Dünya Etrafındaki Çöp Uydular, Uzay Çöpleri, Nasıl Temizlenir?
Merhaba, artık yılımızın Şubat ayına ve Şubat ayının ilk AstroNotlar’ına hoşgeldiniz. 29 Şubat doğumlu olan dinleyicilerimizin doğum gününü şimdiden kutlar, 02.02.2020 gibi palindrom bir tarihte doğan çocuklarımız için de mutlu bir hayat dileriz. Palindrom diyerek aklınızı karıştırmayalım, aslında bu hepimizin aşina olduğu bir konu. Tersten okunuşu normal okunuşuyla aynı olan kelimelere palindrom diyoruz. “Neden, kavak, ana, mum” gibi sözcükler veya 55 ,101, 6226 gibi sayıları örnek gösterebiliriz. Bunlar tabii ki nadiren meydana gelen durumlar. Örneğin 02.02.2020 benzeri bir tarih bir daha ancak 12 Şubat 2021 tarihinde karşımıza çıkacak. 22 Şubat 2022’nin ardından 3 Şubat 2030 a kadar palindrom tarihlerle karşılaşmayacağız. İşin totemini bir kenara bırakıp bugünkü konumuza geçelim. Bugün artan uydu sayısının sonuçlarından ve uzay çöplerinden bahsedeceğiz.
Uzay denilince çoğumuzun aklına sessiz, sakin, boş ve karanlık bir yer gelse de özellikle gezegenimizin çevresi bu tanımdan biraz uzak. Dünya’nın yörüngesindeki milyonlarca mikro asteroidin yanı sıra kimi faal kimi de görevini tamamlamış bir çok yapay uydu ve bunlara ek olarak bir de roket parçaları bulunmakta.
1957’de Sputnik’in fırlatılmasıyla başlayan, yaklaşık 60 yıllık süre içerisinde, ortalama 5500 fırlatmanın sonucunda Dünya etrafındaki yörüngede 42 binden fazla takip edilebilir nesne oluştu. Şimdiye kadar uzaya gönderilen maddelerin toplam kütlesi ise 9 bin tona yaklaşmış durumda.
1960’lı yıllarda uzaya roket fırlatan ülkeler, uzayı kirletmeyi veya çöplerin sorun olacağını hesaba katmamış veya önemsememişti dersek daha doğru olabilir. Fakat zamanla yörüngede bırakılan yakıt depolarının büyük bir sorun olacağını fark ettiler. Çünkü kullanılan yakıt depoları, atık olarak terk edildiklerinde içinde bir miktar yakıt kalıyordu. Deponun iç basıncıyla depo dışındaki uzayın basıncı birbirine eşit olmadığı ve atmosferin üst kısımları, ısıl dengeden yoksun olduğu için bu yakıt depoları sürekli ısınıp soğumaya maruz kalacaklardı. Bu da patlamalarına neden olacak ve yörüngeyi enkaz bulutlarıyla dolduracaktı. Neyse ki bu öngörüler gerçekleşmeden uzay çöplerini azaltmaya yönelik ilk önlemlerin alınmasıyla; roketler, görevleri bittiği zaman içlerindeki yakıtın ve basıncın boşaltılmasını sağlayan bir sistem ile gönderilmeye başlandı. Ancak hâlâ fırlatılan roketlerin çöpleri, yörüngede tehdit olmaya devam ediyordu.
Tüm bunlar yaşanırken o dönemde Amerika Birleşik Devletleri ve Sovyet Sosyalist Cumhuriyetler Birliği’nin “Soğuk Savaş” içinde olduğunu unutmayalım. Sovyetler Birliği’nin Amerikan uydularının iletişimini bozma ihtimali göz önüne alan Amerika, yaklaşık 3500 kilometre yükseklikte yapay bir iyonosfer tabakası oluşturmak için yörüngeye milyonlarca bakır iğne gönderdi. Bu iğneler ile kendine yeni bir iletişim ağı kurmayı hedefleyen Amerika, “West Ford Projesi” kapsamında gönderdiği bu 480 milyon bakır iğne ile uzayı büyük çapta kirleten ilk olaya imza atmış oldu.
