Hava Emmeli Roketlerin Kullanımı

NASA’nın pek çok projeleri geleceğe ilham kaynağı olurken, projelerinden bir tanesi uzay yolculuklarını daha ucuz hale getiren daha sıradan bir motor teknolojisini göz önüne almaktadır. NASA mühendisleri, fırlatma aşamasında uzay mekiğinin yükünü daha hafifletmek adına yapılan çabaların ışığı altında, yerleşik yakıcı maddeye olan ihtiyacı ortadan kaldıracak yeni bir roket motoru tasarladılar. Bu yeni hava emmeli roket motoru, yörüngeye doğru hızlanırken oksijeni havadan ayırıp yakıtı yakacaktır.

İtme gücü sağlamak için havayı kendine çeken motor fikri yeni bir fikir değildir. Jet motorları yıllardır bu prensibe göre çalışmaktadır. Süpersonik jet motorları için hafif bir uzay mekiğini çalıştırmak üzere atmosferden havayı kullanmak, uzay mekiğini yörüngeye yerleştirme maliyetini büyük ölçüde düşürecektir. Mevcut olarak, yörüngeye oturtmak için her bir kilo için yaklaşık 22 bin dolarlık bir maliyet söz konusudur ve bu da 70 kg gelen bir kimseyi yörüngeye yerleştirmenin maliyetinin 1,5 milyon dolar olduğu anlamına gelir. NASA’nın amacı önümüzdeki 25 yıl içerisinde fırlatma maliyetlerini sadece birkaç yüz dolar azaltmaktır. Bunu yapmanın bir yolunun tutuşma için gerekli olan binlerce kilogramdan fazla sıvı yakıtın miktarını azaltmak olduğuna inanıyorlar.

Motor

Klasik bir roket motorunda, sıvı bir yanıcı madde ile bir yakıt, sıcak gazların yüksek bir basınç ve hız meydana getirmek için yandıkları yanma haznesine pompalanırlar. Bu gazlar onları daha da hızlandıran enjektörlere akar ve daha sonra motoru terk eder. Bu işlem, uzay mekiği için bir itme gücü sağlar.

NASA, uzay aracının ağırlığını hızlı bir şekilde yaklaşık 1400 tona düşürecek olan sıvı yanıcıyı çıkartsalardı, fırlatma esnasında bir aracın ağırlığının kolayca düşebileceğini belirledi. Halen ağır bir araç olsa da yörüngeye yerleştirilecek olan araç için büyük bir maliyet azalması söz konusudur.

O halde, sıvı oksijeni kaldırırsanız yakıt yanamaz ve itme gücü sağlayamaz mıydı? Klasik bir roket motorunun normal işleyişinin dış kısmını düşünmelisiniz. Sıvı yanıcı yerine hava emmeli roket kullanmak, adında da belli olduğu gibi atmosferden havayı alacaktır. Daha sonra da onu yakıt ile birleştirip yakacak ve itme sağlayacaktır.

Roket tabanlı, birleşik devirli motor olarak da adlandırılabilen hava emmeli bir roket motoru jet motorlarına çok benzer. Jet motorunda hava kompresör tarafından emilir. Motor daha sonra havayı sıkıştırıp yakıt ile birleştirir ve güçlendirme ve itme sağlayan ürün ile yakar. Bir jet motoru sadece, parçalar aşırı ısınmaya başlamadan önceki, Mak 3 ya da 4 hızına ulaşmak için kullanılır (1 Mak = 1078 km/saat). Süpersonik bir yanmalı jet motorunda hava giriş ağzı havayı içine çeker. Araç, atmosfere doğru hızlanırken, hava yavaşlatırı ve sıkıştırılır. Yakıt, karışımın ve yanmanın gerçekleştiği süpersonik hava akışına eklenir. Yakıt, büyük bir olasılıkla sıvı hidrojen ve hidrokarbon yakıt içeren hava emmeli roketlerle kullanılır.

Yerden Kalkış
Hava emmeli roketler kadar verimlidir ancak ama kalkış için itme gücü sağlayamaz. NASA tarafından düşünülen iki seçenek var. Bunlar turbo jet ya da havası arttırılmış roket kullanmak üzere aracın yer ile ilişkini kesmek. Havası arttırılmış roket, yeterli yükseklikteki bir hıza ulaştığında (2 ya da 3 Mak hızı) yakıtın, atmosferde hava ile yanmasını arttırması, belki de 10 Mak hızına çıkınca değişip yeniden normalde roket işlevlerini görmesi bir kenara bırakılırsa normal bir roket motorudur. Bu havası arttırılmış roketler, havayı tutan bir tüpün içine yerleştirilmiştir ve geleneksel roketlerden %15 kadar daha fazla performans artışı sağlayabilir.

Bunun yanında NASA, manyetik kaldırma (Maglev) yönetimini kullanarak bir hava emmeli roketi fırlatmayı planlamaktadır. Maglev kullanarak, aracın hızını, havaya kalkmasından önce saatte 965 km gibi bir değere çıkartabilir.

Araç, havalanma sonrasında ses hızının iki katına ulaşırken, havası arttırılmış roketler susar. Bu durumda itme gücü, uçuşun yarısı için yakıtı yakmak üzere havayı içine soluyacak olan hava emmeli roket tarafından sağlanır. Bunun üstülüğü uzay mekiği gövdesinde, daha önceki uzay mekiklerin sahip olduğun kadar oksijen taşınmaması ve böylece fırlatma maliyetinin azalmasıdır. Araç, bir defasında ses hızının on katına çıktığında, yörüngeye son bir itme için geleneksel roket sistemine geçiş yapar.

Araç, yanıcı maddenin ağrılığını azaltacağından dolayı, mevcut uzay araçlarından daha kolay bir şekilde manevra yapabilecektir. Bu da hava emmeli rokette seyahat etmenin daha güvenli olacağını anlamına gelir. Sonuç olarak, normal vatandaşların bu araçlarda uzay turisti olarak uzaya seyahat edebilmelerine fırsat verir.

Marshall Merkezi ve Cleveland’da bulunan NASA’nın Glenn Araştırma Merkezi, uçuş tatbikatları için ortak bir çalışmayla uçuş ağırlığı seviyesinde bir hava emmeli roket tasarlamayı planlamaktadır. Bu proje, hava emmeli roketlerin bir fırlatma aracı için yeteri kadar hafif olup üretilip üretilemeyeceği konusunda belirleyici bir rol olacaktır.

Yazar: Selim Ökten