Uzay mimarisi

Uzay aracı dizaynına mimari yaklaşım tüm ortamın inşasına çıkar. Temel olarak mühendislik alanına dayanır (özellikle havacılık ve uzay mühendisliği), ancak ayrıca fizyoloji, psikoloji ve sosyoloji gibi bilim dallarını da içerir. Yeryüzündeki mimari gibi, amaç bileşenlerin ve sistemlerin ötesine geçmek dizayn başarısını etkileyen faktörleri geniş çerçevede anlamaktır. Başta NASA olmak üzere dünyanın uzay ajansları için yörünge uzay istasyonları ve Ay veya Mars ile ilgili araştırma gemileri ve yüzey üsleri için birçok uzay mimari işi dizayn konsepti içinde bulunur.

Uzay programlarında mimar bulundurmak kökenleri çok daha önceden görünmesine rağmen Uzay Yarışı’ndan kaynaklı olarak büyümüştür. Mimarların bulunma ihtiyacı uzay görev sürelerinin uzatılması ve astronotların hayati ihtiyaçlarının dışındaki ihtiyaçlarını karşılayabilmelerine dayanır. Uzay mimarisi şu anda farklı enstitülerde gösterilmektedir. Sasakawa Uluslararası Uzay Mimarisi Merkezi (SICSA) Houston Üniversitesi ile uzay mimarisi alanında master yapma imkânı sunan akademik bir organizasyondur. SICSA ayrıca şirketler ve uzay ajanslarıyla dizayn anlaşmaları da yapmaktadır. Avrupa'da, Uluslararası Uzay Üniversitesi uzay mimarisi araştırmalarını fazlaca içerir. Uluslararası Çevresel Sistemler Kongresi her yıl insanın uzay yolculuğu ve uzayda insan faktörü hakkında oturumlar yapmak için toplanır. Amerikan Havacılık ve Astronotluk Enstitüsü içinde Uzay Mimarisi Teknik Komitesi oluşturulmuştur. Tarihsel hükûmet liderliğindeki uzay projeleri modeline ve üniversite seviyesinde kavramsal dizaynlara rağmen uzay turizminin gelişi uzay mimari çalışmasının görünümünü değiştirmekle tehdit etmektedir.

Uzay mimarisindeki uzay kelimesi dünya dışı uzayı işaret eder. Burada dış kelimesi Orta İngilizce (1350-1400) kaynaklı, dışarıda yahut dışarıya doğru olan; harici, dış kaynaklı anlamındadır. Uzay ise bir alan ve genişliktir. Eski Fransızcadaki espace Latincede spatium yani oda, alan mesafe, zaman yayılımı anlamlarına gelir. Uzay mimarisinde dış uzay hakkında konuşmak genellikle Dünya’nın atmosferinin dışındaki bölgeler hakkında konuşmak anlamına gelir. Bu durum terime Ay ve Mars yüzeylerini içerme imkanı verir.

Mimari (architecture), architect (mimar) ve –ure'un etimolojik birleşimi 1563’e uzanır ve Orta Fransızca architecte kelimesinden gelir. Bu terim Latince kökenlidir (Yunanca arkhitekton’dan gelen architectus). Arkhitekton “usta yapıcı” anlamına gelir ve arkhi- “usta, şef” ve tekton “yapıcı, inşaatçı” kelimelerinin kombinasyonudur. Uzay mimarisi ve uzay aracı mühendisliği arasındaki temel fark insan deneyiminin mimarinin merkezinde olmasıdır.

Uzay mimarisinin terminolojisi üzerinde bazı tartışmalar vardır. Bazıları bu alanı mimarinin içinde mimari prensipleri uzay işlemlerine uygulayan bir alan olarak ele alır. Michigan Üniversitesinden Ted Hall gibi diğerleriyse uzay mimarlarının geleneksel (yeryüzü veya karasal mimari) mimarinin birikimine sahip olduğunu ve geleneksel mimarinin geniş uzay mimarisinin bir alt kümesi olduğunu savunur.

