Güncel

“Uzay yolculuğu yapan çok gezegenli bir tür olarak buna sahip olduğumuz bir geleceği düşünün… Heyecan ve ilham verici bir gelecek bu.” Biraz önce okuduğunuz sözlerin sahibi Elon Musk. Dergimizin 76. sayısında (Mayıs – Haziran 2022), çeliğe âşık bu ilginç adamdan, projeleri ve düşüncelerinden bahsetmiş, çeliğe olan bakış açısının yanı sıra insanlığı Ay ve Mars’a koloniler kurmak amacıyla götürecek Starship uzay aracı hakkında bilgiler aktarmıştık.

Elon Musk’ın kurucusu olduğu SpaceX firması, 20 Nisan 2023 tarihinde dünyanın en büyük roketi unvanına sahip dev çelik Starship’in ilk yörünge testini gerçekleştirdi. Test, motorlar ve fırlatma rampası nedeniyle hayal kırıklığı yaratsa da SpaceX mühendisleri ve Elon Musk yaşanan sorunlar hakkında net açıklamalar yaptılar. Elon Musk, başarısız fırlatma girişimin ardından bir sonraki fırlatma için beton yerine çeliğe güveneceklerinin bilgisini de paylaştı. Çelik ile güçlendirilmiş yeni fırlatma rampası ve Starship ile ilgili ayrıntılara girmeden önce çok gezegenli tür olmanın ne olduğunun altını çizmek bu özel görevde çeliğin sağladığı faydaları anlamak açısından iyi olacak.

Çelik ile Emekleme Döneminden Göklere
İnsanlık, özellikle 1950’den sonra uzay ile ilgili büyük başarılara imza attı. Uzay Çağı olarak adlandırılan ve halen içerisinde bulunduğumuz bu dönem, Sovyet Sosyalist Cumhuriyetler Birliği’nin (S.S.C.B) 4 Ekim 1957 tarihinde Sputnik 1 uydusunu fırlatması ile başladı. Dünyanın ilk yapay uydusu olan ve 83 kg ağırlığa sahip Sputnik 1, gezegenimizin çevresini 98,1 dakikada dolaşmayı başardı. Uzay Çağı bir bakıma dev güçlerin yeni savaş alanıydı. Ancak bu yeni savaşta silahlar ve askerler değil roketler, uydular, bilim insanları yarışıyordu. Amerika Birleşik Devletleri (ABD) ile Sovyetler arasındaki bu yarışta Sovyetler tarafı 1957 yılındaki bu başarının üzerine 12 Nisan 1961’de Vostok 1 yörünge uçuşu ile Yuri Gagarin’i uzaya gönderdi. Böylece Yuri Gagarin uzaya çıkan ilk insan olurken Ruslar da Uzay Çağı’nın öncüsü durumuna geçtiler. 1963 yılına gelindiğinde ise Vostok 6 ile uzaya çıkan Valentina Tereşkova bu görevi gerçekleştiren ilk kadın ve sivil oldu.

Rusların elde ettiği bu başarılar özellikle Soğuk Savaş döneminde ABD’de büyük bir geride kalmışlık hissi yaratırken 25 Mayıs 1961’de açıklamalarda bulunan dönemin ABD Başkanı John F. Kennedy’nin 10 yıldan önce Ay’a insan götürme vizyonu 1969 yılında Apollo 11 görevi ile gerçeğe dönüştü. Uzay rekabetinin bir sonucu olarak insanlık uydusu Ay’a ulaşmayı başardı. Ancak bu türümüz için yeterli değildi. Sayısız uydu, uzay teleskopu, insansız araç ve mekik, fethedilecek yeni vaat edilen topraklara yani uzaya gönderildi. Uzaydaki yarış devam ederken gezegenimizde birçok siyasi değişim de yaşandı. 1991 yılında önce Varşova Paktı ardından da S.S.C.B dağıldı ve Soğuk Savaş sona erdi. Uzay araştırmaları ABD ve Rusya tekelinden çıkıp teknoloji açısından gelişmiş birçok ülkenin politik hedefi haline dönüştü. Günümüzde ise sadece devlet kuruluşları değil SpaceX gibi birçok özel kuruluş uzay araştırmalarını hem bağımsız hem de devlet destekli kurumlar ile iş birliği yaparak yönetiyor. Tüm bu gelişmeler, uygarlıkların teknolojik gelişimlerini, iletişim kurma doğrultusunda kullanabilecekleri enerji miktarına göre değerlendiren Kardeşev Ölçeği’ne göre insanlığın TİP 1 medeniyet (gezegensel uygarlık) seviyesine ulaşması adına büyük önem taşıyor.

