Patlamaya göğüs germek için tasarlandı: Öğrenciler aya inişleri daha güvenli hale getirmek için prototip iniş pistini test ediyor

NASA, Ay’da sürekli bir insan varlığı sağlamaya çalışırken, Alabama Üniversitesi Sistemi’nin bir parçası olan Huntsville’deki Alabama Üniversitesi’ndeki (UAH) araştırmacılar, gelecekteki ay görevlerinin karşı karşıya kalacağı en acil zorluklardan birinin çözülmesine yardımcı oluyor: iniş aracına veya yakındaki altyapıya zarar vermeden uzay aracının güvenli bir şekilde nasıl indirileceği.

Bu yaz, UAH öğrencileri ve araştırmacılarından oluşan bir ekip, üniversitenin İtki Araştırma Merkezi’nde Ay’a iniş pistinin prototipi üzerinde üç roket motoru ateşleme testi gerçekleştirdi. Testler, prototipin, entegre bir havalandırma sistemi yoluyla roket egzozunu yakalama ve yönlendirme yeteneğini gösterdi; bu, gelecekteki ay üssü operasyonları için iniş altyapısının geliştirilmesinde bir dönüm noktası oldu.

UAH Makine ve Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümünde profesör olan Dr. Judy Schneider liderliğindeki öğrenci araştırma ekibi, sertifikalı bir HUBZone şirketi olan Linc Research Inc. ile çok yıllık bir ortaklığın parçasıdır. Araştırma, uzay aracını ve çevredeki altyapıyı aya iniş sırasında oluşan yoğun ısı ve kuvvetten korumaya yardımcı olacak modüler, havalandırmalı bir iniş pisti geliştirmeye odaklanıyor.

Schneider, “Dünya’da roket egzozunu yönlendirmek için su soğutmalı alev kovaları kullanıyoruz” diye açıklıyor. “Ancak suyun sınırlı olacağı ay yüzeyinde bu kaynaklara sahip olmayacağız. Amacımız roket dumanını iniş aracına veya çevredeki yapılara zarar vermeyecek şekilde yönlendirmek.”

Dünya’dan farklı olarak Ay, roket egzoz dumanlarının serbestçe genişlemesine ve ay yüzeyiyle doğrudan etkileşime girmesine izin veren hazır bir atmosfer sunmuyor. İniş yapan bir uzay aracının güçlü patlaması, toz ve döküntüleri yüksek hızlarda fırlatarak uzay aracına, ekipmanlara ve yakındaki yaşam alanlarına zarar verme potansiyeline sahip olabilir.

Ay araştırmaları daha uzun görevlere ve kalıcı altyapıya doğru ilerledikçe, bu tehlikelerin azaltılması giderek daha önemli hale gelecektir.

Ekibin çözümü, roket egzozunu yakalayıp iniş alanından uzağa yönlendirmek için tasarlanmış entegre havalandırma deliklerine sahip, birbirine kenetlenen bir iniş alanıdır. Havalandırmalı tasarım, roket dumanının tüm kuvvetine ve ısısına dayanacak sağlam bir yapıya güvenmek yerine, egzozu ped boyunca kanalize ederek termal hasarın azaltılmasına ve yapının korunmasına yardımcı olur.

Schneider, “Sıcak ateş testleri, roket dumanını yeniden yönlendirebileceğimizi gösterdi” diyor. “İçten havalandırmalı bir yapı kullanarak, katı bir yapıda olduğu gibi ısının pede zarar vermesini engellemeyi başardık.”

Testler için ekip, bireysel beton bileşenleri, çapı 12 fit (3,7 metre) olan bir prototip yapı halinde bir araya getirdi. Beton, sonunda ay kaynaklarından üretilebilecek inşaat malzemeleri için Dünya bazlı bir vekil görevi görüyor. Yapıya entegre edilen sensörler, ekip üç roket motoru ateşlemesi gerçekleştirirken havalandırma sistemindeki akışı kaydetti.

Birbirine kenetlenen tasarım, projenin uzun vadeli vizyonunun merkezinde yer alıyor. İnşaat malzemelerinin Dünya’dan aya taşınması maliyetli ve lojistik açıdan zorludur. Ay regolitinden işlenmiş malzemelerden yapılan modüler bir iniş alanı, ay yüzeyinde altyapı inşa etmek için daha pratik bir yol sunabilir. Bireysel bileşenler aynı zamanda gelecekteki pedlerin montajını, genişletilmesini, bakımını ve onarımını da kolaylaştırabilir.

Araştırmacılar, ay regolitini eritme ve sinterleme gibi işlemlerle dayanıklı inşaat malzemelerine dönüştürmenin yollarını araştırıyorlar. Yerel kaynaklı malzemeleri modüler bir tasarımla birleştiren ekip, büyük ölçekli ay altyapısının daha uygulanabilir hale getirilmesine yardımcı olmayı amaçlıyor.

Uygulamalı öğrenci katılımı çok önemlidir

Proje aynı zamanda UAH öğrencilerine gelecekteki uzay araştırmalarını destekleyen araştırmalara doğrudan katkıda bulunma fırsatları da yaratıyor. Schneider, “Ekip, öğrenci araştırmacılara havacılık ve uzay mühendisliği zorluklarıyla ilgili değerli uygulamalı deneyimler sunuyor” diye belirtiyor.

Öğrenci ekibinde makine mühendisliği alanında yüksek lisansını tamamlayan Cadis Ammons ile makine mühendisliği (Isaac Menzel ve Matthew Allmon) ve inşaat mühendisliği (Andrew Angelucci) alanında lisans eğitimine devam eden lisans öğrencileri yer alıyor.

Katılımları sayesinde öğrenciler deneysel testler, mühendislik tasarımı ve zorlu alan ortamları için teknoloji geliştirmenin pratik zorlukları konusunda deneyim kazanırlar.

İlk testler tamamlandıktan sonra ekip bir sonraki önemli kilometre taşına doğru ilerliyor: Ek test ve değerlendirme için NASA’nın Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’ne teslim edilmek üzere 20 fit (6,1 metre) çapında bir iniş pisti inşa etmek.

Daha büyük prototip, tasarımın performansını daha fazla değerlendirme ve teknolojiyi gelecekteki ay görevlerinin taleplerine göre ilerletme fırsatı sağlayacak. Devam eden araştırma ve testler, havalandırmalı, modüler yaklaşımın zaman içinde tekrarlanan uzay aracı inişlerini destekleyebilen iniş pedleri için nasıl ölçeklendirilebileceğini ve uyarlanabileceğini belirlemeye yardımcı olacaktır.