Mars’a Giden Sebat Robotu Nasıl Çalışıyor?
NASA’nın 30 Temmuzda Mars’a fırlattığı Sebat (Derişim) robotu 18 Şubat 2021’de Jezero Kraterine inerek yaşam arayacak. Peki 2012’den beri Mars’ta gezen meraklı kedi Curiosity’nin ardılı olan Sebat gezgini, SpaceX şirketinin Yıldız Gemisi’yle Mars’a insan göndermesine nasıl yardım edecek? Sebat’ı ve havadan keşif için taşıdığı pilli Yaratıcılık robot helikopterini yakından görelim.
Sebat gezgininin adı ve görevi
Meraklı kedi Curiosity, kısa adıyla Merak Ağustos 2012’de Mars yüzeyine indi ve kızıl gezegende geçmiş veya güncel yaşam izleri aramaya başladı. Curiosity başka bir gezegene inen ilk nükleer güç kaynaklı araç olarak tarihe geçti ve adını da basitçe bilimsel merak duygusundan aldı; çünkü sanılanın aksine bilim merakı insanlara para kazandırmayı amaçlamaz.
Bilim bilim içindir ve salt merak duygusu vicdanlı insanların evreni keşfetmesi için iyidir. Dünya’daki yoksulluk bilime para ayrılmasından değil, Dünya’yı yönetenlerin gücü ve parayı tekelinde toplamasından kaynaklanır. Örneğin ABD’nin 2019 askeri bütçesi 693 milyar doları aşarken Mars’a 10 yılda insan göndermenin toplam maliyeti sadece 30 milyar dolar. Bu da Türkiye Cumhuriyeti Merkez Bankasının net döviz açığından daha az ki aradaki farkla Rusya’dan 4 bölük S-400 daha alabiliriz.
Kaldı ki Mars’ı robotlarla araştırmak ve insan göndermek Dünya’yı iyileştirmek için gereken teknolojilerin gelişmesini de hızlandıracaktır. Nitekim Curiosity aradan geçen 8 yılda dört milyar yıl öncesinden kalan eski Mars ortamıyla ilgili değerli bilgiler sağladı. Kurumuş nehir ve göl yataklarını görüntüledi, kayalarda yaşama işaret edebilecek organik moleküller ve kil izleri buldu, hatta mevsimsel olarak değişen metan gazı çıkışları tespit etti ki bu da Mars’taki metanojen bakterilerin işi olabilirdi.
Mars’a mesaj taşıyor
Merak’ın devamı Sebat (Derişim) tekerlekli robot gezgini ise Şubat 2012’de Jezero Kraterine inerek Curiosity’nin Gale Kraterinde yaptığı araştırmaları devam ettirecek. Sebat yanında insanlardan Mars’a mesaj plakası taşıyor. Mors alfabesiyle kodlanan plakada Güneş Sistemi’ni terk eden Voyager sondalarının taşıdığına benzeyen bir Güneş Sistemi şeması var. Ayrıca Corona Covid 19 küresel salgınına dikkat çekmek için tıp biliminin simgesi Asklepios Asasının kabartma plakasını da taşıyor. Bu işin NASA tarafı. Şimdi Sebat’tan yararlanacak olan SpaceX Yıldız Gemisi projesine bakalım:
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
Yıldız Gemisi ile Mars seferleri
Elon Musk’ın kurucusu olduğu SpaceX şirketi, gerçekçi bir tarih verirsek 2035’ten sonra Mars’a insan göndermek için Yıldız Gemisi’ni geliştiriyor. Yıldız Gemisi 50 metre yüksekliğinde ve 9 metre çapında olacak. Boş ağırlığı 85 ve dolu ağırlığı 1200 ton olan uzay gemisi yerden Super Heavy birinci kademe roketiyle fırlatılacak. Yıldız Gemisi 160-2000 km arasındaki Alçak Dünya Yörüngesine (LEO) 150 ton yararlı yük taşıyabilecek. Dünya’ya geri dönüşte ise 50 tona kadar yük taşıyacak.
