1--Uzay Araçları- İnsanlı  Ne Kadar Hızlı Hareket Edebilir?

1--İnsanlı uzay araçlarına ait hız rekoru Apollo 10'uo. Apollo 10 uzay aracı 26 Mayıs 1969’da Dünya’ya dönüşü sırasında atmosfere girerken saatte 39.897 km hıza ulaştı

2--Yıllarca insanlı uzay görevlerinde kullanılan uzay mekikleri ise yaklaşık 29.000 km/sa hıza ulaşabiliyordu.

3-- 40.000 km/sa hızla hareket eden bir uzay aracıyla Dünya'ya en yakın gezegen olan Mars'a ulaşmak aylarca (6-9 ay) sürebilir.

4--Güneş Sistemi'ne en yakın yıldız sistemi olan Alfa Centauriye ulaşmak şu an sahip olduğumuz teknolojilerle en yakın yıldız sistemine ulaşmak için insan ömrü yeterli değil.

5--Çok daha hızlı hareket edebilecek insanlı uzay araçlarının ulaşabileceği en yüksek hızı sınırlayan bazı etkenler var.

1--Bunlardan biri yakıt miktarı. Çünkü uzay araçları fırlatılırken taşıyabilecekleri yakıt miktarı sınırlı.

1.1--Uzay araçlarının ulaşması istenen maksimum hız arttıkça, başlangıçta taşıması gereken yakıt miktarı da artar. Bu kütle artışı uzay aracının hızlanmasını üstel olarak zorlaştırır.

2--Bir diğer sınırlayıcı etken ise insan vücudunun sınırları.

2.1--Uzay araçları hızlanırken vücuda etki eden g kuvveti insanlar için tehlikeli olabilir, insan vücudu kendi ağırlığının

5 katı büyüklükteki g kuvvetine………. 2 dk,

kendi ağırlığının 3 katı büyüklüğündeki g kuvvetine……..bir saat dayanabilir.

2.2--Dolayısıyla ışık hızıyla kıyaslanabilir hızlarda hareket edebilecek uzay araçlarının insan vücuduna zarar vermeyecek bir ivmeyle hızlanması çok uzun sürebilir.

3--Işık hızına yakın hızlarda hareket edebilen uzay araç-ları için yıldızlararası ortamdaki parçacıklar da sorun oluşturabilir.

3.1--Natural Science dergisinde yayımlanan bir araştırmada bilim insanları, ışık hızının yarısı hızda hareket eden uzay araçlarının yıldızlararası ortamdaki hidrojenle çarpışmaları durumunda açığa çıkacak yüksek enerjili parçacıkların uzay aracının radyasyon kalkanını geçip içerideki insanlara ve elektronik donanıma zarar verebileceğini belirledi.

Kaynak: Tübitak Bilim ve Teknik Dergisi-Dr. Tuba Sarıgül

2--Uzay Araçlarının İtki Probleminin Çözümü İyon Motorlarında:

1—İyon motorları gazları elektrik kullanarak iyonize hale getirip elde edilen itki ile  az yakıtla aylarca hızlanarak yol almasına yol açan motorlardır.

2—İyon motorları ile uzay araçları düşük itiş gücü ile uzayda uzun süre yeten yakıtlarla aracı muazzam hızlara çıkarabilmekte.

3—Uzay araçlarının dünya atmosferinden çıktıktan sonra kullanacağı motorlar iyon motorlarıdır.Atmosferden çıkış için kullanılabilecek yöntemler mevcut durumda sıvı yakıtlı roketler olup,ileri yıllarda uzay asansörü,fırlatma araçları olabilir yada gravitasyon a karşı çözüm bulunabilir.

4—NASA nın cerese gönderdiği dawn sondasının iyon motoru aracın hızını 15450 km çıkarabildi. NASA nın yeni nesil iyon motoru next  in testlerin iyon hızları 145.000 km çıkabildi.

5—Sadece 50 kg tank yakıtla-ksenon gazı ile  MARS a ulaşıp geri dönebilecek teknoloji geliştirilmiş durumda. Avusturtralya daSdney Üniversitesi fizikçilerinden Neumann ile Airbus arasında UUİ ye yük taşıyacak yük aracında kullanılması için ticari sözleşme imzaladı.

Kaynak:Populer Science-Aralık-2016

2.1--Uzay Araçlarında İnce Manevra Yapma

1--Avrupa Uzay Ajansı (ESA) uzay görevleri için tasarlanmış en küçük ve kusursuz kontrol edilebilen motoru test ediyor. Bu küçük motor o kadar hassas ki uzay aracının konumunu sabit tutmaya çalışırken güneş ışınlarının araç üzerinde oluşturduğu kuvveti bile dengeleyebiliyor.

