Patlamayla çalışan sıra dışı roket motoru test edildi: Yeni bir çağ başlatabilir

Uzay nakliyeciliğinde yeni bir devrin kapısını aralayabilecek teknolojilerden biri olan döner patlamalı roket motoru (Rotating Detonation Rocket Engine – RDRE yahut RDE), ABD merkezli Astrobotic tarafından birinci defa kapsamlı halde test edildi. Şirketin geliştirdiği sistem, süpersonik yanma prensibiyle çalışarak 4.000 libre (yaklaşık 1.800 kilogram) düzeyinde itki üretmeyi başardı ve gelecekte Ay ile Mars misyonlarında kullanılabilecek potansiyel bir tahlil olarak öne çıktı.

Astrobotic, Alabama’daki NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde iki başka motor prototipi üzerinde sıcak ateşleme testleri gerçekleştirdi. Test sürecinde her bir motor 4.000 lbf’nin üzerinde itki üretirken toplam çalışma mühleti 470 saniyeye ulaştı. Bu müddet içerisinde tek seferde gerçekleştirilen en uzun ateşleme ise 300 saniye olarak kaydedildi.

Elde edilen sonuçlar özel uzay şirketlerinin daha verimli itki sistemlerine geçişinde kıymetli bir eşik olarak bedellendiriliyor. Bu tıp motorların geliştirilmesi, bilhassa mürettebatlı iniş araçlarının Ay ve Mars üzere derin uzay maksatlarına daha düşük yakıt tüketimiyle ulaşmasını mümkün kılabilir.

RDRE teknolojisi nasıl çalışıyor?

Bu motorlardan daha evvel de bahsetmiştik. Hatırlanacağı üzere döner patlamalı motorlar, klâsik roket motorlarından farklı olarak daima yanma yerine dairesel bir kanal boyunca ilerleyen patlama dalgaları ile itki üretiyor. Motorun yanma odasında yüksek basınçlı yakıt ile oksitleyici birleşiyor ve bu karışım, şok dalgaları oluşturan ardışık detonasyonlarla güç açığa çıkarıyor.

Klasik roket motorlarında itki, egzoz gazlarının dışarı atılmasıyla sağlanırken RDRE sistemlerinde itki direkt bu şok dalgalarından elde ediliyor. Bu yaklaşım sayesinde motorların daha az yakıt tüketmesi, daha kompakt yapıda olması ve teorik olarak daha yüksek randıman sunması hedefleniyor.

Beklentilerin üzerine çıktı

Astrobotic’in geliştirdiği prototip motor, “Chakram” ismiyle anılıyor. NASA’nı bu projeye önemli takviyeler verdiği biliniyor.

Şirketten yapılan açıklamalara nazaran gerçekleştirilen sekiz başka sıcak ateşleme testinin tamamı muvaffakiyetle tamamlandı ve motorlarda rastgele bir hasar tespit edilmedi. Test sürecinde en büyük tasa, yeni jenerasyon bir teknoloji olması nedeniyle performansı etkileyebilecek bilinmeyen faktörlerdi. Lakin sonuçlar, motorun beklenenin de üzerinde bir performans sergilediğini ortaya koydu.

Uzayda yeni bir çağ başlatabilir

Sanılanın tersine uzaydaki itki konusunda insanlık, 1960’lı yıllara, yani Ay seyahatlerinden bu yana önemli bir gelişim yaşamadı. Çünkü 1960’larda Apollo misyonlarını Ay’a taşıyan Saturn V roketinin F-1 motorları ile bugün SpaceX’in Starship’inde kullanılan Raptor motorlarının temel fizik prensibi birebirdir. Basitçe, klasik roketlerin çalışma prensibi aslında Newton’un 3. maddesine dayanan “etki-tepki” düzeneğinden ibaret. Yakıt tarafında barut kullanmak ile sıvı hidrojen kullanmak prensibi değiştirmiyor.

Ancak RDE yani döner patlamalı motor, bu “ana mantığı” termodinamik (Brayton Döngüsü > Humphrey Döngüsü) seviyede kökten değiştiriyor. Bugüne kadar kullandığımız tüm roketler deflagrasyon prensibiyle çalışıyordu. Yani yakıt ve oksijen karışır, bir alev cephesi oluşturarak nispeten “yavaş” (ses suratından düşük) bir formda yanar. RDE ise isminden da anlaşılacağı üzere detonasyon (şiddetli patlama) kullanır. Burada yanma, ses suratından çok daha yüksek süratlerde (süpersonik) gerçekleşen bir şok dalgasıyla tetiklenir. İşte bu fark, itki tarafında yeni olasılıklar kapısını aralıyor.

Nitekim NASA’nın Astrobotic’e çeşitli dayanaklar sağlamasının sebebi de bu. NASA, Ticari Ay Yükü Hizmetleri (CLPS) programı kapsamında Ay yüzeyine inecek araçları geliştiren şirketlere dayanaklar sağlıyor. Astrobotic, 2024 yılında Peregrine misyonuyla Ay’a iniş aracı gönderen birinci ABD’li ticari teşebbüs olmuş lakin misyon yaşanan bir itki sistemi sorunu nedeniyle muvaffakiyetle tamamlanamamıştı.

Şu anda Ay’ın güney kutbuna yönelik yeni bir vazife üzerinde çalışan şirket, Chakram üzere RDRE motorlarını gelecekteki iniş araçlarında kullanmayı hedefliyor. Bu motorların sırf iniş araçlarında değil, birebir vakitte yörünge transfer araçları ve Dünya-Ay ortası operasyonları kapsayan vazifelerde de kullanılabileceği belirtiliyor.

Döner patlamalı motor teknolojisi sadece Astrobotic’in odağında değil. 2025 yılının Mayıs ayında Houston merkezli Venus Aerospace, kendi RDRE motoruyla küçük bir roketi 4.400 feet (yaklaşık 1.340 metre) yüksekliğe çıkarmayı başardı.

NASA da bu alanda etkin çalışmalar yürütüyor. Ajans, 2022 yılında başlattığı testlerin akabinde bir yıl sonra 3D baskı usulüyle üretilmiş bir motor prototipiyle 5.800 poundun üzerinde itki elde etti ve bu motor toplamda 251 saniye boyunca çalıştırıldı.

Bu kapsamda Astrobotic, son testlerin akabinde RDRE teknolojisini daha ileri taşımak için yeni tasarım iterasyonları ve ek test kampanyaları planlıyor. Elde edilen bilgiler, döner patlamalı motorların geleceğin uzay vazifelerinde daha verimli ve ekonomik bir alternatif olabileceğini gösteriyor.

Kaynak : Donanimhaber