The Space Shuttle Decision (T. A. Heppenheimer): uzay mekiği neden böyle tasarlandı?

The Space Shuttle Decision: NASA's Search for a Reusable Space Vehicle (Uzay Mekiği Kararı: NASA'nın Yeniden Kullanılabilir Bir Uzay Aracı Arayışı), ABD uzay mekiğinin neden ve nasıl bildiğimiz biçimi aldığını anlatan NASA tarihidir. Havacılık ve uzay tarihçisi T. A. Heppenheimer'ın yazdığı kitap, 1999'da NASA Tarih Dizisi'nde SP-4221 numarasıyla yayımlandı; NASA'nın künye formuna göre 470 sayfadır. Kitap, mekik fikrinin kökenlerinden Başkan Richard Nixon'ın Ocak 1972'deki onayına ve aynı yılın yazında ana sözleşmenin verilmesine kadar uzanır. ABD hükümeti yayını olduğu için NASA tam metni ücretsiz PDF olarak sunuyor.

Kitap ne anlatıyor?

Heppenheimer'ın sorusu basittir: Uzay mekiği neden böyle bir araç oldu? Yeniden kullanılabilir bir yörünge aracı, iki katı yakıtlı roket ve her uçuşta atılan dev bir dış yakıt deposu. Kitabın cevabı, bu tasarımın bir mühendislik masasından çok Washington'daki pazarlıklardan çıktığıdır. Yazar, ders kitaplarındaki yürütme, yasama ve yargı üçlüsü yerine uzay politikasında asıl belirleyici olan üçlünün Beyaz Saray, Kongre ve bütçe ofisi (OMB) olduğunu savunur ve NASA'nın Apollo sonrasında bu üç güç arasında nasıl yol bulduğunu anlatır.

Anlatım dokuz bölümdür. İlk bölümler 1950'lerin uzay istasyonu hayallerine, kanatlı roket fikrine, X-15 roket uçağına, gövdesi kanat işlevi gören deneysel araçlara ve iptal edilen Dyna-Soar projesine uzanır. Ortadaki bölümler Apollo sonrası planlara, Mars hayallerine, Hava Kuvvetleri ile NASA ilişkisine ve mekiğin ekonomisine ayrılır. Bir bölüm, aynı yıllarda yaşanan havacılık krizini Boeing 747, ses üstü yolcu uçağı (SST) ve Lockheed L-1011 örnekleriyle anlatır. Son bölümler ise tasarımın son hâlini alışını ve Nixon'ın kararını ele alır.

Kitabın özeti

Bu bölüm kitabın sonunu da anlatır.

Kökler (1-2. bölümler): Kitap, Wernher von Braun'un 1950'lerde Collier's dergisinde yayımlanan uzay yolculuğu yazı dizisiyle açılır ve kanatlı roketlerle uzay istasyonu fikirlerinin nasıl olgunlaştığını izler. 1960'ların ortasında NASA'nın George Mueller gibi yöneticileri, Apollo'dan sonra ne yapılacağını düşünmeye başlamıştı; düşük maliyetli, yeniden kullanılabilir bir uzay taşıtı fikri bu arayışın içinden çıktı.

Mars hayali ve geri çekiliş (3-4. bölümler): 1969'da Apollo 11 Ay'a inerken NASA Başkanı Thomas Paine nükleer roketlerle Mars'a insanlı bir sefer, büyük uzay istasyonları ve bunlara gidip gelecek bir mekik istiyordu. Ancak Nixon'ın bütçe ofisi Paine'in talebinden bir milyar dolar kesince Mars ve uzay üssü planları sona erdi. 1970'te Kongre mekik-istasyon ikilisini neredeyse iptal etti; NASA istasyonu rafa kaldırdı ve mekiği öne çıkardı.

Hava Kuvvetleri ve kanat (5. bölüm): NASA siyasi destek için Hava Kuvvetleri'ne yöneldi. Kendi insanlı programları iptal edilmiş olan Hava Kuvvetleri, geliştirme parasını tamamen NASA'nın ödeyeceği bir mekiği desteklemeyi kabul etti; karşılığında yük bölmesinin 15 fit (yaklaşık 4,6 metre) çapında ve 60 fit (yaklaşık 18 metre) uzunluğunda olmasını ve aracın uzun bir yanal menzile sahip olmasını şart koştu. Bu istek, NASA mühendisi Maxime Faget'nin düz kanatlı tasarımı yerine delta kanadı getirdi.