1000 metreküplük yaşam modülüyle 40 kabin ve 100 kişi alabilecek olan Yıldız Gemisi Mars’a ortalama olarak 115 günde ulaşacak. Daha az yük ile insan taşımak ve Mars’ın Dünya’ya en yakın olması şartıyla yolculuk süresini 80 güne indirmek mümkün olacak. Yıldız Gemisi soğuk sarma çelik halkaların silindirik gövdede üst üste dizilmesiyle imal edilecek (bazı kısımları derin dondurucuda sarılacak).
Ancak, Mars’a ulaşmak için Dünya yörüngesinde yakıt ikmali yapacak (yoksa dolu tanklarla yerden kalkmayacak kadar ağır olur) ve atmosferle vakumda çalışmak için tasarlanan üçer adet Raptor roket motoruyla donatılacak. Yıldız Gemisi Mars’a dikey iniş yapacak. Dünya’ya geri dönüş sırasında da dikey iniş yapmak üzere tasarlanan Yıldız Gemisi terlemeye dayalı yenilikçi soğutma sistemiyle onlarca kez yeniden kullanılabilecek. Oysa bunlar işin temelleriydi. Şimdi Mars’a uçuş planına bakalım: 😊
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
İnsan gönderme planları
Mars’a hemen insan göndermek riskli olduğu için ilk olarak iki insansız Yıldız Gemisi fırlatılacak. Bunlar Mars’taki uygun yaşam alanlarıyla doğal kaynakları keşfedecek olan dronlar ve robot gezginler taşıyacak. Özellikle dronlar gelecekte insanların yeraltında yaşamasını sağlayacak lav tüplerini arayacak. Robotlar su kaynaklarını (artezyen kuyuları vb.) bulduktan sonra jeneratörlerle yaşam modüllerini kuracak. 3D printer robot kollar ilk evleri inuitlerin (eskimo) igloları gibi basacak.
Bu da Sebat robotunun Mars’a insan göndermek için kullanılacak gelecek kuşak robotlar ve dronların geliştirilmesinde ne kadar önemli bir test yatağı olduğunu gösteriyor. Mars uçuşlarının ikinci dalgasında 4 Yıldız Gemisi gönderilecek. İkisi insan taşırken diğer ikisi iş makineleri gibi ağır ekipmanlar ve yedek erzak taşıyacak.
Böylece insanlar için tehlike anında Dünya’ya geri dönüşte kullanmak üzere 6 Yıldız Gemisi bulunacak. Bunlar aynı zamanda geçici yaşam modülü işlevi görecek. İşlerin yolunda gitmesi halinde 2 gemi Dünya’ya geri dönerken iki insansız ve iki insanlı gemi Mars’ta kalacak. Peki sebat robotu Mars’a nasıl inecek? Sonuçta sadece paraşütle inemeyecek kadar ağır:
İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu
Sebat ve gök vinci
Sebat gezgini atmosferde hız kestikten sonra ısı kalkanı atılacak. Paraşüt açılacak ve onun da aracın tekerleklerine dolanmasın diye atılmasından sonra özel iniş sistemi devreye girecek. Sebat Mars yüzeyine yaklaştığında havadan yere 4 kablodan oluşan bir gök vinci ile sarkıtılacak. Ardından iniş aracı uçarak güvenli bir uzaklıkta yere çakılacak. Ancak, bu çok aşamalı iniş sisteminin doğru çalışması ve Sebat’ın yanlışlıkla yere çakılmaması için iki şey çok önemli: 1) İniş bilgisayarlarıyla sensörler hataya karşı dirençli olmalı ve iyi programlanmalı. 2) Sebat için doğru iniş verileri sağlanmalı.
