SpaceX ve Falcon Roket Ailesi

SpaceX, Tesla Motors, Paypal gibi şirketleri bir yana Dünya’ya her 100 yılda bir insanlığın ve gezegenimizin kaderini değiştirebilecek hırslı, akıllı ve çalışkan dâhinin geldiğine inanılır. Sizce de bu rivayet gerçekse yaşadığımız yüz yılın en uçuk düşünen, en sınır tanımayan ve en hırslı dâhisi kim? Belki de herkes bu soruya farklı şekilde yanıt verebilir ama bu yanıtlar arasında olmayı sonuna kadar hak eden isimlerden biride kesinlikle Elon Musk’dır. Bu yazımızda da Space X’in sıra dışı yükseliş hikayesinden ve Falcon roketlerinden bahsedeceğiz. 90’lı yıllarda internetin bulunması insanlığı zaten derinden etkilemişti ama özellikle 1995’li yılların sonunda internetin yakaladığı ivme ile tüm dünyada yer yerinden oynamıştı. Özellikle de internetin insan doğasını yeniden yapılandıracağını düşünen Elon Musk için bu etki çok daha büyüktü çünkü internet onun için uçsuz bucaksız keşfedilmeyi bekleyen bir alandı. İlk başlarda bir firma adı altında X.com olarak bilinen sonradan ismi PayPal olan bu para transfer sistemi ile döneminin en tanınan insanlarından olmaya başladı. Ama tabi ki de bir gün X.com’un yönetiminin değişimi ve PayPal’ ın 1.5 milyar dolar gibi bir dudak uçuklatan fiyata satılması Elon Musk’ı başka denizlere yelken açmasın da yardımcı oldu. Ve tabi ki de bu yeni hedefleri arasından biri de uzayın derinliklerinin keşfi ve sıkıntı şu ki “gelecek nesillerin vatanı” olarak adlandırılan uzay konusu artık Musk için bir takıntı haline geldi. İyi yanı şu ki Musk hem hırslı hem sabırlı bir adamdı. Bu yüzden de bu uzun ve zorlu süreçte çok mantıklı kararlar aldı.

spacex, SpaceX ve Falcon Roket Ailesi

Bu süreçte yaptığı ilk adım Teksas’dan 197 dönümlük arazi, rampa ve 5 tane binayı kiraladı. Ardından tecrübeli bir ekip ve vizyonla çalışmalarına hemen başladı. Peki Falcon adının nereden geldiğini biliyor muydunuz? Koskoca Falcon roketinin adı Star Wars’taki Millennium Falcon isimli uzay gemisinden gelmektedir. Ama maalesef ki ilk başlarda istediği ilgiyi hiçbir ülkeden görmemiştir. Zamanla Elon Musk’ı gerçekten Elon Musk yapan birkaç çılgın planla, uğraşla buralara gelmiştir. Dünyayı yerinden sallayan ve yine Elon Musk’ın şaheseri olan yeniden kullanılabilir roketlerin teknik detaylarına geçebiliriz.

Yeniden Kullanılabilir Roketler

Uzay yatırımlarının en büyük problemi olan yüksek maliyetler, projelerin iptal edilmesi hatta hiç başlanmaması gibi durumlara yol açmakta, bu yüzden “yeniden kullanılabilir” konseptli roketlerin kullanımı uzay serüvenin kolaylaştırılması için oldukça önemli bir adım. Bir roketin minimum maliyetini 10 milyon dolar olarak kabul edersek her taşıma ve görevde bu maliyetin tekrarlanması gerekecektir. Bunun yanında roketlerin inşaası için geçen süreyide hesaba katarsak, oldukça kullanışlı bir yöntem olduğunu anlaşılacaktır.

