Mars’ta yaşamak, insanlık için vazgeçilmez bir destek ve yedekleme planıdır. Mars’taki yaşam, yeryüzündeki herkes için hayat kurtarıcı olanaklar anlamına geliyor. Meteor çarpmalarından su kaynaklarının tükenmesine, küresel ısınmadan aşırı iklim değişikliklerine ve çeşitli canlı türlerinin yok olmasına kadar birçok felaketler yaşandı, yaşanmaya devam ediyor. Türümüzün sürmesi için, bir “uzayda-yaşayan”a dönüşmek zorundayız. Teknolojiyi sadece insanları Mars’a taşımak amacıyla değil, Mars’ı başka bir yaşanabilir gezegene dönüştürmek için de kullanacağız. Mars’ın koşullarını yeryüzüne benzetmek (terraform) yaklaşık 300 yıl sürecek. Ama, önümüzdeki yirmi yıl içinde, Mars’ta özel olarak tasarlanmış yerleşimlerde yaşamaya başlayabileceğiz.

Birçok araştırma laboratuvarı, 1980’lerde ve 1990’larda, insanlı uzay misyonları için potansiyel bir ürün olarak düşünülen patatesin nasıl yetiştirileceği üzerinde çalıştı. Henüz hiç kimse Mars’ta patates yetiştirmiyor olsa da, bilim insanları şimdiden uzay koşullarında yiyecek yetiştirebilmek için çaba harcıyorlar. NASA, Mars’a yolculuğu 2030’lu yıllarda gerçekleştirmeyi planladığını söylüyor. Özel uzay şirketi SpaceX ise, ilk mürettebatlı uzay aracını 2024’e kadar Mars’a gönderebilir.

Ama insanları Mars’a taşımak, Ay’a götürmekten çok daha büyük güçlükler içeriyor. Bunu başarabilmek için, öncelikle çok fazla problemin çözülmesi gerekiyor. Mars’a ulaşmak yetmiyor. Büyük stoklar halinde yanlarında götüremeyecekleri için, hem uzun sürecek yolculuk sırasında, hem de Mars’a ayak bastıktan sonra, astronotların yaşamaları için gerekli yiyecek ve suyun nasıl sağlanacağını bulmak en önemli sorunlardan biri. Araştırmacılar, ayrıca, mürettebatın bu amaçla aniden ihtiyaç duyabileceği tüm araç gereçleri ve malzemeleri de en küçük ayrıntısına kadar planlamak zorundalar.

Uzay Bahçeleri

Dünya’dan 381 kilometre uzaklıktaki Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS), astronotlar aylarca kalarak, Mars ya da ötesine uzanacak misyonlar için yararlı olabilecek deneyleri ve analizleri yapmaktalar. Şimdilik, uzay istasyonunda tüketilen ne varsa Dünya’dan götürülüyor. Yeşil yapraklı sebzeler hariç. Yeşillikler, ISS’de yetiştirilen ilk yiyecekler. NASA’nın uzayda sebze yetiştirilmesine önem vermesinin çeşitli nedenleri var. Cape Canaveral’daki Kennedy Uzay Merkezi’nde sürdürülen Veggie Projesi’nin başkanı, bitki bilimcisi Gioia Massa’ya göre, astronotlar için taze yiyecek üretilmesinin yanı sıra, bitkiler hava ve su geri dönüşümü ile yaşam desteği sağlayabilirler. Ayrıca, bitki yetiştirmenin psikolojik faydaları da var.

Patates, içerdiği zengin protein, vitaminler ve karbonhidratlar (şekerler ve nişastalar) gibi diğer bazı maddeler nedeniyle çok değerli bir besin. Ancak, patates yetiştirmenin bazı olumsuz yönleri var. Patateslerin yenilmeden önce pişirilmeleri gerekiyor ve patates bitkisinin büyümek için çok fazla yere ihtiyacı var. Bu nedenle araştırmacılar daha kolay yetişen ve pişirilmesi gerekmeyen bir bitki olan marula yöneldiler. 2014 yılında, uzay istasyonundaki astronotlara deyim yerindeyse bir “bahçe” gönderdiler. Kil ve gübre ile hazırlanmış “yastıklar” içindeki marul tohumları, biraz su ve yapay ışıkla hızla büyüyerek iri marullara dönüştü. Bu ilk örnekler Dünya’ya getirilip incelendikten ve güvenli oldukları anlaşıldıktan sonra, uzayda marul üretimi başlamış oldu.

