Ay inişleri için egzozu yönlendiren pist: UAH'nin modüler prototipi üç ateşleme testini geçti

Ay'a kalıcı insan yerleşimi hedeflenirken yanıt bekleyen pratik sorulardan biri, iniş yapan bir aracın hem kendisine hem de çevresindeki yapılara zarar vermeden nasıl yere konacağı. Alabama Üniversitesi Huntsville (UAH) bünyesindeki bir öğrenci ve araştırmacı ekibi bu soruna yönelik geliştirdiği Ay iniş pisti prototipini bu yaz üniversitenin İtki Araştırma Merkezi'nde üç roket motoru ateşlemesiyle sınadı. Üniversitenin açıklamasına göre testler, pistin roket egzozunu entegre bir havalandırma sistemiyle yakalayıp yönlendirebildiğini gösterdi.

Ay'da alev çukuru yok

Dünya'daki fırlatma rampalarında roket egzozu, suyla soğutulan alev çukurlarıyla yönlendiriliyor. Projenin yürütücüsü, UAH Makine ve Havacılık Mühendisliği Bölümü'nden Prof. Judy Schneider, Ay'da suyun kısıtlı olacağını ve bu tür imkânların bulunmayacağını hatırlatıyor; hedefleri roket egzozunu iniş aracına ve çevredeki yapılara zarar vermeyecek biçimde yönlendirmek.

Ay'da egzozun davranışı Dünya'dakinden farklı. Neredeyse hiç atmosfer olmadığı için roket egzozu serbestçe genişliyor ve doğrudan yüzeyle etkileşiyor. İnen bir aracın güçlü egzozu, Ay yüzeyini kaplayan ince taneli toz ve kırıntı katmanı olan regoliti yüksek hızlarla savurabiliyor. Bu parçacıklar uzay araçlarına, ekipmana ve yakındaki yaşam alanlarına zarar verebilir. Görevler uzayıp kalıcı altyapı kurulmaya başladıkça bu tehlikeyi azaltmak giderek daha önemli hâle geliyor.

Egzoz pistin içinden geçiyor

Ekibin çözümü, birbirine kenetlenen parçalardan oluşan ve içinde havalandırma kanalları bulunan bir iniş pisti. Pist, roket alevinin tüm kuvvetine ve ısısına dayanması beklenen katı bir yapı yerine egzozu kendi içinden geçirerek iniş alanından uzaklaştırıyor; böylece ısıl hasar azalıyor ve yapı korunuyor. Schneider'e göre ateşleme testleri roket alevinin yönlendirilebildiğini gösterdi ve içten havalandırmalı yapı, katı bir yapıda görülebilecek ısı hasarını önledi.

Testler için ekip ayrı beton parçaları birleştirerek yaklaşık 3,7 metre (12 fit) çapında bir prototip kurdu. Beton, ileride Ay kaynaklarından üretilebilecek yapı malzemelerinin Dünya'daki yerine kullanıldı. Yapıya yerleştirilen algılayıcılar, üç ateşleme boyunca havalandırma sistemindeki akışı kaydetti.

Neden modüler?

Kenetlenen tasarım projenin uzun vadeli vizyonunun merkezinde. Yapı malzemelerini Dünya'dan Ay'a taşımak pahalı ve lojistik açıdan zor. Ay regolitinden işlenmiş malzemelerle üretilen modüler bir pist, Ay yüzeyinde altyapı kurmak için daha uygulanabilir bir yol olabilir. Ayrı parçalar, pistlerin kurulmasını, genişletilmesini, bakımını ve onarımını da kolaylaştırabilir. Araştırmacılar regoliti eritme ve sinterleme, yani tozu erime noktasının altında ısıtarak kaynaştırma gibi yöntemlerle dayanıklı yapı malzemesine dönüştürmenin yollarını araştırıyor.

Çalışma, UAH'nin HUBZone sertifikalı Linc Research Inc. şirketiyle çok yıllık ortaklığının parçası ve NASA'nın Küçük İşletme Teknoloji Transferi (STTR) programından destek alıyor. Ekipte makine mühendisliği yüksek lisansını tamamlayan Cadis Ammons ile lisans öğrencileri Isaac Menzel, Matthew Allmon ve Andrew Angelucci yer alıyor.

Sırada 6 metrelik pist

İlk testleri tamamlayan ekip, bir sonraki büyük adım olarak yaklaşık 6 metre (20 fit) çapında bir iniş pisti inşa edip ek test ve değerlendirmeler için Huntsville'deki NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi'ne teslim etmeyi hedefliyor. Daha büyük prototip, tasarımın performansını daha ayrıntılı ölçmeye yarayacak. Asıl açık soru, havalandırmalı ve modüler yaklaşımın gerçek iniş araçlarının ölçeğine büyütülüp tekrarlanan inişlere dayanıp dayanamayacağı; bu da ancak sürecek testlerle yanıtlanabilecek.