spacex, SpaceX ve Falcon Roket Ailesi

Falcon 1

Falcon serisinin ilk fırlatma denemeleri, 26 Mart 2006’da Pasifik okyanusundaki Kwajalein test sahasında gerçekleştirildi. Fırlatmadan sadece saniyeler sonra, yakıt tahliye hortumundan kaynaklanan bir kaza ile proje başarısız oldu. İlk denemeden bir sene sonra 25 Mart 2007 tarihinde yapılan ikinci uçuş denemesinde, roketin dengeye oturtulmamasından dolayı motorun kapanması ile tekrardan başarısız olmuştur. Merlin motor grubu için tasarlanan tazeleyici motor soğutma bloğu ile motorların sıcaklık dengesi sağlanmak istenmişti fakat yüksek yakıt kapasiteli soğutma blokları kullanım fazlası kalan yakıt yüzünden elde edilen ivme ile, aşama motorlarının çarpması ile infilak olarak üçüncü deneme sonunda tekrar başarısız oldu. Uzay taşımacılığında devrim niteliğinde sayılan dördüncü fırlatma 2008 yılında başarılı ile gerçekleşti. Roket temelinde ilk özel sermayeli ve sıvı yakıtlı roket olma özelliğini taşımaktadır. Aradan geçen bir sene sonra zaman çizelgesinin beşinci fırlatışı ile başarı olan proje, ticari görev yükünü de yörüngeye çıkararak kendi görevini tamamlamıştır. Roketin dış cephesi ısı ve sürtünmeye dayanıklı olması için sertleştirilmiş alüminyum alışımdan yapılmıştır, bunun yanında roketin ilk bölümünde basınç dengesi için paraşüt sistemi eklenmiştir. Ayrıca yüksek oluklu kanallar ile basıncı dengesinin sağlayarak, daha stabil bir uçuş gerçekleştirilmiştir. Motor serisi olarak Merlin 1A-1B-1C motorları kullanılmıştır. Maliyetlerin kontrol altına alınması için alınan lityum alaşım kaplaması ile olası kazalardan diğer parçaları hasarsız kurtarılmak istenmiştir.

Falcon 5

Başarılı Falcon 1 girişimlerinden sonra, beş motorlu yeni seri Falcon 5 tasarım halindeyken iptal edilmiştir, bu kararın başlıca sebebi daha gelişmiş bir roket olan Falcon 9 modeline aktarılan mali kaynaklardır. Falcon 5, kağıt üzerinde teknik detaylarla fazla bir iddiası olmasa da, tasarım ve yaratıcılık açısından büyük bir sermaya ivmelenmesi ve şirketin olumlu reklamını yapmıştır. Maddi hesapların oldukça uzmanlıkla yürütüldüğü SpaceX çatısında ilgi çekici bir olay yaşanıyor; Falcon 5 roketinin panel kilitleri için kullanılacak olan kilit sistemlerinin parça başı maliyetleri 1.500 doları aşmaktaydı, toplamda 25 adet kullanılması gereken kilitlerin toplam maliyeti 32.000 dolar’ı geçmekteydi, maliyetlerin düşürülmesi için tasarım toplantısında çok garip bir fikir ortaya atılmıştı, tuvalet kapılarında kullanılan ve maliyeti 30 dolar olan mandal kilit sistemi, güvenlik testlerinın de pozitif sonuç vermesi ile sistemin toplam maliyeti 650 dolara indirilmiştir.

Falcon 9

Tarihler 4 Temmuz 2010’u gösterdiğinde, Falcon 9’un ilk denemesi gerçekleştirilmiş ve başarılı olunmuştur. Ayrıca Pasifik Okyanusundan uçan ilk roket olma özelliğini taşımaktadır. Bir sonraki roket serisini(Falcon Heavy) temellerinin atılmasına olanak sağlayacak olan Merlin 1D motorları da kullanılmış oldu. İlk roket serisinin tüm maliyetlerini üstlenen ve kendi mühendisleriyle geliştiren SpaceX, Falcon 9 serisinde NASA’nın “COTS” programı ile sağladığı sermaye sayesinde birlikte geliştirilmiştir. Doğrudan üç başarılı roket fırlatması ile de “Uzay Yasası Bildirgesi”ne katılmış oldu bu sayede hem ekonomik destek, hem de asil üyelik kazanmış oldu. Falcon 9 roketi, uyduların ve Dragon aracının yörüngeye güvenilir bir şekilde taşınması ve yerleştirilmesi için tasarlanmış iki aşamalı bir rokettır. Devrim niteliğinde kabul edilen en önemli özelliği ise, yeniden kullanılabilirlik sisteminin ilk defa tam anlamıyla çalışmasıdır.Test uçuşlarının bazı aşamalarında paraşütle dizayn edilmiş ve mühendislerin yeniden kullanılabilirlik sistemine yardımcı olmak amacıyla, kurtarılmaları amaçlanmış olmasına rağmen, SpaceX başlangıçtaki test fırlatmalarında başarılı olamamıştır. Roketin ana hızlandırıcıları, ayrılma sonucu maruz kaldıkların aerodinamik gerilmedeb ötürü aşırı ısınarak, devre dışı kalmışlardır, gözlemler ve raporlardan sonra ise tasarımda değişikliğe giderek; paraşüt yöntemi yerini ivmeli güç verilen iniş sistemine odaklanılmıştır.

