Önümüzdeki yıllarda NASA ayda meşgul olacak.
Dev bir roket, belki de yaz sonundan önce, ayın çevresinde ve arkasında astronotların olmadığı bir kapsülü havaya uçuracak. Robotik iniş yapanlardan oluşan bir geçit töreni, özellikle kutup bölgelerinde kilitli su buzu hakkında bilimsel veri tomarları toplamak için deneyleri aya bırakacak. Bundan birkaç yıl sonra, astronotlar, Apollo’nun aya inişinden bu yana yarım yüzyıldan fazla bir süre sonra oraya geri dönecekler.
Bunların hepsi, Yunan mitolojisinde Apollo’nun ikiz kız kardeşi olan Artemis’in adını taşıyan NASA’nın 21. yüzyıl ay programının bir parçası.
Pazartesi günü erken saatlerde, Artemis’in aya giden ilk parçası olarak CAPSTONE adlı bir uzay aracının fırlatılması planlanıyor. İzlenecek olanla karşılaştırıldığında, boyut ve kapsam olarak mütevazı.
CAPSTONE’da astronot olmayacak. Uzay aracı çok küçük, yaklaşık bir mikrodalga fırın kadar büyük. Bu robotik sonda aya bile inmeyecek.
Ancak birçok yönden aya yapılan önceki görevlerden farklıdır. NASA’nın gezegenler arası yolculuklarda parasının karşılığını daha iyi almak için gelecekte üstlenebileceği kamu-özel ortaklıkları için bir şablon görevi görebilir.
NASA’nın misyonunu yöneten Advanced Space’in CEO’su ve başkanı Bradley Cheetham, “NASA daha önce aya gitti, ancak bunun daha önce hiç böyle bir araya getirilmediğini düşünmedim” dedi.
Fırlatmanın kapsamı Pazartesi günü Doğu saatiyle sabah 5’te NASA Televizyonunda başlayacak. Uzay aracının doğru yörüngeye yükselebilmesi için roketin tam olarak saat 05:50’de fırlatılması gerekiyor.
Görevin tam adı Cislunar Otonom Konumlandırma Sistemi Teknoloji Operasyonları ve Navigasyon Deneyidir. Sonunda Artemis’in bir parçası olarak bir mürettebatlı uzay istasyonunun inşa edileceği ay yörüngesi için bir keşif görevi görecek. Gateway adlı bu karakol, gelecekteki ekiplerin ay yüzeyine devam etmeden önce duracağı bir ara istasyon görevi görecek.
CAPSTONE, NASA için birkaç yönden sıra dışı. Birincisi, Florida’da değil, Yeni Zelanda’da bir fırlatma rampasında oturuyor. İkincisi, NASA, CAPSTONE’u tasarlamadı veya inşa etmedi ve onu çalıştırmayacak. Ajansın sahibi bile değil. CAPSTONE, Denver’ın eteklerinde bulunan 45 kişilik bir şirket olan Advanced Space’e aittir.
Uzay aracı yavaş ama verimli bir yörüngede ilerliyor ve 13 Kasım’da varıyor. Hava durumu veya teknik bir sorun roketin bu ani fırlatma anını kaçırmasına neden olursa, 27 Temmuz’a kadar ek şanslar var. Uzay aracı inerse O zamana kadar, aynı gün Ay yörüngesine ulaşacak: 13 Kasım.
CAPSTONE misyonu, NASA’nın daha düşük maliyetle daha hızlı ek yetenekler kazanma umuduyla özel şirketlerle yeni yollarla işbirliği yapma çabalarını sürdürüyor.
NASA yöneticisi Bill Nelson, “NASA’nın bulması ve maliyeti düşürmesi için neye ihtiyacı olduğunu bulmasının başka bir yolu” dedi.
Advance Space’in NASA ile CAPSTONE için 2019’da imzaladığı sözleşmesi 20 milyon dolara mal oldu. CAPSTONE için uzay yolculuğu da küçük ve ucuz: yörüngeye küçük yük taşımada lider olan bir ABD-Yeni Zelanda şirketi olan Rocket Lab tarafından fırlatma için 10 milyon doların biraz altında.
NASA’da küçük uzay aracı teknolojisi program yöneticisi Christopher Baker, “Üç yıldan kısa bir süre içinde 30 milyon doların altına düşecek” dedi. “Nispeten hızlı ve nispeten düşük maliyetli.”
İsrailli bir sivil toplum kuruluşu tarafından 2019’da aya inmek için son derece başarılı bir çaba olan Beresheet bile 100 milyon dolara mal oldu.
Bay Baker, “Bunu, Dünya’nın ötesindeki ticari görevleri kolaylaştırmaya nasıl yardımcı olabileceğimize dair bir yol gösterici olarak görüyorum” dedi.
Dr. Cheetham, CAPSTONE’ın birincil görevinin ek bir yıl olasılığıyla birlikte altı ay süreceğini söyledi.