Avrupa Uzay Ajansı’nın 2020 verilerine göre, bugün yörüngede toplam 5 bin 500’den fazla uydu bulunmakta ve bunların yaklaşık olarak 2300 tanesi aktif durumda.
Uzayın temiz tutulması açısından atılan en önemli adımlardan birisi de 1990’lı yıllarda alınan bir karar: Bu karara göre her uydunun, yakıtının bir kısmını son manevrasını yapmak için ayırması gerekiyor. Bu kalan yakıtın nasıl kullanılacağı, uydunun yörüngesine göre değişiyor.
Örneğin, eğer uydu alçak bir yörüngede ise yakıtını yavaşlamak için kullanıp atmosferdeki sürtünme sayesinde yanarak parçalanıyor. Bu arada yavaşlamak demişken, saatte binlerce kilometre hızda olan bir uydu, yapılan yavaşlama manevrası ile yörüngesini birazcık değiştirerek asıl işi atmosfere bırakıyor. Öte yandan, eğer söz konusu uydu yere varmadan atmosferde yanıp ufalanamayacak büyüklükte ise, kontrollü olarak Pasifik Okyanusu’na düşürülüyor. Pasifik’teki uydu mezarlığı denilen bu bölge en yakın yerleşim yerine 2400 kilometre ötede. Bölgedeki yerleşim yerlerine en uzak yer olması sayesinde düşüş için en güvenli bölge seçilmiş.
Peki ya bu uydular, atmosfere veya mezarlığa düşürülemeyecek kadar uzaksa, o zaman ne yapıyoruz? Bu durumda uyduyu Dünya’ya düşürmek yerine yörüngesini genişletip “Graveyard Orbit”e yani mezarlık yörüngesi denilen yörüngeye çıkarıyoruz. Örneğin yaklaşık 35 bin 800 kilometre yükseklikteki yörüngede dönen haberleşme uydularının ömrü bittiğinde çarpışma riskini ortadan kaldırmak için, yörüngelerinin yaklaşık 300 km yükseltilmesi tavsiye edilir. Böylelikle gelecekte aktif haberleşme uydularına müdahale etmekten kaçınmak için güvenli bir mesafeye gönderilmiş olurlar.
Yakın zamanda, SpaceX firması, yörüngedeki yakıt tanklarının azaltılmasına yönelik önemli bir adım attı. Fırlattığı roketleri dikey olarak yere geri indirebilecek şekilde tasarlamaya başlayan SpaceX, ilk defa 2015 yılında bir Falcon 9 roketini fırlatıldığı yere başarı ile indirerek tıpkı uçaklar gibi, üretilen bir roketin birden fazla sefer yapmasını sağlamış oldu. Böylelikle maliyet de önemli ölçüde azaldı.
Öte yandan, Dünya etrafında hali hazırda bu kadar çok çöp varken bir de Elon Musk’ın Starlink projesini duyurması, büyük tepkilere yol açtı. Duyursa yine iyi, söyledi ve yaptı. Astronomlar ne olduğunu anlayıp itiraz edene kadar yörüngede onlarca starlink kümesi dolaşmaya başlamıştı bile. Elon Musk, Bu proje ile Dünya’nın yörüngesine binlerce uydu yerleştirip bu uydular aracılığıyla güvenilir ve hızlı internet vermeyi hedeflediğini iddia ediyor. Sırf başlangıç aşamasında 1584 uydunun yörüngeye yerleştirilmesi planlanırken her bir fırlatışta 60 uydu yörüngeye çıkarılıyor. Dördüncü sefer , dört gün önce, 29 Ocak’ta yapıldı ve böylelikle yörüngedeki StarLink uydularının sayısı 240’a ulaştı. Toplamda 41 bin uydu fırlatmayı hedefleyen Musk, sadece uzay çöplüğüne katkıda bulunmakla kalmadı, aynı zamanda yer tabanlı teleskopların verilerini kirleterek astronomları da çılgına döndürmeyi başardı.