2--Field Emission Electric Propolsion (FEEP) adlı motor 10 santimetre büyüklüğünde bir iyon motoru, çalışırken soluk mavi bir ışık yayıyor ve düşen bir saç telinin uyguladığı kuvvete denk itiş gücüne sahip.

3--FEEP, bu küçücük itiş gücüne karşın kusursuz kontrol edilmesi ve itiş gücü çeşitliliğiyle gerçekleştirilmesi düşünülen uzay görevlerinde çok kuvvetli motorların önünde yer alıyor.

4--Çoğu itki sisteminin bir aracı bir yerden başka bir yere götürmek amacıyla kullanıldığını belirten ESA yetkilileri FEEP’in amacının uzay aracını sabit tutmak olduğunu söylüyorlar.

5--FEEP’in görevini yerine getirirken uzay aracının konumunu bozabilecek en küçük kuvvetleri bile karşılayıp onlara karşı koyacağını belirtiyorlar.

6--ESA, önümüzdeki on yıl içerisinde gerçekleştirmeyi hedeflediği LISA Pathfinder göreviyle bu gözlemleri uzayda gerçekleştirmek istiyor.

6.1--LISA Pathfinder’ı 1,5 milyon kilometre ötedeki Lagrange noktası L1’e taşıyacak bu çalışmayla serbest uçan iki deney kütlesinin davranışları kusursuz olarak incelenebilecek.

6.2--Deneyi gerçekleştirebilmek için bu iki deney kütlesini evrendeki çeşitli kuvvetlerin etkilerinden korumak gerekiyor. Güneş’in ve Dünya’nın yerçekimi alanlarının birbirlerini dengeleyerek yerçekimsiz bir ortam sunduğu L1 bu deney için uygun bir alan olarak seçilmiş. Yine de deneyi tehdit eden bir etken var: Güneş ışınlarının araçlar üzerinde yarattığı basınç.

6.3--FEEP işte bu noktada harekete geçiyor diyor ESA’daki araştırmacılar. Diğer iyon motorlarının itiş güçleri milinewtonlarla ölçülürken FEEP’in itiş gücünün mikronewtonlarla ölçülebildiğini, bir mili saniyede 0,1 mikronewton hassaslıkla itiş sağlayabildiğini ve itiş gücünün 0,1 ile 150 mikronewton arasında değişebildiğini anlatıyorlar.

6.4--Bu sayede uzay aracının konumunda çok hassas ayarlamalar yapılabilecek ve Güneş ışınlarının yarattığı bu basınç karşılanabilecek.FEEP yakıt olarak sıvı halde metal sezyum kullanıyor. Yakıt iki metal yüzey arasına çekilerek yüzeylerin sonundaki 1 mikron (bir saç telinin yüzde biri) genişliğindeki bir açıklığa geliyor.

7--Yüzey gerilimi sezyumun burada kalmasını sağlıyor, bir elektrik alanı oluşturulduğundaysa açıklıktaki sıvı metalin içinde minik koniler oluşuyor, bu konilerin uçlarından pozitif metal iyonları ateşlenirken itki gücü sağlanmış oluyor.

8--Dörder motordan oluşturulmuş 3 set FEEP kümesi yanında, LISA Pathfinder’ın gövdesine NASA tarafından geliştirilen bir başka itki sistemi de yerleştirilecek.

9--Bilim insanları, bu iki itki sistemiyle uzay aracının yön kontrolünü en azından iki doğrultuda, daha önce hiçbir uzay aracında olmayan bir kesinlikle -milimetrenin milyonda birine kadar inen bir duyarlıkla- sağlayacağını belirtiyor.

10--ESA Mart ayında FEEP geliştirme modellerini son kez denedi, artık gerçek uçuşta kullanılacak parçaların üretimine başlanacak. FEEP’i denemek çok da kolay değil diyor testin yürütüleceği laboratuvardan bir araştırmacı: 

10.1--“Motorun elektriksel olarak test ortamından ve Dünya’dan tamamen yalıtılması gerekiyor, bu elektriksel itki testleri söz konusu olduğunda sıra dışı değil ama çok küçük mikro amperler seviyesindeki elektrik akımıyla çalışan alt sistemlerini test etmek oldukça zorlayıcı.”

11--Test bir vakum odasının içerisinde motor pillerle çalışırken yürütülüyor. Burada ölçümü yapacak olan donanımlar elektriksel yalıtımı sağlamak amacıyla seramik yalıtkanların arkasında tutuluyor. Araştırmacılar bu testle motorun mikro parçacıklarının beraber nasıl çalıştıklarını gözlemleyecek:

11.1--Yakıtın çekildiği dar aralık, güç kontrol ünitesi ve termiyonik yüksüzleştirici. FEEP’in çalışırken metali iyonlaştırmak için güçlü elektriksel yüklemeler (binlerce volt ölçeğinde) yaptığını belirten araştırmacılar bu elektrik yükünü dengelemek gerektiğini, uzay aracı üzerindeki büyük bir elektrik potansiyelinin oluşmasının onu tehlikeye atacağını (araca yıldırım çarpmasına benzer) belirterek termiyonik yüksüzleştiricinin görevinin araç üzerindeki potansiyeli düşük seviyelerde tutmak olduğunu söylüyorlar.

