Robotik iniş aracı Odysseus geçen ay aya indiğinde, 50 yıldan uzun bir süre sonra aya inen ilk ABD yapımı uzay aracı belli bir açıyla devrildi. Bu, bilimin ay yüzeyinde yapabileceklerini sınırladı çünkü antenleri ve güneş panelleri doğru yöne işaret etmiyordu.
Sadece bir ay önce, Japon uzay ajansının Ay'ı Araştırmak için Akıllı İniş Aracı (SLIM) adlı başka bir uzay aracı da iniş sırasında devrildi ve baş aşağı düştü.
Neden aniden Olimpiyat jimnastikçilerinin yer egzersizleri yapması gibi ayda yuvarlanan bir uzay gemisi salgını var? Oraya dik bir şekilde inmek gerçekten bu kadar zor mu?
İnternette ve başka yerlerde Odysseus iniş aracının yüksekliğinin (iniş ayaklarının alt kısmından tepedeki güneş panellerine kadar 14 fit) garip inişe katkıda bulunan bir faktör olduğu öne sürüldü.
Odysseus'un üreticisi Intuitive Machines, uzay gemisini bu şekilde inşa ederek bariz bir hata mı yapmıştı?
Şirket yetkilileri uzun ve ince tasarım için teknik bir gerekçe sunuyor ancak internet yorumcuları haklı.
Büyük bir şey, küçük, çömelmiş bir nesneye göre daha kolay düşer. Yerçekiminin Dünya'dakinin yalnızca altıda biri kadar güçlü olduğu Ay'da devrilme eğilimi daha da fazladır.
Bu yeni bir bulgu değil. Yarım yüzyıl önce Apollo astronotları ayda nasıl zıpladıklarına, bazen de yere düştüklerine ilk elden tanık oldular.
Geçen hafta, eski bir NASA mühendisi ve şu anda Central Florida Üniversitesi'nde gezegen bilimci olan Philip Metzger, sosyal medya sitesinde şunları açıkladı:
“Aslında hesaplamalar yaptım ve bu gerçekten korkutucu” dedi Dr. Kasap. “Bu büyüklükteki bir iniş aracının devrilmesine neden olabilecek yanal hareket, Ay'ın yerçekimi nedeniyle saniyede yalnızca birkaç metredir.” (Günlük Amerikan birimlerinde saniyede bir metre, saatte iki milin biraz üzerindedir.)
Bu istikrar sorununun iki kısmı vardır.
Birincisi statik stabilitedir. Bir şey dik açıdaysa, ağırlık merkezi iniş ayaklarının dışındaysa düşecektir.
Burada Dünya'daki maksimum eğim açısının Ay'daki ile aynı olduğu ortaya çıkıyor. Büyük ya da küçük herhangi bir dünyada aynı olacaktır çünkü denklemde yerçekimi dikkate alınmamıştır.
Ancak uzay aracı hala hareket ediyorsa cevap değişir. Odysseus'un dikey ve sıfır yatay hızla inmesi gerekiyordu ancak navigasyon sistemindeki sorunlardan dolayı yere çarptığında hala yanlara doğru hareket ediyordu.
“Dünya temelli sezgi artık bir sorumluluktur” dedi Dr. Kasap.
Mutfağınızdaki buzdolabını devirmeye çalışma örneğini verdi. “O kadar ağır ki hafif bir itme bile onu deviremez” dedi Dr. Kasap.
Bununla birlikte, onu, ayın yerçekimindeki gerçek bir buzdolabının ağırlığını taklit eden, buzdolabına benzeyen bir Strafor parçasıyla değiştirin, “o zaman çok hafif bir itme onu devirecektir” diyor Dr. Kasap.
Uzay aracının tek parça halinde kaldığı varsayılırsa, iniş ayağının yere temas ettiği temas noktasında dönecektir.
Dr. Metzger'in hesaplamaları, Odysseus gibi bir uzay gemisi için, aynı yana doğru hareketi engellemek için aydaki iniş bacaklarının Dünya'dakinin yaklaşık iki buçuk katı kadar genişliğe yayılması gerektiğini gösterdi.
Örneğin, eğer altı fitlik genişlik Dünya'ya maksimum yatay hızda iniş için yeterliyse, Ay'a aynı yan hızda devrilmeyi önlemek için bacakların 15 fit aralıklı olması gerekirdi.
