Uzay İstasyonlarının Dünü, Bugünü, Geleceği

Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) 2030’da hizmet dışı kaldığında, düşük Dünya yörüngesinde kozmik laboratuvarlar boş kalmayacak.

20 yıldan fazla bir süredir yörüngede olan Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS)  insanlık tarafından şimdiye kadar yaratılmış en pahalı yapılardan biri ve NASA’ya yılda yaklaşık 4 milyar dolara mal oluyor. Bu nedenle NASA, bütçesini başka yerlere tahsis etmek için Uzay İstasyonu’nu ticari işletmeye açmayı düşünüyor. Ayırca, son zamanlarda herhangi bir kargoyu yörüngeye fırlatma fiyatlarındaki düşüşle birlikte, şirketler artık kendi uzay istasyonlarını oluşturup işletebiliyor.

Ne kadara mal olduğunun yanı sıra bir diğer gerçek de ISS’nin sonsuza kadar çalışamayacağı. Bu nedenle de NASA, düşük Dünya yörüngesine (LEO) erişim talebi artmaya devam ederken, yerini alacak çeşitli ticari uzay istasyonlarına destek vermeyi planlıyor.

Bunların dışında Çin kendi bağımsız uzay istasyonunu kurma çalışmalarına devam ederken, Rusya da 2024 yılında ISS ile ilişkisini kesip, yeni bir uzay istasyonu inşa etme hedefini açıkladı.

Gelin uzay istasyonlarının kısaca tarihine ve geleceğine bir göz atalım.

İlk İstasyonlar

İlk istasyonlar, genellikle tüm malzemeleri ve deney ekipmanlarını içeren tek parça halinde inşa edilen ve tek taşıyıcı roketle uzaya gönderilen, yekpare tasarımlardı. Daha sonra istasyona katılmak ve araştırma yapmak için bir ekip gönderilebiliyordu. Malzemeler tükendikten sonra da istasyon terk ediliyordu.

İlk uzay istasyonu, 19 Nisan 1971’de Sovyetler Birliği tarafından fırlatılan Salyut 1’di. İlk Sovyet istasyonlarının tümüne “Salyut” adı verildi, ancak bunlar iki farklı türdeydi: sivil ve askeri. Askeri istasyonlar, Salyut 2, Salyut 3 ve Salyut 5, Almaz istasyonları olarak da biliniyordu.

Salyut 6 ve Salyut 7 sivil istasyonları, ikinci bir mürettebatın ziyaret etmesine izin veren ve yanlarında yeni bir uzay aracı getiren iki kenetlenme kapısı ile inşa edildi; Soyuz aracı uzayda 90 gün geçirebilirdi ve bundan sonra yeni bir Soyuz uzay aracıyla değiştirilmesi gerekiyordu. Bu, bir mürettebatın istasyonu sürekli olarak yönetebilmesine imkân sağladı. American Skylab de (1973–1979) ikinci nesil istasyonlar gibi iki kenetlenme kapısı ile donatıldı, ancak ekstra kapı hiçbir zaman kullanılmadı. Yeni istasyonlarda ikinci bir kapının varlığı, Progress tedarik araçlarının istasyona yanaşmasına izin verdi, bu da uzun süreli görevlere yardımcı olmak için yeni malzemelerin getirilebileceği anlamına geliyordu.

Modüler İstasyonlar

Önceki istasyonların aksine, Sovyet uzay istasyonu Mir modüler bir tasarıma sahipti; çekirdek birim yörüngeye fırlatıldıktan sonra buna genellikle belirli bir role sahip ek modüller eklendi. Yörüngedeki montajı 1986 yılından 1996’ya kadar sürdü. Bu modüler yapı, operasyonda daha fazla esneklik sağlarken, son derece güçlü tek bir fırlatma aracına olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Modüler istasyonlar ayrıca başlangıçtan itibaren tüketim malzemeleri lojistik destek araçları tarafından sağlanacak şekilde tasarlanmıştır, bu da, düzenli destek fırlatmaları gerektirmesi pahasına da olsa, daha uzun bir kullanım ömrü sağlar.

Mir, yörüngede sürekli olarak içinde yaşanan ilk uzun süreli araştırma istasyonuydu ve 23 Ekim 2010’da ISS tarafından geçilene kadar, 3.644 gün ile uzayda en uzun süreli insan varlığı rekorunu elinde tuttu. Valeri Polyakov’un 1994-1995 yılları arasında istasyonda 437 gün 18 saat geçirdiği uzay uçuşu, en uzun süreli tek insanlı uzay görevi olma rekorunu elinde tutuyor. Üç kişilik yerleşik bir mürettebatı sürekli destekleme ve daha kısa görevlerde daha kalabalık olabilme kapasitesine sahip olan Mir, 15 yıllık ömrünün toplam 12,5 yılını dolu geçirdi.