Uzay çöpleri için tedbir almanın ne kadar önemli olduğu, ilk kez iki uydunun çarpışması ile 2009 yılında yeniden gündeme geldi. Sibirya’nın yaklaşık 800 kilometre üzerinde, Amerika Birleşik Devletleri’nin ticari iletişim uydusu Iridium-33 ile pasif haldeki Rus Kosmos 2251 kod adlı askeri uydusu çarpıştı ve irili ufaklı binlerce parçaya bölündüler. Yörüngeleri takip edilebilen bu parçaların haricinde 500 bine yakın küçük parçacık daha olduğu tahmin ediliyor. Bu enkazın çoğu, Uluslararası Uzay İstasyonu, geçtiğimiz sene kontrollü düşürülen Çin’in uzay istasyonu Tiangong-2 ve gözlem uyduları gibi birçok uydunun bulunduğu alçak Dünya yörüngesi olarak bilinen bölgede yüksek hızlarda dönmeye devam ediyor.
Bu ve bunun gibi birçok çarpışma yüzünden büyüklüğü bir kum tanesinden bir otobüs boyutuna kadar değişen 800 binden fazla nesnenin Dünya yörüngesinde döndüğü düşünülüyor.
Dünya’nın etrafını fırlattığımız uydularla kirlettiğimiz yetmiyormuş gibi bir de onları vuruyoruz. Üstelik herhangi bir tehditi ortadan kaldırmak için değil sadece ülkelerin gövde gösterisi yapma hevesi yüzünden. Bildiğimiz kadarıyla bugüne kadar 4 ülke yörüngedeki uyduları vurmak için anti-uydu füzeleri geliştirdi. Bunlardan ilki, hem yörüngedeki uyduyu vurmanın mümkün olduğunu göstermek hem de füzesini test etmek isteyen Çin oldu. 850 kilometre yükseklikteki görevini tamamlamış meteoroloji uydusunu 2007 yılında balistik füze ile vurdu. Sırf bu olay ile birlikte yaklaşık 3 bin takip edilen parça ve 150 binden fazla parçacık oluştuğu tahmin ediliyor. Vurulan uydunun yörüngesi yüksek olduğu için bu testten kalan parçaların Dünya’ya düşmesi yüzyıllar sürecek.
Çin’in bu hareketinin ardından Amerika Birleşik Devletleri de sessiz kalmıyor tabii ki. İletişimi kesilmiş olan kendi casus uydularından birini vurmayı hedefleyen Amerika, 2008 yılında bir savaş gemisinden ateşlediği füze ile Büyük Okyanus üzerinde 247 kilometre irtifada seyreden casus uydusunu vuruyor. Bu olayın ardından silahlanma yarışının uzaya taşınması gündeme geliyor ve henüz bu olaydan 1 sene önce kendi uydusunu vuran Çin, operasyona tepki gösteriyor. Çin ve Amerika’nın bu gövde gösterilerine karşılık Rusya Savunma Bakanlığı ise Amerika’nın “uydusavar silah” denemesi yaptığına dikkat çekiyor ve bunlara tepki olarak Rusya da anti-uydu füzesi test eden üçüncü ülke oluyor. Bu tarz olaylarda çok ketum davranan Rusya’nın bu testinin başarıyla tamamlandığını, ancak Amerikan İstihbaratının raporlarından öğreniyoruz.
