Türkiye Parafin Yakıtlı Roketle Ay’a Nasıl Gidecek

Türkiye 2023’te Ay’a parafin, yani bildiğiniz balmumu yakan hibrit roketle bir sonda gönderecek. Delta V şirketi tarafından bu amaçla geliştirilen hibrit motorlu SORS roketi 19 Temmuz 2021’de başarıyla fırlatılarak 100 km irtifaya ulaşıp uzay sınırını geçti. SORS’un devamı olarak geliştirilen yeni roketler ise Türk sondalarını Ay’a taşıyacak. Peki parafin yakıtlı hibrit roket nedir ve nasıl çalışır? Bu teknoloji yeni mi, yoksa eski mi? Türkiye kendi roket motorlarını geliştiriyor mu? Hibrit roketlerin sıvı ve katı yakıtlı roketlerden farkı nedir ve bu teknoloji askeri amaçlarla nasıl kullanılacak? Türkiye ne zaman uzaya astronot gönderebilir? Türkiye Uzay Ajansı’nın en gerçekçi yol haritasını görelim.

Uzaya çıkmak kolay değildir

Önce kontrollü bir şekilde ve manevra kabiliyetine sahip olarak 100 km irtifaya ulaşıp Karman çizgisini geçerek uzaya çıkmanız gerekir. Ardından 160 km ila 2000 km yükseklikteki Alçak Dünya Yörüngesine (LEO) ulaşırsınız. Buradan 5000 km irtifaya çıkıp Hohmann transfer yörüngelerine geçmeniz gerekir. Böylece Dünya’dan fırlatılan roketin yük bölümünü Ay’la buluşacağı yörüngeye sokarsanız. Sonuçta Ay Dünya çevresinde döndüğü için doğrudan Ay’a gidemezsiniz. Roketi Ay’ın yörüngesine çıkacak balistik bir rotaya sokmanız gerekir. Öyle ki roket Ay’a gitmez, uydumuz Ay’la yolda buluşur.

Bu işin tarihine bakarsak: 4 Ekim 1957’de, Sovyetler birliği Sputnik adlı ilk yapay uyduyu uzaya gönderdi. Aslında ilk astronotu ve ilk kadın astronotu da Ruslar gönderdi. İlk uzay yürüyüşünü Rusya yaptı ve hatta Ay’a çakılan ilk sondayı da 1959’da Ruslar fırlattı (LUNA 2). Uzay yarışında Ruslardan geri kalan Amerikalılar da Kennedy’nin önderliğinde insanlı Ay programını başlattılar ve Sputnik’den sadece 12 yıl sonra Ay’a insan gönderdiler. Uzay yarışı bir prestij yarışıydı ve ABD kazandı ama Amerikalıların asıl amacı sadece dünyaya hava atmak değildi.

Sovyetler Birliği ve ABD 1950’lerde nükleer başlıklı kıtalar arası balistik füzeler (ICBM) geliştiriyordu. Sovyetlerin uzaya Sputnik’i göndermesi bu konuda önde olduklarını ve nükleer başlık taşıyabileceklerini gösteriyordu. Amerikalılarının da Demir Perdeye karşı NATO’ya ICBM kabiliyeti ve nükleer caydırıcılık kazandırabileceğini göstermesi gerekiyordu. Yoksa her ülke kendi nükleer füzesini yapar ya da Sovyetlerin etki alanına girerdi. ABD için Ay’a insan göndermek işte bu yüzden hayat memat meselesiydi. Türkiye için de Ay’a sonda göndermek bir beka meselesidir ve neden derseniz:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Türkiye’de neden uzaya çıkıyor?