Topladığı veriler, Gateway olarak bilinen ay karakolunun planlayıcılarına yardımcı olacak.
Başkan Donald J. Trump 2017’de yönetiminin uzay politikası için en büyük önceliğin astronotları aya geri göndermek olduğunu ilan ettiğinde, NASA’daki moda sözcükler “yeniden kullanılabilir” ve “sürdürülebilir” idi.
Bu, NASA’yı astronotların ay yüzeyine nasıl ulaşacağının önemli bir parçası olarak ayın etrafında bir uzay istasyonu yapmaya yöneltti. Böyle bir sahneleme alanı, Ay’ın farklı bölgelerine ulaşmalarını kolaylaştıracaktır.
Halihazırda 2025 olarak planlanan ancak büyük olasılıkla ertelenmesi planlanan ilk Artemis çıkarma görevi Gateway’i kullanmayacak. Ancak sonraki görevler olacak.
NASA, bu karakolu yerleştirmek için en iyi yerin doğrusala yakın hale yörüngesi olarak bilinen yer olacağına karar verdi.
Halo yörüngeler, iki cismin yerçekiminden etkilenenlerdir – bu durumda, Dünya ve Ay. İki cismin etkisi, yörüngeyi oldukça kararlı hale getirmeye yardımcı olur ve bir uzay aracının ayın etrafında dönmesini sağlamak için gereken itici gaz miktarını en aza indirir.
Yerçekimi etkileşimleri ayrıca yörüngeyi Dünya’dan görüş hattı görünümüne yaklaşık 90 derecelik bir açıda tutar. (Bu, ismin doğrusala yakın kısmıdır.) Dolayısıyla bu yörüngedeki bir uzay aracı, iletişimin kesileceği ayın arkasından asla geçmez.
Ağ Geçidinin seyahat edeceği yörünge, Ay’ın Kuzey Kutbu’nun yaklaşık 2.200 mil yakınından geliyor ve Güney Kutbu üzerinden geçerken 44.000 mil kadar uzağa dönüyor. Ay çevresinde bir tur yaklaşık bir hafta sürecektir.
Altta yatan matematik açısından, doğrusala yakın bir hale yörüngesi gibi egzotik yörüngeler iyi anlaşılmıştır. Ama bu aynı zamanda daha önce hiçbir uzay aracının gitmediği bir yörünge.
Böylece, KAPSTAN.
Gateway program yöneticisi Dan Hartman, “Çok, çok iyi karakterize ettiğimizi düşünüyoruz” dedi. “Ancak bu özel CAPSTONE yükü ile modellerimizi doğrulamaya yardımcı olabiliriz.”
Pratikte, kesin konumları saptamak için ayın etrafındaki herhangi bir küresel konumlandırma sistemi uydusu olmadan, uzay aracının istenen yörüngede en iyi nasıl tutulacağını bulmak biraz deneme yanılma gerektirebilir.
Dr. Cheetham, “En büyük belirsizlik aslında nerede olduğunuzu bilmektir,” dedi. “Uzayda asla gerçekte nerede olduğunuzu bilemezsiniz. Bu yüzden her zaman etrafında bir miktar belirsizlikle nerede olduğuna dair bir tahmininiz olur.”
Diğer NASA görevlerinde olduğu gibi, CAPSTONE, NASA’nın Derin Uzay Ağı radyo çanak antenlerinden gelen sinyalleri kullanarak konumunun bir tahminini üçgenleştirecek ve ardından gerekirse, aydan en uzak noktayı geçtikten hemen sonra kendisini istenen yörüngeye doğru dürtecek.
CAPSTONE ayrıca konumunu bulmak için alternatif bir yöntemi test edecektir. Kimsenin ayın etrafında bir GPS ağı kurmak için zaman ve masraf harcaması pek olası değildir. Ancak, NASA’nın Ay’ı çevreleyen Ay Keşif Aracı da dahil olmak üzere başka uzay araçları da var ve önümüzdeki yıllarda daha fazlası gelecek. Birbirleriyle iletişim kurarak, farklı yörüngelerde bulunan bir uzay aracı filosu, özünde bir isim hoc GPS kurabilir.
Advanced Space yedi yıldan fazla bir süredir bu teknolojiyi geliştiriyor ve şimdi CAPSTONE ile Lunar Reconnaissance Orbiter ile ileri geri sinyaller göndererek konsepti test edecek. Dr. Cheetham, “Zaman içinde her iki uzay aracının da nerede olduğunu belirleyebileceğiz” dedi.
Advanced Space, CAPSTONE’u geliştirmeye başladığında, uzay aracına bilgisayar çipi ölçeğinde bir atom saati eklemeye ve bu zamanı Dünya’dan yayınlananlarla karşılaştırmaya karar verdi. Bu veri, uzay aracının yerini belirlemeye de yardımcı olabilir.
