Güneş sistemimizde yaşam var mı? Jüpiter’in uydusu Europa bu soruya olumlu bir yanıt verebilir: Buz yüzeyinin altında bir su okyanusu barındırdığı söylenir. Ancak oradaki bir uzay görevinin iniş bölgesini kirletmesi nasıl önlenebilir? Bu amaçla Göttingen’deki Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), benzersiz bir tesiste testler gerçekleştirdi. Deneyler, NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı adına gerçekleştirildi.
Yaşam belirtileri arayan tüm görevlerdeki bir sorun, iniş motorlarının egzoz gazlarından kaynaklanan olası kirliliktir, sözde tahrik jeti kirliliği. DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü’nden Dr. Martin Grabe, “Jet kirliliği herhangi bir uzay aracında meydana gelebilir” diye açıklıyor. Bir motor ateşlenir yanmaz, kameralar veya aletler gibi sensörler üzerinde olumsuz etkisi olabilecek bir egzoz dumanı üretir. Bir uzay sondası indiğinde, bu egzoz gazları yüzeye çarpar. Grabe, “Daha sonra bir yaşam belirtisi olarak organik bileşenler aramak isterseniz, en kötü durumda bunlar kendi itme jetlerinizden gelebilir” diyor. Uzay motorlarından çıkan hidrazin bazlı itici jetler, yaşam belirtileri olarak kabul edilen maddeler olan amonyak veya karbon bileşikleri gibi bileşenler içerir.
Eşsiz test tesisi
Göttingen’deki havacılık araştırmacıları, itici gaz kirliliği alanında uzmandır. Bunu yapmak için, Göttingen’deki tahrik jetleri simülasyon tesisi – kimyasal motorlar (STG-CT) dahil olmak üzere birkaç benzersiz test tesisine sahipler. Grabe, “Burası, incelenen motorlardan çıkan itici gaz jetlerinin uzaydaymışçasına dağıldığı kadar yüksek pompalama kapasitesine sahip dünyadaki tek tesis” diyor. Geleneksel test tesisleri, motordan çıkan egzoz gazlarının duvardan sekmesi ve ardından incelenen jeti tahrif etmesi sorunuyla uğraşmak zorundadır. Göttingen STG-CT’nin öne çıkan özelliği: Duvarlar, kaynayan helyumla eksi 269 santigrat dereceye kadar soğutulur. Bir itici gaz duvara çarpar çarpmaz, tıpkı kışın ön camdaki su gibi donar. Sonuç: Kiriş, duvarlarla çevrili olmadığı yerde boşluktaymış gibi davranır. Bu ideal koşulları oluşturmak için test tesisinin üç gün boyunca soğutulması gerekir. Sonraki ısınma beş gün sürer.
STG-CT’de iki farklı motor ve bunların 120’den fazla farklı malzeme örneği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Numunelerin çoğu, numunelerin kimyasal analizini de yapan JPL’den geldi. Motorlar NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından sağlandı.
Göttingen araştırmacıları, itme jetlerini vakumda iki ölçüm tekniği kullanarak incelediler: Safsızlıkların kimyasal bileşimini ölçen bir kütle spektrometresi ile. Ve birkaç atom kalınlığındaki katmanları algılayabilen kuvars kristali sensörleri ile.
Egzoz jetinde tamamen ayrışmayan hidrazin
Değerlendirme, benzer tipteki farklı motorların çok farklı kirlilik türlerine neden olduğunu gösterdi. Bir motorun inişten önce, örneğin bir uçuş manevrası sırasında ateşlenip ateşlenmediğinin fark yarattığını anlamak önemliydi. Egzoz jetlerinde, beklenenin aksine tamamen ayrışmadığı anlaşılan hidrazin kalıntıları bulundu. Göttingen araştırmacıları ayrıca, hidrazin içeren patlatma bileşenlerinin, Europa Clipper gibi mevcut uzay görevlerinde önemli bir rol oynayan bakır yüzeyler üzerinde güçlü bir etkiye sahip olduğunu da buldu.
DLR Göttingen’deki araştırmaların bulguları, gelecekteki uzay araçlarının sürücülerinden kaynaklanan kirlenmenin daha iyi değerlendirilmesine yardımcı oluyor. Grabe, “Ne kadar çok şey bilirsek, o kadar iyi uzay aracı ve görevler, kaçınılmaz itici gaz kirliliğini daha planlama aşamasında hesaba katabilir” diyor.