İnsanların uzayda seyahat etmesi fikri ilk olarak Jules Verne’in 1865 From Earth to the Moon hikâyesi gibi bilimkurgu hikâyelerinde yayınlanmıştı. Bu hikâyedeki bazı görev detayları (3 kişilik mürettebat, uzay aracı ölçüleri, Florida fırlatma alanı) 100 yıl sonra gerçekleşen Apollo Ay’a inişleriyle çarpıcı benzerliklere sahiptir. Verne’in alüminyum kapsülü portatif teleskop, kazmalar, ateşli silahlar, oksijen üreticiler ve hatta dikilmek için ağaçlar içeren bölmelere sahipti. Zemine eğik bir kanepe ve uzay aracının uçları yakınlarına duvar ve merdivenle ulaşılabilen pencereler yapılmıştır. Roket bit mermi şeklindeydi çünkü bir çeşit tabanca tarafından fırlatılmıştı (yüksek hızlandırma gücü üretilerek bir insanın uzaya taşınmasının mümkün olduğu bir method). Bu füze bilimini insanları evrene ulaştıracak seviyeye getirdi.

Roket gücü ile uzay seyahati üzerinde ilk ciddi teorik iş 1903’te Konstantin Tsiolkovsky’e aittir. Uzay biliminin babası olmasının yanında uzay asansörü(Eifel Kulesi’nden esinlenmiştir), çevresinde yapay bir yerçekimi oluşturan dönen bir uzay istasyonu, hava kilitleri, ekstra araç aktivitesine sahip uzay giysileri (EVA), oksijen ve besin sağlamak için kapalı ekosistemler ve uzayda güneş enerjisi gibi fikirler tasarlamıştır. Tsiolkovsky insan tarafından uzay işgalinin türümüzün kaçınılmaz yolu olduğuna inanmıştır. 1952’de Wernher von Braun bir dergi makalesi serisi halinde kendi meskun uzay istasyonu konseptini yayınlamıştır. Onun dizaynı öncekilerin bir yükseltmesiydi ancak von Braun onunla direkt halka giderek özgün adımı atmıştır. Dönen uzay istasyonu 3 güverteye ve seyir yardımı, meteoroloji istasyonu, Dünya gözlem merkezi, ordu platformu ve sonraki uzay araştırma görevlerine bir yol noktasına sahip olacaktı. 2001: A Space Odyssey de tasvir edilen uzay istasyonunun dizaynının von Braun’un çalışmasının mirasından esinlenilerek ortaya çıktığı söylenir. Wernher van Braun Collier’s Weekly de büyük planlarını yayınlarken aynı zamanda Ay ve Mars’a görev şemaları tasarlamaya devam etti.

Yuri Gagarin’in 12 Nisan 1962’deki uçuşu insanlığın ilk uzay uçuşuydu. Görev gerekli bir ilk adımken Gagarin uzayda yaşam imkânı için evreni gözlemlemek üzere az bir görüş imkânı olan bir sandalyeye az çok hapsedilmişti. Sonraki uzay görevleri düşük Dünya yörüngesinde yaşam şartlarını ve kalitesini kademeli olarak geliştirmiştir. Hareket alanı genişlemesi, fiziksel egzersiz ve sanitasyon imkânları, gelişmiş besin kalitesi ve eğlence aktiviteleri daha uzun görev sürelerinde astronotlara refakat etmiştir. Uzayda mimarinin varlığı mühendislerin itirazlarına rağmen 1968’de Raymond Loewy önderliğindeki bir grup mimar ve endüstriyel tasarımcının NASA’yı Skylab yörünge laboratuvarında bir gözlem penceresi bulundurmaya ikna etmeyi başarmasıyla gerçekleştirilmiştir. Bu dönüm noktası insan psikolojisinin ölçülerinin uzay aracı tasarımlarına girişini gösterir. Uzay mimarisi doğmuştur.