Uzay araştırmaları çok para ister ve şirketler kâr odaklı oldukları için bu alana pek girmek istemez. Önce devletin roket teknolojisi geliştirerek sektörün önünü açması gerekir. Özel sektör ancak ondan sonra uzaya çıkar. Nitekim Elon Musk SpaceX şirketini 2003’te kurdu. Oysa ilk Amerikan roketi uzaya 1958’de çıktı (Jüpiter C).  Gerçi Türkiye’de Roketsan ve Delta V uzay sınırını aşan roketler geliştiriyor ki Delta V özel şirkettir. Ülkemizde bu iş hızlı gidiyor çünkü Almanlar 77 yıl önce uzayın önünü açtılar. Ülkemizde geriden geldiği için tıpkı Çin gibi bunun avantajından yararlandı ve uzaya hızlı çıktı:

Parafin yakıtlı hibrit roketten önce bütün bunları anlatmamın birkaç sebebi bulunuyor. Öncelikle Türkiye Uzay Ajansı daha işin başında ve Ay’a insanlı/insansız seferler düzenlememize uzun yıllar var. İkincisi ve ICBM örneğinde olduğu gibi uzaya roket göndermek öncelikle askeri bir teknolojidir. Türkiye kısa menzilli balistik roket (SRBM) sınıfına giren Yıldırım füzeleriyle İran ve Arap yarımadasına ulaşabilecek roketler geliştiriyor. Hatta Yıldırım IV’ün 2500 km menzili olduğu söyleniyor.

Buna karşın Türkiye uluslararası anlaşmalara bağlı olduğu için İran gibi uzağa uçan kısa ve orta menzilli balistik füzeler (SRBM ve MRBM) geliştirmiyor. Bu sebeple 2500 km menzilli füze yapmak, aslında 100 km irtifanın üzerine çıkan roket teknolojisi geliştirmek demektir. Türkiye’nin topçu füzesi programını şu video çok güzel anlatıyor. Öte yandan yüksek irtifaya çıkan roket yapmak da Siper gibi yüksek irtifa hava savunma roketleri geliştirme kabiliyetine sahip olmak anlamına geliyor:

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Neden hibrit parafin roket?

Yerli çok yüksek irtifa hava savunma füzesi Siper, yakın gelecekte en basit S400 sisteminin ve 15 yıl sonra da Rusların yeni test ettiği S500’ün muadili olarak Türkiye’ye fırlatılan nükleer ve konvansiyonel başlıklı balistik füzeleri vurabilecektir. Bu bağlamda Türkiye’nin yüksek irtifa hava savunma sistemi olarak hangi S400’ü aldığı da merak konusudur. Elimizdeki füzeler 30 km’ye mi çıkıyor, yoksa 150 km’ye mi? Nitekim S500’ün irtifası 180 km’yi aşıyor ve Ruslar bu füzenin 600 km menzilli olmasını istiyor.

Bunun dışında Türkiye 400–600 km irtifaya kendi casus uyduları ve iletişim uydularını göndermek istiyor. Bu yüzden cumhurbaşkanının 2023’te Ay’a sonda göndereceğiz duyurusunu askeri açıdan okumak gerekiyor. 2016 yılında kurulan Delta V Uzay Teknolojileri şirketinin geliştirdiği hibrit motorlu ve parafin (balmumu) yakıtlı SORS roketi öncelikle bu teknolojiyi test ediyor. Pekala… Madem konunun bağlamını verdik öyleyse hibrit roketler nedir ve nasıl çalışır konusuna geçelim.

Bunun için de önce katı ve sıvı yakıtlı roketleri görelim. Katı yakıtlı roketler hormonlu havai fişek gibidir. Bunların içine çok yanıcı olan katı kimyasal toz ve genellikle de katı oksitleyici koyarsınız. Sonuç olarak uzayda hava olmadığı için rokete hem yakıt hem de yakıcı (genellikle oksijen) koymanız gerekir. Katı madde sıvı maddeden yoğun olduğu için de katı yakıtlı roketler az hacimde çok yakıt taşır. Bu sebeple ağır olur ama yanma/itme oranına göre (özgül itki) nispeten hafiftir ve çok şiddetli yanarak hızla uzaya yükselir.