Tasarımı basitleştirmek için Odysseus'un iniş ayakları katlanmadı ve onu uzaya fırlatan SpaceX Falcon 9 roketinin çapı, iniş bacaklarının yayılabileceği genişliği sınırladı.
“Dolayısıyla Ay'da, yere inme sırasındaki yanal hızların çok düşük kalmasını sağlayacak şekilde planlama yapmalısınız; bu, aracın Dünya'nın yerçekimine inmesi durumunda olduğundan çok daha düşük olacaktır” diye yazdı Dr. X'teki kasap
Geçen Şubat ayında Houston'daki Intuitive Machines genel merkezini ve fabrikasını ziyaret ettiğimde ben de iniş aracının şeklini merak ettim.
“Neden bu kadar büyük?” diye sordum.
Intuitive Machines'in genel müdürü Steve Altemus, bunun uzay aracının sıvı metan ve sıvı oksijen itici gazlarını içeren tanklarla ilgili olduğunu söyledi.
Metan oksijenin iki katı ağırlığındadır. Yani metan tankı oksijen tankının yanına yerleştirilseydi iniş aracının dengesi bozulurdu. Bunun yerine iki tank üst üste istiflendi.
Bay Altemus, “Yüksekliği bu yarattı” dedi.
Scott Manley füzelerle ilgili yorum yapıyor X ve YouTube, Bay Altemus'un on yıl önce NASA'dayken daha kısa, kompakt bir iniş aracının geliştirilmesine öncülük ettiğini kaydetti.
Morpheus adı verilen bu test iniş aracı da metan ve oksijen itici gazlar kullanıyordu ancak tanklar ağırlığı dengede tutmak için çiftler halinde düzenlenmişti. Hiçbir zaman uzaya gitmesi planlanmamıştı.
Bir röportajda Bay Manley, tasarımın Sezgisel Makineler iniş aracı için de işe yarayacağını, ancak uzay aracını daha ağır ve daha karmaşık hale getireceğini söyledi.
Uzay aracı iki metan tankına ve iki oksijen tankına ihtiyaç duysaydı, uzay aracının yapısının daha büyük ve daha ağır olması gerekirdi. Tanklar da daha ağır olurdu.
Bay Manley, “Daha fazla yüzey alanına sahipler, bu da yalıtılacak daha fazla alan anlamına geliyor” dedi. Aynı zamanda “daha fazla su tesisatı ve daha fazla vana, daha fazla şeyin ters gidebileceğini” de sözlerine ekledi.
Odysseus'un yüksekliği güney kutup bölgesindeki iniş alanı için başka bir avantaj sağlıyordu. Ayın alt kısmında güneş ışığı düşük açılardan parlayarak uzun gölgeler oluşturur. Odysseus dik kalsaydı, uzay aracının tepesindeki güneş panelleri gölgede daha uzun süre kalacak ve görev için daha fazla enerji üretecekti.
Intuitive Machines'e yapılan ziyaret sırasında şirketin baş teknoloji sorumlusu Tim Crain, uzay aracının 10 derece veya daha fazla eğimde bile iniş sırasında dik kalacak şekilde tasarlandığını söyledi. Navigasyon yazılımı, eğimin beş derece veya daha az olduğu bir konumu arayacak şekilde programlandı.
Odysseus'un iniş sırasında yüksekliği ölçen lazer cihazları çalışmadığı için uzay aracı 12 derecelik bir eğime planlanandan daha hızlı indi. Bu, tasarım sınırlarının aşıldığı anlamına gelir. Odysseus yüzeyde kaydı, altı bacağından birini kırdı ve yana doğru devrildi.
Geçtiğimiz hafta düzenlediği basın toplantısında Bay Altemus, lazer cihazları çalışır durumda olsaydı “inişi gerçekleştirebilirdik” dedi.
Aynı endişeler, SpaceX'in iki NASA astronotunu 2026 gibi erken bir tarihte ay yüzeyine taşıyacak devasa uzay aracı için de geçerli.
Uzay aracı 16 katlı bir bina kadar uzun ve büyük düşmelerden kaçınarak tamamen dikey olarak alçalması gerekiyor. Ancak bunların çözülebilir teknik zorluklar olması gerektiğini söyleyen Dr. Kasap.
