Falcon Heavy: Uzayın Keşfinde Yeni bir Ufuk mu?

Peki, bunun bilim ve uzay keşfi açısından anlamı ne? Bu, gerçekten de düşük maliyetli ticari uzay uçuşları göreceğimiz yepyeni bir çağın doğuşu mu? Yoksa sırf büyük bir gösteri yapmak adına uzaya para saçan milyarderlerin acayipliklerine mi alkış tutuyoruz? Bunun yanıtını bulabilmek için SpaceX, Falcon roketleri ve günümüz ticari uzay endüstrisinin tarihini biraz eşelemek gerekiyor.

SpaceX, insanoğlunun bir gün başka gezegenlerde de yaşayabilmesini sağlamak hedefiyle 2002 yılında kuruldu. Musk’a göre bunun anlamı toplumun uzay keşiflerine olan ilgisini yeniden canlandırmak, NASA’nın bütçesini artırabilmek ve uzay uçuşlarının maliyetini olabildiğince düşürebilmekti. Şirket, sadece on beş yıl içinde çok fazla yol aldı. Çalışan sayısı 2005 yılında 160 kadarken, şimdi neredeyse 7.000’i geçti. Şimdiye dek elli iki başarılı roket fırlatışı yapan şirket kısa zaman önce 21,5 milyar dolar değerine ulaştı ve 2018 yılı itibariyle gelecekte kırk beş ticari görev daha yapmak üzere sözleşmeler imzaladı.

Falcon roketleri ailesi

Falcon Heavy, Falcon roketleri ailesinin en yeni üyesi. İlk Falcon roketi, Elon Musk’ın 2001 yılında Mars’a minyatür bir sera göndermek için uygun bütçeli bir roket bulamayışı sonrasında tasarlandı. Kendi roketini üretmenin daha ucuza geleceğine karar veren Musk, SpaceX şirketini kurdu ve böylece Falcon 1 dünyaya geldi.

Fırlatılışı 28 Eylül 2008 tarihinde gerçekleşen Falcon 1, yörüngeye ulaşan ilk özel geliştirilmiş sıvı yakıtlı roket oldu. Daha büyük olan Falcon 9 (rakamlar, rokete güç veren ilk aşama motorlarının sayısını temsil ediyor) kısa zaman içinde şirketin esas yükünü çeken roket haline geldi. SpaceX 2010’dan bu yana Falcon 9 roketlerini kullanarak kırk dokuz ticari yük fırlatışı yaptı. Bunların arasında, şirketin Dragon kapsülüyle Uluslararası Uzay İstasyonu’na (ISS) gönderilen on dört ikmal görevi de vardı.

Falcon Heavy aslında modifiye edilmiş bir Falcon 9 roketi ve iki yanına eklenen birer Falcon 9 roketiyle son halini alıyor. Toplamda yirmi yedi adet ilk aşama Merlin motorunun bulunması, roketin 64 tonluk yükü rahatlıkla alçak Dünya yörüngesine taşıyabileceği anlamına geliyor. Spor arabanın ötesinde, tüm yolcuları ve mürettebatıyla, yakıtı ve kargo bölümüyle, hatta lezzetli atıştırmalıklarıyla birlikte bir Boeing 737’yi yörüngeye taşıyabilecek güçte. Tam bir kıyaslama yapabilmek adına Avrupa Uzay Ajansı’nın Ariane roketlerinin 21 ton, Rusya’nın Proton M roketinin 23 ton ve ABD destekli Delta IV Heavy roketinin ise 29 ton taşıma kapasitesine sahip olduğunu belirtelim.

Ancak Falcon roketlerinin esas yeniliği (ve ticari uzay uçuşları için esas dev adım) yeniden kullanılabilme özelliği. Falcon 9 roketlerinin tamamı (Falcon Heavy dâhil) iki aşamalı roketler. Ayrılma sonrasında ilk aşamanın parçaları geri dönüyor ve önceden belirlenmiş bir iniş bölgesine tahrikli iniş gerçekleştiriyor. Roketler temizleniyor, test ediliyor ve birkaç hafta içinde yeniden kullanılmaya hazır hale getiriliyor. SpaceX, Mart 2017’den bu yana tüm ilk aşama roketleri geri döndürüp yeniden kullanmaya çalıştı. Hatta Falcon Heavy’nin test fırlatışında kullanılan iki adet yan roket de bunlardandı. Bu fırlatıştan iki ay önce SpaceX, kullanılmış bir Falcon 9 roketi üzerine yerleştirilen kullanılmış bir Dragon uzay aracıyla Uluslararası Uzay İstasyonu’na ikmal yapmıştı. Roketin önceki fırlatılışından kalan is lekesi hâlâ görünür haldeydi. Bu yaklaşım, her bir roketin maliyetinde önemli bir etki yarattı.

