Gravity'deki gibi uzay istasyonunda yangın çıkarsa ne olur? Mir 1997 ve küresel alev

Alfonso Cuarón'un 2013 yapımı Yerçekimi (Gravity) filmi çoğunlukla yörüngedeki enkaz zinciriyle hatırlanıyor; o konuyu Kessler sendromu yazımızda ele aldık. Ama filmin ortasında daha az konuşulan, gerçek astronotların ise en çok çekindiği tehlikelerden biri var: kapalı bir uzay istasyonunda çıkan yangın. Ryan Stone, Uluslararası Uzay İstasyonu'na (ISS) ulaştıktan kısa süre sonra içeride yangın başlıyor ve onu Soyuz kapsülüne koşmaya zorluyor. Filmin sonlarına doğru da Stone, Çin istasyonuna ulaşmak için bir yangın söndürücüyü itici gibi kullanıyor. Uzayda yangın gerçekten nasıl davranır, söndürmek neden zordur ve bu yaşandı mı?

Film ne gösteriyor?

Filmde ISS'in mürettebatı istasyonu bir Soyuz'la çoktan terk etmiştir. İçeri giren Stone yalnızdır ve yangın başladığında çaresi istasyona bağlı kapsüle ulaşıp kaçmaktır. Sahne kısa, ama iki gerçek kaygıyı taşıyor: Uzayda yangından kaçacak bir dış kapı yoktur ve tek kurtuluş yolu istasyona bağlı dönüş aracıdır. Yangının bu yolu kesmesi, en kötü senaryodur. Bu senaryo, filmden on altı yıl önce yaşandı.

Mir, 24 Şubat 1997: Yörüngedeki en ağır yangın

NASA'nın tarih ofisinin anlatımına göre Rus uzay istasyonu Mir'de o gün altı kişi vardı. Normalde üç kişilik olan mürettebat, ekip değişimi nedeniyle kısa bir süre için ikiye katlanmıştı: Rus kozmonotlar Valeri Korzun, Aleksandr Kaleri, Vasili Tsibliyev ve Aleksandr Lazutkin, NASA astronotu Jerry Linenger ve Alman uzay ajansı DLR'den Reinhold Ewald. Kalabalık mürettebatın oksijen ihtiyacını karşılamak için, katı lityum perklorat kartuşlarını yakarak kimyasal yolla oksijen üreten ek jeneratörler kullanılıyordu. Her kartuş bir kişinin bir günlük oksijenini sağlıyordu ve Mir'de 2.500'den fazla kez sorunsuz kullanılmıştı.

Akşam yemeğinden kısa süre sonra Lazutkin, Kvant-1 modülünde böyle bir jeneratörü çalıştırdığında kartuş tutuştu. NASA'ya göre yaklaşık bir metrelik bir alev, kıvılcımlar ve erimiş metal parçaları modülün içine saçıldı, yoğun bir duman oluştu. Alev, Kvant-1'in arka ucuna bağlı Soyuz kapsülüne giden yolu kapattı; bu, mürettebatın üç üyesinin acil durumda kullanacağı araçtı. Yani Gravity'deki "kurtuluş yolunu kesen yangın" fikri, birebir yaşanmıştı.

Mürettebat hemen oksijen maskelerini taktı. Korzun alevi yangın söndürücünün köpüğüyle bastırırken Linenger onu yerinde tuttu, diğerleri iki söndürücü daha uzattı. Alev birkaç dakika sürdükten sonra kendiliğinden söndü; bazı paneller kömürleşti, ama istasyonun yapısı zarar görmedi. Yaşam destek sistemi dumanı birkaç saat içinde temizledi. İki yıl süren inceleme, kartuşa yanlışlıkla karışan lateks eldiven malzemesini en olası neden olarak gösterdi. NASA'ya göre bu olaydan çıkan dersler ISS'in tasarımına ve işletimine aktarıldı.

Gerçek bilim ne diyor? Alev uzayda başka biçim alıyor

Dünya'da bir mum alevinin damla biçimi kütleçekiminden gelir. NASA'nın açıklamasına göre alevin ısıttığı hafif hava yükselir, yerini alttan gelen daha soğuk hava alır ve bu dolaşım alevi yukarı doğru uzatır. Mikroyerçekiminde bu dolaşım olmaz; yakıt ve oksijen yalnızca yavaşça yayılarak buluşur ve alev küre biçimini alır. Bu yüzden uzayda yangın Dünya'daki sezgilerimize uymaz: Sıcak gaz yukarı yükselmez, alev "yukarıya" uzanmaz; yangının nasıl yayılacağında havalandırmanın yarattığı hava akışı önem kazanır.