12--LISA Pathfinder üzerinde ESA’ya ait FEEP’in yanında NASA’nın geliştirdiği benzer bir sistem de yer alacak. LISA’nın L1’e yerleştirilecek olan üç uydudan oluşacağını söyleyen bilim insanları bu uyduların birbirlerinden beş milyon kilometreye kadar uzaklaşacağını ve uzayda inşa edilen en büyük yapı olacağını ekliyorlar.

Kaynakça: Bilim ve Teknik Mayıs 2009--http://www.esa.int/esa

2.2--Uzayda Hareket İçin Elektrikli Plazma İticiler- İyon Motorları:

1--Elektrikli itkide amaç güneş panelleri veya bir mini nükleer reaktör vasıtasıyla elde edilen elektrik enerjisini kullanarak maddenin dördüncü hali olan plazmayı elektrik ve manyetik alan altında aşırı derece yüksek hızlarda dışarı atmak ve böylelikle itki elde etmektir.

1.1--Bu atış (çıkış) hızı egzoz hızı diye de ifade edilir. Böylelikle bir uzay aracının görevini yerine getirebilmesi için depolaması gereken yakat miktarı kimyasal yakıt kullanan geleneksel roket motorlarına kıyasla önemli ölçüde azaltılabilir.

1.2--Mesela bir çeşit elektrikli itici olan Hail iticileri kimyasal roket motorlarının 10 katı hatta daha yüksek egzoz hızına (~50 km/s) ulaşabilir. Bu da ihtiyaç duyulan yakıt miktarının elektrikli iticiler sayesinde yüzde %90 dan fazla azaltılabileceği anlamına geliyor.

1.3--Yani aynı miktarda yakıtla Mars’a dokuz kat daha fazla kargo taşınabilir.

2--Bir başka örnek vermek gerekirse, sadece kimyasal roket motoru olan toplam beş tonluk bir iletişim uydusunun yaklaşık üç tonunu yakıt oluşturur. Aynı uydunun elektrikli itici kullanması halinde ihtiyaç duyacağı yalat kütlesi sadece 300 kg olurdu.

3--Bir cismi uzaya göndermenin maliyetinin kilogram başına 5000-20.000 dolar arasında değiştiğini dikkate  alırsak elektrikli itici kullanmanın fırlatma maliyetlerini epeyce düşürdüğünü tahmin edebiliriz.

4--İstenen görevleri yerine getirmeye yetecek kadar, yani yüzlerce ton kimyasal yalatın uzaya fırlatılmasının mümkün olmadığı Dawn gibi bazı derin uzay görevlerinde ise elektrikli iticiler olmazsa olmaz niteliktedir.

5--2015’te Boeing ilk defa tümüyle elektrikli itici kullanan bir ticari uyduyu yörüngeye oturttuğunda tıpkı bugün otomobillerde olduğu gibi uydularda da elektrik kullanımının giderek yaygınlaşacağının sinyalini vermiş oldu. 

Bunun yanı sıra uzun vadede Mars’ın kolonileştirilmesi çabaları ve asteroitlere karşı giderek artan ilgi (örneğin NASA’nın bir asteroiti yakalayıp Ay’ın yörüngesine sokarak incelemeyi planladığı Asteroit Yönlendirme Görevi) ileri uzay teknolojilerinden biri olarak kabul edilen elektrikli itki sistemlerinin stratejik önemine işaret ediyor

6—Yorum:

1—Plazma iticiler-İyon motorlarının önü açık.Genel gidiş bu cihazların ön plana çıkacağını ortaya koymakta.

2—İleri yıllarda uzay araştırmaları ülkeler bazında büyük önem kazanacağa benziyor.Türkiye bilgi birikimi ile ortadoğuda ve islam coğrafyasında Rusya Katar ve İran la uzay teknolojilerinde güçlü işbirliğine gidebilir. ABD vs ülkelerdeki Türk bilim adamlarından onların ilgili ülkede kurduğu yapıyı bozmadan yardım alabilir.

2.1--Türkiye de Savunma Sanayi Müsteşarlığı uydu imalinde %100 hedefine varmaya çalışırken aynı zamanda yerli uydu fırlatma sistemini de kurmaya çalışmalı.

2.2--Müsteşarlığın plazma-iyon motorları konusunu önceliğe alması ve bu konuda güçlü ilerleme kat edilmesi oldukça önemli olabilir.Bu teknolojinin hava silah sistemlerinde kullanılması konusu da araştırılmalıdır.