1964 yılında Sovyet astronom Nikolay Kardaşev’in geliştirdiği Kardeşev ölçeği; evrende var olabilecek medeniyetleri, ürettikleri ve tükettikleri enerjiye göre tanımlayan bir ölçüm sistemi. Kardeşev’e göre; bir medeniyet ne kadar fazla gelişmiş ise daha fazla alana ve enerjiye ihtiyaç duyacaktır. Ölçeğe göre; evrendeki medeniyetler, TİP 1, TİP 2 ve TİP 3 olmak üzere üç farklı kategoride incelenir ¹.

TİP 1 medeniyetler; en basit ifadeyle yaşadıkları gezegendeki enerji kaynaklarını kontrol edip kullanabilen canlıları sınıflandırmak için kullanılır. Kardeşev’e göre; bu medeniyetler teknoloji seviyesi olarak Dünya’ya yakındırlar. TİP 2 medeniyetler ise “Yıldızsal Medeniyetler” olarak tanımlanırlar. Bunlar kendi yıldızının enerjisini kullanırlar. TİP 3 medeniyetler “Galaktik Medeniyetler” olarak nitelenirler. Bu medeniyetler kendi galaksilerinin tüm enerjisinden faydalanırlar. TİP 1, TİP 2 ve TİP 3 medeniyetler aynı zamanda uzayda yolculuk yapabilen çok gezegenli türlerdir. İnsanlık şu an TİP 1 medeniyet seviyesi için bile emekleme dönemindedir. Ancak çeliğin gücü sayesinde çok gezegenli bir tür olmamıza kısa bir süre kala, eğer bunu başarabilirsek, TİP 1 medeniyet seviyesine ulaşma adına insanlık için dev bir adım daha atılmış olacağı ortadadır.

Starship Uçuş Testi
20 Nisan 2023 tarihinde başta NASA olmak üzere birçok devletin uzay ajansı ve uzay meraklıları Teksas’ta gerçekleştirilen Starship’in fırlatma testini yakından takip ettiler. Başarılı bir kalkış yapan roket 39 km yüksekliğe ulaştıktan sonra kendi etrafında dönmeye ve irtifa kaybetmeye başladı. Rotadan çıkan roket kontrol merkezinden gelen talimatla kontrollü bir şekilde patlatıldı. SpaceX tarafından yapılan resmî açıklamada "Test uçuşu sırasında birkaç motor arızalandı, irtifa kaybı yaşandı ve roket takla atmaya başladı. Ardından testin tamamlanması için komut verildi." ifadeleri kullanıldı. Starship, SuperHeavy olarak isimlendirilen 33 adet roket motoruna sahip bir araç. Fırlatma anında 3 motorun çalışmadığı kameralara da yansıdı. Roket irtifa kazanmaya devam ettikçe diğer motorların da işlevsiz kaldığı görüldü. Yaşanan bu gelişmenin ardından Uçuş Sonlandırma Sistemi aktif hale getirildi ve uzay aracının kontrollü bir şekilde havada imha edilme işlemi gerçekleştirildi ².

Yaşanan kontrollü imha sürecine rağmen, insansız olarak gerçekleştirilen bu test uçuşu her ne kadar uzay tutkunlarını hayal kırıklığına uğratsa da aslında süreç SpaceX açısından büyük bir başarıydı. Çünkü SpaceX ilk hedef olarak Starship’in platformdan ayrılmasını hedeflemişti. Şirket, kurulduğu günden beri tüm roketlerinde deneme – yanılma – ders alma ve çözüm üretme yöntemi ile ilerliyor. Bu testlerde, kalkış ve inişte yaşanan sorunlardan dersler çıkarılarak defalarca yapılan fırlatmalar ile başarılı sonuçlar alınıyor. Fırlatmayı Kaliforniya’da izleyen Elon Musk, “Önümüzdeki aylarda yapacağımız deneme uçuşu için çok şey öğrendik." derken, SpaceX fırlatmayla ilgili olarak, "Ekiplerimiz veriler üzerinde çalışmaya devam edecek ve bir sonraki fırlatma denemesine hazırlanacak. Böyle bir denemede öğrendiğimiz her şey bir başarıdır. SpaceX, yaşamı çok gezegenli bir hale getirmeye çalışırken bugünkü deneme Starship'in güvenilirliğini artırmamıza yardımcı olacak. Tüm SpaceX ekibini kutlarız.” açıklamasında bulundu ³.