ISS ise, Rus Yörünge Segmenti (ROS) ve ABD Yörünge Segmenti (USOS) olmak üzere iki ana bölüme ayrılır. ISS’nin ilk modülü olan Zarya, 1998’de fırlatıldı. Rus Yörünge Segmentinin “ikinci nesil” modülleri, Proton roketleriyle fırlatılabiliyor, doğru yörüngeye uçabiliyor ve insan müdahalesi olmadan kendilerini yerleştirebiliyordu. Güç, veri, gazlar ve iticiler için gerekli bağlantılar otomatik olarak yapılabiliyordu. Mir ile tecrübe kazanmış Rusların özerk yaklaşımı, mürettebatın fırlatılmasından önce uzay istasyonlarının montajına izin veriyordu.

Bu yaklaşım, ikinci nesil Rus modüllerinin yeniden kullanılmasına imkân sağlamasına rağmen, yapılan fizibilite çalışmaları sonucunda 2024’te ISS’deki ortaklığını bitirmeyi planlayan Roscosmos’un bu modülleri ISS’den ayırmak gibi bir planı olmadığı açıklandı.

Buna karşılık, ana ABD modülleri Uzay Mekiği ile fırlatıldı ve EVA’lar (Araç dışı uzay yürüyüşleri) sırasında, astronotlar tarafından ISS’ye bağlandı. Elektrik gücü, veri, sevk ve soğutma sıvıları için bağlantılar da bu sırada yapıldı, bu da demonte edilmek üzere tasarlanmamış ve görev süresi sona erdiğinde tek bir kütle olarak yörüngeden çıkarılması gereken, entegre bir modül bloğu oluşturulması anlamına geliyor. ISS’nin 2030 yılında görevini tamamlaması ve yörüngeden çıkarılarak Dünya yüzeyine kontrollü şekilde çakılması planlanıyor.

Çin’in uzay istasyonu projesinin öncülü olarak yörüngeye fırlattığı iki yapının ilki olan uzay laboratuvarı Tiangong-1, Eylül 2011’de yörüngeye oturdu. Mürettebatsız Shenzhou 8 ise Kasım 2011’de başarılı bir şekilde otomatik bir buluşma ve yanaşma gerçekleştirdi. Bundan sonra iki ayrı mürettebatlı görev Tiangong-1’i ziyaret etti. 2013’te bu laboratuvar Büyük Okyanusa düşerek görevini tamamladı.

Benzer şekilde Tiangong-2 de 2016-2019 yılları arası yörüngede görev yapıp, güney pasifik semalarında atmosfere sokularak yakıldı.

Uzay İstasyonlarının Geleceği

Tiangong

Şu an için sadece kısmen inşa edilmiş olsa da iki modüllü (yakında üç olacak) Tiangong uzay istasyonunun, Çin’in uzaydaki genel amaçları açısından oynayacak büyük bir rolü var.

16 modüllü ISS ile karşılaştırıldığında, Çin’in yörüngeli platformları mütevazı makineler. Üçüncü ve ana modülü Ekim 2022’de fırlatılması planlanan Tiangong da, ISS gibi, robotik bir kolla donatılacak. Bu, Tiangong’a Çin’in önümüzdeki iki veya üç yıl içinde yörüngeye yerleştirmeyi planlaladığı ilk uzay teleskobu olan Xuntian’a hizmet ve destek verme yeteneği kazandıracak. Xuntian, düşük Dünya yörüngesinde uçacak ve Hubble Uzay Teleskobu ile James Webb Uzay Teleskobu’ndan daha fazla ortak noktası olacak, ancak Hubble’ınkinden 300 kat daha büyük bir görüş alanına sahip olacak.

Çin Uzay Ajansı, Tiangong’da uzayda yaşam ve biyoteknoloji, mikro yerçekiminde akışkan fiziği, materyal bilimi, temel fizik gibi alanlarda deneyler gerçekleştirmeyi planlıyor.