2.3—Öte yandan yerli lazer top üretimi,İHA ların daha da geliştirilmesi-özel taşımacılık,orman yangını vs her konuda kullanılması konusunda daha ileri adımlar atabilir.

2.4—Müsteşarlık aynı zamanda dağınık olan robot araştırmaları için araştırma merkezi olabilir.Silahlı kuvvetler bünyesinde kullanılacak robotların geliştirme için araştırma başlatabilir.Buradan çıkan ivme ile ticari robot yapımı-robot işçi yapımı daha ileri düzeye gelebilir.

Zira gelişmiş ülkelerin hangarlarında milyonlarca asker robotlar hazır bekletiliyor olabilir.

2.5—ABD vs ülkelerde teknolojinin hareket noktası savunma sanayi araştırmaları ve ihaleleri olabilmekte.Bu konuda SSM bu rolü üstelenbilir.

2.6—Yerli yüksek hızlı tren-Yerli elektrikli hibrit otomobil projeleri SSM bağlı bir yarı özerk birim ve TOBB tarafından koordine edilebilir.Kısaca bu ise ordu disiplini gerekmekte.

2.7—SSM aynı zamanda kendi bünyesinde bir teorik ileri araştırmalar merkezi kurabilir.

Kaynak:Tübitak Bilim ve Teknik Dergisi

3--3D Baskılı Roket:

1—San Diego da üniversite öğrencileri motoru 3d baskılı bir roket uçurdular.

1.2—NASA ise hala kendi ürettiğini test ediyor.

2— Uzayda uzay istasyonlarının ihtiyaç duyduğu makine vs parçaların 3d Baskı ile üretilmesi 25-30 sene içinde rutine girebilir.

3—Makine imalat sanayinde 3d baslı parça üretimi önümüzdeki yılların konusu olacaktır.

3—Uzayda ve dünyada bina inşaatlarında 3d yazıcıların kullanılması önümüzdeki yıllarda büyük oranda gerçekleşebilir.Kabuk tarzında  yapılacak inşaatın önünde 3d yazıcı ve yanında içindeki yüksek mukavametli betonu yazıcıya sevk eden beton mikseri.Ayda yapılacak bina inşaatında kullanılacak betonu araştıran çalışmalar devam etmekte.

Kaynak:Popular Scinence

4--Marsa Yolculukta Solar Radyasyon Tehlikesi:

1—Yapılan bir araştırmaya göre laboratuar fareleri 6 aylık mars yolculuğu boyunca maruz kalacak kadar radyasyona maruz bırakıldı.Sonuçta radyasyonun farelerin beyninde iltihaplanma ve sinir hücresi hasarına bağlı bilişsel bozulma ve demans/bunamayı içeren uzun süreli beyin hasarına yol açtığı saptandı.

2—Astronotlar uzayda iki tür radyasyona maruz kalmaktalar.Bunlar 1-Güneşten gelen güneş radyasyonu 2-derin uzaydan gelen daha güçü radyasyon biçimi olan kozmik radyasyon.

3—Mir ve Uluslararası uzay istasyonlarında bulunan astronotları dünyanın manyetosferi korumakta.Aya giden astronotlar bu koruyucu tabakanın ötesine geçseler bile  yolculukları yalnızca 2 hafta sürmüş olup radyasyon alımları en alt seviyedeydi. 

4—Uzayda Radyasyonun bilişsel bozulma ve demans dışındaki etkilerinden başka beyinde korkuyu sönümle mekanizmasına da etki etmekte.

4.1—Korkunun sönümlenememesi ne bağlı astronotlarda sıkıntı ve kaygı daha yoğun yaşabilecek.

5—Nasa  Marsa seyahat süresini 30 ay olarak hesapladığı bunun 6 ayı gidiş-6 ayı dönüş-18 ayda kızıl gezegende yaşam olmak üzere astronotlar yaklaşık 1Sv radyasyona maruz kalacaklar.Beyin kanseri olan bazı hastalarda bu değer 10 katına  dayanıyor.Ancak bu hastalar kanserleri iyileşse bile bilişsel işlevlerde ciddi azalma yaşanıyor.

6—Bu nedenle Marsa yapılacak seyahat için öncelikle uzay aracını radyasyondan korunma gerekmekte.Bunun için uzay aracının çevresine ve uyku kabinlerinin etrafına çok kalın kalkan koymak gerekir.İkinci yöntem ise uzay aracının çevresinde tıpkı dünyanın olduğu gibi bir manyetosfer yaratmak.

7—Mars yolculuğu insanlık tarihinin km taşlarından biri olacak.Teknik olarak mümkün hale geldiğinde muhtemelen marsa yolculuk herhalde yapılacaktır.

Kaynak:HBT-S:32-4.11.2016-s:3