Alüminyum veya Karbon Fiber Yerine Çelik
Uzay teknolojisinde çelik kullanımı aslında yeni bir kavram değil. 1950’lerde birçok roket programında çelik kullanılmaya çalışıldı ancak o dönemki teknolojik yetersizlikler nedeniyle (hızlı bir şekilde korozyon gerçekleşmesi) çelik kullanımı rafa kalktı. Yıllar sonra çeliğe olan sevgisini ve bu malzemeye olan güvenini her fırsatta medyayla paylaşan Elon Musk ile çelik bir kez daha uzay gündeminde kendisine yer buldu.

Elon Musk, uzay teknolojisinde paslanmaz çelik kullanma isteğinin nedenlerini, güvenlik, malzeme maliyeti arasındaki farklar ve yakıt tasarrufu başlıklarıyla açıklarken Starship’te çelik kullanımıyla ilgili olarak şunları söyledi; “Starship’i yeniden tasarladık. Özel bir paslanmaz çelik alaşımı kullandık. Karbon fiber kullanıyorduk. Ancak bu çok yavaş ilerliyordu ve kilogram başına maliyeti 135 dolardı. Paslanmaz çelik ise karbon fibere nazaran çok ucuz. Çoğu çelik kriyojenik (çok düşük) sıcaklıklara ulaştıkça çok kırılgan hale gelir. Üzerine sıvı nitrojen püskürtün ve bir çekiçle vurun, cam gibi kırılır. Ancak bu durum yüksek krom – nikel içeriğe sahip paslanmaz çelik için geçerli değildir. Bu malzeme aslında gücü artırır ve süneklik çok yüksektir. Bizim harika bir metalürji grubumuz var. Bu roketlerde yüksek 301kalite paslanmaz çeliği kullanacağız. Bu tip çelik programa büyük bir hız kazandıracak. Maliyet avantajı da var. Çeliğin kilogramı sadece 3 dolar.”⁴

Starship’in gövdesi ve SuperHeavy için ilk olarak SpaceX ekibi tarafından karbon fiber düşünülmüş ve planlamalar bu yönde başlamıştı. Ancak süreç ilerlerken Elon Musk’ın vizyonu devreye girdi ve paslanmaz çelik uzay teknolojisi için yeni bir boyut olarak ortaya çıktı. Uzay yolculukları, fırlatma aşaması, sıra dışı sıcaklık farkları nedeniyle dayanıklılık zorunluluğunu beraberinde getiriyor. Unutulmaması gereken ana faktör Starship’in insanlı bir uzay aracı olduğu. Yani yapılacak en ufak bir hata Challenger Uzay Mekiği’nin başına geldiği gibi can kayıpları ile sonuçlanabilir. 28 Ocak 1986 tarihinde, Challenger kalkışından 73 saniye sonra havada patlamış ve yedi astronot hayata veda etmişti. Böyle bir durumun, atmosferdeki ve uzaydaki şartlar dikkate alındığında bir kez daha yaşanmaması için paslanmaz çelik kritik öneme sahip.

Alüminyum veya karbon fiber, 150°C'lik kararlı durum çalışma sıcaklığı ile sınırlıyken, kısa süre de olsa 180-200°C'de güvenlik sağlayabilir. Ancak bu durum malzemenin zayıflamasına da neden olur. Uygun ısı dağılımı kontrollerine sahip paslanmaz çelik ise 820-870°C'ye kadar yüksek sıcaklıklarda performans sağlar. Ayrıca uzay aracında bulunan ısı kalkanı da iki paslanmaz çelik katmana sahip. Bu iki katman su akan kirişlerle birleştirilmiş durumda. Dış kısımda yer alan, suyun akmasına izin veren ve terleyerek soğutma yoluyla sıcaklıkları düşük tutan mikro delikler aracın yüksek ısıda mukavemetini artırmakta.

Bu zorlu görev için çeliğin bir diğer avantajı ise kırılmıyor oluşu… Uzay ortamında sıcaklık -270°C'yi buluyor. Bünyesindeki CrNi (krom ve nikel) içeriği sayesinde çok düşük sıcaklıklarda paslanmaz çeliğin dayanıklılığı %50 oranında artıyor ⁵. Mars gibi sıra dışı bir gezegende mürettebatın ve kolonizasyon için gönderilecek insanların hayatta kalmasını ayrıca gönderilecek hayati öneme sahip ekipmanların çalışır halde kalmasını istiyorsanız paslanmaz çelik sağladığı büyük avantajlarla öne çıkıyor.

