Uzay Tabanlı Kaynakları Kullanma (ISRU)

Aylarca veya yıllarca uzayda yaşamak ve çalışmak, mürettebatın temel ihtiyaçlarına Dünya’da hazır bulunan kritik malzemelere daha az erişebilecekleri sınırlı bir yaşam stilidir. Bugün Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki astronotlar, Dünya’dan yiyecek, hava, su, roket yakıtı ve yedek parçalarla düzenli kargo gönderileri alıyor. Daha uzak bir uzay görevindeki mürettebat ihtiyaçlarını nasıl giderebilir? İşte burada uzay tabanlı kaynakları kullanma öne çıkıyor. Bu yazımızda sizlere yerinde kaynak kullanımı (ISRU)’nı anlattık.

Kısaltmalar; In-Situ Resource Utilization(ISRU), Space Resources Roundtable (SRR), Lunar and Planetary Institute (LPI)

İnsanlı Misyonlar İçin Uzay Tabanlı Kaynakları Kullanma

Çevredeki mevcut imkanları dönüştürerek veya doğrudan kullanımı olarak tanımlanan ISRU, mevcut güneş ışığının kullanılmasından gıda ürünlerinin yetiştirilmesine kadar çok yönlü ve dönüştürülebilir bir alan sunar. Örneğin, uzay istasyonu Kasım 2000’den bu yana istasyonda sürekli bir mürettebat mevcudiyetini desteklemek için gereken gücü büyük güneş panellerinden karşılamaktadır.

İnsanlığın uzay araştırmaları, gezegenimizden daha uzaklara doğru geliştikçe, ISRU giderek daha önemli hale gelecektir. Bu bağlamda uzay tabanlı kaynakları kullanma oldukça büyük önem arz ediyor. İkmal misyonları pahalıdır ve astronot ekipleri Dünya’dan daha bağımsız hale geldikçe, sürekli keşif daha uygulanabilir hale gelir. Uzayda seyahat etmek için, Dünya’da olduğu gibi, ihtiyaç duyduğunu düşündüğümüz her şeyi taşımak yerine kaynakları kullanmak için pratik ve uygun fiyatlı yollara ihtiyacımız var. Gelecekteki astronotlar, alana dayalı kaynakları toplama ve bunları solunabilir havaya dönüştürme yeteneğini gerektirecek; içme, hijyen ve bitki gelişimi için su; roket itici gazları; Yapı malzemeleri; ve daha niceleri.

Mürettebatlı veya robotik olan her uzay aracı, görevi sırasında çok çeşitli potansiyel kaynaklarla karşılaşabilir. NASA, kullanılabilecek uzay kaynakları konusundaki anlayışını ve teknolojisini geliştirdiğinden, alan mimarları verimlilik ve sürdürülebilirliği geliştirmek için en son bilgileri, tasarımları ve yetenekleri gelişen misyon konseptlerine ve keşif planlarına dahil edebilirler.

İnsanlı uzay görevlerinin temel gereksinimlerinde, oksijen, su ve metan yer alır. Bu ürünler mürettebatı sürdürmek ve alan görevlerinde ihtiyaç duyulan, itme ve güç sistemleri için kritik öneme sahiptir. Bunlar, karbondioksit bakımından zengin Ay, Mars ve asteroid toprağı bazındaki su birikintileri (regolith olarak da adlandırılır) gibi uzay kaynaklarından elde edilebilir. Normal koşullarda kolayca buharlaşan maddeler (su ve diğer faydalı uçucular) henüz tam olarak tanımlanmamış ve erişilebilirliklerini anlamak için çalışmalar devam etmektedir.

Regolith Tabanlı Uçucu Keşifler

Yörüngede,Robotik operatörler, Ay ve Mars yüzeyinde uçucu içeren toprakların bulunduğunu kanıtladı. Ay Keşif Orbiter, belli noktalarda Ay regolit altında gömülü su buzu bulunduğuna işaret eden yüksek kaliteli görüntülerle ay yüzeyinden aldığı numune ile geri döndü. Numune, Regolitin yaklaşık yüzde beşinin sudan oluştuğunu ve yüzde beşinin metan, amonyak, hidrojen, karbondioksit ve karbonmonoksit dahil olmak üzere ilave uçucu maddeler içerdiğini gösterdi.

Ay için NASA , özellikle su buzunun nerede ve ne kadar su buzu bulunabileceğini daha iyi araştırmak için birkaç CubeSat yörünge misyonu ( Lunar Fener , LunaH-MAP ve Lunar Buz Küpü ) geliştiriyor.

NASA, ISRU teknolojisini geliştirmek için uzun vadeli yatırımlar yapıyor, özellikle aşağıdakilere odaklanıyor:

• Mars atmosferi temelli kaynak toplama ve işleme;
• Regolit tabanlı uçucu kaynak edinimi ve işlenmesi;
• Regolit tabanlı mekan içi üretim ve inşaat.

NASA’nın ISRU teknoloji geliştirme yaklaşımı hem kurum içi mühendislik becerilerini kullanarak kamu-özel ortaklıklar gibi endüstri ve akademi ile yapılan ortak çalışmaların bütününden oluşur.

Regolit Tabanlı Uçucu Kazanma ve İşleme Teknolojisi

NASA, Ay, Mars ve asteroitlerde ki çeşitli bölgelerden regolit bazlı su birikintilerini, içilebilir su gibi keşif ürünleri olarak işlemek, taşımak ve depolamak için bileşen ve sistem teknolojileri geliştiriyor.