“Dinamik stabilitenizin hata toleransının bir kısmını ortadan kaldırıyor, ancak hata toleransının tamamını ortadan kaldırmıyor” diyor Dr. Büyük bir arazinin üzerinde kasap. “Uzay aracındaki diğer sistemleriniz çalıştığı sürece kalan marj yönetilebilir.”
Sadece bir ay önce, Japon uzay ajansının Ay'ı Araştırmak için Akıllı İniş Aracı (SLIM) adlı başka bir uzay aracı da iniş sırasında devrildi ve baş aşağı düştü.
Neden aniden Olimpiyat jimnastikçilerinin yer egzersizleri yapması gibi ayda yuvarlanan bir uzay gemisi salgını var? Oraya dik bir şekilde inmek gerçekten bu kadar zor mu?
İnternette ve başka yerlerde Odysseus iniş aracının yüksekliğinin (iniş ayaklarının alt kısmından tepedeki güneş panellerine kadar 14 fit) garip inişe katkıda bulunan bir faktör olduğu öne sürüldü.
Odysseus'un üreticisi Intuitive Machines, uzay gemisini bu şekilde inşa ederek bariz bir hata mı yapmıştı?
Şirket yetkilileri uzun ve ince tasarım için teknik bir gerekçe sunuyor ancak internet yorumcuları haklı.
Büyük bir şey, küçük, çömelmiş bir nesneye göre daha kolay düşer. Yerçekiminin Dünya'dakinin yalnızca altıda biri kadar güçlü olduğu Ay'da devrilme eğilimi daha da fazladır.
Bu yeni bir bulgu değil. Yarım yüzyıl önce Apollo astronotları ayda nasıl zıpladıklarına, bazen de yere düştüklerine ilk elden tanık oldular.
Geçen hafta, eski bir NASA mühendisi ve şu anda Central Florida Üniversitesi'nde gezegen bilimci olan Philip Metzger, sosyal medya sitesinde şunları açıkladı:
“Aslında hesaplamalar yaptım ve bu gerçekten korkutucu” dedi Dr. Kasap. “Bu büyüklükteki bir iniş aracının devrilmesine neden olabilecek yanal hareket, Ay'ın yerçekimi nedeniyle saniyede yalnızca birkaç metredir.” (Günlük Amerikan birimlerinde saniyede bir metre, saatte iki milin biraz üzerindedir.)
Bu istikrar sorununun iki kısmı vardır.
Birincisi statik stabilitedir. Bir şey dik açıdaysa, ağırlık merkezi iniş ayaklarının dışındaysa düşecektir.
Burada Dünya'daki maksimum eğim açısının Ay'daki ile aynı olduğu ortaya çıkıyor. Büyük ya da küçük herhangi bir dünyada aynı olacaktır çünkü denklemde yerçekimi dikkate alınmamıştır.
Ancak uzay aracı hala hareket ediyorsa cevap değişir. Odysseus'un dikey ve sıfır yatay hızla inmesi gerekiyordu ancak navigasyon sistemindeki sorunlardan dolayı yere çarptığında hala yanlara doğru hareket ediyordu.
“Dünya temelli sezgi artık bir sorumluluktur” dedi Dr. Kasap.
Mutfağınızdaki buzdolabını devirmeye çalışma örneğini verdi. “O kadar ağır ki hafif bir itme bile onu deviremez” dedi Dr. Kasap.
Bununla birlikte, onu, ayın yerçekimindeki gerçek bir buzdolabının ağırlığını taklit eden, buzdolabına benzeyen bir Strafor parçasıyla değiştirin, “o zaman çok hafif bir itme onu devirecektir” diyor Dr. Kasap.
Uzay aracının tek parça halinde kaldığı varsayılırsa, iniş ayağının yere temas ettiği temas noktasında dönecektir.
Dr. Metzger'in hesaplamaları, Odysseus gibi bir uzay gemisi için, aynı yana doğru hareketi engellemek için aydaki iniş bacaklarının Dünya'dakinin yaklaşık iki buçuk katı kadar genişliğe yayılması gerektiğini gösterdi.
Örneğin, eğer altı fitlik genişlik Dünya'ya maksimum yatay hızda iniş için yeterliyse, Ay'a aynı yan hızda devrilmeyi önlemek için bacakların 15 fit aralıklı olması gerekirdi.
Tasarımı basitleştirmek için Odysseus'un iniş ayakları katlanmadı ve onu uzaya fırlatan SpaceX Falcon 9 roketinin çapı, iniş bacaklarının yayılabileceği genişliği sınırladı.
