Odysseus ve Slim Ay gazisi: Yumuşak ve dik iniş yapabilmek gerçekten o kadar zor mu?

Yıl 2017. ABD ve Sovyetler Birliği arasındaki yarışın 1970’lerde sonlanmasının ardından 50 yıl boyunca duraklama dönemine giren Ay savaşlarını Çin bu tarihte tekrardan filizlendirdi. Chang’e-3 uzay aracı 2017’de Ay’a yumuşak iniş yaptı ve böylece Çin, ABD ve Sovyetler Birliği’nden sonra bunu başaran ilk ülke oldu. Onu 2019’daki başarısı takip etti, bu kez de Ay’ın uzak yüzüne iniş yapmayı ilk bu ülke başardı. Ama bu başarıları elde edebilmek için 2007’den itibaren Ay yörüngesine uzay aracı göndermeye başlamıştı. Yani “bugün yaptım, oldu bitti”ye getirilen bir iş değildi Çin’inki.

Oldu bittiye getirilen işlerin sonunu da görüyoruz. Mesela Rusya’nın Luna-25’i Hindistan’ın Chandrayaan-3’ünden çok daha sonra fırlatıldı. Chandrayaan Ay yörüngesinde doğru anı beklerken Luna-25 vakit kaybetmeden yumuşak inişe geçti ama çakıldı kaldı. Halbuki Luna-25’ten muhtemelen çok daha ucuz (Gravity filminin bütçesinden bile daha az maliyetliyken Luna-25’ten nasıl daha pahalı olsun?) olan Chandrayaan-3 sabrının karşılığını alarak indi. Üstelik inişi de çok düzgün oldu. Japonya’nın Slim uzay aracı gibi baş aşağı inmedi ya da ABD’nin Odysseus’u gibi yan yatmadı. Odysseus 118 milyon dolarlık bir projeydi, Chandrayaan-3 75 milyon dolar.

Ay’a yumuşak inişi bu kadar zor kılan ne? Neden Chandrayaan-3 ve Chang’e başarılı olurken Odysseus ve Slim sorun yaşadı? Asya’da bir keramet var desek önümüzde kocaman Japonya örneği duruyor. Bunu bilimsel olarak nasıl açıklayabiliriz?

Odysseus’un inişte yaşadığı sorun için bazıları uzun boyunu gerekçe gösterdi. Telefon kulübesinden hallice Odysseus’a Doctor Who’nun zaman yolculuğu yapabilen uzay aracı Tardis’e benzediği için Tardis lakabı verilmişti. Odysseus’u yapan özel uzay şirketi Intuitive Machines aracı böyle inşa ederek hata mı etmişti?

Intuitive Machines’in geliştirdiği uzay aracı Odysseus. Fotoğraf: Intuitive Machines

Sonuçta uzun, ince bir şeyin kolay devrilme ihtimali kısa ve basık bir cisimden çok daha yüksek. Yerçekiminin Dünya’dakinin sadece altıda biri kadar olduğu Ay’da devrilme olasılığı çok daha büyük. Bu kafamızın üstünde kocaman bir ampül yakarak aydınlanacağımız bir mesele değil. 50 yıl önce Apollo astronotları Ay’da zıplarken kolayca yere devrilmiş, bunu ilk elden tecrübe etmişti zaten.

Eski NASA mühendisi tek tek anlattı

Eski NASA mühendisi ve şu an Central Florida Üniversitesi’nde gezegenbilimci Philip Metzger sosyal medya platformu X’ten yaptığı açıklamada Ay’da dik durmanın neden daha zor olduğunun matematiğini ve fiziğini açıkladı. Metzger,l “Birkaç hesaplama yaptım. Bu büyüklükteki bir iniş aracını devirebilecek hareket Ay yerçekiminde saniyede sadece birkaç metreye tekabul ediyor” diyor. Ay’da saniyede bir metre Dünya’da saatte iki milden biraz fazlasına tekabul ediyor. Yani Ay’da küçücük bir hareket bile dengenin bozulmasına neden olabilir.