Tekrar Tekrar Kullanılacak
Starship için asıl hedef Mars’a bir kez gidip orada kalmak değil. Uzay aracı tekrar tekrar sefer yaparak insanlığı Mars’a taşıyacak. Elon Musk, marsta ilk koloniyi kurmak için 1000 adet Starship ile 20 yıl boyunca kargo ve insan taşımanın gerekli olduğunu düşünüyor. Uzay aracının inişten bir saat sonra tekrar uçuşa geçebilecek hale gelmesi planlanıyor. Starship’i geliştirme adına SpaceX metalürji ekibi paslanmaz çelik alaşımları üzerinde çalışmalarına devam ediyorlar. (301- 304L kalite paslanmaz çelik)

Paslanmaz çeliğin avantajlarından sonuna kadar yararlanan Starship’in görevi sadece insanlığın çok gezegenli bir türe evrilmesini sağlayacak bir ulaşım aracından daha fazlası da olabilir. Bir araya getirilen modüller sayesinde Dünya yörüngesinde yapay uydu vazifesi gören ve 1998 yılından beri insanlığa hizmet eden Uluslararası Uzay İstasyonu, Starship’in boyutları, zor koşullara sağladığı dayanım, daha fazla insan taşıma kapasitesi ve maliyet avantajları nedeniyle yakın gelecekte yerini yapay uydu olarak Starship’lere bırakabilir ⁶.

Çelik Levhalı Fırlatma Rampası
20 Nisan 2023 tarihinde gerçekleştirilen başarılı fırlatma ancak başarısız yörünge testinin ardından yeni testin sorunsuz gerçekleşmesi adına çalışmalarına devam eden SpaceX şirketi, yaklaşık üç aydır devasa su soğutmalı çelik levhalı rampayı yeni teste yetiştirmeye çalışıyor. 20 Nisan’da yapılan testte beton parçalarının fırlatmanın etkisiyle parçalandığı ve kilometrelerce uzaklığa savrulduğu görüldü. Yaşanan bu olumsuzluğun ardından Elon Musk, sosyal medyadan yaptığı açıklamada, statik yangın testinin betonun sağlamlığı konusunda kendilerini yanılttığını söyledi.

Beton, kum ve metal parçalarının çevreye dağılması büyük sıkıntıları da beraberinde getirdi. 6 km uzaklıkta yer alan Port Isabel kentine ulaşan beton ve toz partikülleri otomobilleri ve yüzeyleri kaplarken kentteki işletmelerden birinin camları da kırıldı. Çevre koruma kuruluşları, roket fırlatmasını onayladığı için Federal Havacılık Dairesi’ne dava açtı ⁷.

Elon Musk, yeni fırlatma testi için belirledikleri zaman aralığını da yine sahibi olduğu twitter platformundan açıkladı. 13 Haziran’da bir takipçisinin mesajını yanıtlayan başarılı girişimci, 6 ilâ 8 hafta içerisinde yeni fırlatma testinin gerçekleşeceğini duyurdu. NASA, Starship’in yeni fırlatma testinin başarısını yakın bir şekilde takip ediyor. Çünkü NASA, Artemis 3 görevinin bir parçası olan Starship ile 2025’in sonunda Ay’a insansız bir uçuş gerçekleştirmeyi hedeflediğini açıkladı.

Çelik Yapılar dergisi olarak Starship ve SpaceX özelinde çelikle ilgili yaşanan gelişmeleri önümüzdeki sayılarımızda da sizlerle paylaşmaya devam edeceğiz.

KAYNAKÇA

1 - Kardashev Ölçeği Nedir? Medeniyetimiz Gelecekte Neye Benzeyecek?
https://evrimagaci.org/kardashev-olcegi-nedir-medeniyetimiz-gelecekte-neye-benzeyecek-961
2 - Dünyanın En Güçlü Roketi Starship Neden Patladı?
https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/dunyanin-en-guclu-roketi-starship-neden-patladi
3 - SpaceX'in Geliştirdiği En Güçlü Roket Starship'in Fırlatma Sonrası İnfilak Etmesi Neden Başarı Olarak Görülüyor?
https://www.bbc.com/turkce/articles/cekdz4z49k4o
4 - Elon Musk: Why I'm Building the Starship out of Stainless Steel https://www.popularmechanics.com/space/rockets/a25953663/elon-musk-spacex-bfr-stainless-steel/
5 - SpaceX Relies on Stainless-Steel for Starship Mars Rocket
https://worldsteel.org/steel-stories/innovation/spacex-relies-on-stainless-steel-for-starship-mars-rocket/
6 - NASA Will Make SpaceX Starship into Space Stations
https://www.nextbigfuture.com/2023/06/NASA-will-make-spacex-starship-into-a-space-station.html
7 - Çevreciler, SpaceX Roketinin Fırlatılmasına ‘Kestirme Yoldan ÇED’ Verildiği İçin Dava Açtı.
https://yesilgazete.org/cevreciler-spacex-roketinin-firlatilmasina-kestirme-yoldan-ced-verildigi-icin-dava-acti