Astronotlar, yetiştirdikleri marulları hamburgerlerinde garnitür olarak kullandılar. Ayrıca ıstakozlu salata yaptılar. Uzaydaki bahçecilik yeryüzündekinden oldukça farklı özellikler gösterdi. Yer çekimi olmadan bitkiler hangi yöne büyüyeceklerini bilmiyorlardı. Ama zamanla uyum sağladılar. Sürgünlerini ışığa doğru ve köklerini de zıt yönde geliştirmeyi başardılar. Fanlarla çevrelerindeki hava dağıtılarak, oksijenin bitkilerin çevresinde toplanması önlendi ve fotosentez yapabilmeleri için yeterli karbondioksite sahip olmalarına çalışıldı. Bilim insanları bitkilere yeterli su temin etmekte de sorun yaşadılar. Tohum, kil ve gübre içeren tekstil bitki yastıkları, bir hazneden su emecek şekilde tasarlanmıştı. Ama sulamayı yeterince hızlı gerçekleştiremediler ve astronotlar bitkileri elle sulamak zorunda kaldılar. Bu nedenle, Massa ve ekibi sulama sistemini yeniden tasarlamaktalar.

Astronotlar, ayrıca Çin lahanası ve zinya çiçeği yetiştirdiler. Astronot Scott Kelly’nin zinya çiçekleri çok güzel olmalarının yanı sıra, bilim insanlarının bitkilerin uzayda çiçek açıp açmayacağını anlamalarına yardımcı oldu. Bu bilgi, çiçeklenmenin bazı bitkilerin üremeleri ve meyve vermeleri açısından ön koşul olduğundan çok önemliydi. Üretilmesi planlanan sıradaki bitkiler arasında, astronotların tozlaşmayı bir fırçayla sağlayacakları, küçük yeşil yaprakları yüksek oranlarda mineraller içeren mizuna ve domates bulunmakta.

Nükleer Motorlar

Dünya’dan Uluslararası Uzay İstasyonu’na ulaşmak bir günden az sürüyor. Mars’a yapılacak bir yolculuk ise yaklaşık bir yıl sürecek ve büyük miktarda yakıt gerektiriyor. Uzaya roket fırlatmak için kullanılan kimyasal motorlar, bir uzay aracını başka bir gezegene göndermek için yeterli değiller. Mars’la aramızda hiçbir ara istasyon bulunmadığı için, Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ndeki nükleer mühendislerden Bill Emrich’e göre, gereken tüm yakıtı taşımak olanaksız. Bu nedenle çok farklı yapıda ve yolculuk süresini kısaltacak hıza ulaşan motorların kullanılması gerekiyor.

Dolayısıyla, hazırlık çalışmaları nükleer güç kullanımı üzerinde yoğunlaştı. Nükleer motorun çalışması, hidrojen gibi çok hafif bir gazın, bir reaktörde aşırı yüksek sıcaklıklara kadar ısıtılması prensibine dayanıyor. Bu süper ısıtılmış gaz, uzay aracını öne doğru itmek için bir nozülden geriye püskürtülür. Memeden püskürtülen gaz ne kadar yüksek sıcaklıktaysa ve ne kadar hafif bir gaz kullanılmışsa verimlilik o kadar artmaktadır. Nükleer motorlar sadece verimli değiller, aynı zamanda çok daha yüksek hızlara ulaşıyorlar. İnsansız uzay aracında, iyon itimi kullanılmıştı. Benzer bir sistemle Mars’a yolculuk bir yıl sürebilir. Oysa, bir nükleer termal motor bu yolculuğu yalnızca dört veya beş aya indirebilecek.