Sonraki araştırmalar
Yeni soruşturmalar için senaryolar çoktan ortaya çıktı. Bu araştırma nedeniyle Avrupa Uzay Ajansı ESA, Goettingen merkezli şirkete iki sipariş verdi.
Yaşam belirtileri arayan tüm görevlerdeki bir sorun, iniş motorlarının egzoz gazlarından kaynaklanan olası kirliliktir, sözde tahrik jeti kirliliği. DLR Aerodinamik ve Akış Teknolojisi Enstitüsü’nden Dr. Martin Grabe, “Jet kirliliği herhangi bir uzay aracında meydana gelebilir” diye açıklıyor. Bir motor ateşlenir yanmaz, kameralar veya aletler gibi sensörler üzerinde olumsuz etkisi olabilecek bir egzoz dumanı üretir. Bir uzay sondası indiğinde, bu egzoz gazları yüzeye çarpar. Grabe, “Daha sonra bir yaşam belirtisi olarak organik bileşenler aramak isterseniz, en kötü durumda bunlar kendi itme jetlerinizden gelebilir” diyor. Uzay motorlarından çıkan hidrazin bazlı itici jetler, yaşam belirtileri olarak kabul edilen maddeler olan amonyak veya karbon bileşikleri gibi bileşenler içerir.
Eşsiz test tesisi
Göttingen’deki havacılık araştırmacıları, itici gaz kirliliği alanında uzmandır. Bunu yapmak için, Göttingen’deki tahrik jetleri simülasyon tesisi – kimyasal motorlar (STG-CT) dahil olmak üzere birkaç benzersiz test tesisine sahipler. Grabe, “Burası, incelenen motorlardan çıkan itici gaz jetlerinin uzaydaymışçasına dağıldığı kadar yüksek pompalama kapasitesine sahip dünyadaki tek tesis” diyor. Geleneksel test tesisleri, motordan çıkan egzoz gazlarının duvardan sekmesi ve ardından incelenen jeti tahrif etmesi sorunuyla uğraşmak zorundadır. Göttingen STG-CT’nin öne çıkan özelliği: Duvarlar, kaynayan helyumla eksi 269 santigrat dereceye kadar soğutulur. Bir itici gaz duvara çarpar çarpmaz, tıpkı kışın ön camdaki su gibi donar. Sonuç: Kiriş, duvarlarla çevrili olmadığı yerde boşluktaymış gibi davranır. Bu ideal koşulları oluşturmak için test tesisinin üç gün boyunca soğutulması gerekir. Sonraki ısınma beş gün sürer.
STG-CT’de iki farklı motor ve bunların 120’den fazla farklı malzeme örneği üzerindeki etkileri incelenmiştir. Numunelerin çoğu, numunelerin kimyasal analizini de yapan JPL’den geldi. Motorlar NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından sağlandı.
Göttingen araştırmacıları, itme jetlerini vakumda iki ölçüm tekniği kullanarak incelediler: Safsızlıkların kimyasal bileşimini ölçen bir kütle spektrometresi ile. Ve birkaç atom kalınlığındaki katmanları algılayabilen kuvars kristali sensörleri ile.
Egzoz jetinde tamamen ayrışmayan hidrazin
Değerlendirme, benzer tipteki farklı motorların çok farklı kirlilik türlerine neden olduğunu gösterdi. Bir motorun inişten önce, örneğin bir uçuş manevrası sırasında ateşlenip ateşlenmediğinin fark yarattığını anlamak önemliydi. Egzoz jetlerinde, beklenenin aksine tamamen ayrışmadığı anlaşılan hidrazin kalıntıları bulundu. Göttingen araştırmacıları ayrıca, hidrazin içeren patlatma bileşenlerinin, Europa Clipper gibi mevcut uzay görevlerinde önemli bir rol oynayan bakır yüzeyler üzerinde güçlü bir etkiye sahip olduğunu da buldu.
DLR Göttingen’deki araştırmaların bulguları, gelecekteki uzay araçlarının sürücülerinden kaynaklanan kirlenmenin daha iyi değerlendirilmesine yardımcı oluyor. Grabe, “Ne kadar çok şey bilirsek, o kadar iyi uzay aracı ve görevler, kaçınılmaz itici gaz kirliliğini daha planlama aşamasında hesaba katabilir” diyor.
Sonraki araştırmalar
Yeni soruşturmalar için senaryolar çoktan ortaya çıktı. Bu araştırma nedeniyle Avrupa Uzay Ajansı ESA, Goettingen merkezli şirkete iki sipariş verdi.