M.Ö ilk yüzyılda, Romalı mimar Vitruvius her yapının 3 özelliğe sahip olması gerektiğini söylemiştir: sağlamlık, fayda ve güzellik. Bu konuda klasik antikiteden kalan yegane çalışma olan Vitruvius’un çalışması Architectura binlerce yıllık mimari teoride derin bir etkiye sahip olmuştur. Bunlar uzay mimarisinde ilk olarak düşünmemiz gereken şeylerden bazılarıdır. Ancak, uzayda yaşamın yokluğunun muazzam meydan okuması sıfır ya da çok az süslemeli, çoğunlukla fonksiyonel ihtiyaçlar üzerine kurulmuş yaşam alanı tasarımlarına yol açmıştır. Bu bakımdan uzay mimarisi “form işlevi izler” prensibini modern mimari ile paylaşır.

“ ‘Güzellik’ görevin tüm bilimsel, teknolojik ve resmi önkoşullarının idaresine dayalıdır... Fonksiyonalizm yaklaşımı, objeleri çağdaş esaslarının temelleri üzerine organik olarak herhangi bir romantik veya gülünç süsleme olmadan dizayn etmek anlamına gelir.”

Uzay mimarisi teorisi için bir başlangıç noktası insanların yaşamış olduğu karasal şartlarda en uç ortamların araştırılması ve bu ortamlar ile uzay arasında benzerliklerin oluşmasıdır. Örneğin, insanlar okyanusun derinliğindeki denizaltıda, yeraltındaki sığınaklarda ve Antarktika üzerinde yaşamakta ve teknolojinin yardımıyla güvenli şekilde yanan binalara, radyoaktif kirlenmeye maruz kalmış bölgelere ve stratosfere girmektedir. Havada yakıt ikmali Air Force One uçağının fiilen süresiz olarak havada kalmasına olanak sağlamaktadır. Nükleer güçlü denizaltılar elektroliz ile oksijen üretebilir ve bir defada aylarca su altında kalabilir. Bu benzerlklerin birçoğu uzay sistemleri için çok kullanışlı dizayn referansları olabilir. Aslında uzay istasyonu yaşam destek istasyonları acil durum inişlerinde astronotların hayati donanımı denizaltı yaşam destek sistemleri ve ordu pilotu hayatta kalma kitleriyle dikkat çekici şekilde benzerlik gösterir.

Uzay görevleri, özellikle insanlı olanlar, geniş hazırlık gerektirir. Dizaynı kavramayı sağlayan karasal analoglara ek olarak, benzer ortamlar sonraki uzay uygulamaları teknolojileri için deneme platformları olarak ve astronot ekipleri yetiştirmek üzere kullanılabilir. Flashline Mars Arktik Araştırma İstasyonu Kanada’nın uzak Devon Adasında Mars Topluluğu tarafından idame edilen taklit bir Mars üssüdür. Proje gerçek Mars görevine olabildiğince benzer şartlar oluşturmayı amaçlar ve ideal mürettebat büyüklüğünü saptamaya, ekipmanı “sahada” test etmeye ve en iyi ektra-araç aktiviteli giysileri ve prosedürleri belirlemeye çalışır. EVA’ ları mikro yerçekiminde eğitmek için uzay ajansları geniş sualtı ve simülatör eğitimleri yapmaktadır. NASA’nın sualtı eğitim tesisi Doğal Canlılık Laboratuvarı tam ölçekte uzay mekiği ve uzay istasyonu kapsülü modelleri içerir. Teknolojik gelişim ve uzaya benzer ortamlarda astronot eğitimleri uzayda yaşamı mümkün kılmak için zorunludur.

Eugène Viollet-le-Duc farklı maddeler için farklı mimari formları desteklemiştir. Bu özellikle uzay mimarisinde önemlidir. Fırlatmadaki ağırlık kısıtlamaları mühendisleri yeterli madde özelliklerinde daha hafif maddeler bulmaya iter. Bundan başka ani güneş maruziyetinden kaynaklı hızlı ısı genişlemeleri ve atomik ve oksijen bombardımanından kaynaklı korozyon gibi yörünge uzay ortamına özel sorunlar özel materyal çözümleri gerektirir. Tıpkı endüstriyel çağın yeni materyaller üretip yeni mimari imkânlar açması gibi materyal teknolojisindeki gelişmeler uzay mimarisindeki olasılıkları değiştirecektir. Karbon fiber yüksek güç-ağırlık oranından dolayı uzay donanımlarında çoktan beri kullanılmaktadır. Karbon fiber veya diğer bileşik materyallerin uzaydaki yapıların temel yapısal birimi olup olamayacağı hakkında araştırmalar devam etmektedir. En uygun materyalleri doğalarını değiştirmeden kullanmayı savunan mimari prensip “malzemelere karşı dürüstlük” olarak adlandırılır.