ISS ve AXIOM

NASA’nın Rusya ayrıldıktan sonra ISS’yi ticari kullanıma açmak istediği biliniyor ve Axiom Space adlı özel bir şirket, planladıkları uzay istasyonu Axiom Station’ı inşa etmek için bu fırsatı değerlendirdi. Axiom Space’in planı gelecekteki uzay istasyonunu önce ISS’ye kenetli olarak inşa edip, tüm modüller bağlandıktan sonra ISS’den ayrılarak bağımsız kendi uzay istasyonu haline getirmek.

Tamamen monte edildiğinde, Axiom İstasyonu, Uluslararası Uzay İstasyonu’nun kullanılabilir hacmini neredeyse iki katına çıkaracak. İlk modülün 2024’te ISS’ye eklenmesi ve 2028’de tamamlanması planlanıyor. Axiom istasyonu, mikro yerçekimi, uzay üretimi araştırmaları için kullanılacak ve hem özel hem de profesyonel astronotlara ev sahipliği yapacak.

ORBITAL REEF

 İçinde bulunduğumuz on yılın ikinci yarısında, ticari olarak geliştirilen ve işletilen bir uzay istasyonu, herkes için doğrudan erişim sağlayan karma kullanımlı bir iş parkı olarak Dünya yörüngesinde çalışmaya başlayacak.

Orbital Reef, ticaret, araştırma ve turizm için inşa edilmiş, alçak Dünya yörüngesinde özel bir uzay istasyonu olacak. 2020’lerin ikinci yarısında faaliyete geçmesi ve 10 kişilik bir mürettebatı destekleyebilmesi öngörülüyor. Bu proje, her biri kend

i uzmanlıklarını getirecek özel uzay şirketlerinin işbirliğiyle mümkün olacak.

Blue Origin ve Sierra Space’in başı çektiği bu grupta, diğer bazı şirketlerin yanında, Boeing ve Arizona Üniversitesi de bulunuyor.

Ticaret, araştırma ve turizm amacıyla, isteyen – ve parasını veren – herkesin kullanabileceği bu uzay istasyonu, alçak yörüngede bilim kurgu filmlerini andıran yeni bir çağı müjdeliyor.

STARLAB

 Starlab’ın ana yapısı, Lockheed Martin tarafından inşa edilecek büyük bir şişme yaşam alanı ve metalik bir kenetlenme noktasından oluşuyor. Rejeneratif ECLSS, (çevresel kontrol ve yaşam destek sistemi), 340m³‘lük geniş bir hacimde yaşayacak ve çalışacak dört kişilik mürettebatın istasyonda sürekli bulunabilmesini sağlayacak. İstasyon ayrıca 60kW’lık bir güç ve tahrik elemanına, kargo ve harici yüklere hizmet etmek için büyük bir robotik kola ve gelişmiş araştırma, bilim ve ticari kapasiteye ev sahipliği yapmak için son teknoloji bir laboratuvar sistemine sahip olacak.

Starlab’ın kalbini oluşturduğu George Washington Bilim Parkı’nda dört ana operasyonel bölüm bulunuyor: biyoloji laboratuvarı, bitki yerleşimi laboratuvarı, fizik bilimi ve malzeme araştırma laboratuvarı ve açık bir çalışma alanı. Uzay istasyonunun işletmecisi olan Nanoracks ve deneyimli uzmanlarından oluşan ekip, GWC Bilim Parkı’nı araştırmacıların ve ticari müşterilerin ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde planlıyor. Astronotların yaşam alanlarının tasarımı içinse Hilton ile anlaşıldığını belirtelim.

LUNAR GATEWAY

Yakın geleceğin en çok beklenen uzay istasyonu muhtemelen, insanları Ay yüzeyinde kalıcı bir yerleşime sahip olmak için Ay’a geri götürmeyi amaçlayan Artemis misyonunun bir parçası olan Lunar Gateway.

Artemis projesi, temelde NASA tarafından yönetiliyor, ancak Avrupa Uzay Ajansı (ESA), Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı (JAXA) ve Kanada Uzay Ajansı (CSA) gibi diğer bazı uzay ajansları da katkıda bulunacaklar.

Lunar Gateway, ayın etrafında dönecek ve Ay’ın güney kutbunun hem robotik hem de mürettebatlı keşfi için ara durak noktası olarak hizmet edecek. Ayrıca NASA’nın Mars’a ulaşım için Derin Uzay konsepti dahilinde önerilen evreleme noktasıdır. 4 astronottan oluşan mürettebatı destekleyebilecek uzay istasyonunun, şu an için Kasım 2024’te fırlatılması planlanıyor.