#

Uzay Çağında Yolculuk’tan ROKETSAN’a Dair Yeni Bilgiler

Geçtiğimiz hafta, 25-26 şubat tarihlerinde Gebze Teknik Üniversitesinde GTUHUK ile birlikte ortak olarak düzenlediğimiz ‘‘Uzay Günleri: Artemis” etkinliğinde yer alan şirket ve ekiplerden birisi de Roketsan’dı. Roketsan adına etkinliğe katılan Mehmet Ali Ak (Roketsan Uzay Sistemleri Müdürü) etkinliğimizin ilk günü kongre salonunda sahne aldı ve Roketsan’daki uzay teknolojilerinin güncel durumu hakkında bizi bilgilendirdi.

Hali hazırda Sonda gibi yörünge altı roketler ile sürekli testler yapan ve MUFA/MSLS gibi roketler ile yörüngeyi hedefleyen Roketsan’ın aslında gizli bir statüde pek çok teknoloji ile daha uğraştığını görmüş olduk.

Etkinliğimizde öğrendiğimiz Roketsan’a dair yeni bilgiler aşağıdaki gibi sıralanmıştır:

Sıvı Yakıtlı Roket Motoru

Roketsan’ın hali hazırda üzerine çalıştığı bir motor türü de sıvı yakıtlı roket motorları. Katı yakıtlara göre daha zor, daha karmaşık olmasına rağmen çok daha fazla verim elde edilebilen bu yakıt türü, Roketsan tarafından ikinci aşamalarda kullanılacak.

Roketsan şuanda üç farklı sıvı yakıtlı motor üzerinde çalışıyor: küçük ölçekli sıvı yakıtlı motor, basınç beslemeli sıvı yakıtlı motor ve turbopompa beslemeli sıvı yakıtlı motor.

Küçük ölçekli sıvı yakıtlı motorlar, kurumun geliştirdiği ilk sıvı yakıtlı motorlardı. Bu motorlar ilerleyen planlardakilere göre çok daha basit, verimsiz ve az itkili olsa da Roketsan’ın sıvı yakıtlı motorlarda attığı önemli bir ilk adımdı. Bu küçük ölçekli sıvı yakıtlı motorlar sayesinde uzayda ”Sıvı Yakıtlı Motor Ateşleyebilmiş” 9. ülke olmayı başardık.

Küçük ölçekli sıvı yakıtlı motorların ateşlenme testleri

Roketsan’ın bir diğer sıvı yakıtlı motor kademesi ise basınç beslemeli sıvı yakıtlı motorlar. İlk fırlatmasını 2023 yılında Sonda-1 füzesinin ikinci aşaması olarak yapacak bu motor türü çok daha güçlü. Roketsan, yörüngeye yerleşmek için bu motoru kullanacak.

Basınç beslemeli sıvı yakıtlı motorun ateşlenme testi

Roketsan’ın şuanda üzerinde çalıştığı son motor türü ise Turbopompa beslemeli yakıt motoru. Bu motor, içlerinden en gelişmiş olanı olmakla beraber Hidrokarbon/LOX ikilisini kullanılıyor.

Sıvı yakıtlı roket motorlarının üretimine dair genel malzeme ve yöntemler

Sıvı yakıtlı motor teknolojisindeki bir diğer alan da yakıt tankları. Adından da anlaşılabileceği gibi, içerisinde sıvı bir yakıt bulunan tankların stabilitesini korumak çok daha zor ve karmaşık. Etkinliğimizde, Roketsan’ın bu alandaki teknolojilerinin paylaşıldığı kısım ise ”basınç beslemeli motorun sıvı yakıt tankı”.

Alüminyum iç kaplamaya sahip bu kompozit yakıt tankı, yakıtın çalkalanması önlemek için birkaç perdeye sahip olmakla beraber ”Yakıt Yönetim Cihazı” adında oldukça ilginç bir sisteme sahip. Bu sistem, ikinci aşamanın uzayda ateşlenmesini sağlamak için oldukça kilit bir rol oynuyor.

Yerçekimsiz ortamda, yakıt fizik gereği başı boş bir şekilde tank içinde dolanacaktır. Bu, motorun yakıtı çekmesini önlemekle beraber ”Yakıt Yönetim Cihazı” burada devreye giriyor. Bu cihaz, yakıt başı boş bir halde yalpalanmadan önce bir miktar yakıtı hazneye alıyor ve ateşlenmek üzere hazır tutuyor. Motor, ateşlenme esnasında bu hapsolan yakıtla başlayıp itki meydana getirince, başı boş yakıtlar yakıt tankının tabanına yapışıyor ve döngüye katılıyor.