Uzay mimarisi ile Yeryüzü mimarisi arasında yörünge bağlamında dikkate değer bir fark yörüngedeki yapıların kendi ağırlıklarını desteklemek zorunda olmadıklarıdır. Bu durum serbest düşmedeki objelerin mikro yerçekimi şartlarıyla mümkündür. Aslında uzay mekiği robotik kolu gibi birçok uzay donanımı yalnızca yörüngede çalışmak için dizayn edilmiştir ve yeryüzünde kendi ağırlıklarını kaldıramazlar. Mikro yerçekimi ayrıca bir astronota ağırlıksız bir objeymiş gibi hareket etme imkânı verir. Bu sayede, yörünge ortamı için yapısal düşünceler dramatik olarak yeryüzündekilerden farklıdır ve bir uzay istasyonunu bir arada tutmada en büyük sorun genellikle bileşenleri fırlatmak ve tam olarak birleştirmektir. Dünya dışı yüzeylerdeki yapılar hala kendi ağırlıklarını bölgesel yer çekimi alanı kuvvetine bağlı olarak taşımak üzere tasarlanmak zorundadır.

İnsan uzay yolculuğu yeryüzünden büyük ölçüde altyapı desteğine ihtiyaç duyar. Şimdiye kadarki tüm insanlı yörünge görevleri hükûmetler önderliğinde olmuştur. Uzay görevlerini yöneten organizasyonel kuruluş tipik olarak bir ulusal uzay ajansıdır (Birleşik Devletler için NASA ve Rusya için Roscosmos). Bu ajanslar federal düzeyde finanse edilmektedir. NASA’da uçuş kontrolörleri gerçek zamanlı görev operasyonları ve NASA merkezlerindeki çalışmalardan sorumludurlar. Temel araştırma ve kavramsal dizayn sıklıkla araştırma finansmanı ile akademi tarafından yapılırken uzay araçlarını da içeren birçok mühendislik geliştirme işi kendi içlerinde taşeron kullanabilen özel şirketlere ihale edilmiştir.

Uzay sınırını geçmiş ancak yörünge hızlarına ulaşamamış yapılar yörüngeye yerleşmemiş (yörünge altı) mimariler olarak değerlendirilir. Uzay uçakları mimarisinin özellikle küçük iş jetleri ile ortak yanları vardır.

21 Haziran 2004’te, Mike Melvill tamamen özel teşebbüs finansmanıyla uzaya ulaşmıştır. Araç (UzayGemisi1) yörüngealtı turizmi için özel olarak işletilen uzayuçaklarının deneysel bir öncüsünün bileşenlerinin ölçekli kompoziti ile geliştirilmiştir. İşlevsel uzay uçağı modeli, UzayGemisi2 (SS2), yaklaşık 15 kilometrelik bir irtifaya kadar bir B-29 Superfortress büyüklüğünde kargo uçağı WhiteKnight2 (beyaz şövalye 2) tarafından taşınacaktı. Oradan itibaren SS2 ayrılıp roket motorunu çalıştırarak aracı doruk noktası olan yaklaşık 110 km ye götürecekti. Çünkü SS2 Dünya yörüngesine gitmek için tasarlanmamıştı, bu yörüngealtı veya havacılık mimarisine bir örnektir.

