Ay görevlerini başarıyla tamamlayan Artemis II mürettebatı, Dünya’ya döndü. Artemis II görevinde kullanılan Orion kapsülünün, ABD Doğu Saati ile 10 Nisan Cuma günü saat 20.07 civarında (Türkiye saatiyle Cumartesi 03.07) San Diego açıklarında okyanusa iniş yapması planlanıyordu. Astronotlar, planlandığı gibi TSİ gece 3 sularında iniş yaptı.
NASA, 1 Nisan’da 50 yılı aşkın sürenin ardından, Ay’a Artemis II görevi kapsamında ilk yolculuğu başlatmıştı. Artemis 2 mürettebatı; NASA astronotları Christina Koch, Victor Glover ve Reid Wiseman ile Kanadalı astronot Jeremy Hansen’den oluştu.
Toplam 4 kişiden oluşan mürettebat, görev süresince uzay aracındaki sistemleri test ederek, Ay’ın daha önce görülmeyen kısımlarını görüntüledi ve gelecek Ay görevlerinde iniş yapılabilecek bölgeleri araştırdı.
10 gün süren görev kapsamında Ay’ın etrafından dolanan mürettebat; yeni nesil yaşam destek sistemlerini ve manuel manevra kabiliyetlerini bizzat test ederek, 2028’de gerçekleşmesi beklenen (Artemis IV) Ay yüzeyine iniş öncesi sistemlerin güvenilirliğini kanıtlamaya çalıştı.
Artemis II astronotları bu görev sırasında Dünya’dan tam 406 bin 771 kilometre uzağa giderek “Dünya’dan en uzak noktaya insanlar” oldu.
Saniyede 11 kilometreyi aşan dönüş hızı
Artemis II astronotlarını taşıyan Orion kapsülü, Dünya atmosferine ulaştığında hızı saniyede 11 kilometreyi (saatte 40 bin km) aştı. Bu hız, sıradan bir yolcu uçağının hızından tam 40 kat daha hızlı; ayrıca, ses hızının ise 32 katına karşılık geliyor.
Hareket halindeki bir nesnenin sahip olduğu kinetik enerji açısından bakıldığında ise; Orion kapsülü, atmosfere giriş anında bir yolcu uçağına kıyasla kilogram başına yaklaşık 2 bin kat daha fazla kinetik enerjiye sahip.
Eve dönen her uzay aracı gibi, Orion da güvenli bir iniş için paraşütlerini açmadan önce bu devasa kinetik enerjiyi neredeyse sıfıra indirmek zorunda. Uzay araçları bu enerjiyi, atmosferin üst tabakalarında kontrollü bir sürüklenme (aerodinamik direnç) yaratarak, yani atmosferi bir fren gibi kullanarak azaltır.
Yakıt tasarrufu için sürtünmeyi en aza indirecek şekilde tasarlanan uçakların aksine, geri dönen uzay araçları tam tersini yapar. Yavaşlamaya yardımcı olması için mümkün olduğunca “aerodinamik olmayan” (küt uçlu) bir yapıda tasarlanırlar.
G-Kuvveti ile mücadele
Atmosfere giriş sırasındaki yavaşlama süreci oldukça sarsıcı olabilir. Bu kuvvetler genellikle “g-kuvveti” olarak adlandırılır. Bir Formula 1 pilotu viraj alırken yaklaşık 5 g kuvvetine maruz kalır ki bu, bir insanın bayılmadan dayanabileceği sınıra yakın. NASA’nın OSIRIS-REx kapsülü gibi insansız küçük araçlar atmosfere adeta bir mermi gibi dalar ve bir dakikadan kısa sürede hızla yavaşlar. Bu araçlarda g-kuvveti 100’ün üzerine çıkabilir; bu robotik araçlar için sorun olmasa da insanlar için ölümcül.
