Uydular, görevlerini yerine getirdikten sonra yörüngeden çıkmaları gerekmektedir. Plazma Fren uzay çöplüğünü büyütmemek adına yapılan çalışmaların arasında, çözümlerden biri olabilir.

Finlandiya’nın küçük şirketlerinden biri olan Aurora Propulsion Technologies, bu yaz (2022), yeni ve radikal bir uydu yörüngeden çıkış teknolojisini test ediyor. Plazma fren teknolojisi, şirketin kurucularından biri olan astrofizikçi Pekka Janhunen tarafından icat edildi.

Plazma freni tekparça, hafif ve nispeten ucuzdur. Eski tip bir kaset boyutunda, fırlatmadan önce uyduya takılabilir, ancak gelecekte başka bir uzay aracına monte edilmiş bir robotik kol sayesinde 600 kg'a kadar olan uydulara uyarlanması mümkün olabilir.

Uyduları güvenli bir şekilde yörüngeden çıkarmak, yörüngedeki nesneler arasındaki çarpışmalarla uzay çöpü oluşumunu azaltmak için kritik öneme sahiptir. Uyduları 1.000 km yüksekliğe kadar yörüngelerden güvenli bir şekilde yörüngeden çıkarabilen bir plazma fren ünitesi sadece 2 kg ağırlığında olacak ve rakip teknolojilerin küçük bir kısmına mal olacak. Şirket, yörüngeden çıkış için tek çözüme sahip olduğunu iddia etmiyor ancak plazma freninin rekabet maliyetinin onda biri ile geldiğini söylüyor. Aurora Propulsion Technologies'in CEO'su, makine mühendisi Roope Takala, olası bir satış fiyatının birim başına yaklaşık 30.000 € olacağını tahmin ediyor.

Teknoloji, iyonosfer katında yörüngeden çıkışı sağlamak üzere uydudan ayrılan alüminyum veya titanyum metal mikro bağları kullanır. Mikro bağlara negatif bir yük uygulandığında, üretilen elektrik alanı iyonosferin plazmasındaki pozitif yüklü parçacıklara karşı bir bariyer meydana getirir.

Frenleme etkileri veya Coulomb sürtünmesi, en iyi şekilde, Dünya yüzeyinin 400 ile 800 km üzerinde çalışır ki bu yükseklik yeterli miktarda artı yüklü parçacığın elektrik alanı ile etkileşime gireceği ve sürtünmeyi oluşturacağı en etkili noktadır. Uydunun 8km/saniye hızla içinden geçtiği plazmanın karşı rüzgarı ile negatif yüklü serbest kalmış mikro bağ arasındaki etkileşim, uydunun yavaşlamasına ve irtifa kaybetmesine neden olur.

300 m uzunluğundaki tek bir ipten meydana gelen sürtünme, 4,5 kg'lık bir uyduyu 9-13 ayda yaklaşık 200 km yörüngeden çıkarmak için yeterlidir. Daha uzun, çoklu bağlar daha büyük uyduları frenleyecektir. 3 Mayıs'ta şirket, Yeni Zelanda'dan fırlatılan AuroraSat-1 görevi sırasında patentli plazma fren tasarımının mevcut kopyasının denemesini yapmak üzere iki bağı başarıyla yerleştirdiğini söyledi.

Şirkete göre, önümüzdeki birkaç hafta içinde, Uçan Nesne olarak bilinen gösteri uydusu, çarpışmadan kaçınmayı ve yörüngeden çıkmayı sağlayan tescilli yeni nesil tahrik (itiş) teknolojilerini doğrulamak için düşük Dünya yörüngesine konuşlanacak. Aurora'nın uydusu, şirketin rezistojet iticilerinin ve plazma frenlerinin "küçük uydular için verimli itici güç ve yörüngeden çıkış yetenekleri" sağlayabileceğini göstermek amacıyla alçak Dünya yörüngesine gönderildi.

Gelecekte, teknoloji ancak uydu çalışma ömrünün sonuna ulaştığında konuşlandırılacak. CEO Takala gülerek, "Sonuçta, sağılan bir ineği neden keselim" diyor. "İş dürtüsü her zaman uyduları orada ve mümkün olduğunca uzun süre üretken tutacak." Uyduları yavaşlatmak için atmosferik sürtünmeyi kullanan benzer cihazların aksine, mikro ip insan saçından daha incedir, bu da onları herhangi bir hasara neden olmayacağı için diğer uzay araçları için güvenli hale getirir. Coulomb sürtünmesi aynı zamanda atmosferik sürtünmeden daha güçlüdür. Yavaşlayan kuvvetlerdeki bu fark, yörünge yüksekliği arttıkça daha da büyür. AuroraSat-1, tüm kontrol elektroniklerine ek olarak, test amacıyla bağımsız olarak açılabilen iki adet alüminyum mikro ip makarasına sahip ikiz bir Aurora plazma fren modülü içermektedir.

Yakın gelecekte, verimli yörüngeden çıkma, herhangi bir uydunun ilk tasarımının fırlatılması için ayrılmaz bir önkoşulu haline gelecektir. Şirket, uzay çöplerini sınırlamak üzere tasarlanmış uluslararası mevzuatın daha küçük uydulara ve diğer uzay enkazlarına da uygulanmasını bekliyor. Yörüngeden çıkmak için kullanım ömrü sonu gerekliliklerini düzenleyen mevcut düzenlemeler BM tarafından belirlenir; bunlar yalnızca atmosfere inişleri sırasında tamamen yanmayan ve Dünya'ya çarparken yaşam için potansiyel tehlike oluşturan 500 kg ve üzeri uydular için geçerlidir. ABD Federal Havacılık Otoritesi, en küçük uyduların bile, faydalı ömürlerinin sonunda onları güvenli bir şekilde Dünya'ya geri döndürmek için bir araçla donatılmasını gerektirecek yeni uluslararası düzenlemeler önermektedir. Designed for Demise (veya Death)D4D olarak adlandırılan düzenlemeler, yeni fırlatmaların gelecekte Dünya'nın yörüngesindeki uzay çöplüğünü arttırmaması için, herhangi bir boyuttaki uydunun, tasarım olarak fırlatma öncesinde yörüngeden çıkma teknolojisine sahip olmasını gerektirecektir.

Levent Aslan.

16/06/2022 tarihinde kaleme alınmıştır. 

Mühendislik ve Teknoloji sitesinden uyarlanmıştır.