Uzaydaki En Modern Sorun: Uzay Çöpleri Nasıl Temizlenir?
Uzay çöpleri, görevini yerine getirmiş olan ve herhangi bir işlevi kalmayan, fakat yörüngede dolaşmaya devam eden nesneler olarak tanımlanır. Uzay çöpleri, kaderine terk edilmiş olan bir uydu, roket parçası, uzay cisimlerine ait cıvata, somun, vida, boya parçası ve hatta donmuş idrar birikintisi bile olabilmektedir.
Günümüzde dünyanın yörüngesinde dolaşmaya devam eden ve takip edilebilen yaklaşık 22 bin cisim bulunuyor. Tüm fırlatma işlemleri de bu durum dikkate alınarak gerçekleştirilmektedir. Ayrıca takip edilemeyecek kadar küçük boyutta olan milyonlarca nesnenin de olduğu tahmin ediliyor. Bu cisimlerin hızları ise saatte yaklaşık 28.000 km! Bu hızda hareket eden çok küçük bir parçanın bile bir uyduya veya bir uzay aracına çarpması sonucu ne olacağını tahmin edebiliyor musunuz? Dünyanın yörüngesinde bulunan uydular hava durumu, iletişim, navigasyon ve GPS gibi birçok konuda bize bilgi sağlar. Bu uydulara çok küçük boyutlardaki uzay çöplerinin çarpmasıyla küresel teknoloji ağının yok olmasını istemeyiz elbette. O halde ne yapıyoruz? Çöplerimizi uzaya bırakmıyoruz.
Uzay Çöplerinin Yörüngedeki Yoğunluğu ve Kessler Sendromu
NASA’da görev yapan bilim insanı Donald Kessler, 1978 yılında çok önemli bir senaryo tanımlamıştır. Bu senaryoya göre uzayda gerçekleşen bir çarpışma sonucu dağılan parçalar, başka çarpışmalara sebebiyet verecektir. Bu durum, bir domino etkisi yaratarak yörüngede yer alan her şeyi yok edecektir. İşte bu senaryo literatürde Kessler Sendromu olarak tanımlanmıştır. Kessler’e göre uzay çöpleri arttıkça çarpışma ihtimali artacak ve dünyanın yörüngesi tamamen uzay çöplüğüne dönecektir.
Elon Musk’ın dünyanın yörüngesine 10 yıl içinde 100 bin uydu yerleştirmeyi planladığı Starlink Projesi’ni uzayda artan araç yoğunluğu konusuna en önemli örnek olarak gösterebiliriz. Son olarak Google’ın yerel sansürün önüne geçmek amacıyla geliştirdiği uzay interneti Outernet için saksı büyüklüğünde iletişim uyduları göndereceği gündeme gelmişti. Ayrıca telekom şirketleri de uyduların boyutunu ve ağırlığını düşürmeyi hedefliyor. Bu da daha fazla uzay çöpü demek.
İlginizi Çekecek İçerik : ‘SpaceX Projesi ‘Starlink’ Nedir?’
Peki Kessler Sendromu’nda belirtilen çarpışma ihtimalini göze alarak bilimsel çalışmalar gerçekleştirmek amacıyla uzaya çıkabilecek miyiz? Böyle bir çarpışma sonucunda iletişim, GPS, TV gibi teknolojilerden de mahrum kalabileceğimizi belirtelim. Sizin için tavsiye edebileceğimiz 2013 yılında gösterime giren Gravity filmi bu konu üzerine kurgulanmıştır.
Dünyanın yörüngesi alçak, orta ve yer-sabit olarak sınıflandırılmaktadır. Alçak dünya yörüngesi, 160 km’den 2000 km yüksekliğe kadar olan bölgedir. Yapay uyduların çoğu ve Uluslararası Uzay İstasyonu burada yer alır. Orta dünya yörüngesi, 2000 km’den 35786 km yüksekliğe kadar olan bölgeyi kapsar. İletişim uyduları genel olarak bu bölgededir. ABD’nin GPS, AB’nin Galileo, Rusya’nın GLONASS, Çin’in BeiDou uydu sistemleri burada konumlanmıştır. Sürekli faydalandığımız navigasyon desteğini bu uydulardan alıyoruz. Yer-sabit dünya yörüngesi ise 35786 km’nin üstünde kalan bölgedir. TV uyduları bu bölgededir.