Katı yakıtlı roketlerin eksiği

Uzay mekiğinde ve uydu fırlatan diğer birçok tek kullanımlık rokete booster (hızlandırıcı) olarak katı yakıtlı roket ekleriz, yanlarına takarız. Bu roketler yakıtı bitince ana roketten ayrılarak yere düşer. Öte yandan katı roketlerin büyük bir eksiği vardır. Havai fişek gibi çalıştığından bir kez yanmaya başladı mı durmazlar. Bunların gazını kesemez ve motorunu kapatamazsınız. Dolayısıyla bu roketlerle manevra yapıp yörüngeye girmek çok zordur. Ayrıca ağır olduğundan yörüngeye büyük uydular taşımaya ve Ay ya da Mars’a uzay aracı göndermeye uygun değildirler. Diğer roket türü ise sıvı yakıtlı roketlerdir:

İlgili yazı: Okyanuslar Hakkında Yanıtını Bilmediğimiz 7 Soru

 

Sıvı yakıt ve parafin roket

Akaryakıt, ağırlık/hacim/yanıcılık olarak en ideal yakıttır. Kısacası en iyi fiyat/performans oranını verir. Otomobilinizin kömür yakmak yerine dizel veya benzinli olmasının sebebi budur. Akaryakıt kullanan içten yanmalı motorlar işte bu yüzden kömür ve odun yakan buhar makinelerinin yerini almıştır. Diğer yandan sıvı yakıtlı roketlerin büyük bir dezavantajı vardır: Akaryakıt kolay alev alır ve patlar. Aslında kerosen (yani gazyağı) sıvı hidrojenden daha yanıcıdır. Buna karşın daha ağır ve pahalıdır.

Bu sebeple Güneş Sistemi’ndeki gezegenlere sıvı hidrojen yakıtlı ve sıvı oksijen yakıcılı roketlerle sonda göndeririz. Gerçi roketlerin birinci kademesinde kerosen kullandığımız olmuştur. Mesela astronotları Ay’a gönderen Satürn V böyledir. Yine de sıvı hidrojen her açıdan pahalı ve başa bela bir yakıttır. En ufak kazada patlamanın dışında hidrojeni soğutup sıvılaştırmak çok zordur. Sıvı tutmak daha zordur; çünkü hemen ısınarak genleşir. Yüksek basınçlı tankerde sıvı hidrojen taşımak çok tehlikeli ve pahalıdır.

Bu yüzden sıvı hidrojen üretim veya en azından depolama tesislerini fırlatma pistinin yanına kurarsınız. Bu da ek güvenlik riskleri yaratır. Üstelik yakıtı da rokete son anda doldurmak gerekir. Yoksa roketin içinde ısınan hidrojen genleşir ve füzeyi patlatır. Bu yüzden roketlere özel supaplar takarız. Bunlar genleşen hidrojeni havaya verir. Pistteki roketlerden çıkan dumanın asıl sebebi de budur. Tabii sıvı yakıtlı roket motorları geliştirmek çok zordur. Güvenlik için kılı kırk yararak ince ayar yapmanın yanında motorların yanma sıcaklığı yüksektir. Kusursuz imalat yapmanız ve özel alaşımlar geliştirmeniz gerekir.

Böylece parafin yakıtına geliyoruz

Sıvı yakıtlı roketlerle uzaya çıkmak şimdilik Türkiye’nin boyunu aşar. Peki hem katı yakıtın yüksek itiş gücü ve yanma güvenliğinden yararlanan hem de sıvı yakıtlı roket gibi gazı kesip kolayca manevra yapabileceğiniz bir hibrit roket yok mu? Tabii ki var! Türk Delta V Uzay Teknolojileri şirketinin geliştirdiği Parafin (balmumu) yakan hibrit roket SORS… Bu roketin içinde balmumu yakıt tankı ve sıvı oksijen yakıcı tankı var. Roketi ateşledikten sonra oksijeni keserseniz motor duruyor ve isterseniz tekrar çalışıyor. Peki bu hibrit tasarımın avantajı nedir?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Parafin neden iyi bir yakıt?

Uzaya ağır yük göndermek için güçlü roket yetmez ve bol yakıt gerekir. Oysa bol yakıt çok ağırdır. Bu yüzden roketleri iki–üç kademe yaparsanız. Alt kademelerin yakıtı bitince bunları roketten ayırırsınız. Böylece roketiniz hem yakıtı azaldığı için hem de alt kademeleri ayırdığı için hafifler. Elbette çok kademeli roket geliştirmek, üretmek ve bakımını yapmak da pahalıdır. Hele bunlara genellikle katı yakıt boosterları eklediğinizi düşünürseniz… Açıkçası Türkiye’nin henüz sıvı yakıtlı ve çok kademeli roket üretecek teknolojisi yoktur. Ayrıca 2019’da NASA’nın gösterdiği gibi çoğu zaman buna gerek de yoktur.