spacex, SpaceX ve Falcon Roket Ailesi

Roketin ilk bölümü, dokuz Merlin motorunu, sıvı oksijen ve roket sınıfı kerosen (RP-1) itici içeren alüminyum-lityum alaşımlı tanklardan oluşmaktadır. Kalkış sonrası roketlerin tutuş gücünü sağlamak için tam itiş performansına sahip olması ve tam güçte 747 saniye hareket edebilmesi Falcon 9’un diğer önemli özellikleri arasında yer almaktadır.

Falcon Heavy

Kendinden önceki roketlerin, bir çok tasarım ve teknolojik özellerini taşıyan ama genel anlamda çok daha güçlü, devasa kütlede bir roket. Tasarım olarak üç Falcon 9 çekirdeğinin birleşimiyle yapılmıştır, toplamda 27 Merlin motoru barındırır. Tasarım ve yapım aşamasında sürekli bir problem ve sorunlarla karşı karşıya kalınmıştır. Roketin yüksek güçlü motorlarını sabitleme ve ana gövdesini tasarlamak çok büyük problemlerden biri olmuştur. Bunun yanında fırlatma rampasının da muazzam mühendislik bilgisi ve açılarla inşa edilmesi gerekmiştir. Bunun en büyük sebebi, tam kapasiteli bir Falcon Heavy roketi yaklaşık olarak 8 yolcu uçağının kütlesine eşdeğerdir. Dünyanın en güçlü roketi olarak tanıtılan Falcon Heavy, tırmanma aşamasında yaklaşık olarak 22 milyon Newton kuvvet üretmektedir. Bu devasa roketin en büyük gayesi insanları uzaya taşımaktır. Özellikle Mars ve Ay için koloni planlarının gerçekleştirmeye en yakın roket, Falcon Heayv dir. Yeniden kullanılabilirlik sistemiyle tasarlanan roket, ilk uçuş denemesini 2040 yılında gerçekleşmesi bekleniyor. Roketin ikinci bölümünü oluşturan destek sistemi, ilk bölüme güç sağlamakta. Tek bir Merlin 1D motoru tarafından 345 saniyelik bir ateşleme süresi sağlar. Fakat bu devasa roketin destek sisteminde ayrıca tekrar başlatılabilir özelliği sağlamak için, çifte yedekli piroforik yani havayla temas ettiğinde tutuşan ateşleyici düzenek de eklenerek destek oranı büyük bir ölçüde arttırılmıştır.

Falcon X

Falcon 9 roketlerinden sonra yeni bir roket modeli henüz fiziksel olarak yapılmadı fakat 2010 yılında, AIAA Joint Propulsion konferansında, SpaceX gelecekteki potansiyel roket tasarımlarını tanıttı. Bu sunulan tasarımlardan biri olan Falcon X, yaklaşık 6 metrelik bir ana çekirdek çapı, 75 metreden daha uzun iki aşamalı kargo ve yolcu taşıma roketidir. Kalkış aşamasında 16.000 Kilo Newton güç sağlayacak olan 70% güçte üç adet Merlin 2 motorları kullanılacaktı. Daha detaylı bilgiler sağlanmasada, SpaceX şuanlık Raptor motorunun yüksek performanslar verebilmesi için 667-Kilonewton LOX/LH2 modeli üstünde yoğunlaşmış durumda. Bütün koşullar göz önüne alınınca, Falcon X roketi LOE(düşük dünya yörüngesi)’de 38 metrik tona kadar yük taşıyabilecek özelliklere sahip.

spacex, SpaceX ve Falcon Roket Ailesi

Falcon XX

Falcon XX, 10 metre çapında ve yaklaşık 100 metre uzunluğunda, ilk aşamada %100 itme ayarında çalışan altı Merlin 2 motorunu kullanarak 45,360 Kilonewtons (4,625 metrik ton) bir kaldırma itme kuvveti yaratan tek çekirdekli bir rokettir. Yine, aracın üst aşaması konferansta belirtilmemişti, ancak bir veya iki motorlu Raptor tasarımı gitmek için olası bir yol olurdu. Falcon XX, yükselişinin bir kısmı için motor çıkış kabiliyetine sahip olacaktı. Düşük dünya yörüngesi yük kapasitesi 140 metrik ton olarak tahmin edilmiştir. Üç çekirdekli Falcon XX’İN ağır bir versiyonu SpaceX tarafından sunulmadı, ancak aracın yük kapasitesini 400mt’den fazla yükseltmek için bir seçenek düşünülüyor.