Uzay taşımacılığının değişen maliyeti

Falcon Heavy’yi en yakın rakibi olan Delta IV Heavy ile karşılaştırırsak, arka plandaki kademe atlamayı anlayabiliyoruz. Gözden çıkarılabilir bir maksimum performans konfigürasyonuyla bile Falcon Heavy roketinin alçak Dünya yörüngesine 64 ton çıkarabilmesinin maliyeti 150 milyon dolar, yani yükün bir kilogramı başına 2.300 dolar. Delta IV ağır roketinin şu anki maliyetiyse 350 milyon dolar ve taşıyabildiği yük miktarı sadece 28,7 ton. Bu da kilogram başına 12.100 dolara denk geliyor. Heavy Falcon tamamen yeniden kullanılabilir konfigürasyonda olduğundaysa yörüngeye hâlâ 53 ton çıkarabiliyor ama maliyeti 90 milyon dolara, yani kilogram başına 1.700 dolara düşüyor. Rusya’nın Proton M’i gibi piyasadaki en uygun maliyetli roketlere baktığımızda bile kilogram başına maliyet 2.800 dolar civarında –yani SpaceX’in roketinden neredeyse yüzde kırık daha pahalı. Daha da çarpıcı olanı, Uzay Mekiği döneminde kilogram başına maliyetin 60.000 dolara yakın olduğu gerçeği.

Elbette bu rakamlar kuşkucu gözle bakmayı da gerektiriyor. SpaceX her ne kadar Falcon Heavy’nin yük taşımasında kilogram başına 1.100 dolara kadar inebilen düşük maliyetlerden bahsetse de, bu maliyetlerin dökümü yeterince şeffaf değil. Yükün kendisi, roketin güvenilirliği (yani sigorta bedeli), yörünge yüksekliği ve fırlatış şartları da fırlatma maliyetini eşit miktarda yükseltiyor veya düşürüyor. Yine de maliyet farkı çok dikkat çekici. Hem uzay taşımacılığının bir endüstri kolu olarak ne kadar gelişim gösterdiğini hem de SpaceX’in piyasaya getirdiği yoğun baskıyı gözler önüne seriyor.

Bu baskı artmaya devam edecek. İkinci aşamanın yeniden kullanılabilirliği ve kargo bölmesinin dış kaplamaları da geliştiriliyor ve başarılı olunabilirse Falcon roketlerinin fırlatma başına maliyeti daha da düşecek. Belki de daha heyecan verici olan şeyse, SpaceX’in BFR (Büyük Falcon Roketi) projesinin gelişimi hızla ilerliyor ve 2019 yılında testlere başlanarak 2022 yılında fırlatış yapılması hedefleniyor. BFR zaman içinde tüm Falcon roketlerinin yerini alacak ve SpaceX’e göre uzay uçuşlarının maliyetini tüketici düzeyine kadar indirebilecek. Bu, SpaceX’in insanları Mars’a götürme misyonu için şart ve mevcut uzay endüstrisini altüst etmeyi sürdürecek.

SpaceX: alt üst edici bir girişim
Peki, SpaceX böylesine rekabetçi bir roket geliştirmeyi nasıl başarabildi? Elbette yeniden kullanılabilirlik son derece önemli. Ancak SpaceX’in felsefesi de aynı zamanda geliştirme çalışmalarını olabildiğince kendi bünyesinde yaparak ve üstlenicilerle çalışmak yerine kendi tedarikçisi olmayı seçerek maliyetleri düşük tuttu. Özel bir şirket olmasına karşın SpaceX salt çıkar, büyüme ve kâr payına dayalı çalışmadı (en azından henüz). Musk, başka gezegenlerde yaşayabilmemizin tek yolunun uzay uçuşlarının maliyetini düşürmek olduğu inancıyla SpaceX’i kurmuştu. Bir Boeing ve Lockheed Martin ortaklığı olan ULA gibi uzay endüstrisindeki diğer ticari aktörler, pahalı devlet ihalelerini kazanarak işlerini sürdürüyorlar. Gelin, bu kurumsal vizyon ve amaçları karşılaştıralım. Boeing: “Uzayın En İyisi ve Sebatkâr Küresel Endüstri Şampiyonu.” Lockheed Martin: “Müşterilerimizin misyonlarını desteklemede lider olalım, güvenliği güçlendirelim ve bilimsel keşiflerde ilerleme sağlayalım.” SpaceX: “Haydi, başka gezegenlerde yaşayalım.