NASA ve endüstrisi, üniversitesi ve uluslararası ortakları, simüle edilmiş dünya dışı yüzey malzemeleri ve arazilerle kazı, işleme ve misyon emtia üretimi ve kullanımı ile ilgili birkaç önemli ISRU teknolojisini ve sistemini göstermiştir. Analog saha testleri olarak bilinen bu gösteriler, ISRU donanımını ve kavramlarını ancak kısa süreler ve Dünya çevre koşulları altında doğruladı. Şimdi bu alanda ISRU sistemlerini yüksek üretim hızlarında, benzetilmiş alan ortamlarında ve uzun görev sürelerinde tasarlamak ve göstermek için yeni çabalar gerekiyor.

Uzay Tabanlı Kaynakları Kullanma için Yerinde İmalat ve İnşaat

İlave üretim veya 3-boyutlu baskıdaki gelişmeler, Ay, Mars ve asteroitlerden toplanan regolitlerin yaşam alanları ve depolama tesisleri gibi dünya dışı yüzeylerde yerleşme unsurları oluşturmasını mümkün kılabilir. NASA  2014 yılında ilk 3-D yazıcısını uzay istasyonuna gönderdi ve onu bir kargo ikmali gemisinden Dünya’dan istasyona uçacak parçaları ve araçları basmak için kullandı. 

ABD Ordusu Mühendisler Birliği, inşaat malzemeleri elde etmek için sahadaki yapıları geliştirerek yerinde malzemeler kullanmayı hedefliyor. Mobil Mevzii için Katkı İnşaat projesi yoluyla, NASA ve Amerikan Ordusu Mühendisleri kazı ve taşıma teknolojileri geliştirmek için ortaklık kurmuştur. 

NASA’nın Centennial Challenges Programı, derin uzay araştırmaları için ileri imalat endüstri ortaklarıyla birlikte, 3D yazıcı teknolojisi kullanılarak tasarlanacak yaşam alanları için 2,5 milyon dolarlık yarışma düzenledi. Dünya ve ötesinde yerel kaynaklı konut çözümleri oluşturmak için gereken inşaat teknolojisini ilerletmek için tasarlanmıştır.

Uzay Kaynakları Yuvarlak Masası (SRR)

SRR, 7 Eylül 2001’de Colorado Eyaletinde kar amacı gütmeyen bir şirket olarak, hayırsever ve eğitim amaçlı hizmet vermek üzere kurulmuştur. Kurulma amacı; bilgiyi teşvik ederek eğitimi geliştirip Dünya atmosferinin ötesindeki alan kaynaklarının gelişiminin kullanılabilirliği, uygulanabilirliği ve durumu hakkında bilgi sağlamaktır. SRR, uzay kaynağı geliştirme ile ilgili kapsamlı olarak bütünleştirici bir kuruluştur. Şirket kapsamında aşağıdaki teknik alanlar mevcuttur:

• keşif
• mineral ekstraksiyonu
• rafinaj
• imal edilmesi
• altyapı geliştirme
• uzay taşımacılığı; 

SRR 1999 yılından bu güne kadar her yıl düzenli olarak gerçekleştirilen konferans ve oturumlar düzenliyor. Son yapılan “20. Uzay Kaynakları Yuvarlak Masa Toplantısı /Gezegensel ve Karasal Maden Bilimleri Sempozyumu.” Ay ve Gezegen Enstitüsü (LPI), Advanced Space, Honeybee Robotics, Teledyne Brown Engineering, Lockheed Martin gibi birçok kurum ve kuruluşun sponsorluğunda 11-14 Haziran 2019 tarihleri arasında düzenlenmiştir. Toplamda 11 farklı teknik oturumda kazı ve sondaj teknolojilerinden uzay hukuku ve işletme politikalarına kadar birçok konuya değinildi.

Dünya, bu yüzyıl ABD, Avrupa, Japonya, Hindistan ve Çin’in misyonlarının yanı sıra, gelecek 5’te Kore, Japonya, Hindistan ve Çin’de Ay’a doğru ilerliyor. 1 Aralık 2017’de ABD, Ay’a yönelen uluslararası hareketin bir parçası olma ve bunu sürdürülebilir bir şekilde yapma niyetini açıkladı. Daha sonra NASA, Eylül 2018’de özellikle önümüzdeki 5 yıla odaklanan bir keşif planı hazırlayan yeni bir Ulusal Alan Keşif Kampanyası Raporu’nu açıkladı. Bu planın kritik bir parçası, güneş kaynaklarının daha iyi araştırılması için ay kaynaklarının karakterizasyonu ve kullanılmasıdır. Rapor, ay kaynakları için bir planın geniş bir taslağını sunarken, Bu kaynakların tanımlanması, karakterizasyonu, çıkarılması, işlenmesi ve ticarileştirilmesi için ayrıntılı bir strateji Planı da sunuyor. Bu çalıştaydan elde edilen bilgiler, hem hükümet hem de endüstri liderleri için yakın vadeli ve gelecekteki kalkınma önceliklerini sürdürülebilir insani keşifleri sağlayarak uzayın ticarileştirilmesine teşvik eden planları geliştirmede faydalı olacaktır. 

Kaynak

1- July 10, 2019, Erin Mahoney, Exploration Systems , In-Situ Resource Utilization ( https://www.nasa.gov/isru )

2- 22 November 2019, Lehner, Benj, To new frontiers, Microbiology for nanotechnology and space exploration (https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid:acd7102b-339b-45b5-972e-fe3a2ad9c52e?collection=research )

3- ISRU info, home of the space resources roundtable, about (https://isruinfo.com/public/index.php?page=about )

4- Lunar ISRU 2019( https://www.hou.usra.edu/meetings/lunarisru2019/ )

Uzay tabanlı kaynakları kullanma konusu ile ilgili sorularınızı ve görüşlerinizi yorum olarak belirtiniz.