Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Yeni bir uzay uçuşu dönemi mi? Roket itiş gücünde umut verici gelişmeler

11.05.2021
167
Yeni bir uzay uçuşu dönemi mi? Roket itiş gücünde umut verici gelişmeler

ABD Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (Darpa), ay yörüngesinde kullanılmak üzere nükleer fisyon termal roketleri geliştirmek için Blue Origin, Lockheed Martin ve General Atomics adında üç özel şirkete sahiptir.

Böyle bir gelişme, eğer uçurulursa, yeni bir uzay uçuşu çağını başlatabilir. Bununla birlikte, roket itiş gücündeki birkaç heyecan verici yoldan sadece biri. İşte diğerleri.

Kimyasal roketler

Uzay aracı için standart itme aracı kimyasal roketler kullanır. İki ana türü vardır: katı yakıtlı (Uzay Mekiği) ve sıvı yakıtlı (gibi).

Her iki durumda da, bir yanma odası içinde çok sıcak, yüksek basınçlı bir gaz üretmek için kimyasal bir reaksiyon kullanılır. Motor memesi, bu gaz için tek çıkışı sağlar ve sonuçta dışarı doğru genişleyerek itme sağlar.

Kimyasal reaksiyon, sıvı hidrojen veya toz alüminyum gibi bir yakıt ve oksijen gibi bir oksitleyici (kimyasal reaksiyonlar üreten bir ajan) gerektirir. Nihayetinde bir roket motorunun verimliliğini de belirleyen birçok başka değişken vardır ve bilim adamları ve mühendisler her zaman belirli bir tasarımdan daha fazla itme ve yakıt verimliliği elde etmeye çalışırlar.

Son zamanlarda, özel şirket SpaceX, Starship fırlatıcı prototipini yürütüyordu. Bu araç, yakıt için metan ve oksitleyici için oksijen yakan bir ” tam akış aşamalı yanma (FFSC) motoru ” kullanıyor. Bu tür tasarımlar 1960’larda Ruslar ve 2000’lerde ABD hükümeti tarafından test edildi, ancak henüz hiçbiri uzayda uçmadı. Motorlar yakıt açısından çok daha verimlidir ve geleneksel tasarımlara göre çok daha yüksek bir ağırlık / ağırlık oranı oluşturabilir.

Fisyon termal roketleri

Bir atomun çekirdeği, proton ve nötron adı verilen atom altı parçacıklardan oluşur. Bunlar bir elementin kütlesini belirler ve ne kadar çok proton ve nötron olursa o kadar ağırdır. Bazı atom çekirdekleri kararsızdır ve nötron bombardımanına tutulduğunda birkaç küçük çekirdeğe bölünebilir. Bu işlemdir ve muazzam miktarda enerji açığa çıkarabilir. Çekirdekler bozuldukça, daha fazla atomu çatlatmaya devam eden daha fazla nötron salgılarlar ve bir zincirleme reaksiyon oluştururlar.

Bir nükleer fisyon termal roketinde, hidrojen gibi bir itici gaz, nükleer fisyon tarafından yüksek sıcaklıklara ısıtılır ve reaktör odasında yüksek basınçlı bir gaz oluşturur. Kimyasal roketlerde olduğu gibi, bu da yalnızca roket nozülü yoluyla kaçabilir ve yine itme kuvveti oluşturur. Nükleer fisyon roketlerinin, büyük yükleri Dünya yüzeyinden uzaya kaldırmak için gerekli türden bir itiş gücü üretmesi öngörülmüyor. Yine de uzaya girdikten sonra, kimyasal roketlerden çok daha etkilidirler – belirli bir itici gaz kütlesi için, bir uzay aracını çok daha yüksek hızlara hızlandırabilirler.

Nükleer roket motoru 1967’de Nevada’daki Jackass Flats’teki test standına taşınıyor. AEC-NASA

Nükleer fisyon roketleri uzayda hiç uçulmadı, ancak yerde test edildi. Gelecekteki mürettebatlı görevler için Dünya ile Mars arasındaki uçuş sürelerini yaklaşık yedi aydan kısaltabilmeliler. Bununla birlikte, açık dezavantajlar arasında, radyoaktif atık üretimi ve radyoaktif materyalin geniş bir alana yayılmasına neden olabilecek bir fırlatma hatası olasılığı bulunmaktadır.