Yakıt tankı çalkantı testi
Yakıt tankı kubbesinin üretiminden bir görüntü

Bu görselde ise sıvı yakıtlı motorlarda kullanılan bazı akış kontrol parçaları mevcut. Bu parçalar Roketsan tarafından üretilip geliştirilmiş olup, yapısında alüminyum benzeri elementleri barındırıyor ve akışkanlar sorununa çözüm üretiyor. Parçaların yanındaki tik işareti, uçuş esnasında kullanılıp doğrulandığını gösterir.

Katı Yakıtlı Roket Motorları

Roketsan’ın üzerinde çalıştığı bir diğer motor türü ise katı yakıtlı roket motorları. Sıvı yakıtlı motorlara göre daha basit ve daha fazla itki veren bu tür, şuanda Roketsan tarafından kullanılan ana yakıt türü olmakla beraber, MUFA/MSLS gibi gelecek planlı roketlerin de ilk aşamalarında kullanılacak.

Bu görüntü, yine kurum tarafından geliştirilen bir katı yakıtlı roket motorunu gösteriyor. Son derece hafif olan bu motorun ateşlenme testinin görüntüsü de hemen aşağıda mevcut.

Roketsan’ın katı yakıtlı roket motorlarındaki bir diğer alan ise MUFA/MSLS’in yakıt tankları. Roketsan’ın amiral gemisi projesi olan MUFA/MSLS’in yakıt tankından bir görüntüyü aşağıda görebilirsiniz. Ayrıca bir sonraki görüntüde, MUFA/MSLS’te kullanılacak katı yakıtlı roket motorunun etrafına karbon sarılma işleminin videosuna da erişebilirsiniz.

Katı Yakıtlı Roket Motorunun etrafına karbon sarılma işlemi

Gridfine (Izgara Kanatçık)

İki ana motor türüne baktığımıza göre, sıra şimdi yönlendirmelerde. Bir roket, fiziği gereği uçuş esnasında istenmeyen yerlere gitmeye ve rotasından sapmaya oldukça müsait. Bu sorunun çözümü, bir roket için hayati derecede olmakla beraber Roketsan bu soruna üç farklı şekilde çözüm öneriyor. Bunlardan ilki, Gridfine sistemi.

Gridfine veya Türkçe adıyla ızgara kanatçık, roketçiliğin ilk yıllarından bu yana kullanılan oldukça kullanışlı bir sistem. Soyuz roketiyle başlayan bu kullanım, N1’de kullanılmasıyla hat safaya ulaştı ve şuanda SpaceX tarafından sürekli kullanılıyor. Peki roketsan bu sistemin neresinde.

Gridfine sistemleri, Roketsan’ın gelecek planlarında kullanılması planlanan bir sistemdir. Roketin ilk aşamasında, gövdenin aşağısında bulunacak bu sistemler ile kalkış esnasında kontrollerin kolaylaştırılması hedefleniyor.

”Uzay Günleri: Artemis” etkinliğimizde öğrendiğimiz en şaşırtıcı bilgilerden birisi ise, Roketsan’ın Gridfine sistemlerinde oldukça ilerlemiş olmasıydı. Nitekim kurum, Sonda roketi ile gridfineleri uzaya fırlatmış ve hatta başarıyla atmosferden geri getirmiştir. Roketsan’ın bu teknolojiye ulaşması, 2-3 yıl sürdü.

Uçuş esnasında elde edilen ısınma verileri

Gimball

Roketsan tarafından kullanılan bir başka itki kontrol sistemi ise Gimball. Roket motorundan çıkan itkiye yön vermeye dayalı bu sistem hali hazırda Roketsan tarafından kullanılıyor.

Sonda roketinin ikinci kademesi – gimball testi

RCS

Roketsan’ın geliştirdiği üçüncü ve son kontrol sistemi ise RCS. Tanklarda depolanan bir gazın, kontrollü olarak belli açılarda bırakılarak yönlendirme sağlayan bu sistem, roketlerde oldukça sık rastlanan bir kontrol yöntemi. Roketsan ise ”Soğuk Gazlı İtici – Sıvı Yakıtlı İtici – Kimyasal İtki Sistemi” olmak üzere üç farklı RCS üzerinde çalışıyor.