Bunlar da atmosferde sürtünmeye bağlı ısınmasının ölçülmesi ve hava direnci gibi kritik verilerdir. Mars’a gitmenin en heyecanlı yanı da bu zaten. Kızıl gezegene sağ salim inmek. Neyse ki Sebat’ın öncülü olan ve ona neredeyse ikizi kadar benzeyen Curiosity Mars’a iniş için gereken kritik verileri sağladı fakat bunlar insanlı uçuşlar için yeterli değil. Bu nedenle Sebat’a takılan yeni uzaklığa bağlı tetikleyici inişte açılacak paraşütün araçtan ayrılma anını kendi belirleyecek!
Bugüne dek paraşüt önceden programlanan değerlere göre ayrılıyordu. Sebat ise yüksekliği ölçerek paraşütü kendi ayıracak. Bu da daha doğru zamanlamaya bağlı olarak inişin de daha güvenli olması demek. Öyle ki iniş bölgesi (ideal iniş noktasını saran hata payı dairesi) elips şeklini alacak ve yüzde 50 küçülecek. Bu da aracın önceden belirlenen uygun yerin çok yakınına inmesine izin verecek.
Bu neden önemli derseniz Yıldız Gemisi’nin Musk’ın deyimiyle Mars’a kontrollü inişten ziyade kontrollü düşüş gerçekleştireceğini hatırlayalım: Yeni iniş verileri Yıldız Gemisi’nin atmosfere giriş açısıyla hava frenlemesini optimize etmesini ve roketlerini en doğru zamanda ateşleyerek hız kesmesini sağlayacak.
Peki indikten sonra?
Robot gezgin Sebat, sınıfına uygun şekilde Mars’ta gezmeye başlayacak ama kaybolmamak için nerede olduğunu bilmesi ve yolunu bulması lazım. Oysa Mars’ta GPS uyduları yok ve bunun için başka bir aygıt kullanmak gerekiyor. Google Haritalar’ın Mars öncüsünü görelim:
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
Sebat ve navigasyon sistemi
Sebat’ta bulunan Araziye Göre Navigasyon sistemi GPS uydularından konum alamayan robotun dolaştığı bölgelerdeki tepeler ve kraterler gibi yer şekillerini ezberleyerek yolunu çizmesini sağlıyor. Bunun için Sebat üstünden geçtiği yüzeylerin fotoğrafını çekiyor. Ardından arazinin kendine özgü dokusunu önceden yüklenmiş olan uydu görüntüsü destekli haritayla karşılaştırıyor.
Araziye göre navigasyon Yıldız Gemisi için de kritik olacak. Sonuçta iniş esnasında pilotların pencereden bakarak yeri görmesi mümkün değil. Yıldız Gemisi’nin yapay zekası yüzeyin anlık fotoğraflarını çekerek analiz edip otonom kararlar alacak. Kısa süreli inişte yapay zeka rota düzeltmeyle ilgili daha hızlı kararlar alırken pilotlar ancak acil durumda müdahale edecek. Yıldız Gemisi dikey iniş yapacağı için düz bir yere inmesine dikkat etmek gerekecek.
Sebat kontrollü düşüş sırasında yüksek ısıya aşırı duyarlı olacak Yıldız Gemisi için MEDLI2 aygıtıyla ayrıca veri toplayacak: Mars’a Giriş, İniş ve Konuş Yorumlama aygıtı ısı kalkanıyla robotun üst kısmını etkileyen sıcaklık ve basıncı ölçerek saniyede 7,3 km hızla başlayan iniş sürecini izleyecek. Sebat’ın ısı kalkanı performansı Yıldız Gemisi’nin inişini iyileştirmeye yarayacak. Yıldız Gemisi’nin roketlerini ateşleyerek fren yaparken ekstra ısınacak olması bunu şart koşacak.