Çarpışma tehlikesinin yaşandığı durumlarda Uluslararası Uzay İstasyonu gibi bazı uzay araçlarının yörüngesi değiştirilebilir. Fakat birçok nesnenin bu manevrayı yapabilecek kabiliyeti yok. Milyonlarca dolar harcanan uzay araçlarının küçücük bir nesne ile paramparça olması çok üzücü olurdu mutlaka..
Uzay Çöpleri Sebebiyle Meydana Gelen Kazalar
Dünyanın yörüngesine gönderilen ilk uydu olan Sputnik’ten bu yana yaklaşık 10.000 adet daha uydu gönderilmiştir. Bunların yarısı görevini tamamlamış olmasına rağmen hala yörüngede süzülmeye devam ediyor. Uzay çöplüğünde en çok Rus yapımı uzay araçlarına ait parçaların olduğunu da söyleyebiliriz. İlk uzay çöpü olan Sputnik 1 uydusu, yörüngeden çıktıktan sonra dünya atmosferine girerek yanmıştır.
Uzaydaki ilk kaza, 1996 yılında Cerise adlı Fransız uydusunun bir başka Fransız uydusundan kopan bir parça ile çarpışması sonucu gerçekleşmiştir. Çarpışma sonrasu Cerise uydusunun anteni kopmuş fakat çalışmaya devam etmiştir. 2009 yılında, aktif haldeki Iridium 33 adlı haberleşme uydusu, 42000 km/h hızla pasif haldeki Kosmos 2251 adlı uydu ile çarpışmıştır. Çarpışma sonrası iki uydu da parçalanmış ve binlerce parça uzay çöplüğüne dahil olmuştur. 2007’de Çin, 2008’de ABD ve 2009’da Hindistan uydularını füzeyle yok etmiştir. Bu durum uzay enkazı miktarını daha da artırmıştır.
Halen yörüngede dolaşmaya devam eden tarihteki en eski uzay çöpü, 1958 yılında uzaya gönderilen ve ABD’nin 2. uydusu olan 16,5 cm çapında ve 1,5 kg Vanguard I uydusudur. Mir istasyonu, uzaya gönderildikten sonra 10 yıl içinde 200 parçanın üzerinde uzay çöpü meydana getirmiştir. 1966 yılında Pegasus roketinin üst kademesinin patlamasıyla 4 mm’den büyük yaklaşık 300 bin parça ortaya çıkmıştır. Bu parçaların 700 adedinin diğer uzay araçları için tehlike yaratabileceği düşünülüyor.
10 cm çapındaki bir uzay çöpü, uyduda geri dönülemez hasara sebep olabilirken, 1 cm çapındaki bir cisim uyduyu çalışamaz hale getirebilmektedir. 0,2 milimetre çapındaki bir boya parçacığı, 1983 yılında Challenger Uzay Mekiği’nin kabin camını delmiştir.
İlginizi Çekecek İçerik : ‘Challenger Uzay Mekiği Kazası Nasıl Gerçekleşti?’
Uzay Çöplerini Temizlemek İçin Geliştirilen Yöntemler
Şu an için gerçekleştirilecek en etkin çözüm, uzaya gönderilecek araçların en az atık oluşturacak şekilde tasarlanmasıdır. Mevcut uygulamada, takibi mümkün olan uzay çöpleri takip ediliyor. Bu sayede faydalı uzay araçlarının bir çarpışma yaşamasının önüne geçmek için çalışılıyor. Halihazırda yörüngede dolaşmaya devam eden uzay çöplerini yok etmek için birçok yöntem geliştirme aşamasında. Şirketler açısından baktığınız zaman en az maliyetli ve en kolay çözüm ne ise o uygulanır. Daha etkin bir çözüm için karlı bir iş olmalıdır.