SS2’nin aracının mimarisi önceki uzay araçlarının ortak mimarisinden biraz farklıydı. Çıkıntılı makine ve birçok anlaşılmaz düğmelerle dolu dağınık bir iç kısım aksine bu kabin modern uzay aracı bilimkurgusunun dışında gibi görününüyordu. Hem SS2 hem taşıyıcı hava aracı metal yerine daha hafif kompozit materyallerden yapılmıştı. SS2’nin uçuşunda ağırlıksızlık zamanı geldiğinde roket motorun türbülans ve titreşiminin gürültüsü yerini sessizlik ve sakinlik alır. Yolcular gökyüzünün maviden siyaha dönüşünü ve yeryüzünün eğiklüğini görebildiler. Kabini kuşatan çok sayıda çift bölmeli pencere neredeyse tüm açılardan bakma imkânı veriyordu. Zemine yatabilen yastıklı koltuklar dolaşma alanını maksimize ediyordu. Daima basınçlı bir iç ortam hantal uzay giysilerine olan ihtiyacı ortadan kaldırıyordu. Virgin Galactic tarafından sunulan uzay uçuşu deneyimi uzaya erişim ve bir astronotmuş hissi vadediyordu.

Yörünge mimarisi Dünya veya başka bir astronomik obje etrafında dönmek için dizayn edilen yapıların mimarisidir. Şu an işlevsel olan yörünge mimarisi örnekleri Uluslararası Uzay İstasyonu ve geri giren araçlar Uzay Mekiği, Soyuz uzay aracı ve Shenzou uzay aracıdır. Tarihi zanaat Mir uzay istasyonu, Skylab ve Apollo hava aracını içerir. Yörünge mimarisi ağırlıksızlık şartları, güneş ışınları ve kozmik ışınlardan atmosferik ve manyetosferik korunma eksikliği, hızlı gece-gündüz döngüsü ve muhtemel yörünge enkazlarının çarpması riskiyle karşı karşıyadır. Ek olarak, atmosfere geri giren araçlar ağırlıksızlık ve atmosfere girişteki yüksek ısı ve hızlanmalara adapte olmalıdır.

Uluslararası Uzay İstasyonu (ISS) şu anda uzayda kalıcı olarak yaşanılan tek yapıdır. Bir amerikan futbolu sahası büyüklüğündedir ve 6 kişilik ekibe sahiptir. 358 m3 lük yaşama hacmiyle 2 Amerikan 18 tekerlekli tır dorsesinden daha büyük iç kısma sahiptir. Ancak, mikro yerçekimi ortamı yüzünden daima tam tanımlı duvarlar, yer veya tavanlar yoktur ve tamamen basınçlı bölgeler yaşama ve çalışma alanı olarak kullanılabilir. Uluslararası Uzay İstasyonu hala inşaat halindedir. Kapsüller ilk olarak deaktivasyonuna kadar uzay mekiğini kullanılarak fırlatılmış ve ekipleri tarafından uzay istasyonunda çalışan mürettebatın da yardımıyla birleştirilmişlerdir. ISS kapsülleri 4.6 metre çaplı bir silindir şeklinde mekiklerin yük bölmelerini hemen hemen dolduracak şekilde dizayn ve inşa edilmişlerdir.

Bir mekik alçak dünya yörüngesinde çalışırken ISS acil bir durumda güvenli bir sığınak olarak hizmet verir. Hubble Uzay Teleskobu bakım görevinde ISS nin güvenliğine geri çekilmek mümkün olmadığından (farklı yörünge eğimleri yüzünden) fırlatma rampasına bir yardım mekiği çağrılmıştır. Bu yüzden, ISS astronotları görev iptali için bir şeyler olan ekibe sığınma imkânı sağlamak için görevlendirilebilecekleri zihniyetiyle çalışırlar. Uluslararası Uzay İstasyonu birçok millet tarafından birlikte yapılan devasa bir projedir. Gemide egemen atmosfer çeşitlilik ve toleranstan biridir. Bu mükemmel derecede uyumlu olduğu anlamına gelmez. Astronotlar Dünyadaki meslektaşları gibi düş kırıklıkları ve kişisel tartışmalar yaşayabilirler.