Orion gibi mürettebatlı araçlar ise atmosfere giriş sürecini dakikalara yaymak ve yavaşlamayı kademeli hale getirmek için aerodinamik kaldırma kuvveti kullanır. Bu sayede g-kuvveti, insanların hayatta kalabileceği yönetilebilir seviyelere indirilir.
Orion kapsülü 2 bin 700°C sıcaklığa göğüs gerdi
Orion kapsülü atmosfere ses hızının 30 katından daha hızlı girdi. Bu hızla oluşan şok dalgası, aracın etrafındaki hava sıcaklığını 10 bin °C veya daha üzerine çıkarabiliyor; bu, Güneş’in yüzey sıcaklığının yaklaşık iki katı.
Aşırı ısı, şok dalgasını geçen havayı elektrik yüklü bir plazmaya dönüştürüyor. Bu durum radyo sinyallerini geçici olarak engelliyor. Bu nedenle astronotlar inişin en kritik ve sert anlarında Dünya ile iletişim kuramadı.
Artemis II pilotu Victor Glover, Ay yolculuğu sırasında dünyaya bağlanarak yaptığı açıklamada, “Bu göreve atandığımız 3 Nisan 2023’ten beri Dünya’ya yeniden dönüş üzerine düşünüyorum.” demişti. Dünya’ya geri dönüş kısmının oldukça heyecan verici bir aşama olduğunu kaydeden Glover, “Atmosferden bir ateş topunun içinde geçmek de başlı başına çok etkileyici.” şeklinde yorumda bulundu.
Isı kalkanıyla yüksek sıcaklıktan nasıl korundular?
Uzay araçları aşırı sıcaklıktan, ısınmayı en aza indiren hassas yörünge hesaplamaları ve Termal Koruma Sistemi sayesinde kurtuldu. Sistem, aslında aracı ve mürettebatı dışarıdaki hipersonik akıştan koruyan gelişmiş bir yalıtım battaniyesi görevi üstleniyor.
Termal koruma malzemeleri, giriş sırasında kızıl bir kor gibi parlayacak ve aşınarak yok olacak şekilde tasarlanıyor. Parlama, ısının aracın içine emilmesi yerine tekrar atmosfere yayılmasını sağlıyor. Bu tasarım sayesinde Artemis, dışarıdaki 10 bin °C sıcaklığa rağmen ısı kalkanı yüzey sıcaklığını 3 bin °C civarında tutabiliyor.
Çoğu uzay aracı “ablatif” (aşınarak soğutan) adı verilen malzemelerle korunur. Genellikle karbon fiber ve fenolik reçineden üretilen bu kalkanlar, enerji emdikçe yüzeyden soğutucu bir gaz salarak aracın etrafını serinletmeye yardımcı olur.
Artemis I’den alınan dersler
Orion’da kullanılan AVCOAT adlı malzeme, 1960’ların sonunda Apollo kapsüllerini koruyan malzemenin güncellenmiş bir versiyonu. İnsansız bir test uçuşu olan Artemis I başarılı geçse de, ısı kalkanındaki aşınma beklenenden fazla olmuş ve bazı yerlerde kalkan malzemesinden büyük parçalar kopmuştu.
Mühendisler, yaptıkları incelemeler sonucunda aynı kalkanı Artemis II’de de kullanmaya karar verdi. Parça kopmalarının nedeninin, uzay aracının soğumak için atmosferden kısa süreliğine çıkıp tekrar girdiği “skip re-entry” (zıplayarak giriş) manevrası sırasında malzeme içinde oluşan basınç birikmesi olduğuna inanılıyor.
Bu nedenle Artemis II’de mühendisler, yörüngeyi biraz değiştirerek daha az keskin bir “lofted entry” (yükseltilmiş giriş) manevrası planladı. Lofted entry olarak adlandırılan daha kontrollü bu atmosfere giriş stratejisi sayesinde kapsülün maruz kalacağı ısı yükünün daha dengeli dağıtılması hedeflendi.
Kaynak: Reuters, The Conversation, 2N News