Terli uzay aracı, yeniden giriş için ısı kalkanlarında devrim yaratıyor

Uzay

Teknolojik Yenilik Web Sitesi Editör Ekibi - 16/05/2025

Orion uzay aracının karmaşık ve ağır ısı kalkanı - eğer terleyebilseydi, çok daha ince, hafif ve tekrar kullanılabilir hale getirilebilirdi. [Görsel: NASA]

Terleme ile serinleme

Terleme, insanlar da dahil olmak üzere birçok hayvanın, özellikle sıcak ortamlarda veya yoğun fiziksel aktivite sırasında vücut sıcaklığını düzenlemek için kullandığı fizyolojik bir mekanizmadır.

Uzay araçları da ısıdan etkilenir ve hatta Dünya'ya dönmeleri veya başka gezegenlere inmeleri gerektiğinde atmosferle sürtünmeden dolayı ısıdan zarar görebilirler.

ABD'deki Teksas Üniversitesi'nden üç araştırmacı, ikisini birleştirmeye karar vererek, sıcaklığı düşürmek ve uzay aracını korumak için terleyen bir yeniden giriş ısı kalkanı tasarladı.

Kalkan, ekibin 3D yazıcıyla inşa ettiği, mikrokanallarla dolu özel bir malzemeden salınan bir soğutucuyu terletecek. Sıvı, mikrokanallardan çıkarken ve sıcak hava dalgasıyla karşılaştığında gaza dönüşecek ve kalkanın zarar görmesini önleyecek bir soğutma "yastığı" oluşturacak.

Ekip, bu teknolojinin yeniden kullanılabilir uzay araçlarının benimsenmesine yeni bir ivme kazandırabileceğine inanıyor. Geleneksel uzay araçları, tamamen yanan ısı kalkanlarına veya uçuşlar arasında değiştirilmesi gerekebilen seramik plakalara güvenir.

Ekibin terleme soğutması adını verdiği bir yöntem sayesinde, terleme yeteneğine sahip bir uzay aracı, geleneksel ısı kalkanlarını tamamen ortadan kaldırabilir.

Terleme sonucu açığa çıkan gazın aracı yalıtması nedeniyle NASA'nın onlarca yıldır geliştirmeye çalıştığı tek kullanımlık ısı kalkanlarına artık gerek kalmıyor. Bu sayede, eski uzay mekiklerinde olduğu gibi uçuşlar arasındaki süre aylardan, bir yolcu jetinin dönüş süresine yakın bir süreye, birkaç saate düşürülebilir.

Termal koruma sağlamak için nemi uzaklaştıran malzeme örneği. Hipersonik tünelde test ediliyor. [Görsel: Emily Oswald/Texas A&M]

Laboratuvar ve uzay testleri

Bir uzay aracını terletme fikri yeni değil, ancak ekip, özellikle mevcut malzemeler, işlemi simüle etmek ve malzemeleri optimize etmek için gereken bilgi işlem gücü ve prototipleri test etmek için gereken laboratuvarlar açısından, bu fikri nihayet gerçeğe dönüştürmek için gereken araçlara sahip olduklarına inanıyor.

Uzay uçuşlarında terleme yoluyla soğutmanın başarılı olması için, uzay aracının gövde malzemesinin aşırı basınçlara dayanabilecek kadar güçlü, ancak soğutma sıvısının gözeneklerden kaçabileceği kadar da gözenekli olması gerekir. Malzeme olarak silisyum karbür seçildi ve ekip, içeride hassas kanallar sağlamak için katkı maddesi imalatını kullanıyor. Prototiplerin ilk partisi yüksek hızlı tünelde test ediliyor.

Ekip üyesi William Matthews, "Soğutucu akışı sağlandığında hipersonik hızlarda malzemenin yüzeyinin, soğutucu olmadığında taban çizgisine göre daha soğuk olduğunu belirtmeliyiz" dedi. "Gazın malzemeye ne kadar iyi nüfuz ettiğine bağlı olarak, bu teknoloji için pek çok potansiyel kullanım alanı bulunuyor ve bu testler hangi yöne gitmek istediğimize karar vermemize yardımcı olmalı."

Araştırma, kalkanlar ve termal koruma konusunda uzmanlaşmış ve uzaya gidip Dünya atmosferine yeniden girecek gerçek bir test misyonunu finanse edecek olan Canopy Aerospace ile birlikte yürütülüyor.