”Soğuk Gazlı ve Sıvı Yakıtlı” İtici, daha çok roketlerimizin yunuslama-sapma-dönü açılarını ayarlamak için kullanılır. Bu küçük hesaplar ile roket, istenilen yöne ve açıya erişerek daha doğru bir rotaya sahip olur – stabilitesini korur.

Sıvı yakıtlı itici ateşlenme testi

Kimyasal İtki Sistemi ise, diğer RCS’lere göre daha farklı bir yapıya sahip. RCS tanımına tam olarak uymamakla beraber, bir nevi küçük çapta bir sıvı yakıtlı motor. Bu sistem; uzay aracı, ikinci aşama veya uydu gibi uzay ortamında çalışan teknolojilerde hassas hız ayarı yapmakta kullanılıyor. Bu sayede aşama, tam olarak istenilen yörüngeye hassas bir şekilde bırakılabiliyor.

Kimyasal itki sistemi ateşlenme testi

Ayırma Sistemleri

Etkinliğimizde bilgi aldığımız bir diğer teknoloji alanı ise ayırma sistemleri. Ayırma sistemleri hakkında aldığımız bilgiler, temel olarak ikiye ayrılıyor. Bunlardan ilki, birinci ve aşamayı birbirinden ayırmak için kullanılan ayrılma mekanizması.

Bu aşama ayrılması mekanizması; uçuş esnasında iki aşamayı bir arada tutma görevini üstlenirken, ilk aşamanın yakıtı bitince iki aşamayı birbirinden ayırma görevini üstleniyor. Bu teknoloji, Roketsan tarafından sıfırdan geliştirildi ve hem yer testlerinde hem de uzayda doğrulandı.

Aşama ayrılması yer testi

Bu alandaki bir diğer teknoloji ise yük kaplaması için ayırma teknolojileri. Yük kaplaması ayırma teknolojileri, fırlatma esnasında yükü veya uyduyu yüksek hızlardaki atmosferik etkilerinden koruyan yük kaplamasını (fairing’i) ayırmak için kullanılıyor. Eğer yük kaplaması ayrılamazsa, uydu uzayı göremez ve görev başarısız olur. Bu yüzden bu sistem hayati öneme sahip.

Bilgisayar ortamında simüle edilmiş ayrılma testi
Yer testi esnasında kaydedilmiş ayrılma testi
Fırlatma esnasında kaydedilmiş gerçek ayrılma

İmalat Teknolojileri

Yazımızda değindiğimiz bir diğer alan ise imalat teknolojileri. Bir roketi üretme süreci, oldukça karmaşık ve zorlu süreçleri içinde barındırıyor ve bu, hem fiyatı hem de zamanı oldukça derinden etkiliyor. Ancak son on yılda teknolojinin gelişmesine paralel olarak, imalat teknolojileri de olumlu bir ivme aldı. Nitekim robotik üretim ve 3D yazıcı teknolojileri artık sektörün tamamında kullanılıyor.

Roketsan, RocketLab’in Rutherford motoruna benzer bir mantık ile sıvı yakıtlı roket motorlarının parçalarını 3D teknoloji ile üreterek bu süreci hızlandırıp ucuzlaştırarak kolaylaştırmak istiyor. Nitekim kurum, şuanda yanma odası gibi pek çok roket motoru parçasını 3D olarak üretebilmiş durumda.

Bu teknolojiler sayesinde Roketsan, milimetre mertebesinde ince detay parçaları kolay bir şekilde üretebilmeyi, bunu yaparken de fark ettiğimiz kadarı ile olabildiğince yurt dışına bağımlı olmamayı hedefliyor.

Sonda roketinde kullanılan kamera tutucu. Tamamen 3D olarak titanyumdan yazılmıştır
Lazer eritme ile üretim teknolojisi
Robotik kaynak ile üretim teknolojisi

Termal Koruma Sistemleri

Bu konuda bir diğer alanımız ise termal koruma sistemleri. Fırlatma esnasında katı yakıtlı roketlerin 3.200 santigrat dereceye kadar ısınabildiğini göz önüne alırsak, sistemlerin stabilite ve çalışabilirliğini korumak için termal koruma sistemleri oldukça önemli.

Bu görselde ise Roketsan’ın Sonda roketinde kullandığı termal koruma sistemlerinin şemasını görüyorsunuz. Bu ısı koruma sistemlerinin hepsi gerçek uçuşta kullanılarak doğrulandı.