Mars’a bu kadar çabuk ulaşmak için, büyük bir uzay aracının, yaklaşık 230 gram uranyum yakıtına ihtiyacı olacaktır. Uranyum radyoaktiftir, ama uranyum yakıtı tehlikeli değildir. Ancak reaktör çalışmaya başladığında, uranyum fisyon yoluyla diğer elementlere ayrılır. Bu fisyon ürünleri ise çok radyoaktiftir. Çevrede herhangi bir zarar oluşmasına meydan vermemek amacıyla, kalkış için geleneksel roket motoru ve yakıtı kullanılacak, önümüzdeki on yıl içinde geliştirilmesi planlanan nükleer motor araç uzaya çıktıktan sonra çalıştırılarak, radyoaktif atıklar uzay boşluğuna bırakılmış olacak.

Üç Boyutlu Yazıcılar

Mars’a giden astronotlar, gereksinim duyacakları bazı şeyleri de kendileri yapmak zorunda kalacaklar. Bazı maddeleri Kızıl Gezegen’den toplayabilecekler ama bu hammaddeleri işleyerek kullanılabilir hale getirmenin bir yolunu bulmaya çalışacaklar. NASA’nın araştırmacılarından Niki Werkheiser’in dediği gibi, “Dünya’dan bağımsız olmak zorundalar”. Bu noktada devreye üç boyutlu baskı teknolojisi giriyor. Astronotlar bir düğmeye basarak ihtiyaç duydukları araçları yapabilecekler.

Üç boyutlu yazıcılar, sıcak yapıştırıcı tabancaları gibi çalışmaktadırlar. Bilgisayarda hazırlanan bir tasarım, yazıcı tepsisine çıkartılan polimer katmanlarıyla ve her katman sertleştikten sonra yeni katmanlar eklenerek, üç boyutlu nesne ortaya çıkana kadar işlem devam ettirilip gerçeğe dönüştürülür. Bu hepsi-bir-arada üretim teknolojisiyle çok karmaşık tasarımlar yapılabilmekte, içindeki dişliler ve parçalar hareket ettirilebilmektedir.

ISS’de kullanılmakta olan üç boyutlu baskı teknolojisinin, zamandan ve paradan tasarruf edilmesinin ötesinde, önemli başka yararları da var. Roketlerle uzaya gönderilen araçlar, fırlatma etkilerine dayanmaları amacıyla takviye edilerek, çok güçlendirilmiş malzemelerle yapılmakta ve ağırlaşmaktadır. Gerekli çeşitli bilimsel aletlerin uzayda üretilmeleri durumunda, uzay araçları daha hafif hale getirilebilirler. Ayrıca, Ay’a veya Mars’a yolculuk gibi, sonradan yedek parça ve malzeme desteği ulaştırılamayacak görevler için üç boyutlu yazıcılar büyük önem taşımaktalar.

Yazıcılar uzayda Dünya’dakinden biraz farklı çalışıyor. Örneğin, baskı sırasında katmanları soğutmak için nesnenin etrafındaki havayı dağıtmak amacıyla fanlar kullanılıyor. Ama bazı avantajları da var. Dünya’daki yerçekimi, üç boyutlu baskıda bazı sıkıntılara neden olabiliyor. Sıcak plastik esnek olduğundan, bazen bir nesnenin soğurken dik durması için çeşitli yerlerinden desteklenmesi gerekiyor. Yazıcının herhangi bir yönde üretim yapabildiği uzayda ise böyle bir sorun yok.

Werkheiser’in ekibi, uzay istasyonunda kullanılan ilk 3-D yazıcıyı 2014 yılında göndermişti. Uzay istasyonundaki kuru hava, astronotların cildinin sürekli kaşınmasına neden olduğundan, sırt kaşıma çubukları üretmişlerdi. Araştırmacılar, şimdi de, plastik atıkları geri dönüştürerek baskı yapacak bir yazıcıyı kullanıma hazırlıyorlar. Gelecekte ise, her türlü elektronik cihazları da üç boyutlu baskıyla üreten bir fabrika-laboratuvar kurulması planlanmakta.

Kaynakça:
– Stephen Petranek, “How We’ll Live on Mars”, Simon & Schuster / TED, (2015).
– Leonard David, “Mars: Our Future on the Red Planet”, National Geographic Books, (2016).
– NASA,National Aeronautics and Space Administration, https://www.nasa.gov/mission_pages

Yazar: Oben Güney Saraçoğlu

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here