Ekonomi ve kriz (6-7. bölümler): NASA mekiği ekonomik açıdan savunmak için Oskar Morgenstern'in kurduğu Mathematica şirketine maliyet-fayda analizleri yaptırdı. Temel senaryo 1978-1990 arasında 736 mekik uçuşu öngörüyordu. Ancak bütçe ofisi ikna olmadı ve 1971 ortasında NASA, iki aşaması da tamamen yeniden kullanılabilir mekikten vazgeçip geliştirme maliyeti yarı yarıya düşük bir tasarım aramak zorunda kaldı.

Karar (8-9. bölümler): Aylar süren tasarım çalışmalarından sonra bütçe ofisinin ikinci adamı Caspar Weinberger 1971 sonunda mekiğe destek verdi; ofisin başı George Shultz ise mekiğin NASA'nın ve Hava Kuvvetleri'nin istediği tam kapasitede olmasına karar verdi. Nixon, 5 Ocak 1972'de Kaliforniya'daki "Batı Beyaz Saray"da NASA Başkanı James Fletcher ve yardımcısı George Low ile görüşerek mekiği onayladı. Mart 1972'de sıvı yakıtlı yan roketler yerine daha ucuza geliştirilebilecek katı yakıtlı roketler seçildi. Temmuz 1972'de yörünge aracının ana sözleşmesi, rakipleri McDonnell Douglas, Lockheed ve teknik puanı en yüksek olan Grumman'ı geride bırakan North American Rockwell'e verildi. 1973'te dış yakıt deposu Martin Marietta'ya, katı yakıtlı roketler Thiokol'e gitti.

Heppenheimer'ın vardığı sonuç şudur: Mekiğin büyük yük kapasitesi ve delta kanadı Hava Kuvvetleri'nin, katı yakıtlı roketleri bütçe ofisinin baskısının ürünüydü. Nixon'ı ikna eden ise ekonomik tablolardan çok, teknolojinin ucuz ve rutin uçuş vaadiydi. Yazara göre bu vaadi hiçbir resmî rapor çürütemedi, onu ancak yıllar sonraki deneyim çürüttü.

Yazar ve yazıldığı dönem

Thomas A. Heppenheimer (1947-2015), gezegen bilimi, havacılık mühendisliği ve gök mekaniği alanlarında çalışmış bir araştırmacı ve uzay savunucusuydu. 1970'lerin başında Michigan Üniversitesi'nin havacılık mühendisliği bölümünde lisansüstü öğrenciyken mekik yüklenicilerinin belgelerini toplamıştı. Kitaba göre fikir, ticari kitabı Countdown: A History of Space Flight için araştırma yaparken doğdu: NASA'nın tarih dizisi Mercury, Gemini, Apollo, Skylab ve Apollo-Soyuz'u anlatıyordu, ama mekik üzerine bir kitap yoktu. Heppenheimer 1996'da NASA'nın baş tarihçisi Roger Launius'a teklif götürdü ve aynı yılın Kasım ayında görevi aldı.

Yararlandığı yazışma, not ve proje belgeleri üç bavulu dolduruyordu. Heppenheimer, mekiğin ana motorunu yapan Rocketdyne mühendisi Paul Castenholz, Maxime Faget ve NASA'nın insanlı uçuşlardan sorumlu yöneticisi Dale Myers gibi isimlerle görüştü; uzay politikası uzmanı John Logsdon'un arşivinden ve NASA'nın sözlü tarih görüşmelerinden yararlandı. Kitap 1998'de tamamlandığında mekik hâlâ uçuyordu ve Uluslararası Uzay İstasyonu'nun montajına başlanmak üzereydi. Yazar daha sonra mekiğin 1972-1981 arasındaki geliştirme dönemini Development of the Space Shuttle, 1972-1981 adlı kitapta anlattı.

Kitaptaki bilim

Kitabın en öğretici teknik konusu, yanal menzil (crossrange) meselesidir. Hava Kuvvetleri, Kaliforniya'daki Vandenberg üssünden kutuplar üzerinden geçen bir yörüngeye fırlatılan mekiğin tek bir tur atıp üsse geri dönebilmesini istiyordu. Sorun şuydu: Mekik yaklaşık 90 dakikalık turunu tamamladığında Dünya da kendi ekseni etrafında dönmüş olur ve üs yaklaşık 1.100 deniz mili (2.000 kilometreden fazla) doğuya kaymış olur. Bu basit bir hesapla doğrulanabilir: Dünya 24 saatte 360 derece döndüğüne göre 90 dakikada 22,5 derece döner ve Vandenberg'in enleminde bu açı yaklaşık 2.000 kilometreye karşılık gelir. Atmosfere giren aracın bu mesafeyi yana doğru süzülerek kapatabilmesi için yüksek hızlarda daha fazla kaldırma kuvveti üreten delta kanat gerekiyordu. Delta kanat, ses hızı civarında daha kararlı bir uçuş da sağlıyordu.