Advanced Space, CAPSTONE’a sahip olduğundan, NASA’dan izin almadan bu değişikliği yapma esnekliğine sahipti. Ajans hala bu tür projelerde yakın işbirliği içinde olsa da, bu esneklik hem Advanced Space gibi özel şirketler hem de NASA için bir nimet olabilir.
Dr. Cheetham, “Satıcılarımızla ticari bir sözleşmemiz olduğundan, bir şeyi değiştirmemiz gerektiğinde, hükümet müteahhitlik görevlilerinin büyük bir incelemesinden geçmek zorunda değildik,” dedi. “Bu, hız açısından yardımcı oldu.”
İşin ters tarafı, Advanced Space görev için sabit bir ücret pazarlığı yaptığı için, şirket NASA’ya ek para istemek için gidemedi (Covid-19 pandemisinin neden olduğu tedarik zinciri gecikmeleri nedeniyle ekstra ödemeler almasına rağmen). “Maliyet artı” olarak bilinen daha geleneksel NASA sözleşmeleri, şirketlere harcadıkları şeyi geri öder ve ardından bunun üzerine bir ücret ekler – kâr olarak alınır – bu da maliyetleri kontrol altında tutmaları için çok az teşvik sağlar.
Dr. Cheetham, “İşler ortaya çıktıkça, onlarla nasıl verimli bir şekilde başa çıkacağımızı bulmamız gerekti,” dedi.
Bu, NASA’nın, Uluslararası Uzay İstasyonu’na kargo ve astronotları, ajansın kendi uzay mekiklerinden çok daha düşük bir maliyetle taşıyan Elon Musk’ın SpaceX’i ile sabit fiyatlı sözleşmeler kullanma konusundaki başarılı stratejisine benziyor. SpaceX için, NASA’nın yatırımları, yörüngeye yükleri ve özel astronotları başlatmakla ilgilenen NASA dışı müşterileri çekmesini sağladı.
CAPSTONE’a kadar, Advanced Space’in çalışmaları çoğunlukla teorikti – yörüngelerin analizi ve adı hoc GPS için yazılım yazmak – uzay aracı inşa etmek ve işletmek değil.
Şirket hala uzay aracı yapımı işinde değil. Dr. Cheetham, “Uzay aracını satın aldık,” dedi. “İnsanlara burada Advanced’de inşa ettiğimiz tek donanımın Legolar olduğunu söylüyorum. Harika bir Lego koleksiyonumuz var.”
Geçtiğimiz birkaç on yılda, CubeSats olarak bilinen küçük uydular çoğaldı ve daha fazla şirketin, her bir küpün 10 santimetre veya dört inç boyutunda olduğu standart bir tasarıma dayalı uzay aracını hızla inşa etmesini sağladı. CAPSTONE 12 küp hacmiyle en büyükler arasında yer alıyor, ancak Advanced Space bunu neredeyse kullanıma hazır, Tyvak Nano-Satellite Systems of Irvine, Calif’ten satın alabildi.
Bu hala çok fazla problem çözme gerektiriyordu. Örneğin, çoğu CubeSats, yüzeyden sadece birkaç yüz mil yukarıda, düşük Dünya yörüngesindedir. Ay neredeyse çeyrek milyon mil uzakta.
Dr. Cheetham, “Kimse ayda bir CubeSat uçurmadı,” dedi. “Yani kimsenin aya CubeSats uçurmak için radyo yapmamış olması mantıklı. Bu nedenle, bu ayrıntıların çoğunu anlamak için gerçekten derine inmemiz ve çalışabilecek sistemlere sahip olmak için birkaç farklı insanla ortaklık kurmamız gerekti.”
Gateway program yöneticisi Bay Hartman, CAPSTONE konusunda heyecanlı ama ay ileri karakolunda ilerlemenin şart olmadığını söylüyor. NASA, Gateway’in ilk iki modülünün inşası için şimdiden sözleşmeler imzaladı. Avrupa Uzay Ajansı da iki modüle katkıda bulunuyor.
“Onsuz uçabilir miyiz?” Bay Hartman, CAPSTONE’dan bahsetti. “Evet. Zorunlu mu? Numara.”
Ancak, “Modellerinizdeki hata çubuklarını ne zaman azaltabiliyorsanız, her zaman iyi bir şeydir” diye ekledi.
Dr. Cheetham, NASA ya da diğer ticari ortaklar için daha sonra ne olabileceğini, belki de aya daha fazla görev yapabileceğini düşünüyor. Ayrıca daha fazlasını da düşünüyor.
“Mars’a benzer bir şeyi nasıl yapabileceğimizi düşünmek beni çok ilgilendiriyor” dedi. “Aslında ben de Venüs ile kişisel olarak oldukça ilgileniyorum. Yeterince ilgi görmediğini düşünüyorum.”