Bu denge sorununun iki aşaması var. İlki statik denge. Eğer bir şey geniş açıyla duruyorsa ve ağırlık merkezi iniş ayaklarının dış tarafındaysa o cisim düşer. Burada görüyoruz ki bir cismin maksimum yatış açısının Ay’da da Dünya’yla aynı olduğu ortaya çıkıyor. Büyük ya da küçük herhangi bir dünyada da aynısı olacaktır çünkü bir cismin devrilmemesi için önemli olan şey yerçekiminden ziyade cismin ağırlık merkezinin iç kısımda kalmasıdır.

Uzay aracı hâlâ hareket halindeyse durum değişir tabii. Odysseus’un sıfır yatay hızla dikey olarak inmesi gerekiyordu ama navigasyon sistemindeki sorunlar nedeniyle yere çarptığında hâlâ yana doğru hareket ediyordu. Metzger bir örnek veriyor. Dünya’da mutfağınızdaki buzdolabı ileri geri hareket ettirmeye çalışın. Eğer çok fazla ağırlık çalışmıyorsanız ıkınıp etmeden buzdolabını hareket ettirmeniz biraz zor. Halbuki buzdolabıyla aynı ağırlıktaki bir cismi Ay’ın yerçekiminde itmeyi deneyin, çok hafif bir şekilde itseniz bile rahatça hareket edecektir. Uzay aracının tek parça halinde kaldığını varsayarsak iniş ayağının yere değdiği temas noktasında dönmüş olsa gerek.

Metzger’in hesaplamalarına göre Odysseus gibi bir uzay aracının yana doğru hareketini engelleyebilmesi için iniş ayaklarının yaklaşık iki buçuk katı genişliğinde olması gerekiyor.

Ay’daki yerçekimi daha düşük olduğu için daha geniş açılı ayaklara ihtiyaç vardı. Çünkü daha geniş ayaklar aracın devrilmemesine yardımcı olabilirdi. Odysseus’un iniş ayakları ise tasarımın basit olması için katlanabilir şekilde değildi. Onu Ay’a fırlatacak Falcon 9 roketinin çapı, Odysseus’un iniş ayaklarının açılabileceği genişliği sınırlandırmış oldu.

Odysseus neden bu kadar uzun tasarlandı?

Peki ya Odysseus neden bu kadar uzun tasarlanmıştı? New York Times’dan Kenneth Chang geçen yıl şubat ayında Intuitive Machines’in Houston’daki fabrikasını ziyaret ettiğinde bu soruyu sormuş. Cevap olarak bunun uzay aracının sıvı metan ve sıvı oksijen yakıtlarını içeren tanklarla ilgili olduğu söylenmiş.

Oksijen metandan iki kat daha ağır olduğu için oksijen tankı metan tankının yanına konmuş olsaydı iniş aracının dengesi bozulurdu. Bunun yerine iki tank birbirinin üstüne konmuş. NASA’nın Morpheus adındaki test aracında da yakıt olarak metan ve oksijen kullanılıyordu ama ağırlığı dengeleyebilmek için tanklar çifter olarak tasarlanmıştı. Gerçi o aracın uçması planlanmamıştı. Aynı yöntem Odysseus’ta da uygulanamaz mıydı?

NYT’ye göre uygulanabilirdi ama bu aracı daha da ağırlaştırır ve karmaşık bir yapı haline getirirdi.

Bu eksiklikleri, sorunları görmek önemli. Çünkü aynı sorunlar NASA’nın 2026 yılında Ay’ın yörüngesine göndermeyi planladığı devcileyin Starship için de geçerli olacak. Boyu 16 katlı bir bina kadar olan (ki şimdiye kadar en büyük uzay aracı) Starship’in mükemmelen dikey iniş yapması önemli. Özellikle de insan taşıyacağı düşünülünce.

Odysseus için geri sayım: Ay ayazında hayatta kalabilecek mi?