İkinci önemli konu, itki sistemi seçimidir. Katı yakıtlı roketler, geliştirme maliyeti düşük olduğu için bütçe ofisinin tercihi oldu. Heppenheimer, McDonnell Douglas'ın 1972'deki bir raporunun, parçalar hâlinde birleştirilen katı roketlerin eklem yerlerinden sıcak gazın sızabileceği ve bu durumda mekiğin kurtarılamayabileceği uyarısını içerdiğini anlatır ve bunun 14 yıl sonraki Challenger faciasının habercisi olduğunu not eder. Gerçekten de Challenger, 1986'da sağ katı yakıtlı roketin bir eklemindeki contanın (O-ring) gazı tutamaması sonucu kaybedildi; bu kaza Feynman'ın buzlu su deneyi yazımızda ayrıntılı olarak anlatılıyor.

Kitabın ekonomik beklentilerini gerçek sonuçlarla karşılaştırmak çarpıcıdır. Mathematica'nın senaryosu 1978-1990 arasında 736 uçuş öngörüyordu; mekik ise ilk uçuşunu ancak 12 Nisan 1981'de yaptı ve 1981-2011 arasındaki 30 yılda toplam 135 görev uçtu. Beş yörünge aracından ikisi, Challenger (1986) ve Columbia (2003), 14 astronotla birlikte kaybedildi. Programın toplam maliyeti bölündüğünde uçuş başına ortalama yaklaşık 1,5 milyar dolar (2010 doları) gibi bir rakam çıkıyor. Kısacası ucuz ve rutin uçuş vaadi gerçekleşmedi.

Yine de mekik önemli işler başardı: Hubble Uzay Teleskobu'nu yörüngeye taşıdı ve ona beş kez bakım yaptı, Uluslararası Uzay İstasyonu'nun kurulmasında başrol oynadı. Mekiğin ana motorları RS-25'ler bugün de Artemis programının SLS roketinde kullanılıyor; bu bağ ilgili haberimizde anlatılıyor.

Etkisi ve ödülleri

Kitap için doğrulanabilir bir ödül kaydına rastlanmadı. The Space Shuttle Decision, mekiğin kökenleri üzerine en çok başvurulan kaynaklardan biri hâline geldi; mekiğin tasarım süreci, Hava Kuvvetleri'nin rolü ve iptal edilen alternatif tasarımlar üzerine yazılan pek çok ansiklopedi maddesi bu kitabı kaynak gösteriyor. Kitap daha sonra Smithsonian Institution Press tarafından mekik tarihi dizisinin ilk cildi olarak yeniden basıldı. Bugün yeniden kullanılabilir roketler yeniden gündemdeyken kitabın anlattığı tartışmalar, yani bir aracın geliştirme maliyeti ile uçuş başına maliyeti arasındaki denge ve iyimser uçuş sayısı tahminleri, şaşırtıcı ölçüde güncel kalıyor.

Uyarlamalar

Kitabın bir film ya da dizi uyarlaması yoktur. Kitabın uyardığı riskin gerçeğe dönüştüğü Challenger faciasını anlatan iki yapım tamamlayıcı olarak izlenebilir: Feynman'ın soruşturmasını konu alan The Challenger filmi ve belgesel dizi Challenger: The Final Flight.

Kimlere uygun, nereden başlanır?

• Uzay politikası ve tarih meraklıları: Kitabın kalbi, Nixon'ın kararını anlatan son iki bölümdür; doğrudan oradan başlamak mümkündür.
• Mühendislik okurları: Delta kanat ve yanal menzil tartışmasını anlatan 5. bölüm ile itki seçimlerini anlatan 8. bölüm en teknik kısımlardır.
• Ekonomiyle ilgilenenler: 6. bölüm, büyük bir teknoloji projesinin maliyet-fayda analizleriyle nasıl savunulduğunu ve bu analizlerin sınırlarını gösterir.

Kitap İngilizcedir ve doğrulanabilir bir Türkçe baskısı yoktur. Metin yoğundur; mekiğin ilk denemelerini merak edenler önce uzaya hiç gitmeyen test aracı Enterprise'ın öyküsünü anlatan yazımızla başlayabilir. Kitabın ilk bölümündeki X-15 roket uçağı için de X-15 uçuşu yazımıza bakabilirsiniz.