İstasyonda tipik bir gün sabah 6:00’da mürettebat yatakhanesinde özel ses geçirmez bir kabinde uyanarak başlar. Astronotlar uyuma çantalarını duvara bağlı dik bir şekilde bulabilirler çünkü uzayda oryantasyon önemli değildir. Astronotların kalçaları 50 dikeyden derece sapmış şekilde yükseltilmiş olmalıdır. Bu ağırlıksızlıkta nötr vücut duruşudur - oturmak ve ayakta durmak dünyada olduğu gibi fazlasıyla yorucu olacaktır. Kabininden dışarı yavaşça çıkarken astronotlar birbirleriyle o günkü bilimsel deneyler, görev kontrol toplantıları, dünyalılarla görüşmeler ve hatta bir uzay yürüyüşü veya bir mekik gelişi hakkında konuşabilir.

İstasyonda tipik bir gün sabah 6:00’da mürettebat yatakhanesinde özel ses geçirmez bir kabinde uyanarak başlar. Astronotlar uyuma çantalarını duvara bağlı dik bir şekilde bulabilirler çünkü uzayda oryantasyon önemli değildir. Astronotların kalçaları 50 dikeyden derece sapmış şekilde yükseltilmiş olmalıdır. Bu ağırlıksızlıkta nötr vücut duruşudur - oturmak ve ayakta durmak dünyada olduğu gibi fazlasıyla yorucu olacaktır. Kabininden dışarı yavaşça çıkarken astronotlar birbirleriyle o günkü bilimsel deneyler, görev kontrol toplantıları, dünyalılarla görüşmeler ve hatta bir uzay yürüyüşü veya bir mekik gelişi hakkında konuşabilir.

Ay’ı konu alan mimari teori ve pratikte ortaya çıkar. Bugün geçici insan yerleşkesi mimari eserleri Ay yüzeyi üzerinde temassız şekilde kullanılabilir. Beş Apollo Ay Modülü iniş etapları ayın bize yakın kısmının ekvatoral bölgesi boyunca değişik konumlara dik şekilde insanlığın dünyadışı gayretlerinin ipuçlarını vererek gerçekleşir. Uzak geçmişten beri Ay gizemli ve bilmecelerle dolu şekilde işaret edilmiştir. Ayın oluşumu hakkında başlıca hipotez aydan gelen taş örnekleri analiz edilene kadar şu anki değerini kazanamamıştır. Ay insanların evlerinden cesaret edebilecekleri en uzak şeydir ve uzay mimarisi ise o cesareti tıpkı insanlar gibi hayata geçiren şeydir.

Aya doğru seyirde Apollo astronotları Komuta Modülü (CM) VE Ay Modülü (LM) olmak üzere iki “oda” seçebiliyordu. Bu 3 astronotun LM’ yi bir acil kurtarma botu olarak kullanmak zorunda kaldığı Apollo 13 filminde görülebilir. İki modül arasındaki geçiş bir uzay giysisi giyerek modüller arasına yerleştirilmiş basınçlı bir tünelden geçerek mümkündü (Sovyet dizaynı üzerinde büyük bir avantaj). Komuta Modülü üç kalın cam levhadan oluşan beş cama sahipti. Alüminosilikattan yapılan iki iç katman kabin havasının uzaya sızmamasını sağlıyordu. Dıştaki katman bir enkaz kalkanı ve atmosfere tekrar girişte gereken ısı kalkanının bir parçası olarak görev yapıyordu. CM başarılı bir uçuş için gereken tüm sistemlere sahipti ancak üç astronot için sıkışık denilebilecek 6.17 m³ lük bir iç boşluğa sahipti. Tuvalet olmaması (astronotlar nefret edilen “rahatlama tüplerini” ve dışkı torbalarını kullanıyordu) gibi dizayn zayıflıkları vardı. Uzay istasyonunun gelişi su ıslahı ve atık yönetimi ile ilgili etkili yaşam destek sistemlerini beraberinde getirecekti.