ISS'teki deneyler daha da tuhaf sonuçlar verdi. NASA'ya göre 2012'de istasyondaki Alev Söndürme Deneyi (FLEX) sırasında, Dünya'nın çekiminde oluşturulması neredeyse olanaksız olan "soğuk alevler" keşfedildi. Bu alevler çok düşük sıcaklıkta yanıyor ve o kadar az ışık ve ısı yayıyor ki, sonraki deneylerde gerçek zamanlı olarak görülemediler; varlıkları ölçüm verilerinden anlaşıldı. Gözle görülmeyen bir alev, bir uzay aracı için ayrı bir kaygı konusu.

Saffire: Uzay aracının içinde kasıtlı yangınlar

Bir uzay aracında büyük bir yangının nasıl yayılacağını görmek için NASA, 2016'dan başlayarak sekiz yıl süren Saffire deney dizisini yürüttü. Deneyler, ISS'ten ayrılmış insansız Cygnus kargo araçlarının içinde yapıldı; böylece istasyonun güvenliği tehlikeye atılmadan gerçekçi bir ortam sağlandı. Malzemeler, içinden hava akıtılan bir test biriminde ince bir telle tutuşturuldu; son deneyde pleksiglas, pamuk ve Nomex gibi malzemeler yakıldı. Dizinin son deneyi Saffire-VI, mürettebatlı araçlardaki koşulları taklit etmek için daha yüksek oksijen oranı ve daha düşük basınçla çalıştı ve Ocak 2024'te Cygnus aracıyla birlikte atmosferde yanarak sona erdi.

NASA'ya göre ilk üç deneyde alevler hızla yayıldı, ama sürekli büyümek yerine sabit bir boyuta ve yanma hızına ulaştı; Dünya'da ise alevler genellikle büyümeyi sürdürür. Bilim insanları uzay aracının boyutunun yangın üzerinde beklenenden fazla etkisi olduğunu da gördü. Saffire-V'te ise ince malzemelerin kalın olanlardan daha hızlı yandığı gözlendi. Projenin baş araştırmacısı David Urban, temel soruyu şöyle özetliyor: Bir mürettebat için işlerin kötüye gitmesine ne büyüklükte bir yangın yeter? Binalar, uçaklar, trenler, madenler ve gemiler için bu araştırmanın çoktan yapıldığını, uzay araçları için ise Saffire'a kadar yapılmadığını söylüyor.

Uzayda yangın söndürücü: Hem araç hem itici

ISS'te yangınla mücadele de Dünya'dakinden farklı. NASA mühendislerinin 2013'te yayımladığı bir makaleye göre istasyonun Rus bölümünde su köpüğüyle, ABD bölümünde karbondioksitle çalışan söndürücüler kullanılıyordu. Karbondioksitli söndürücü kapalı bir modülde solunamaz bir ortam yaratıyor ve acil durum solunum ekipmanı karbondioksiti süzmüyor; bu yüzden NASA, mürettebatın soluyacağı havayı bozmadan yangını söndürebilecek, ince su sisi kullanan bir söndürücü geliştirmeye başladı.

Mir'deki yangında Linenger'in Korzun'u yerinde tutması da önemli bir ayrıntı. Ağırlıksız ortamda söndürücüden fışkıran köpük, Newton'un üçüncü yasası gereği tutan kişiyi ters yöne iter. Gravity'nin sonundaki sahne bu ilkeye dayanıyor: Stone söndürücüyü bir roket gibi kullanarak ilerliyor. İlke doğru; ama söndürücünün verebileceği hız değişimi, farklı yörüngelerdeki iki istasyon arasında yol almaya yetmekten çok uzak. Bu hesabı Kessler yazımızda yaptık.

Nerede haklı, nerede değil?

• Haklı: Kapalı bir istasyonda yangın, en tehlikeli acil durumlardan biri. Mir'de alev, iki dönüş kapsülünden birine giden yolu gerçekten kesti.
• Haklı: Ağırlıksız ortamda söndürücü kullanan kişi geri itilir; söndürücünün itici gibi davranması fiziğe uygun.
• Abartılı: Söndürücüyle istasyonlar arasında yol almak. İtme gerçek ama çok küçük.
• Gerçek hayatta: Uzayda alev küre biçimini alır, kimi zaman görünmez kadar sönük yanar ve yayılması havalandırmaya bağlıdır. Bu yüzden ajanslar yangını uzayda kasıtlı olarak çıkarıp ölçtü.

Sonuç

Gravity'de yangın, Stone'un kaçışını hızlandıran birkaç dakikalık bir tehlike. Gerçekte ise uzay ajanslarının on yıllardır çalıştığı bir konu: Mir'deki yangının dersleri ISS'e aktarıldı, Saffire deneyleri de Ay'a ve Mars'a gidecek araçların tasarımına veri sağlıyor. Yörüngede bir yangından kaçacak yer olmadığı için en iyi çözüm hâlâ aynı: yangını hiç çıkarmamak, çıkarsa ilk saniyelerde fark etmek.