NASA yıllardır Mars’a sonda gönderdiği halde bunu ölçememiş mi derseniz Mars yüzeyindeki atmosfer basıncının Dünya deniz seviyesinin yüzde 1’inden az olduğunu belirtelim. Bu da vakumdan atmosfere geçişi oldukça belirsiz kılıyor. Yüksek ve alçak irtifada her daim ince olan atmosferin iniş sırasında havayı mahmuzlayacak olan Yıldız Gemisi gövdesinde beklenmedik çalkantılar doğurması ve ani noktasal ısınmaya yol açması kaçınılmaz oluyor. Şimdi inişi bırakıp Sebat’ın kendisinden söz edelim.
İlgili yazı: Enerjinin Korunumu: Neden Acıkıyor ve Yoruluyoruz?
Sebat yapay zeka ile seçim yapacak
Mars’la Dünya arasındaki uzaklık 60 ila 440 milyon km arasında değiştiği için Dünya’dan gelen sinyaller 24 dakikaya kadar gecikebilecek. Bu nedenle robot gezginin çevreyi kendi başına karar alarak gezmesi gerekiyor. Ana rota Dünya’dan belirlenecek olsa da aracın ilgisini çeken kaya parçaları gibi noktalarda inisiyatif kullanması isteniyor.
Sebat’ın maksimum hızı saatte 152 metre olduğu için bunlara ulaşması zaman alacak fakat yol ve iz olmayan, bakım imkanı bulunmayan ıssız Mars’ta geç olsun ama güç olmasın demişler. Her ne kadar öncülü Curiosity de çok sağlam üretilmiş ve halen çalışıyor olsa da Sebat’ın 6 tekerleği daha da iyileştirildi. Çapraz çıkıntılı Curiosity tekerleklerinin Mars’ta beklenenden hızlı yıpranması Sebat’ta yumuşak dalgalı tekerlekler yeğlenmesine neden oldu.
Elbette 6 tekeri bağımsız dönen aracın önünü iyi görmesi gerekiyor. Bunun için de çoğu renkli 23 kamerayla donatılan Sebat’ın yeni Mastcam-Z direk kamerası stereoskopik görüş sistemiyle yakın kızılötesi dalga boyunda derinlikli resimler çekebilecek. Özetle Mastcam-Z robot gezginin Mars’taki mineralleri saptamasını kolaylaştıracak.
Mastcam-Z’nin hemen üstüne monte edilen SuperCam ise uzaktaki kayalar ve Mars toprağının (regolit) kimyasal analizini yapacak. SuperCam’a uzaktan tarama kabiliyeti kazandıran iki lazer ve dört tayfölçer gelişmiş mineralojinin yanı sıra Mars’taki olası yaşamın tespit edilmesine de izin verecek. Mars bakterileri varsa bunların organik moleküllerden oluşan yaşam izlerini görecek. Sebat’ın taşıdığı ek sensörler Yıldız Gemisi’yle Mars’a gidecek insanlar için doğal kaynakların haritasını çıkaracak. Peki insanlar bu kaynakları nasıl kullanacaklar?
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
Sebat ve Mars’ta yaşam
Mars’ta yaşayacak insanlar ilk olarak yeraltında yapay ışıkta ve raflarda tarım yapacaklar. Ardından yeterli su kaynağı bulup topraksız tarım ve su kültürü yapma zamanı gelecek. Ancak, bunun için minerallerle zenginleştirmeye hazır Mars toprağı bulmak gerekiyor. Keza maden çıkarma, Mars toprağını betona dönüştürmek için gereken malzemeleri bulma, plastikler ve polimerler için organik maddelerin bulunması gibi yerleşimcilerin gereksinimi olan her şey geliyor.