Geçtiğimiz sene Mart ayında Hindistan, yaklaşık 10 sene önce fırlattığı ve 300 kilometre yükseklikte bir yörüngede dönen, görevini tamamlamış, kullanılmayan meteoroloji uydusunu hiç haber vermeden vurarak kendi uydusunu vuran dördüncü ülke oluyor. Bu olayın ardından Hindistan, “Zaten düşecekti, o yüzden vurarak füzemizi test ettik” diye açıklama yaparak kendini haklı çıkarmaya çalışıyor ancak vurdukları uydunun yörüngesi Uluslararası Uzay İstasyonu’na yakın olduğu için Nasa’nın “Yarattığınız uzay çöpü ile astronotlarımızı tehlikeye atıyorsunuz.” diye çıkışmasına maruz kalıyor. Peki gerçekten Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki astronotlar tehlikede miydi? Aslında bunun cevabı hem evet hem de hayır. Küçük cisimlerin bile o hızlarda yıkıcı etkisinin olduğundan bahsetmiştik. Ancak elbette ki oradaki astronotlar korunmasız değil. Uzay istasyonunun etrafı, arasında 10 santimetre bulunan çift katmanlı bir kalkan ile kaplı. Tampon kalkanı adı verilen dış katman, gelen cismi yavaşlatmak ve daha küçük parçalara ayırmak amacıyla tasarlanmış. İçerideki ikinci kalkan ise, dış kalkanı geçmiş yavaş ve küçük parçaları püskürtmek amacıyla yerleştirilmiş. Bu iki kalkan arasında ise kurşun geçirmez yeleklerdeki özel malzeme kullanılıyor. Alınan bu önlemler sayesinde 1 santimetre boyutuna kadar hiç bir cismin uzay istasyonuna zarar veremeyeceği umuluyor. Daha büyük boyuttaki cisimler ile çarpışma söz konusu olduğunda ise uzay istasyonunun manevra yapması gerekiyor.
Yörüngedeki tüm bu karmaşanın içerisine bir de ülkelerin uzayı savaş alanı olarak kullanmasını eklersek, olası büyük çaplı bir savaşta olacaklarını düşünmek gerçekten insanın içini karartıyor. Günümüzde küresel iletişimin büyük bir bölümü uydular sayesinde yapılıyor ve savaş durumunda düşmanının kendi içinde iletişim kurmasını istemeyen ülkelerin ilk hedefi savunmasızca yörüngede dönen bu uydular olacak gibi görünüyor.
Peki “Kesler Sendromu”nu duymuş muydunuz? Yörüngemizin bu hale gelebileceğini yıllar öncesinden öngören, NASA bilim adamı Donald Kessler’in 1978’de öngördüğü bu senaryo, “Kesler Etkisi” olarak da biliniyor. Kessler’e göre yörüngedeki çarpışmalar sonucu ortaya çıkan çöpler, başka uydulara çarparak onların da parçalanmasını sağlayacak ve çöpler arttıkça çarpışma riski artacak. Çarpışma riski arttıkça da çöpler artacak ve uzaya çıkmak veya bir uydu göndermek en nihayetinde imkansız hale gelecek. Yapılan simülasyonlara bakılırsa bugünkü veriler ile bu senaryonun gerçekleşmesinin düşük olsa da ihtimal dahilinde olduğu görülüyor. Amerikan ordusu her gün ortalama 21 potansiyel uzay çarpışması uyarısı yayınlıyor. Bu rakamların önümüzdeki yıl, Amerikan Hava Kuvvetleri’nin Pasifik Okyanusu’nda yeni ve güçlü bir radar tesisini devreye soktuğu zaman önemli ölçüde artması bekleniyor.
Kısacası bugün itibari ile uzaya roket fırlatmayı bıraksak bile, yörüngedeki mevcut uyduların birbirine çarpma ihtimalinin olmadığını söyleyemeyiz. Eğer yakın zamanda bu konu ile ciddi ilgili bir önlem alınmazsa ilk önce belli başlı yörüngeler sonra da bütün bir uzay bizim için kullanılamaz hale gelebilir.