Günümüzde en çok kullanılan yöntem, ömrünün sonuna gelen uyduların yörüngelerini değiştirerek yeryüzüne düşmelerini sağlamaktır. Bu sayede uydu, atmosferde çok küçük parçalara ayrılarak yerleşimin olmadığı alanlara düşer. Fakat bu yöntem çok maliyetli olduğundan şirketler tarafından tercih edilmemektedir. Bu sorunun çözümü için Birleşmiş Milletler uyduların en geç 25 yıl içerisinde üretici şirketler tarafından atmosfere düşürülmesini şart koşuyor.
Uzay çöplerinden kurtulmak için denenen yöntemlerden biri, uzay çöplerinin yörüngelerini değiştirerek atmosfere sokmak ve yanmalarını sağlamaktır. 2016 yılında Japonya tarafından gerçekleştirilen bir deneyde, uzay araçlarının itki kuvvetinden faydalanılarak pasif durumdaki uyduların yörüngesini değiştirip atmosfere girmeleri konusunda çalışılmıştır. Deney başarısız olsa da fikir geliştirilmeye açık bulunmuştur.
Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA) uzay çöplerini temizlemek için lazer teknolojisinden faydalanmayı planladıklarını açıklamıştır. Lazer ışını sayesinde uzay çöplerinin buharlaştırılması ve yörüngesini değiştirmek amacıyla enerji darbesi uygulanması planlanmıştır. Projenin 2025 yılında test edilmesi planlanıyor.
Avrupa Birliği tarafından desteklenen RemoveDebris Projesi ile uzay çöplerinin bir ağ ile yakalanması amaçlanmıştır. Bu sayede uzay çöpü yakalandıktan sonra ağ ile birlikte atmosfere düşecek ve küçük parçalara ayrılacaktır. Bu projenin ağ ile yakalama kısmı başarıyla test edilmiştir.
Uzay Çöpleri Elektromıknatıs ile Temizlenebilir mi?
Bir başka projede ise Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA) uzay çöplerini temizlemek için yörüngede elektromıknatıslı dev metal ağlar kullanmayı planlamıştır. Tıpkı bir balık avlar gibi ağ atmayı hedefleyen projede ağ üretme işi gerçekten bir balık ağı üreten firmaya verilmiştir. 700 metrelik bu ağ çelik ve alüminyum kablolardan oluşmaktadır. Bu ağın bir uzay aracı tarafından yörüngede sarkıtılması hedeflenmiştir.
Işık sensörleriyle donatılacak olan bu ağ, uzay çöpünden yansıyan güneş ışığı sayesinde hedefinin konumunu tespit edebilecektir. Mıknatıslı sensörler de bu uzay çöpünü kendine doğru çekecektir. Ağ yeterince çöpü topladıktan sonra bağlı olduğu uzay aracı sayesinde atmosfere girecek ve yanacaktır. Ağ yaklaşık 10 km uzunluğunda olacak ve yörüngedeyken açılacak şekilde tasarlanmıştır. Fakat burada önemli bir sorun var. Ağ birkaç günde açılmalı ki uzay çöpleri ağa çarpıp zarar vermesin. Ayrıca bu ağın görevine devam eden uydulara zarar verme ihtimali de mevcut.
Her keşiften sonra insanoğlu bir iz bırakmıştır. Uzaya bıraktığımız en önemli izimiz de şu an için çöplerimiz olacak gibi duruyor. Uzaya fırlatılan her araç için yörünge kullanım ücreti uygulanması araştırmacılar tarafından önerilmektedir. Bu girişimlerin sebebi, uzay çöplerini temizlemek için kabul edilen bir teknolojinin henüz gelişmiş olmamasından kaynaklanıyor. Bu sebeple uzay çöpünü daha fazla artırmamak, uygulanabilecek en akıllıca çözüm gibi duruyor.