Dragon

Dragon modülü yörüngedeki hedeflere kargo ve insanları teslim etmek için tasarlanmış bir uzay aracıdır. Dünya’ya önemli miktarda kargo getirip götürebilen tek uzay aracı olma özelliğini taşıyor. Şu anda Dragon uzaya başarılı şekilde kargo taşıyabiliyor, ancak insanları taşımak için yeni konsteptlerle tekrar tasarlanıyor. NASA’nın ticari mürettebat programı altındaki ilk gösteri uçuşu 2 Mart 2019’da Dragon modülü ISS(uluslararası uzay istasyonu) ile program öncesinde başarıyla temasa geçip bağlanabildi. Bu sayede ilk kargo paketi teslim edilmiş oldu. Dragon modülü, alçak dünya yörüngesinde(LEO) 7 yolcu taşıyabilme kapasitesine sahip, ayrıca diğer Falcon roketleri ile uyumlu bağlantıları sayesinde, ana roketin baş kısmında taşınabilme özelliğine sahip.

spacex, SpaceX ve Falcon Roket Ailesi

Merlin 2 Motoru

Falcon 9’un ilk aşamasına güç veren Merlin motoru SpaceX tarafından kendi bünyesinde geliştirilmiş ve üretilmiştir. Sıvı oksijen ve roket gazyağı yakan tek bir Merlin motoru, dünya atmosferinden çıkarken 914 kilonewtona yükselen itme gücü yaratır. Merlin’in itme-ağırlık oranı 150’yi aşar ve Merlin’i şimdiye kadar yapılmış en verimli güçlendirici motor haline getirmiş olur, astronotları taşımak için yapılan yapısal ve termal güvenlik boşlukları da göz önüne alırsak tam bir koruma sağlamış oluyor. Temel olarak Apollo programının Satürn I ve Satürn V roketleri tarafından kullanılan tasarımın geliştirilmiş bir versiyonudur.

Raptor Motor ve Tasarımı

Raptor motor tasarımı, raflara kaldırılan Falcon X ve Falcon XX modellerinindeki Merlin 2 yerine kullanılacak olan yeni motor konseptidir. Şubat 2014’te Tom Mueller tarafından belirtildiği gibi, mürettebatı ve kargoyu Mars’a taşımak için kullanılacak olan gelecekteki ağır kaldırma roketi Falcon 9’un yükseltilmiş bir versiyonları olan Falcon X ve XX’in motor bölümünü oluşturacak. Bu motorun ikinci aşaması, MCT uzay aracını Mars’a giderken kullanılacak motorların optimize edilmiş yeni raptor motorları kullanılacak. SpaceX ayrıca gelecekteki fırlatma araçlarının ve Falcon 9 için geliştirilen aynı yöntemleri kullanarak yeniden kullanılabilir olacak şekilde tasarlanacağını vurguladı.

spacex, SpaceX ve Falcon Roket Ailesi

MCT

Mars Colonial Transporter olan MCT, şirketin ve Elon Musk’un insanları ve kargoyu Mars’a teslim etmek ve Kızıl gezegende kalıcı bir yerleşimi sürdürmek için bir uzay taşımacılığı sistemi kurma hedefi için bir SpaceX konseptidir. MCT’NİN tam olarak ne olduğu belirtilmemiştir(bir fırlatma aracı, bir uzay aracı veya insanları Mars’a uçurmak için gereken tam altyapı olsun). Musk sık sık planının birkaç bin kişinin gelecekteki bir kolonisi vizyonu ile yirmi yıl içinde Mars’a insanlı bir misyon göndermek olduğunu söyledi. MCT ile ilgili ayrıntılar, MCT uzay aracının ‘bir SUV’UN 100 katı’ olacağını ve mevcut Falcon 9’dan çok daha büyük olan bir fırlatma aracının üzerine fırlatıldığını gösteren birkaç ipucu dışında bilgi verilmemiştir. Bu fırlatma aracının Raptor motorunu kullanacağı da doğrulandı.

spacex, SpaceX ve Falcon Roket Ailesi