Yörüngede yapılan, her çarpışmadan kaçma manevrası ekstra insan gücü ve yakıt gerektiriyor. Örneğin 2018’in Temmuz ayında, Avrupa Uzay Ajansı’nın görev denetleyicileri, CryoSat-2 uydusu ile yörüngesi kesişebilecek küçük bir cisim tespit etmişlerdi. Böylelikle mühendisler her iki cismi de takip etmeye başladı ve çarpışmanın olacağı kesinleşince uyduyu daha yüksek bir yörüngeye ateşlediler. Yörünge değiştikten 50 dakika sonra, tehdit oluşturan küçük cisim, uydunun yanından saniyede 4 kilometre hızla geçti! Bu tarz manevralar, yörüngelerin gittikçe daha yoğun bir yer haline gelmesiyle her gün daha da fazla gerçekleşiyor. Sırf 2017 yılında 400 adet uydu fırlatıldı. Bu sayı, 2000 ile 2010 yılları arasında fırlatılan uyduların yıllık ortalamasından 4 kat fazla. Önümüzdeki yıllar içerisinde fırlatılacak yüzlerce uyduyu hesaba kattığımızda, uzay gerçekten çok kalabalık bir yer olacak gibi görünüyor.
Gerçeklerden bu kadar bahsetmişken biraz da kurgu dünyasına bakalım, ne dersiniz? 2013 yılında vizyona giren ve 7 Oscar ödülü almış “Gravity” filminin konusu da uzay çöplerinin tehlikesi üzerine. Spoiler vermemek için çok fazla detaya girmek istemiyoruz ancak şu kadarını söyleyebilirim ki Ruslar’ın atıl durumdaki uydularını imha etmek için onu füzeyle vurdukları Amerikan yapımı bu filmde, hesaplamalarda bazı hatalar oluyor ve o sırada açığa çıkan enkaz zincirleme kazaya yol açıyor. Gravity filmini, konusunun yanı sıra görsel efektler açısından da başarılı bulduğumuz için mutlaka izlemenizi öneriyoruz. Eğer filmi izlediyseniz, kimi sahnelerin abartılı olduğunu düşünebilirsiniz ancak böyle bir felaket yaşanacak olursa tam da filmdeki gibi sahneler ile karşı karşıya kalabiliriz. Kimi bilim insanları bu senaryonun başlangıcına çok yakın olduğumuzu söylüyor.
İçimizi karartan uzun bir konunun sonuna geldik. Aslında tam olarak son değil. Eğer bu konu ilginizi çekiyorsa size güzel bir haberimiz var! Detayları bize oldukça ilgi çekici gelen bu konuya başka bir bölümde devam edeceğiz. Ama önümüzdeki hafta çoğu gazetenin “Ay tabak gibi görünecek” şeklinde manşetlerini süsleyeceğini tahmin ettiğimiz Süper Ay’ın ardında yatan gerçeklerden bahsedeceğiz. Merak ediyorsanız önümüzdeki yayını kaçırmayın deriz!
astronotlar.space@gmail.com e-posta adresimize bahsettiğimiz içeriklere dair düşüncelerinizi belirtebilir, değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızdan bizi takip etmeyi unutmayın. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın. Hoşçakalın!
E-posta: astronotlar.space@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.space
Instagram: instagram.com/astro_notlar
Twitter: twitter.com/astro_notlar
Anchor: anchor.fm/astronotlar
Kaynaklar:
https://www.nature.com/articles/d41586-018-06170-1
https://www.nationalgeographic.com/science/space/reference/space-junk/
https://www.space.com/space-junk-megaconstellations-satellite-dodging-tech.html
https://spaceplace.nasa.gov/spacecraft-graveyard/en/
https://celestrak.com/events/collision/
https://earthobservatory.nasa.gov/features/OrbitsCatalog
https://www.esa.int/Safety_Security/Space_Debris
https://www.spacex.com/reusability-key-making-human-life-multi-planetary
https://en.wikipedia.org/wiki/Project_West_Ford
https://www.dw.com/tr/uydu-d%C3%BC%C5%9F%C3%BCren-abdye-pekinden-tepki/a-3141186
https://en.wikipedia.org/wiki/Low_Earth_orbit#Examples
Gifler ve Görseller:
https://media.nature.com/lw800/magazine-assets/d41586-018-06170-1/d41586-018-06170-1_16092752.gif