Bu bağlamda Sebat, robot koluna takılı olan matkapla örnek almak için kayaları delecek ve bunları deney tüplerinde saklayacak. Gelecekte NASA bu tüpleri alıp Dünya’ya getirmek için bir sefer tasarlayacak. O güne dek kayaları Sebat’ın bilgisayarları analiz edecek. Düşünün ki astronotların 50 yıl önce Ay’dan getirdiği örnekleri analiz etmeye devam ediyoruz. Tabii bütün bu önemli görevler ilk insan küreği alıp Mars toprağını kazmaya başladığında biraz geriye itilecek. 😉
Ancak, her şeyi kazamayız. Bazen toprağın altını da görmemiz gerekir. Sebat bunun için RIMFAX Mars Töz Madde Deneyi Radar Görüntüleyicisini kullanacak. 10 metre yerin altını görebilen bu radar sistemi yeraltı suyunu, buz ve aşırı tuzlu-çamurlu su katmanlarını saptayacak.
Mars’ta artezyen kuyusu açacak kadar bol su veya içmeye hazır tatlı su bulmak çok zor olduğu için Sebat şimdiden su kaynaklarını arıyor. Elbette bazı kraterler buzla kaplı ama krater tabanına Yıldız Gemisi indirmek de tehlikeli. İnsanlar buzlu kraterlere yayılmadan önce düz arazide su arayacaklar.
Su ve radyasyon
Ayrıca suyu sadece içme, sulama, yıkanma, temizlik, boşaltım ve üretim faaliyetlerinde kullanmayacağız. Su iyi bir radyasyon kalkanı olup Dünya’dan ortalama 13 kat fazla radyasyon alan ve güneş rüzgarı sebebiyle radyasyon düzeyinin geçici olarak Dünya’nın 1174 katına çıkabildiği Mars yüzeyinde önemli bir güvenlik şartıdır. Buna ek olarak suyu Mars’ta yakıt üretmekte ve endüstriyel soğutucu sıvılar geliştirene dek makineleri soğutmakta kullanacağız. Yakıt demişken:
İlgili yazı: Tip III Uygarlıklar Antiyerçekimi ile Neler Yapabilir?
Yıldız Gemisi’nin yakıtı metan
Yıldız Gemisi soğutularak sıvılaştırılmış metan yakıtı (CH4) kullanacak ve bunu yakmak için gereken oksijeni de sıvı halde depolayacak (bu karışıma metoloks deniyor). SpaceX roketlerin dönüş yakıtını Mars’ta üretmeyi planlıyor; çünkü Dünya’dan dönüş yakıtı getirmek imkansız. Sabatier prosesi ile Mars atmosferindeki karbondioksiti suyla karıştırarak metan üretebileceğiz. Mars atmosferi çok ince olmasına karşın yüzde 96 oranında karbondioksitten oluştuğundan bu kolay olacak.
Asıl sorun karbondioksiti parçalayıp içindeki karbonu suyu parçalayarak elde edilen hidrojenle birleştirmek olacak. Sebat robotu bunun için Mars’a MOXIE aygıtını taşıyor. MOXIE Mars atmosferini emerek katı oksit elektroliz hücrelerinde karbondioksiti elektrikle parçalayacak. Isıtma artı elektrolizle çalışan sistem Mars’ta bir insana 1 yıl yetecek kadar deneysel oksijen üretecek.
Sonuçta oksijen hem yakıtı yakmakta hem de hidrojen yakıt hücrelerinin oksijen tarafını doldurmakta kullanılacak. İnsanların da oksijene ihtiyaç duyduğunu söylemeye gerek yok sanırım. Peki bütün bunlar için gereken elektriği nereden üreteceğiz? NASA bunun için 10 kilovatsaat kapasiteli güvenli Kilopower nükleer reaktörler tasarladı. Ancak, ekonomik nedenlerle Elon Musk en azından şimdilik nükleer enerjiden yana değil. Bunun yerine güneş enerjisi kullanmayı planlıyor.
