Dünya çevresindeki bir turunu yalnızca 88 dakikada tamamlayan, yeryüzünden sadece 150 kilometre yükseklikte ve saatte 28 bin kilometreyi aşan bir hızla dönen bir uydu hayal edin. Akılalmaz hızına rağmen bu irtifadaki bir uydunun en büyük düşmanı, atmosferin üst katmanlarındaki seyrek gaz moleküllerinin yarattığı sürtünmedir. Avrupa Uzay Ajansı (ESA), uyduları yavaşlatıp yerçekimine teslim eden bu havayı bizzat itki kaynağına dönüştürmek için kapsamlı bir teknoloji atağı başlattı.
ESA, 450 kilometrenin altındaki “Çok Alçak Dünya Yörüngesi” (VLEO) seviyesinde uyduların kesintisiz görev yapabilmesini sağlamak amacıyla 12 yeni AR-GE projesine fon sağladığını duyurdu.
Yörünge paradoksu: Yaklaştıkça hızlanmak zorundalar
Uzay araçlarının hareket matematiği, irtifaya bağlı olarak çarpıcı biçimde değişir. İletişim ve hava durumu uydularının bulunduğu 36 bin kilometre yükseklikteki yer eşzamanlı yörüngede (GEO) uydular saniyede yaklaşık 3 kilometre hızla hareket ederken, yer seviyesine yaklaştıkça yörüngede kalabilmek için gereken hız devasa boyutlara ulaşır.
Yeryüzünden 150 kilometre yükseklikteki bir uydunun dairesel dengede kalabilmesi için saniyede 7,81 kilometre (saatte yaklaşık 28 bin 100 kilometre) hız yapması şarttır. Ancak uzay boşluğu ile Dünya atmosferi arasında keskin bir sınır çizgisi bulunmaz. Bu irtifadaki gaz zerrecikleri uydunun kinetik enerjisini sürekli emer ve itki desteği olmayan araçlar kısa sürede irtifa kaybederek atmosfere çakılma tehlikesiyle karşı karşıya kalır.
Havayla çalışan elektrikli itki sistemleri
Uzay boşluğuna yakın bu alanda geleneksel pervanelerin çalışması, atmosferin aşırı seyreltik yapısı ve hiper hızlardaki parçacık akışı nedeniyle imkansızdır. Standart uydular ise sınırlı miktarda kimyasal ya da iyon yakıtı taşıyabildiğinden, sürtünmeyi dengelemek için sürekli motor çalıştırmak görev ömürlerini hızla tüketir.
Bu kısıtlamayı aşmak isteyen bilim insanları, “Atmosferden Beslenen Elektrikli İtki” (ABEP) teknolojisine odaklandı. Sistem, uydunun hareketi sırasında ön yüzeydeki menfezler aracılığıyla toplanan seyrek hava moleküllerini elektrik enerjisiyle iyonlaştırıp arkadan yüksek hızla püskürtüyor. Böylece uyduyu düşüren atmosferik sürtünme, güneş panellerinden sağlanan elektrikle birleşerek uydunun yörüngede kalmasını sağlayan tükenmez bir itici güce dönüşüyor.
Yüksek çözünürlük ve uzay çöpü sorununa doğal çözüm
Dünya’ya son derece yakın uçmanın sağladığı operasyonel avantajlar oldukça büyüktür:
- Net Görüntüleme: Yeryüzüne yakın olmak, mevcut kamera ve optik sistemlerle 1 metre altı çözünürlükte yüksek kaliteli istihbarat ve gözlem verisi elde edilmesini sağlar.
- Sıfır Gecikme: Sinyal mesafesi kısaldığı için küresel internet ve telekomünikasyon sistemlerindeki veri iletim gecikmesi en aza iner.
- Temiz Yörünge: Görev süresi dolan uydular motorları kapandığı anda atmosferin yoğun katmanlarına çekilerek tamamen yanar ve uzay enkazı oluşturmaz.
Mühendislerin önündeki en kritik engel, yüksek hızdaki atomik oksijen moleküllerinin uydu yüzeyinde ve motor bileşenlerinde yol açtığı aşındırıcı korozyondur. Laboratuvar ortamında başarılı sonuçlar veren bu hava soluyan motorların, uzay şartlarında uzun yıllar kesintisiz çalışabilecek dayanıklılığa ulaştırılması hedefleniyor.