Bu elbette ki bir açımlama, ama şöyle bir gerçek var ki Boeing ve Lockheed Martin bilim ve teknolojiye muazzam katkılarda bulunmuş olsalar da, içinde yer aldıkları endüstriye ve müşterilerine bağlılar. Dahası, her ikisi de halka açık şirketler olduğu için kısa vadeli kâra dayalı sağlıklı bir hisse fiyatını devam ettirme baskısı altındalar. Paranın çoğunun devletten geldiği uzay endüstrisi gibi bir alan söz konusu olduğunda, böyle bir çalışma çerçevesi için cazip gecikmeler ve bütçeyi aşma gibi konular risk halini alıyor. Devlet tarafından finanse edilen diğer endüstriler (örneğin savunma) içinse sözleşmeli bir projenin sonsuz ertelemelere, değer kaybetmeye ve şişen maliyetlere nasıl battığını görebilmek için bir diğer Lockheed Martin projesi olan F35 Lightning II’ye bakmamız yeterli.

Öte yandan SpaceX, en uygun maliyetli uzay fırlatışı sistemine giden en kısa yolu bularak, başka gezegenlere gitme misyonunda kesinlikle başarıya ulaşacak. İşte bu yüzden SpaceX yirmi yıldan kısa süre içinde çoktan iki adet güvenilir, yeniden kullanılabilir ve düşük maliyetli fırlatış sistemine sahip oldu. Böylece maliyet, kapasite ve ölçek bakımından diğer tüm rakiplerine üstün gelebilecek durumda.

Falcon Heavy’yi inşa etmek elbette asla üç roketi birbirine iliştirmek kadar basit olmadı. Mühendislik ve aerodinamik konusundaki güçlükler birçok kez projeyi iptalin eşiğine getirdi ve günümüze dek yaklaşık 500 milyon dolara mal oldu. Bu, Falcon roketlerine yeniden kullanılabilir özelliklerini kazandırma çalışmaları için harcandığı söylenen bir milyar doların yanında kesinlikle çok fazla bir meblağ gibi görünüyor. Ancak NASA’nın gelecekte kurmayı planladığı Uzay Fırlatış Sistemi ile kıyaslarsak (ki bütçesi an itibariyle 19 milyar doları geçti ve artmaya devam ediyor) bu meblağ önemsiz görünüyor. Evet, Falcon Heavy yıllarca geç kaldı ve geliştirilmesi çok pahalıya patladı ama bu maliyet ve bütçe aşımlarını en yakın rakipleriyle kıyaslarsanız, diğer herkesin bunu nasıl bu kadar yanlış anlamış olabileceğini merak etmeye başlıyorsunuz.

SpaceX finansmanı

İstediği kadar “bozuk para” tabir edilsin, yine de milyarlarca dolarlık yatırımdan söz ediyoruz. Peki, bu para nereden geldi? Günümüzde şirketin en önemli kazanç kaynağı, uzaya kargo göndermeye yönelik ticari sözleşmeler. Ancak şirketin kuruluşu hiç de kolay olmadı. SpaceX’in hayata geçirilmesi için gereken finansman bir sürü kaynaktan sağlanmıştı ve aralarında Google gibi özel yatırımcılar ile risk sermayesi şirketleri de vardı. Google, 2015 yılında 700 milyon dolara şirketin yüzde 10’unu satı aldı. Daha az adı geçen yatırım kaynakları arasında Texas’ın Boca Chica bölgesinde yeni bir ticari uzay üssü kurmak üzere söz konusu eyaletten gelen finansman var. Eyaletin “uzay altyapısı” bünyesinde bir yatırım olarak SpaceX bu iş için eyaletten en az 15 milyon dolarlık bir fon alacak. SpaceX’in çok sayıdaki fırlatma rampası ve test alanına katkıda bulunan başka eyaletler de var. Örneğin Florida, her yıl “uzay altyapısı” finansmanı için yaklaşık 20 milyon dolar harcıyor ve bu da SpaceX’in de aralarında bulunduğu birden fazla şirkete gidiyor. Ve bir de tabii ki SpaceX’i başlatmak için cebinden çıkardığı yaklaşık 100 milyon dolarlık yatırımla Elon Musk’ın ta kendisi var.