Parafin yakıtlı roketlere hibrit roket denir ve bunları 1930’larda Almanya’da IG Fabren ve Amerika’da California Roket Derneği eşzamanlı olarak geliştirmiştir. Kısacası balmumu yakan roket teknolojisi 80 yıllıktır ama işe yaradıktan sonra yaşı önemli değil. İçten yanmalı motorları da 1860’larda geliştirdik ama onları kullanıyorsunuz! Benzinli araçlar eski model diye çöpe atmıyorsunuz. Bu yüzden Türkiye’nin parafinli roketini küçümsemeyin. Yine de fizikçiler uzun yıllar boyunca parafinin verimli bir yakıt olmadığını düşündüler.

Oysa NASA 2019’da ilk parafinli roketi test etti. Dolayısıyla Türkiye’nin hibrit roket teknolojisi en ileri teknolojilerden biridir. Peki bu roketlerin ne gibi artıları var? Öncelikle çok basit bir tasarım; yani iyi çalışan hibrit roket tasarlamak ve üretmek kolay. Arıza durumunda kolay kolay patlamıyor. Balmumu özel tankerler gerektiren tehlikeli bir yakıt değil. Balmumunu üretmek, depolamak, taşımak ve yüklemek çok ucuz. Bu yüzden uzaya yük çıkarmak için ideal bir teknoloji. Ayrıca gözden kaçan bir avantajı var. Bu roketleri açıp kapatabilirsiniz. Nitekim NASA da bu yüzden balmumu yakıtını test etti.

Şimdi parafin için düşünün

Türkiye gibi uzayda yeni bir ülkesiniz ve Starlink uzaydan internet uyduları gibi mikro uydular fırlatacaksınız. Bunların ağırlığı 100­–­150 kg olacak. Ayrıca aynı anda 60 uydu değil, sadece 1 uydu göndereceksiniz ve SpaceX gibi pahalı bir şirkete başvurmak zorundasınız. Aslında uydu göndermekte SpaceX yüzde 60 ucuzdur ama sizin küçük uydunuzu diğer uyduların yanına koysanız bile Türkiye için çok pahalı bir şirket olur. Oysa hibrit motorlu roketle hızla alçak yörüngeye çıkarsınız. Sonra hız keser ve roketi tekrar ateşleyerek istediğiniz yüksekliğe erişirsiniz. Böylece tek kademeli roketi iki kademeli gibi kullanıp uyduyu yörüngeye yerleştirirsiniz. Peki neden bütün roketler hibrit motorlu değil?

İlgili yazı: Evren Simit Şeklinde Olabilir mi?

 

Parafin hibrit roketin sınırları

Hibrit roketler alçak dünya yörüngesine veya orta ya da yüksek yörüngeye ağır yükler taşımaya uygun değildir. Bunun için çok büyük roketler gerekir ki parafin gram başına daha az enerji verir. Dolayısıyla Ay’a insanlı uzay gemisi göndermek için hibrit roket üretmeye kalkarsanız bu roket yerden kalkmayacak kadar ağır olur. Gerçi bir roketin birinci kademesi veya boosterlarını hibrit roket yapabilirsiniz. O zaman daha hafif veya ağır olmasa da daha güvenli ve ucuz bir roketiniz olur.

Gelelim Türkiye’nin ihtiyaçlarına… Videoya bakın: 100 kg’lık yük taşıyan hibrit roketler her seferinde 1–2 mikro uyduyu alçak yörüngeye taşıyabilir. Hibrit roketler küçük, hafif ve ucuzdur. Mikro uyduların alçak yörüngedeki ömrü ise birkaç ay veya birkaç yıldır. Buna karşın Türk ordusu ve MİT uzaya birçok küçük istihbarat uydusu gönderebilir. Bunun dışında uzaya lise ve üniversite öğrencilerinin tasarladığı bilimsel deney setlerini fırlatabilirsiniz. Hibrit roketlerle ayda birkaç kez atış yapmak mümkündür.