Öte yandan ince Mars atmosferinde gezegenin tamamını aylarca kaplayan ve yüzde 99 karanlığa boğan kum fırtınaları görülüyor. Bu fırtınalar özellikle enerji tüketiminin arttığı kış aylarında etkili oluyor. Dolayısıyla ilk Mars kolonileri öncelikle güneş enerjisi kullanacaklar. Bunun dışında metan yakarak ısınacak ve hatta metan güç santralleri çalıştırabilecekler. Acil güç kaynağı ise lityum iyon piller ve hidrojen yakıt hücreleri olacak. Sonuç olarak Mars’ta hava durumunu bilmek yaşamsal öneme sahiptir:
Sebat ve hava durumu
Sebat robot gezgini bunun için Mars Çevre Dinamikleri Analiz (MEDA) aygıtını taşıyor. MEDA sıcaklığı, rüzgar hızını ve yönünü, hava basıncını, bağıl nemi, radyasyonu, toz parçacıklarıyla büyüklüğünü ölçen tam kapsamlı bir hava istasyonudur. Bütün bu veriler kum fırtınalarının güneş panellerinin üstünü ne zaman örteceğini daha iyi tahmin etmekte faydalı olacak ama Sebat 152 m/sn ile çok yavaş gidiyor! Mars’ı makul sürede nasıl keşfedebilir? Dronlar sayesinde:
İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler
Sebat ve robot helikopter
Mars’ı saniyede 134 cm ile yürüyen bir insan karşısında sadece saniyede 4,2 cm ile keşfeden bir robotla yapabilecekleriniz sınırlıdır. Sebat robot gezgini uzun görev yıllarını saymazsak pek gezmiyor aslında ama motosiklet hızıyla gidip ıssız bir gezegende iki günde bozulmaktansa 10 yıl dikkatli ve yavaş çalışmak yeğdir.
Sebat bu açığı kapatmak için büyük pervaneleri sayesinde ince Mars atmosferinde bile çalışan Yaratıcılık dronunu taşıyor ama NASA bunu teknik açıdan helikopter olarak adlandırıyor. Yaratıcılık, Sebat’ın altında taşınıyor ve robot Mars’a indiği zaman şasesinden yere bırakılacak. Sebat güvenli uzaklığa eriştikten sonra havalanan lityum-iyon pilli dron 90 saniye boyunca uçarak 300 m kat edecek.
1,8 kg ağırlığında olan ve 1,2 m çapında iki pervane çalıştıran helikopter bir buçuk dakika içinde 300 metre çaplı bir daireyi havadan araştıracak. Saniyede 10 metre, yani koşar adım uçan dron Sebat’a gelecek sefere Mars yüzeyindeki hangi ilginç noktalara gitmesi gerektiğini gösterecek. Tüm gündüz şarj olduktan sonra sadece 1 kez uçabilen Yaratıcılık geleceğin lav tüpü avcısı, uçan madencisi ve güvenlik görevlisi dronlarına öncülük edecek. Yaratıcılık Dünya dışında uçan ilk hava aracı olacak.
Sonsöz
Böylece 30 Temmuzda fırlatılan ve 18 Şubat 2021’de Mars’taki Jezero Kraterine iniş yapacak olan Sebat tekerlekli robot gezginini yakından tanımış olduk. Sebat’ın 15 yıl içinde SpaceX Yıldız Gemisiyle Mars’a gidecek insanlar için şimdiden ne tür keşifler yapacağını gördük. Bu arada Sebat’ın Mars’ta yaşam aramak için özel aygıt taşıyan ilk mobil sonda olduğunu da ekleyelim. Peki Yıldız Gemisi neden çelikten üretiliyor? Onu da şimdi görerek Mars’a Hall iticileri, VASIMR plazma roketleri ve hatta mini füzyon roketleriyle nasıl gideceğimize bakabilirsiniz. Günleriniz sağlıklı geçerek bilimle aydınlansın. 😊
Sebat gösteren robot
1Mars 2020 Persevarence Rover
2Heterogeneous Verification of an Autonomous Curiosity Rover
3SpaceX Starship
