Uzay Asansörleri Düşündüğünüzden Daha Az Bilim Kurgu



Uzay Asansörleri Düşündüğünüzden Daha Az Bilim Kurgu

Uzay asansörleri genellikle bir bilim kurgu rüyası olarak görülüp göz ardı edilir, ancak onların yakında var olacağına inanıyorum – belki yirmi veya otuz yıl sonra. Havacılık ve uzay mühendisi ve fizik profesörü olarak kariyerim boyunca, Dünya’dan uzaya uzanan, insanların ve kargoların kolayca seyahat edebileceği bir kablo kavramına geri dönüp duruyorum. Son yıllarda ben ve diğer araştırmacılar, tasarımları kurcalamanın ve tasarımlarla ilgili soruları yanıtlamanın yeni yollarını bulduk. uzay asansörleri nasıl çalışabilir.

Bir uzay asansörü inşa etmek için birçok neden var. Bariz olanı, büyük enerji ve maliyet tasarruflarıdır; yörüngeye çıkmanın roketlerden çok daha pratik bir yolu. Genellikle gözden kaçan bir başka neden de erişilebilirliktir. Uzaya yolculuklar rutin hale geldikçe ve çoğunlukla hava koşullarından bağımsız hale geldikçe, “uzay görevi” kelimesinin yerini “transit” alacaktır. İnsanları içeren geçişler, astronotların her fırlatmada yaşamları için göz ardı edilemez bir riski kabul etmeleri gereken mevcut uygulamalardan daha güvenli olacaktır. Bir uzay asansörü, tüm güneş sistemine bir köprü haline gelir. Alt kısımda bir yükü bırakın ve Dünya’nın yörüngesine oturun, ancak bunu üst kısımda yapın ve güneşin yörüngesine oturtun; hepsi yakıtsız.

Bir uzay asansörü savunucusu gibi görünsem de, gerçek şu ki, mekaniklerini incelemekten zevk alıyorum. Muazzam sorunların olduğu bir dünyada, bu tür projelerin hayalini kurmak, bu gezegende sorumlu muhafızlar haline geldiğimiz bir senaryoyu tasavvur etmeme izin veriyor.

Hikayem 2004 yılında, tezimi yöneteceğini umarak Profesör Arun Misra’nın ofisinde oturan bir yüksek lisans öğrencisiyken başlıyor. Misra, McGill Üniversitesi’ndeki makine mühendisliği bölümünde önde gelen uzay uzmanıydı, bu yüzden biraz gözüm korkmuştu. Konuşma şöyle bir şey oldu:

Ben: Sizce ne tür bir araştırma yapabilirim?

Misra: Hiç uzay asansörü duydun mu?

Ben: Hayır. Ne var?

Misra: Dünyanın ekvatorundan yukarıya doğru uzanan ve uzak uçtaki bir uyduya sabitlenmiş 100.000 kilometre uzunluğunda bir kablo hayal edin. Sistem Dünya ile birlikte döner. Tırmanıcılar, yükleri taşıyan kabloyu ölçeklendirebilir ve ardından bunları uzaya bırakabilir. Bu sistemin dinamiklerini inceleyebileceğinizi düşünüyordum.

Ben: Kulağa… zor geliyor.

Misra: Senin işin zor olmayacak. Burada, Dünya’da gerçek bir uzay asansörü inşa etmek….
Bu zor olacak.

Birkaç yıl ileri sarın. başlıklı yüksek lisans tezimi yakın zamanda yayımlamıştım. Bir Uzay Asansörünün Dinamiği. Artık uydu tasarımında mühendis olarak çalışıyordum. Hafta sonu dışarıdayken, arkadaşım beni arkadaşı Colin’e “uzay asansörü görevlisi” olarak tanıttı. Karım gözlerini devirdi. Colin’e bir uzay asansörünün nasıl çalışabileceğini anlattım.

Ben: Ekvatorda durup jeosenkronize bir yörüngede (yaklaşık 36.000 kilometre yükseklikte) bir uyduya bakarsanız, uzayda sabit görünür, hızı tam olarak doğru olduğu için günde bir kez Dünya etrafında bağlantısız döner. Şimdi, bu uydu Dünya’ya bir kablo bırakırken, aynı anda daha yükseğe çıkmak için yakıt kullanıyor. Uydu tam olarak doğru yüksekliğe ulaştığında kablo Dünya ucuna bağlanır ve sistem hâlâ dünya ile birlikte döner. Kablo, mekanik tırmanıcıların dikey bir demiryolu üzerindeki trenler gibi tırmanarak yükleri uzaya ulaştırdığı ray haline geliyor.

Colin: Ama kabloyu gergin tutan ne?

Ben: Birbiriyle rekabet eden ve kablonun uzunluğu boyunca değişen yerçekimi ve merkezkaç etkilerinin bir kombinasyonu. Jeosenkronize yörüngenin altında yerçekimi kazanır ve onun ötesinde merkezkaç etkileri kazanır. Sonuç, tam olarak jeosenkronize yörüngede maksimum miktarda olmak üzere baştan sona gerilimdir.