Kısacası bunlar daha ileri teknolojiye sahip roketler geliştirmenizi hızlandıran platformlardır. Ay yörüngesine mikro araştırma uyduları göndermek için de idealdir. Özetle hem askeri hem sivil sebeplerle parafinli roket göndermek Türkiye’nin yararınadır. Nitekim 4 yıldır yüksek irtifaya roket fırlatıyoruz ve Roketsan sayesinde 30 Ağustos 2020’de kontrolsüz olsa da 170 km irtifaya ulaştık. Roketsan’ın sonda roketi TF03 de 2018’de 100 km yüksekliğe (uzaya) kontrollü olarak çıktı.

Milli uzay programı

Ekim 2020’de SR01 roketi 136 km irtifaya ulaşarak manevra kabiliyeti ve ayrılma testleri yaptı. Sonuç olarak 9 Şubat 2021 Milli Uzay Programı açıklandı. Şimdi gelelim Ay’a sert iniş yapmak meselesine… Türkiye’nin sondası 2023’te Ay’a sert iniş yapacak. Bu aslında Ay’a çakılmak demek. Sonuçta Ay’a iniş yapmak fren roketleri, iniş takımları ve ağır iniş araçları gerektirir. Ay yörüngesine girmek de hız kesmek, ek yakıt ve manevra kabiliyeti gerektirir. Ay’a çakılmak ise çok kolaydır! Peki devlet neden bunu gizliyor? Halka açıkça söyleyebiliriz.

Sonuçta Ruslar ve Amerikalıların ilk sondaları da Ay’a çakıldı. Hem de defalarca! Ay’a çakılmayı öğrenmeden Ay yörüngesine girmeyi ve iniş yapmayı öğrenemeyiz. Bunda utanacak bir şey yok. Gelelim uzaya insan göndermeye… Bunun için insanlı mürettebat kapsülleri, büyük sıvı yakıtlı roketler ve yaşam destek sistemleri gerekir. Uzay giysileriniz olacak ve astronotları eğiteceksiniz. Bugün başlasak 15-20 yıla yaparız ama çok para harcarsak. En mantıklısı Ruslar veya Amerikalılarla aramızı biraz olsun iyi tutup 2025’te Uzay İstasyonu’na ilk Türk astronotu göndermek.

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

Parafin roket için sonsöz

Türkiye, Delta V Uzay Teknolojileri şirketinin geliştirdiği parafin yakan hibrit motorlu SORS roketiyle 20 yılda uzaya insan gönderecek ve 10 yılda Ay’a yumuşak iniş yapacak teknolojiyi geliştirebilir. Tabii çok para ayırır ve çok çalışırsak… Ben Türkiye Uzay Ajansı’na yolunuz açık olsun diyorum. Türkiye daha yeni yola çıktı, o yüzden çabalarımızı küçümsemek yerine takdir ediyorum. Ayrıca ister askeri ister sivil olsun, bütün yerli ve milli uzay programları ülkemizin bekası için çok önemlidir. Uzaya gitmek iktidarlar ve politik tercihler üstüdür. Bu yüzden bütün iktidarların uzay programlarını sonuna dek desteklerim.

Siz de güneş rüzgarından 1000 yottawatt enerji üreten uyduyu şimdi okuyabilir ve VASIMR roketi ile Mars’a 40 günde nasıl gideciğimizi araştırabilirsiniz. Mars’a gidecek Yıldız Gemisi neden çelikten yapıldı diye sorup Yıldız Gemisi için mürekkepbalığı şekilli yeni ısı kalkanını merak edebilirsiniz. Uzaydan güneş enerjisi ışınlamanın ekonomisini inceleyip Warp sürüşüyle ışıktan hızlı yolculuğun imkanını analiz edebilirsiniz. Yakıcı sıcaklar gelirken kendinize dikkat ederek bilimle ve sağlıcakla kalın. 😊

Parafin yakan hibrit roket SORS

¹Hybrid Rocket Fuel Regression Rate Data and Modeling
²Modification of Paraffin-based Hybrid Rocket Fuels Using Structural Lattices
³Preliminary Analysis of Hybrid Rockets for Launching Nanosats into LEO