Lunara Güvenli İniş İçin Öğrenciler Prototip İniş Platformunu Sınavdan Geçirdi

Uzay araçları Ay yüzeyinden dikey iniş ve kalkış manevraları gerçekleştirdiğinde sonuçlar oldukça dağınık oluyor! Roket motorlarının ürettiği yoğun ısının ötesinde, kuvvet ayrıca Ay yüzeyinin çoğunu kaplayan tanecikli toz olan regoliti de havaya kaldırıyor. Önümüzdeki yıllarda planlanan çok sayıda mürettebatlı ve kargo göreviyle uzay ajansları, uzay araçlarını, astronotları ve diğer yüzey öğelerini tüm “Ay tozundan” koruyacak altyapıyı geliştirmek için ticari ortaklarla sözleşme imzalıyor.

Bu kapsamda, dikey kalkış ve iniş (VTOL) araçları için kararlı bir yüzey ve bariyer sağlayan iniş platformları yer alıyor. NASA, Artemis Programı kapsamında bu hedeflere ulaşmalarına yardımcı olmak için Huntsville’deki Alabama Üniversitesi’nden (UAH) mühendisleri bu platformları geliştirmeye aldı. Çalışmalar, Huntsville, Alabama merkezli sertifikalı bir mühendislik şirketi olan Linc Research Inc. ile yürütülen çok yıllık bir işbirliğinin parçası ve NASA’nın Küçük İşletme Teknoloji Transferi (STTR) programı tarafından destekleniyor.

Öğrenci araştırma ekibi, UAH’nin Makine ve Havacılık-Mühendisliği Bölümü’nde profesör olan Dr. Judy Schneider’in liderliğini yürütüyor. Araştırmaları, Ay yüzeyine ve oradan güvenli geçişlere olanak tanıyan modüler, havalandırmalı iniş platformları için bir tasarım geliştirmeye odaklanıyor. Bu yaz, ekip platformlarının prototipini üniversitenin İtme Araştırma Merkezi’nde gerçekleştirdiği üç roket motoru ateşleme testinde başarılı oldu ve entegre havalandırma sistemi aracılığıyla roket egzozunu yakalayıp yönlendirme yeteneğini gösterdi.

UAH İtme Araştırma Merkezi’nde bir Ay iniş platformu prototipinde roket motoru ateşleme testleri. Kaynak: Cadis Ammons

Dünya’da iniş platformları, roket fışırığının tüm gücüne ve ısısına dayanabilen sağlam bir yapıdan oluşur. Bu, ilk kez SpaceX’in Starship prototipinin ilk fırlatma denemesinde ortaya çıktığı gibi, platformun kendisinde de ciddi hasarlara yol açabilir: Yapının altındaki montaj yapısının altında çukurlar oluşması ve enkazın her yöne saçılması gibi. Buna karşılık, UAH ekibinin tasarımı, termal hasarı azaltmaya ve hem yapıyı hem de uzay aracını korumaya yardımcı olan kanallar içeren birbirine kilitlenen bileşenler kullanıyor.

Denemeler için ekip, bireysel beton bileşenler oluşturdu ve bunları çapı 3,65 m (12 ft) olan bir prototip halinde dizdi. Beton, Ay regolitinden üretilebilecek yapı malzemeleri için bir benzetme görevi görüyor; ya 3B yazdırılan seramikler oluşturmak için “sintered” (sinterlenmiş) ya da “lunacrete” (Ay betonu) üretmek için bir bağlayıcı ile birleştiriliyor. Bileşenlerin ayrıca üç fırlatma sırasında roket fışırığının egzozunun havalandırma sistemleri üzerinden nasıl yönlendirildiğini kaydeden entegre sensörler de vardı.

Modüler tasarım, üretimin muhtemelen alan açısından kısıtlı olacağı Ay’da inşayı da kolaylaştırıyor. Daha küçük, bireysel bileşenler, gelecekteki iniş platformlarının zamanla daha kolay monte edilmesini, genişletilmesini, bakımının yapılmasını ve tamir edilmesini sağlıyor. Yerel kaynakların yapı malzemesi olarak kullanımıyla birleştirildiğinde — yani Yerinde Kaynak Kullanımı (ISRU) — ekibin amacı, büyük ölçekli Ay altyapısının daha uygulanabilir hale gelmesine yardımcı olabilir.

Dünyanın tüylü, yoğun atmosferi aynı zamanda roket egzoz fışırıklarının özgürce genişlemesini ve toz kaldırmasını da engelliyor. Tek doğal uydusunun havasız bir cisim olması nedeniyle, çarpmalar veya roketler tarafından oluşturulan toz bulutları Ay’ın diğer yanına kadar yol alabilir. Bu nedenle, kalkış ve iniş sırasında yaşanan güçlü patlamalar tozu yüksek hızlarda fışkırtabilir ve bu da yakındaki yerleşim yerlerine, enerji bileşenlerine, ekipmanlara ve diğer altyapılara zarar verebilir. Toz aynı zamanda yörüngeye saçılabilir; burada yörüngedeki uydulara, uzay istasyonlarına ve yaklaşan uzay araçlarına zarar verebilir.

Bu, yakın gelecekte bir Ay üssü ve mürettebatlı operasyonları mümkün kılacak iniş altyapısının geliştirilmesinde önemli bir adım. Schneider, UHA’nın basın açıklamasında şunları söyledi:

Dünya’da roket egzozunu yönlendirmek için su soğutmalı akovaz kullanıyoruz. Ancak Ay yüzeyinde su sınırlı olacağından bu kaynaklara sahip olmayacağız. Amacımız roket fışırığını, iniş aracına veya çevredeki yapılara zarar vermeyecek şekilde yönlendirmek. Sıcak ateşlemeli testler, roket fışırığını yönlendirebileceğimizi gösterdi. İçeriden havalandırmalı bir yapı kullanarak, katı bir yapıda olabileceği gibi ısının iniş alanına zarar vermesini engelleyebildik.

İlk testlerin tamamlanmasının ardından ekip, ek test ve değerlendirmeler için NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ne (o da Huntsville’de) teslim edilecek 6 metre çapında (20 ft) bir iniş alanı üzerinde çalışıyor. Bu testler, tasarımı daha detaylı değerlendirecek, teknolojik olgunluk seviyesini yükseltecek ve havalandırmalı, modüler yaklaşımın ölçeklendirilebilir ve tekrar tekrar kullanılabilir şekilde uyarlanabilir olup olmadığını belirleyecek. Bu çalışmalar, teknolojiyi hayata geçirme ve Ay’da kullanıma alma yolunda bir adım daha ileri taşıyacak.

İlave Okuma: University of Alabama Huntsville