Colin: Cuma gecesi. Daha küçük kelimeler kullanın.

Ben: Onu inşa etmek için özgül mukavemeti çelikten yaklaşık 50 kat daha yüksek olan bir malzemeye ihtiyacımız var. Ancak bu arada, ben ve dünyadaki bir avuç insan bu sorunun çözüleceğini iddia ediyor ve beklerken uzay asansörlerinin diğer mühendislik yönleriyle uğraşıyoruz.

Rad.

2014’te eşimle Colin’le yollarımız yeniden kesişti. “Uzay asansörü nasıl gidiyor?” O sordu. Karım gözlerini kapattı, yüzü “Lütfen, hayır” diyordu.

Colin: Anlamadığım şey, kablonun alt kısmından bir tırmanıcı yüklendiğinde neden tüm kablo çekilmiyor?

Ben: Bir tırmanıcı GEO’nun altında, özellikle Dünya’nın yakınında bulunuyorsa, kablonun ucu biraz aşağı hareket eder ve kablo boyunca gerilim profili değişir. Asıl sorun, kablonun tırmanıcı ile Dünya arasındaki kısmının gerilimde bir düşüş yaşamasıdır (örneğin, elastik bir bandı gergin bir şekilde dikey olarak tutarsanız ve sonra bunun yarısına bir kütle yapıştırırsanız). Gerginlik sıfıra düşerse, kablo artık gergin olmayacak ve yapı doğal stabilitesini kaybedecektir. Bir tırmanıcının (ve taşıdığı her şeyin), toplam kablo kütlesinin yaklaşık yüzde 1’i kadar bir maksimum kütleye sahip olabileceği ortaya çıktı. Bu hala çok fazla bir kütle, çünkü kablonun yüzlerce ton olması bekleniyor.

Colin: Kablo malzemesi nasıl gidiyor?

Ben: Sana söyledim, bu benim işim değil.

Colin: Devam et dostum!

Yıl 2022. Geçenlerde, fizik dersi verdiğim Vanier College’da bir seminerde uzay asansörleri üzerine ara sıra yaptığım yaklaşık yirmi yıllık çalışmanın bir özetini sunuyordum. Konuşma biter ve Soru-Cevap bölümü başlar.

Öğrenci 1: Asansörün yapım malzemesi ne zaman hazır olacak?

Ben: Potansiyel olarak uygun malzemelerin sentezi son yıllarda ilerleme kaydetmiş olsa da, hala bir malzeme çözümünden (yeterli özelliklere sahip ve makul bir maliyetle oldukça hızlı bir şekilde üretilebilen) en az 10 yıl uzaktayız. Yeni teknolojilerin daha iyi malzeme bilimini beklemesi alışılmadık bir durum değil ve neyse ki uzay asansörleriyle ilgisi olmayan nedenlerle malzeme araştırmaları devam ediyor.

Öğrenci 2: Kulağa gerçekten harika geliyor. Ama neden inşa etmeliyiz?

Ben: Düşündüğünüzde, bir ulaşım aracı olarak roketler çok saçma. Tipik bir uzay görevi için, fırlatma rampasındaki toplam kütlenin yüzde 90’ından fazlası dır-dir yakıt! Motorsuz bir arabada olmak gibi, sadece 100.000 litrelik basınçlı yakıt deposu. Dünya’nın yerçekiminden kurtulmanın bu verimsiz yöntemini uzaya giden daha yeşil bir yolla değiştirmeliyiz.

NASA, 2040’tan önce insanları Mars’a götürmeyi planlıyor. Operasyonel bir uzay asansörümüz olmadan önce insanların gerçekten de (yüz milyarlarca dolarlık bir maliyetle) Mars’ta yürüyeceklerinden şüpheleniyorum, ancak bunun sürdürülebilir bir çaba olması için, uzay asansörü gibi bir altyapıya ihtiyaç duyar ve er ya da geç daha iyi olur.

Öğrenci 3: Peki, sizce ne zaman inşa edilecek?

Ben: Ünlü yazar ve mühendis Arthur C. Clarke, romanı Cennet Çeşmeleri İlk uzay asansörünün inşasını anlatıyor, 1990’ların başında bu soru soruldu. Ünlü yanıtı, “Muhtemelen herkes gülmeyi bıraktıktan yaklaşık 50 yıl sonra” oldu. Daha modern bir cevap şu olabilir: “Elon Musk bunun için övgü almaya başladığında yakın olduğumuzu anlayacağız.”

Bugün, Arun’un (evet, hala birlikte çalışıyoruz ve şimdi ona böyle hitap ediyorum ve bu her zaman biraz tuhaf olacak) ofisinde gergin bir şekilde otururken yaptığım gibi hissediyorum. Uzaya giden bu zarif cadde, hayal gücümü ele geçiriyor ve içimi umutla dolduruyor.

Bu bir görüş ve analiz yazısıdır ve yazar veya yazarlar tarafından ifade edilen görüşler mutlaka o kişiye ait değildir. Bilimsel amerikalı.



Kaynak : https://www.scientificamerican.com/article/space-elevators-are-less-sci-fi-than-you-think/

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir