hem roket hem de jet motoru kullanan hibrit bir tasarım: Yerden normal uçak gibi kalkıyor. Maksimum 11 ton yakıtı alçak yörüngeye ve uzay istasyonuna taşıyor, ardından dünyaya dönüp yakıt depolarını doldurarak tekrar kalkış yapıyor.

 

 

İngiltere şimdiden 94 milyon dolar yatırdı

Skylon’ın sırrı özel Sabre motoru: Standart jet uçaklarının ısınma problemi olan büyük ve güçlü motorları bulunuyor. Skylon ise yenilikçi bir soğutma sistemi kullanıyor.

Sesten 5 kat hızlı giderken sürtünme nedeniyle 1000 dereceye kadar ısınan havayı burnundan çekip -150 dereceye soğutuyor (bir saniyeden kısa sürede) ve soğutulmuş havadaki oksijeni yakıt tankındaki hidrojeni yakarak itiş gücü elde etmekte kullanıyor.

Uçağın yüksek hızlarda havayı mahmuzlamasıyla çalışan bu soğutma sistemi, Sabre motorunu büyük ve ağır soğutma üniteleri taşımaktan kurtarıyor. Aynı zamanda uçağı hafifletiyor ve yüksek irtifada ses hızının 5,4 katına çıkmasını sağlıyor.

 

 

İngiliz tasarımı

Diğer tüm mahmuz jet tasarımlarında olduğu gibi bu uçak da jet motorlarıyla kalkışa geçiyor ve motorların “süper soğutmalı mahmuz jet moduna” geçmesiyle birlikte hipersonik hıza ulaşıyor. Ardından, havanın çok inceldiği uzay sınırında, alçak irtifada içine çektiği oksijeni kullanarak roket motorlarını ateşliyor.

Yörüngeye ulaştıktan sonra kanatlarını kullanarak uzay mekiği gibi atmosfere geri dönüyor ve iniş yapıyor. Bu uçak veya üvey kardeşi Spartan üretilirse uzaya uydu, insan ve yük taşımak 10 kat ucuzlayacak. Bugün 1 kg yükü yörüngeye taşımak 20 bin dolara mal oluyor. Skylon ise 2000 dolara taşıyacak.

 

 

Çünkü roketlerden 5 kat az yakıt tüketiyor, fırlatma rampası kullanmıyor ve sıradan bir havalimanına iniyor. Skylonların tanesi 300 milyon dolara satılacak ve programının toplam maliyeti uçakların emekliliğine kadar 12 milyar dolara ulaşacak.

Yine de Mars’a insan gönderme maliyetinin 30 milyar dolar olduğunu düşünürsek bu oldukça ucuz sayılır. Her uçak emekli olana dek 200 uçuş yapacak ve Avrupa Uzay Dairesi (ESA) tarafından yörüngeye astronot taşımakta kullanılacak.

 

4. Lazer İtişi

 

Lazer motorları güneş yelkenlerine benziyor ve bu teknoloji uzaya kapsül göndermek için ışığın gücünden yararlanıyor. Her ne kadar ışığı oluşturan fotonların durağan kütlesi olmasa da sürekli hareket halinde olan fotonlar, sahip oldukları momentumun yüzde 50’sini çarptıkları cisimlere aktarabiliyor.

Öyle ki Dünya’ya güçlü lazer topları yerleştirirsek alt yüzeyi ışığı yüzde 98 oranında yansıtan süper yansıtıcı materyallerden üretilmiş uzay araçlarını lazer ışınlarıyla uzaya fırlatabiliriz. Bu sistemde motor kullanılmıyor. Bunun yerine Dünya’dan ateşlenen ve büyük bir kasabanın toplam elektriğini bir anda kullanan lazer ışınları yük gemilerini uzaya itiyor.

Sistem yelkenli gemilere benzer şekilde işliyor. Yelkenli gemiler rüzgarın yelkenleri şişirip itmesiyle yol alıyor. Sözünü ettiğimiz kapsüller ise deyim yerindeyse lazer ışınlarının üflemesiyle uzaya yükseliyor. Ancak burada bir detayı açıklamamız gerek: Aracın arkasında lazer ışınlarını yakalayan özel bir ayna bulunuyor ve aracı aslında bu ayna itiyor.

 

 

10 kilovat lazerle yarım kilo yükü 70 metreye çıkardılar

Süper ayna, lazer ışınlarını aracın hemen altındaki hava moleküllerine odaklıyor ve havayı 50 bin dereceye kadar ısıtıyor. Bu da küçük bir hava cebinin sesten 5 ila 10 kat hızlı olarak genişlemesine ve araca alttan vurup kapsülü yukarı doğru itmesine yol açıyor (bu esnada oluşan mini şok dalgası aslında atom bombasının basınç etkisi kadar güçlü).