Navigasyon Sistemleri

Etkinlikte bahsi geçen son teknolojimiz ise navigasyon sistemleri. Roketin kendisi kontrol etmesini, nereye gittiğini ve gitmesi gerektiğini bilmesini, açısı ve dönüsü gibi yönlerinin farkında olmasını sağlayan navigasyon sistemleri, Roketsan içerisinde aşağıdaki gibi 8’e ayrılıyor.

Roketsan’ın navigasyon sistemleri hakkında detaylı bilgiyi ana kaynaktan dinlemek için bu linke tıklayabilirsiniz.

Yol Haritası

Peki, şimdi gelelim tüm bunların ortak amacına: Roketsan’ın Uzay Yol Haritası. Roketsan’ın uzay yol haritası temel olarak dörde ayrılıyor.

Bunlardan ilki Sonda roketleri. Roketsan, 2017 yılında başladığı Sonda test uçuşlarında (yazımızın tamamında bahsettiğimiz) temel uzay ve fırlatma teknolojilerinin temeli geliştirmeyi, üretmeyi ve test etmeyi amaçladı. Bu test uçuşları sayesinde kurum; katı-sıvı yakıtlı roket motorları, navigasyon sistemleri, termal koruma sistemleri, RCS ve kontrol sistemleri, uçuş bilgisayarları, yer tesisleri gibi temel teknolojileri temelini atarak geliştirdi ve öğrendi. 2017-2020 yılları arasında toplam 8 Sonda test uçuşu yapıldı ve hepsinde başarıyla uzaya erişildi.

Başarılı bir ilk aşamadan sonra, Roketsan için sırada planın ikinci kısmı var: SR-1. Sonda Roketi-1 anlamına gelen planın bu kısmı, Sonda roketlerinde geliştirilen temel teknolojilerin daha büyük, kapsamlı ve yetenekli hale getirilmesini hedefliyor. Planın bu ikinci kısmı sayesinde, mevcut teknolojiler daha kapsamlı ve yetenekli hale getirilip test edilerek planın üçüncü ve önemli kısmına hazırlanılacak. SR-1 roketinin ilk uçuşunun 2023 yılında yapılması planlanıyor.

Planın üçüncü ve önemli kısmı ise Şimşek Fırlatma Aracı Ailesi olarak adlandırılıyor. Bu fırlatma aracı ailesi, MUFS (solda) ve MUFA (sağda) olarak ikiye ayrılmış durumda. Her iki araç kesin olarak yörüngeyi hedefliyor olmakla beraber MUFS 400 Km’ye 100 Kg, MUFA ise 700 Km’ye 1.500 Kg taşıyabilecek.

MUFS şuanda ön tasarım aşamasında, ilk uçuşunun ise 2026 yılında yapılması planlanıyor.

MUFS fırlatma sistemi animasyonu

Türkiye’yi Ay’a Taşıyacak Roket: Uzay Fırlatma Aracı

Metnimizin son konusu ise Türkiye’yi 2028 yılında Ay’a taşıyacak roket ”Uzay Fırlatma Aracı”. Roketsan’ın en büyük roket projesi olan bu sistem, ilk uçuşu 2028 yılında yapacak olmakla beraber Türkiye’nin ay planında kullanılmak üzere tasarlandı.

Uzay Fırlatma Aracı, diğer Roketsan roketlerine göre çok daha büyük, uzun ve ağır. Artan boyutlarına paralel olarak, çok daha gelişmiş sistemler kullanıyor. Bu gelişmiş sistemler sayesinde GTO transfer yörüngesine 3.000 Kg’a kadar taşıyabilme kabiliyetine sahip.

Burada şu uyarıyı yapmak gerekir ki, ”Uzay Fırlatma Aracı” adı daha sonra değiştirilecek ve fırlatma 2028 yılından daha ileri bir tarihe mutlaka ertelenecektir. Bu ertelenmenin, roket sistemlerinin temelinde olan zorluklardan geleceği düşünülürse fırlatmanın 2030 veya sonrasına kayması oldukça olası ve normal bir beklentidir.

Bu bilgiler, Roketsan tarafından Uzay Çağında Yolculuk aracılığıyla sağlanmıştır.

Etkinliğimizde yeni bilgileri aktardığı için Roketsan ileri Sistemler Ve Teknolojiler Genel Müdürü Mehmet Ali Ak‘a teşekkür ederiz.

Bilgilerin derlenmesi adına Mehmet Gümüş‘e teşekkür ederiz.