Uzayda yeni bir çağın başlangıcı. Devrim yapan İyon motoru Dawn uzay gemisini Ceres'e ulaştırdı. - SüPERiLERi
NASA’nın Dawn uzay gemisi 7 yıldan fazla bir süre güneş sisteminde seyahat ettikten sonra astroid Vesta ve cüce gezegen Ceres’e ulaştı. Şu an Ceres etrafında bir yörüngede bulunan bu gemi bu uzak cisimlerin ilk resimlerini bize çoktan gönderdi bile. Ancak Dawn’ın içerisinde başka bir ilk daha var. Bu uzay gemisi konvansiyonel roketler yerine ilk elektriksel iyon motoru kullanan uzay gemisi olarak da tarihe geçti.
İyon motorları yeni nesil uzay gemilerini itecek. Elektrik gücü genelde xenon gibi bir gaz olan yakıt parçacıklarını hızlandırarak aşırı yüksek hızlara ulaştırmakta kullanılıyor. Normal roketlerde egzos hızı yakıtın içerisindeki kimyasal bağlardaki enerji ile sınırlıdır ve yaklaşık saniyede 5kmdir. Bunun yanında iyon motorları prensipte uzay gemisinde bulunan elektrik motorunun gücü ile sınırlı olup hızı saniyede 15 ila 35 km arasında değişmektedir.
Bunun anlamı şu. Elektriksel olan bu iyon motorlarının yakıt verimi kimyasal olanlardan birkaç kat daha iyi. Daha az yakıtla daha fazla yük taşınabiliyor. Uzay gemilerinin de maliyetini hatırı sayılır miktarda düşürüyor bu.
Bu ticari uydu üreticilerine oldukça büyük faydalar sağlayabilir, ve uydulara elektriksel itiş sayesinde yeni manevra ve görev kaabiliyeti verebilir. Bununla beraber güneş sistemi içerisindeki bilimsel seyahatlerde elektriksel itiş tek ve en mantıklı yöntem.
Elektriksel itişin üç tipi var, bunlar yakıtı hızlandırmada kullandıkları metoda göre değişiyor.
Elektrotermal motorlar elektrik gücüyle elektriği ya direnç gösteren bir maddenin içinden geçirip, yada rezistojet adı verilen sistemle akımı sıcak iyonize gaz yada plazmadan geçirip iticiyi ısıtarak çalışıyor.
Elektromanyetik motorlar iticiyi iletken bir plazma ya çevirip yüksek akım içerisinde manyetik alanla hızlandırmaya dayanıyor. Bunlara plazma iticileri de denebilir. Aslında bu yöntem elektrik motorlarının çalışma yöntemine oldukça benziyor.
Elektrostatik motorlar ise iki yüksek akım verilmiş ızgaranın arasındaki minik deliklerde oluşturulan elektrik alanında hızlandırılan parçacıkların itişine dayanıyor. Bu tarz motorlara ızgaralı elektrik motorları da deniliyor. Aşağıdaki videoda böyle bir motorun nasıl çalıştığı izah edilmiş.
Elektriksel itişin konsepti yaklaşık 50 yıldır mevcut ancak büyük bir projeye uygulayabilmek için çok fazla deneyseldi. Yeni yeni gerçek uygulama alanı bulabiliyor. Mesela jeolojik uyduları doğru yörüngede tutmada, yada Dünya’nın 200km yukarısındaki atmosferin çeken etkisine direnmede. Yahut gezegenlerarası bir görevde Derin Uzay 1 gibi. Derin Uzay 1 bu motorun kullanıldığı ilk deneysel görevdi ve 15 yıl kadar önce astroid 9969 Braille ve kuyrukluyıldız Borrelly’nin yakınından geçmişti.
Başka bir başarılı iyon motoru uygulaması Avrupa Uzay Ajansı’nın yerçekimi alanı ve Okyanus Akımı Keşfedici uydusundaydı.
Dawn uzay gemisi iyon motoruna güç vermek için oldukça büyük güneş panelleri ile donatılmıştı.
Elektriksel uzay gemisi motorlarının genel kullanıma girmesinden sonra uydu göndermenin maliyetini düşürmeye çalışıyorlar. İyon motorları ile uydular kendilerini yörüngelerine atmosferin üst tabakalarından kendileri çıkarabilirler. Bu uyduyu yörüngesine çıkarmak için aşırı bir miktarda kimyasal yakıt kullanan konvansiyonel roketlere göre hatırı sayılır miktarda ucuza mal olacaktır.Boeing 2012 yılında 702 platform uydusunu ki bu uydu xenon yakıtlı ızgaralı iyon motoru kullanıyordu bu şekilde yörüngesine çıkarmıştır. Diğer şirketler de aynısını yapacaktır.
Peki bu kadar süper birşeyse neden uçaklardan tutunda askeri roketlerde ya da arabalarda da iyon motoru kullanılmıyor? Çünkü toplamda normal bir roketten daha ucuza mal olsa da çok daha hızlı gitse de hızlanması çok yavaş. Bir iyon motoruyla 100km hıza ulaşmak için 4 gün gerekiyor.
Halihazırda tüm elektriksel motorlar Xenon gazını itici olarak kullanıyor, fakat alternatif itici arama konusundaki çalışmalar da sürmekte, çünkü xenon oldukça pahalı ve sınırlı miktarda bulunuyor. Elektrik gücü gelecekte de kullanılmaya devam edecektir ve uzun vadede sonraki aşamada uzay romörkörleri ve nükleer tabanlı elektrik itici güçlü motorlar uzay gemilerinin gücü olacaktır.