Hem bir müşteri hem de uygun bir bağışçı olarak, SpaceX’in başarısının kilit noktası NASA. Falcon Heavy için doğrudan NASA fon sağlamamış olsa da, SpaceX’in ticari sözleşmeler için aldığı milyarlarca NASA doları hiç kuşkusuz çok makbule geçti! Hatta zamanlaması iyi NASA sözleşmeleri birçok kez şirketi iflastan kurtardı. Belki de en önemli NASA müdahalesi 2008’in sonlarında gelendi. Geliştirme çalışmaları için harcanan yüz milyonlarca doların ardından aralık ayında SpaceX’in parası bitmişti. Küresel ekonomi iflasa doğru gidiyordu ve SpaceX’in gelir getirecek bir ürünü yoktu, yeni yatırımcılar bulmak da beklenildiği üzere zordu. Diğer girişimi de tehlikede olan Musk, Tesla’yı kurtarabilmek için SpaceX’i bir kenara bırakma ihtimaliyle karşı karşıya kaldı. Yılın sonu yaklaşırken ve zaman hızla tükenirken NASA, Uluslararası Uzay İstasyonu’na kargo götürmeleri için SpaceX’e 1,6 milyar dolarlık bir kontrat götürdü. SpaceX’in Falcon 9 roketi ile Dragon uzay kapsülünü geliştirmeyi bitirebilmesini ve muhtemelen şirketin de batmaktan kurtulmasını sağlayan şey, hiç kuşkusuz bu karar oldu.

Falcon Heavy Test Fırlatışı

Sonunda, herkesin umduğu şekilde Falcon Heavy test fırlatışı başarıyla tamamlandı. Florida’da bulunan Kennedy Uzay Merkezi’nde güneşli bir Salı gününün öğle vakitlerinde, 70 metre yüksekliğindeki roket bir buhar bulutunun tepesinde oturuyordu. Geri sayımın son saniyelerinde su kulelerinden roketin taban kısmına binlerce litre su döküldü (bu su, kalkış sırasında motorlardan gelen ses titreşimlerini azaltarak roketin zarar görmesini engelliyor ve kalkış esnasında görülen o su buharı bulutunu meydana getiriyor). Birkaç saniye sonra, roketin yirmi yedi adet Merlin motoru kükredi ve Falcon Heavy yükselen bir ateş sütunu üzerinde harekete geçti. Sonraki iki buçuk dakika boyunca roket hızlanarak göğe tırmandı ve atmosferde yükselirken muazzam bir aerodinamik strese göğüs gerdi. Dünya yüzeyinden yaklaşık 60 km yukarıda ve saatte 7.000 km’den çok az daha düşük bir hızla ilerlerken, yanlardaki itici roketler kapanarak gövdeden ayrıldı ve Dünya’ya geri düşmeye başladı. Ortadaki itici 45 saniye daha yanmaya devam ettikten ve sonra o da ayrılarak uzaklaştı. Bir dakikadan daha kısa süre içinde ikinci aşama ve kargo bölümü yeryüzünden 120 km yukarıdaydı ve saatte 10.000 km’den daha yüksek bir hızla ilerliyordu. Aracın kaplamasının açılmasıyla, Elon Musk’un kırmızı Tesla otomobili ve direksiyonunda oturan, artık büyük bir üne sahip Starman adlı sürücüsü Atlas Okyanusu üzerinde tüm endamıyla süzülmeye başladı.

Bu sırada, ilk aşamaya ait üç itici roket de inişlerini düzeltmek için arkalarında ince yakıt jetleri bırakarak yavaş bir şekilde Dünya’ya geri düştüler. Göğe yükselişlerinden sadece sekiz dakika sonra, yanlardaki iki itici roket kusursuz bir uyum içinde yan yana yere kondu.

Ortadaki itici roket ise yakıtı bittiği için saatte 480 km hızla okyanusa düştü. Bu zorunlu inişe karşılık Musk’ın attığı tweet şöyleydi:

“Üçüncü motorun defalarca yeniden yanması sonrası dıştaki iki motoru yakmaya yetecek ateşleme sıvısı kalmadı. Tamirat bariz.”

Görevde yaşanan tek aksaklık bu olmadı. Fırlatmadan altı saat sonra, ikinci aşama üçüncü ve son yanma gerçekleşti. Ancak roket ölçüyü kaçırdı ve Mars yanından geçip gideceği yerde, şu anda elips şekilli bir yörünge üzerinde asteroit kuşağına doğru yolda ve bu yörünge neredeyse Ceres’e (asteroit kuşağındaki en büyük cisim) kadar uzanıyor.

REFERENCES

• 1. http://www.spacex.com/sites/spacex/files/falconheavypresskit_v1.pdf
• 2. http://www.spacex.com/sites/spacex/files/crs13presskit12_11.pdf
• 3. http://www.nss.org/articles/falconheavy.html
• 4. http://pintleinjector.blogspot.com/2016/12/pintle-injector.html
• 5. https://www.space.com/36296-spacex-completely-reusable-falcon-9-rocket.html
• 6. https://www.nasaspaceflight.com/2018/02/spacex-debut-falcon-heavy-demonstration-launch/
• 7. https://www.nasa.gov/missions/shuttle/f_watertest.html