Sistemin güneş yelkenlerinden farkı da bu: Güneş yelkenleri uzayda hava olmadığı için sadece lazer ışınlarını oluşturan fotonların aktardığı momentumu kullanarak uzay aracını Dünya’dan uzaklaştırıyor. Bu sistem uzayda yerçekimi olmadığı için aracı boşlukta itmeye yeterli oluyor. Kalkış esnasında ise lazer ışınlarını odaklayarak havayı ısıtan aynalar kullanmamız gerekiyor.

Her durumda 100 megavat lazer ve 1,4 metre genişliğindeki bir ayna ile 100 kg yükü 410 km yüksekteki Uluslararası Uzay İstasyonu’na (ISS) çıkarmak mümkün.

 

 

Güneş yelkenleriyle yakın yıldızlara seyahat

Bu sistemin bir benzerinin de yakın yıldızlara araştırma sondası göndermek için kullanılması planlanıyor. Yalnız bu kez uzay aracı Dünya yörüngesine yerleştikten sonra süper ince ve hafif malzemelerden üretilmiş olan güneş yelkenlerini açacak.

Onlarca kilometre genişliğindeki güneş yelkenleri Dünya’dan ateşlenen güçlü lazer ışınlarının 2-3 ışık yılı uzaktan bile gemiyi komşu yıldızlara itmesini sağlayacak kadar ışık toplayabilir. Yakıt ve motor gerektirmeyen süper hafif güneş yelkenleri uzaya yük taşımayı 1000 kat ucuzlatacak.

Tek sorun, şu anda elimizde uzaya uydu gönderecek kadar güçlü lazer ışınlarının olmaması ve bunların aşırı ısınarak çok fazla elektrik tüketecek olması. Yine de bu tür bir lazer fırlatma sistemi bir kez inşa edildikten sonra 100 yıl kullanılabilir ve uzaya sayısız araç fırlatabilir.

 

3. Uzay Asansörü

 

Uzaya uydu göndermenin en zor yanı bunun için büyük miktarda yakıt gerekmesi. Öncelikle roketin Dünya’nın yerçekiminden kurtulması için yüksek hızlarda gitmesi gerekiyor (saniyede 11,2 km). İkinci sorun ise yakıtın da ağır olması. Daha ağır yükler fırlatmak için daha fazla yakıt taşımak gerekiyor ve bu işlem roketi daha da ağırlaştırıyor: tam bir kısır döngü.

Öyleyse sizi uzaya yavaş yavaş hızlanarak yormadan taşıyan ve yerde yakıt doldurmak yerine yakıtını yukarı çıkarken yolda alan bir sisteme ne dersiniz? Evet, uzay asansöründen söz ediyoruz. Bu sistemde en az 72 bin km uzunluğunda bir asansör kablosu kullanıyoruz.

 

 

Süper uzun kablo

Kablonun bir ucunda karşı ağırlık bulunuyor. Diğer ucu ise Dünya’ya sabitlenmiş oluyor. Ancak Dünya’nın kendi çevresinde döndüğünü unutmamak gerek. Bu sebeple kablonun gezegenimizin ekvator kuşağına makaraya sarılan ip gibi dolanmasını önlemenin tek yolu en az 36 bin km uzunluğunda bir kablo kullanmak.

Çünkü yerden 36 bin km yüksekteki yersabit yörüngede bulunan cisimler Dünya ile aynı hızda dönüyor ve gökyüzünde aynı konumda kalıyor. Öte yandan bu kez de 36 bin km uzunluğundaki kablonun ağırlığını hesaba katmak gerekiyor.

 

 

Elektrik veya lazer ışınlarıyla çalışacak

Bu nedenle kablonun ağırlığını dengelemek, yani kendi üzerine katlanmasını önlemek ve asansör kabini ağırlığının altında bükülmesini engellemek için karşı ağırlık kullanıyoruz. Kısacası bu kablo 72 bin km uzunluğunda olacak ve uzaydaki ucunda inşaat çekülüne benzeyen bir demir ağırlık bulunacak.

Asansörü uzaya çıkarmak için elbette enerji gerekiyor. Bunu iki şekilde yapabiliriz: Ya soğutulmuş süper iletkenlerle asansörün elektrik motorlarını besleriz veya kablonun 72 bin km yüksekteki uzak ucunda asansörün kablosunu sararak kabini yukarı çeken motorlar kullanırız (standart asansör motorları gibi).

Ancak uzaya yük taşıma maliyetlerini gerçekten azaltmak için asansör kabininin altına özel bir ayna yerleştirebiliriz ve Dünya’dan gönderilen lazer ışınları asansörü yukarıya, atmosferin dışına doğru itebilir.

