Uydular Yakıtını Dünya Yörüngesinden Karşılayacak

Yörüngenin dışına çıkmak, iletişimi uzaydan sağlamak, uzay ile bir bağ kurmak her zaman insan merakı ve çalışmaları sayesinde mümkün. Uzay ve uydu denildiğinde daha yükseğe çıkmak akıllara gelse de İspanyol uzay şirketi Kreios Space, yeni nesil itki sistemi üzerinde çalışıyor ve alçağı hedefliyor.

Bu itki sistemi uyduların Dünya atmosferinden topladığı havayı kullanıyor. Şirket, geliştirdiği air-breathing electric propulsion (ABEP) teknolojisini taşıyacak bir uydunun yörüngeye gönderilmesi için Litvanyalı uydu üreticisi Kongsberg NanoAvionics ile anlaşmaya vardı.

Belki “bu sistem ne işe yaracak” sorusunu sorabilirsiniz. Eğer geliştirilen teknoloji beklendiği gibi çalışırsa, uydu itki sistemlerinde alışılmış denklem değişebilir ve artık yakıt tankı yerine atmosfer, yakıt yerine kullanılabilir.

‘Uzayda hava yok’ da diyebilirsiniz. Aslında Dünya’nın atmosferi, yeryüzünden yüzlerce kilometre yukarıda tamamen ortadan kalkmıyor. Atmosferin seyrekleştiği bu bölgelerde hala gaz molekülleri var.

Şirket de bu bölgedeki çok alçak Dünya yörüngesini (VLEO) hedefliyor. VLEO genel olarak Dünya’nın yaklaşık 100 ila 400 kilometre üzerindeki bölgeyi ifade ediyor. Geleneksel alçak Dünya yörüngesi (LEO) ise yaklaşık 160 kilometreden başlayıp 2 bin kilometreye kadar uzanabiliyor.

Aradaki fark yalnızca mesafe gibi görünse de fizik kurallarının değiştiği bir bölge. VLEO’da atmosferin yoğunluğu hala uydular üzerinde ciddi bir sürükleme kuvveti oluşturabilecek kadar yüksek. Çalışan bir uydu, Dünya’nın etrafında yalnızca süzülerek yoluna devam edemiyor. Bu da geleneksel yakıt kullanan itki sistemleri için problem anlamına geliyor.

Kreios Space’in ABEP sistemi bu problemi farklı bir yöntemle çözmeye çalışıyor. Bir nevi uydu, havayı içine çekip yeniden dışarı atacak. Sistem, uydunun önünden geçen atmosferik gazı topluyor. Ardından bu gaz elektrik enerjisi kullanılarak ısıtılıyor ve iyonlaştırılıyor. Son aşamada ortaya çıkan parçacıklar yüksek hızla dışarı atılarak itki oluşturuyor.

Başka bir deyişle uydu, yanında tonlarca yakıt taşımaktansa içinde bulunduğu ortamı itki kaynağı olarak kullanmaya çalışıyor. Sürekli yakıt ikmali yapabileceği bir ortamda bulunması sistemde harcanan enerjisinin karşılanmasını sağlayabilir.

Bir uydunun Dünya’ya yaklaşmasının avantajları var. Görüntüleme sistemlerinde bu avantajı görebilirsiniz. Bir gözlem uydusu Dünya’ya ne kadar yakınsa, aynı sensör teknolojisiyle daha yüksek çözünürlüklü görüntüler elde etmek mümkün olabilir. Daha düşük yörünge şehirlerin, altyapının, tarım alanlarının, ormanların ve doğal afet bölgelerinin daha ayrıntılı gözlemlenmesini sağlayabilir.

İletişim sistemlerinde de durum benzer. Uydunun Dünya’ya olan mesafesinin azalması, bazı iletişim senaryolarında gecikmenin düşürülmesine ve daha hızlı veri aktarımına yardımcı olabilir. Ancak Dünya’ya yaklaştıkça uydu için uzay daha yoğun hale geliyor. Bu yoğunluk aslında atmosfer.

Dünya yörüngesinde binlerce uydu var. Starlink gibi büyük uydu takımyıldızları, LEO’nun giderek daha kalabalık bir bölgeye dönüşmesine neden oluyor. VLEO ise henüz daha seyrek. Bu durum, yeni nesil uydu sistemleri için cazip bir alan yaratıyor. Fakat aynı zamanda bugüne kadar birçok şirketin bu bölgeden uzak durmasının da temel nedenlerin biri atmosferik sürüklenme.

Bir VLEO uydusu sürekli olarak Dünya’nın atmosferinin üst katmanlarından geçiyor. Bu moleküller uyduyu yavaşlatıyor ve yörüngesini aşağı çekiyor. Uydu yeterli itki üretmezse üretemezse zaman içinde daha da alçalıyor ve sonunda atmosfere giriyor. Bu noktada da yeni nesil itki sistemi probleme çözüm olabiliyor.

Şirket, ABEP sisteminin yörüngedeki ilk gösterimi için Kongsberg NanoAvionics’in MP42 uydu platformunu kullanacak. Henüz kesin bir fırlatma tarihi açıklanmasa da uzay görevi için 2027 yılı hedef olarak gösteriliyor.

Başarılı oluşa ABEP, VLEO’nun ticari olarak kullanılabilir hale gelmesinin önündeki engellerden bazılarını ortadan kaldırabilir. VLEO’nun vaat ettiği şey aslında Dünya’ya yakın, yüksek çözünürlüklü, hızlı ve uzun süre çalışan uydular.

Uydunun bulunduğu ortamdan yararlanarak yakıt problemini çözmesi gelecekte uydular için ‘yakıt bittiğinde görev sona erer’ algısının değişmesini sağlayabilir. Uydu, çevresindeki atmosferden yararlanarak kendisini yörüngede tutabilir. Geleceğin uyduları böylelikle yalnızca uzayda hareket eden makinelerden ziyade içinde bulundukları ortamı kullanarak hayatta kalabilirler.

Ayrıca bu problemin çözümü halihazırda kalabalıklaşan uzaydaki rekabet alanının uzağa gitmek değil de Dünya’ya yakınlaşması anlamına gelebilir.