•Ay’da taze gıda üretiminin mümkün olması için suyun bu düşük yerçekimi ortamında nasıl davrandığını anlamak kritik öneme sahip. Louisiana Lafayette Üniversitesi’nden Karl Hasenstein’in liderliğinde, Florida Teknoloji Enstitüsü’ünden John Kiss ve NASA Ames Araştırma Merkezi’nden Christopher McKay’in katıldığı bir araştırma ekibi, Ay yerçekiminde sıvıların fizik kurallarını ortaya koyan bir çalışmayı Microgravity Science and Technology dergisinde yayımladı.
Ay’da bitki yetiştirme fikri yeni değil. Uluslararası Uzay İstasyonu yıllardır Veggie tesisi ve Gelişmiş Bitki Habitatı (APH) gibi ortamlara ev sahipliği yapıyor. Hatta bazı araştırmacılar Apollo görevlerinden getirilen gerçek toprakta Arabidopsis (kale cress) tohumlarını çirmişti. Ancak su ISS’de yalnızca mikroyerçekimi yaşadığı için farklı davranıyor ve kontrollü laboratuvar ortamının dışında gerçek Ay topraında bitkilerin suyu kullanabilmesi için aşılması gereken önemli zorluklar bulunuyor.
Zeminde dinamik, yerçekiminin baskın olduğu bir rejimde işliyor; su toprak içinden öngörülebilir şekilde çekiliyor. Mikroyerçekiminde ise kılcal kuvvetler hüküm sürüyor ve bu da bitkilerin köklerini sulamayı veya uygun şekilde havalandırmayı zorlaştırıyor. Ay ise ne yerçekimi ne de mikroyerçekiminin tam olarak benzediği düşük bir yerçekimine sahip—ancak kendisinde olmak dışında test edilmesi son derece zor.
[universetoday sitesinde yayımlanan habere göre] Araştırmacılar, en azından şu an için Ay’ın üzerinde doğrudan deney yapmayı neredeyse imkânsız sayıyor. Bu yüzden simüle edilmiş Ay yerçekiminde deneyler yürütmek zorunda kalıyorlar. Düşme kuleleri veya parabolik uçuş gibi geleneksel yöntemler sefer başına birkaç saniye, en fazla birkaç on saniyelik Ay yerçekimi sunuyor—sıvıların gerçek tepkilerini görmek için bu gerçekten yeterli değil.
Bunun yerine araştırmacılar, Şubat 2025’te gerçekleştirilen New Shepard 29 (NS-29) görevindeki bir imkânı kullandı. Kalkan ayrıldıktan sonra müretsiz kapsül reaksiyon kontrol iticilerini aktive ederek dakikada yaklaşık 11 devir hızında dönmeye başladı ve bu da saniyede yaklaşık 1,76 metre karenin artificial santrifüj ivmesini üretti—yani Ay yerçekimi oluşturdu. Deney yaklaşık iki dakika sürdü; kısa görünse de parabolik uçuşlardan bile birkaç büyüklük derecesinde uzun.
Kapsülün içinde araştırmacıların otonom deneyi vardı: 18 farklı sıvıyla dolu test boşluğuna sahip, bir Arducam kamera ve LED arka aydınlatma ile donatılmış 3B yazıcıdan basılmış bir gövde. Test hücreleri üç farklı sıvıyla dolduruldu—iyonlaştırılmamış su (sarı renkli boyalı), %30 gliserin çözeltisi (mavi renkli boyalı) ve %0,8 tuzlu çözelti (kırmızı renkli boyalı).
Farklı boşluklar farklı duvar geometrileri (dikey, 15 derece ve 20 derece) içeriyordu ve araştırmacılar sıvının her bir boşluğun eğri yüzeyini nasıl izlediğini—sıvının menisküsü olarak adlandırılan bu özellik—toyladı. Ardından hidrodinamik denklemlerin bir dizisini kullanarak, bu sıvıların Ay yerçekimindeki yüzey gerilimini, kılcal uzunluğu ve diğer önemli fiziksel parametreleri hesaplayabildiler.
Assessing Water Dynamics at Lunar Gravity
Deneyden çıkan birkaç dikkat çeker özellik vardı. En barızı olanı, menisküsün eğriselliğinin Ay yerçekiminin daha düşük ivmesinde değişmesiydi. Düzenli yerçekimindeki daha düz profillerle karşılaştırıldığında daha yuvarlayıcıydı. Dikkat çeken bir diğer özellik ise düşük yerçekiminin sıvının duvarlara daha etkili şekilde yapıştığı, yerçekimine göre beklenenden yüksek sıvı sütunları oluşturduğu.
Araştırmacılar aynı zamanda bir tutarsızlık da fark etti—ölçülen yüzey gerilimi ve kılcal uzunluğu, kitaplarda listelenen teorik değerlerden küçüktü. Yazarlar bunu 3B basılmış odacığın mikroskobik dokusuna bağladı; bu, bir dizi kanal gibi davranarak malzemenin ıslanabilirliğini artırıyor. Aynı zamanda uzay uçuşunun zorluklarının da kısmi sebebi olmuş olabilir—mühür sızıntıları veya diğer duvar etkileşimleri gibi.
Deney sıvı özelliklerindeki değişimlere odaklanmış olsa da araştırmacılar, bu düşünceyi gerçek Ay topraına su koymaya doğru genelledi. Ham ay tozu hidrodinamik açıdan son derece çalışılması zor olarak biliniyor. Üst tabkası aşırı kuru ve hidrofobik; su sızdırmaya çalışırken direnç gösteriyor. Daha aşağıda, daha büyük tanecik boyutları suyun süzülmesi için daha büyük delikler oluşturuyor. Sonunda bir yerde biriken bu su, bitkinin köklerini oksijen eksikliğinden boğabilecek durgun havuzlar yaratıyor.
Bunun için potansiyel çözümlerden biri gliserini bir düzenleyici olarak kullanmak. Deneyde yazarlar, gliserinin diğer iki çözeltiye göre çok daha iyi “ıslanma” yetenekleri sergilediğini not etti ve zaten bitkiler için osmotik bir düzenleyici olarak güvenli biçimde kanıtlanmış durumda. Gelecekte Ay bitki yataklarına doğrudan gliserin ile birlikte su beslenebilir.
Bu hâlâ uzun yol; hidroponik gibi diğer potansiyel çözümler de var. Ancak bir Ay üssünün operasyonunu gerçekten ölçeklendirmek için araştırmacılar, altı kişilik bir ekibin 650 metrekare işlevsel mahsul yetiştirme alanına ihtiyaç duyacağını tahmin ediyor. Bu, yerçekiminden çıkmak için çok fazla hidroponik demek. Ancak artık en azından Ay’ın üzerinde mevcut toprakta gerçekten büyük miktarlarda gıda üretmemizin nasıl mümkün olabileceğini anlama konusunda bir adım daha ilerdeyiz.
Henüz yorum yok