 

 

Asıl sorun kablonun ağırlığı

Oysa yukarıdaki bütün sorunları çözsek bile kablonun kendi ağırlığı altında ezilerek parçalanıp kopmasını önlemek gerekiyor. Bu nedenle çelikten kablo üretemeyiz, çünkü 72 bin km uzunluğundaki çelik kablo çok ağır olur.

Bununla birlikte, söz konusu kabloyu tek atom kalınlığındaki karbon nanotüplerden üretebiliriz. Ardından bunların milyonlarcasını Rapunzel’in saçları gibi örüp yalnızca bir metre kalınlığında ince bir kablo imal edebiliriz. Karbon nanotüpler çelikten 100 kat sağlam ve çok daha hafif olduğu için sorunumuzu çözecektir.

 

 

Rapunzel’in saçları

Ancak laboratuarda karbon nanotüp üretmek pahalı. Üstelik şimdiyle kadar ürettiğimiz en uzun karbon nanotüp sadece 30 cm uzunluğundaydı. Tek bir 30 cm’lik karbon nanotüp nerede, 72 bin km uzunluğundaki uzay kablosu nerede?

Sonuç olarak süper kablonun karşı ağırlığı, biri yukarı ve diğeri aşağı inen iki asansör kabinini ve kendi ağırlığını taşıyacak kadar dayanıklı olması gerekiyor. Ayrıca yeryüzündeki fırtınalarla rüzgarlara dayanacak kadar esnek olması gerek.

Her şeye rağmen bu konuda en inatçı ülkelerden olan Japonya, her yıl uzay asansörü maket yarışması düzenliyor ve maket asansörü yerden en yükseğe erişen ekibi ödüllendiriyor.

 

2 Orion Projesi

 

Uzaya nükleer bomba patlatarak gitmeye ne dersiniz? Evet 1950’ler ve 60’larda Amerikalılar bu kadar çılgındı. Böylece astronotları Ay’a taşıyan Satürn roketinden daha büyük bir roket tasarladılar. Bu roketin arkasına dev şok emicilerin (amortisörlerin) üzerine yerleştirilmiş olan kalın bir metal levha yerleştirmek istediler.

Ardından, levhanın ortasındaki delikten uzaya atom bombası atacaklardı. Atom bombası araca birkaç metre uzakta patlayarak aynı zamanda geminin burnundaki astronotları ölümcül radyasyondan koruyan bir zırh işlevini gören kalın metal plakayı itecekti. Böylece uzay aracı Dünya yörüngesine çıkarak Mars’a kısa sürede ulaşacak bir itiş gücüne erişecekti.

Elbette NASA Dünya atmosferinde atom bombası patlatacak kadar çılgın değildi. Orion yörüngeye normal roket motoruyla ulaşacak, ardından yörüngeden çıkacak ve Dünya’ya güvenli bir uzaklıkta atom bombalarını patlatmaya başlayacaktı.

 

 

210 otobüs ağırlığında ve 44 kamyon yük taşıyor

Mars’a gidecek Orion uzay gemisi 4000 ton ağırlığındaydı ve kızıl gezegene 8 astronot ile 880 ton yararlı yük taşıyabiliyordu. Tasarım masasındaki çizimlerden öteye gidemeyen bu araç, her biri sadece 0,14 kiloton patlama gücünde olan 800 atom bombası taşıyordu (karşılaştırma için, 6 Ağustos 1945’te Hiroşima’ya atılan atom bombası 15 kiloton gücündeydi).

Projenin rafa kalkmasının nedeni ise çevrecilerin tepkisi değil, Sovyet korkusuydu. Amerikalılar uzaya toplam 112 kiloton gücünde 800 mini atom bombası taşıyan bir gemi gönderip Rusları kızdırmak ve nükleer savaş ihtimalini artırmak istemediler.

Her durumda bu çabalardan esinlenen NASA, Mars’a gerçekten insan taşıyacak olan yeni uzay kapsülünün adını Orion koydu.

 

1. Warp Sürüşü

 

Warp sürüşü uzayı bükerek ışıktan hızını aşmadan ışıktan hızlı yolculuk etmek demek. Evet, uzayda yolculuk etmek için aklıma bundan daha çılgın ve akıl almaz bir fikir gelmiyor. İşin ilginci warp sürüşü matematiksel olarak mümkün ve sadece (!) pratikte imkansız. 🙂 Ancak, bu fikri yeterince çılgın bulmuyor ve warp sürüşünün ne olduğunu merak ediyorsanız blogdaki şu yazıları sırasıyla okuyabilirsiniz: NASA’dan Warp Sürüşü Projesi, NASA’dan Işıktan Hızlı Yıldız Gemisi, Yıldız Gemisi Atılgan Ne Zaman? ve Bilimkurgu Sinemasının En gerçekçi Yıldız Gemisi ISV Venture Star.