Büyük bir mühendislik sorunu, bir reaktörü bir uzay aracına sığacak şekilde yeterince küçültmektir. Kompakt fisyon reaktörlerinin üretiminde, bir fisyon reaktörünün geliştirilmesi de dahil olmak üzere, halihazırda gelişen bir endüstri var.

Elektrikli itici

Bir temel, gerçek iyon sürücüleri yüklü parçacıklar üretir (iyonizasyon), bunları elektrik alanlarını kullanarak hızlandırır ve ardından onları bir iticiden ateşler. İtici, ksenon gibi bir gazdır, oldukça ağır bir elementtir ve kolaylıkla elektriksel olarak şarj edilebilir.

Nasa’nın Derin Uzay 1. Nasa’nın iyon iticisi

Yüklü ksenon atomları iticiden hızlanırken, çok az miktarda momentum (kütle ve hızın ürünü) uzay aracına aktararak yumuşak bir itme sağlarlar. Yavaş olsalar da iyon sürücüler, tüm uzay aracı tahrik yöntemleri arasında yakıt açısından en verimli olanıdır, bu yüzden bizi daha da ileriye götürebilir. İyon sürücüler yaygın olarak tutum kontrolü için (bir uzay aracının baktığı yönün değiştirilmesi) kullanılır ve bunlar için düşünülmüştür.

Mevcut iyon motorları, onları etkili bir şekilde güneş enerjisiyle güçlendiriyor ve çok az itici gerektiriyor. Esa’s to the Moon’da ve Merkür yolunda kullanılmışlardır. Nasa şu anda Ay’ın yörüngesinde dolaşacak bir ileri karakol için yüksek güçlü bir elektrikli tahrik sistemi geliştiriyor.

Güneş yelkenleri

İtici güç genellikle belirli bir tanıma sahip itici güç gerektirse de, yalnızca Güneş’in kendisinden gelen ışığa dayanan daha ” yeşil ” bir yöntem.

Ikaros güneş yelken. Pavel Hrdlička, Wikipedia,

Yelkenler, momentumun korunmasının fiziksel özelliğine dayanır. Yeryüzünde bu momentumu, yelken açarken bir tabakaya üflenen hava parçacıklarının oluşturduğu dinamik bir basınç olarak görmeye alışkınız. Işık, kütlesi olmayan, ancak momentumları olan ve yelken açabilecek gücü olan ışıktır. Tek tek fotonların enerjileri çok küçük olduğundan, kayda değer bir hızlanma için son derece büyük bir yelken boyutu gereklidir.

Hız kazanımı, Güneş’ten ne kadar uzakta olduğunuza da bağlı olacaktır. Dünya’da güneş ışığından alınan güç metrekare başına yaklaşık 1,3 kW’tır. Futbol sahası büyüklüğünde bir yelkenimiz olsaydı, bu 9,3 MW’a eşit olur ve düşük kütleli bir nesneye bile çok düşük bir ivme sağlar.

Güneş yelkenleri, Venüs tarafından başarıyla uçan Japonlar ve şu anda Dünya çevresinde yörüngede olan Gezegen Topluluğu tarafından test edildi.

Verimliliği artırmanın ve yelken boyutunu azaltmanın bir yolu a. Lazerler, çok daha yüksek hızlanma sağlamak için bir yelkene yönlendirilebilen çok yoğun foton ışınları üretir, ancak atmosferdeki yoğunluk kaybını önlemek için Dünya yörüngesine inşa edilmesini gerektirir. Lazerler aynı zamanda uzay çöpünün yörüngeden çıkarılmasının bir aracı olarak da kullanılmıştır – lazerden gelen ışık bir yörünge çöpünü yavaşlatabilir, bu da yörüngeden düşebilir ve atmosferde yanabilir.

Nükleer fisyon roketlerinin geliştirilmesi bazılarını heyecanlandırabilir ve diğerlerini endişelendirebilir. Bununla birlikte, özel şirketler ve ulusal uzay ajansları, uzayda sürekli insan varlığını giderek daha fazla taahhüt ettikçe, bu alternatif itme araçları daha yaygın hale gelecek ve yeni ortaya çıkan uzay yolculuğu uygarlığımızda devrim yaratma potansiyeline sahip olacak.

Kaynak: The Conversation

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.