“Dolayısıyla Ay'da, yere inme sırasındaki yanal hızların çok düşük kalmasını sağlayacak şekilde planlama yapmalısınız; bu, aracın Dünya'nın yerçekimine inmesi durumunda olduğundan çok daha düşük olacaktır” diye yazdı Dr. X'teki kasap
Geçen Şubat ayında Houston'daki Intuitive Machines genel merkezini ve fabrikasını ziyaret ettiğimde ben de iniş aracının şeklini merak ettim.
“Neden bu kadar büyük?” diye sordum.
Intuitive Machines'in genel müdürü Steve Altemus, bunun uzay aracının sıvı metan ve sıvı oksijen itici gazlarını içeren tanklarla ilgili olduğunu söyledi.
Metan oksijenin iki katı ağırlığındadır. Yani metan tankı oksijen tankının yanına yerleştirilseydi iniş aracının dengesi bozulurdu. Bunun yerine iki tank üst üste istiflendi.
Bay Altemus, “Yüksekliği bu yarattı” dedi.
Scott Manley füzelerle ilgili yorum yapıyor X ve YouTube, Bay Altemus'un on yıl önce NASA'dayken daha kısa, kompakt bir iniş aracının geliştirilmesine öncülük ettiğini kaydetti.
Morpheus adı verilen bu test iniş aracı da metan ve oksijen itici gazlar kullanıyordu ancak tanklar ağırlığı dengede tutmak için çiftler halinde düzenlenmişti. Hiçbir zaman uzaya gitmesi planlanmamıştı.
Bir röportajda Bay Manley, tasarımın Sezgisel Makineler iniş aracı için de işe yarayacağını, ancak uzay aracını daha ağır ve daha karmaşık hale getireceğini söyledi.
Uzay aracı iki metan tankına ve iki oksijen tankına ihtiyaç duysaydı, uzay aracının yapısının daha büyük ve daha ağır olması gerekirdi. Tanklar da daha ağır olurdu.
Bay Manley, “Daha fazla yüzey alanına sahipler, bu da yalıtılacak daha fazla alan anlamına geliyor” dedi. Aynı zamanda “daha fazla su tesisatı ve daha fazla vana, daha fazla şeyin ters gidebileceğini” de sözlerine ekledi.
Odysseus'un yüksekliği güney kutup bölgesindeki iniş alanı için başka bir avantaj sağlıyordu. Ayın alt kısmında güneş ışığı düşük açılardan parlayarak uzun gölgeler oluşturur. Odysseus dik kalsaydı, uzay aracının tepesindeki güneş panelleri gölgede daha uzun süre kalacak ve görev için daha fazla enerji üretecekti.
Intuitive Machines'e yapılan ziyaret sırasında şirketin baş teknoloji sorumlusu Tim Crain, uzay aracının 10 derece veya daha fazla eğimde bile iniş sırasında dik kalacak şekilde tasarlandığını söyledi. Navigasyon yazılımı, eğimin beş derece veya daha az olduğu bir konumu arayacak şekilde programlandı.
Odysseus'un iniş sırasında yüksekliği ölçen lazer cihazları çalışmadığı için uzay aracı 12 derecelik bir eğime planlanandan daha hızlı indi. Bu, tasarım sınırlarının aşıldığı anlamına gelir. Odysseus yüzeyde kaydı, altı bacağından birini kırdı ve yana doğru devrildi.
Geçtiğimiz hafta düzenlediği basın toplantısında Bay Altemus, lazer cihazları çalışır durumda olsaydı “inişi gerçekleştirebilirdik” dedi.
Aynı endişeler, SpaceX'in iki NASA astronotunu 2026 gibi erken bir tarihte ay yüzeyine taşıyacak devasa uzay aracı için de geçerli.
Uzay aracı 16 katlı bir bina kadar uzun ve büyük düşmelerden kaçınarak tamamen dikey olarak alçalması gerekiyor. Ancak bunların çözülebilir teknik zorluklar olması gerektiğini söyleyen Dr. Kasap.
“Dinamik stabilitenizin hata toleransının bir kısmını ortadan kaldırıyor, ancak hata toleransının tamamını ortadan kaldırmıyor” diyor Dr. Büyük bir arazinin üzerinde kasap. “Uzay aracındaki diğer sistemleriniz çalıştığı sürece kalan marj yönetilebilir.”