Ay Modülü 2 kademeden oluşuyordu. Yükselme kademesi olarak adlandırılan basınçlı bir üst kademe uzay boşluğunda iş yapabilen ilk gerçek uzay gemisiydi. Alçalma kademesi alçalmak için kullanılan motoru, iniş donanımını ve radarını, yakıt ve tüketilebilirieri, ünlü merdiveni ve sonraki Apollo görevleri sırasında Ay İzcisi’ni taşıyordu. Kademelendirmenin altında yatan fikir tıpkı dünyadaki çok katmanlı roketlerde kullanılan strateji gibi uçuşta sonradan ağırlığı azaltmaktı. LM pilotu Ay’a doğru alçalma sırasında ayağa kalktı. İniş manuel yardım modu olan otomatik kontrol ile yapıldı. LM’de hava kilidi yoktu ve bir astronotu yüzeyde yürümek üzere göndermek için tüm kabinde hava tahliyesi yapılmalıydı (hava uzaya verildi). Hayatta kalmak için LM’deki astronotlar da bu noktada uzay giysilerini giymek durumundaydı. Ay modülü dizayn edilme amacına uygun şekilde iyi çalıştı. Ancak bu dizayn işlemlerinde büyük bir bilinmeyen kaldı- ay tozu. Ay üzerinde yürüyen her astronota LM’yi ve sonradan Ay Yörüngesi Randevusunda CM’yi kirleten ay tozu bulaştı. Bu toz parçacıkları boşlukta süpürülemiyordu ve Apollo 16’dan John Young tarafından küçük jiletler olarak tanımlanmıştır. Ay üzerinde yaşayan insanlar için toz azaltmanın ciddiye alınması gereken durumlardan birisi olduğu anlaşıldı.

2004’ teki Uzay Keşfi için Vizyonu takip eden Keşif Sistemi Mimarisi Çalışması onlardan önceki Apollolara benzer ancak bazı anahtar farkların bulunduğu yeni sınıf araçların geliştirilmesini önermiştir. Bazı uzay mekiklerinin program işgücü ve altyapısını tutarak fırlatma araçları mekik türevli teknolojileri kullanmıştır. İkincil olarak, kargo ve ekibi aynı rokette fırlatmak yerine küçük Ares I mürettebat için, Büyük Ares V ise kargoyu taşımak için fırlatılacaktı. 2 taraf alt Dünya yörüngesinde buluşup oradan Ay’a hareket edecekti. Apollo Ay modülü Ay’ın kutup bölgelerine ulaşacak kadar yakıt taşımıyordu fakat Altair Ay Aracı Ay’ın her kısmına ulaşacak şekilde tasarlanmıştır. Altair ve yüzey sistemleri Takımyıldız Projesini amacına ulaştırmak için eşit gerekliliğe sahipken Orion uzay aracının geliştirilmesine odaklanmak Uzay Mekiğinin 2010’da emekli olmasından sonra ABD deki yörüngeye ulaşma boşluğunu kısaltmıştır.

NASA bile Takımyıldız mimarisini “steroidler üstündeki Apollo” olarak tanımlamıştır.Yine de kendini kanıtlamış bir kapsül dizaynına dönüş de çoğu kişi tarafından hoş görülmüştür. Orion Mürettebat Modülü Apollo CM’nin iç hacminin 2.5 katı iç boşluğa sahip olacak ve 6 kişiye kadar bir ekibi IIS’ye, 4 kişiyi ise Ay’a taşıyabilecektir. Takımyıldız için Tüm astronotlar Ay yüzeyine gitmek zorundaydı. Standart uzay aracı pratiği gibi Orion ‘neredeyse sanatsız’ bir teknolojiyle donatılmıştı. Bu strateji birçok robotik görevde başarıyla uygulanmış kanıtlanmış teknolojileri kullanarak riski azaltmayı hedefliyordu. Bu nedenle, CM cam bir kokpite, otomatik demirlemeye ve özel üniseks bir tuvalete sahip olacaktı. Hafif alüminyum lityum alaşımından yapılacak ve bir Nomex (ısı korunması için bir katman gibi) içerisinde kapalı olacaktır. Apollo adlı selefi gibi Orion da bir fırlatma kaçış sistemine, tekrar giriş için bir ablatif ısı kalkanına ve suya iniş için paraşüt kurtarmasına sahip olacaktı.

Mars mimarisi insan yaşamını ve bunu mümkün kılan her tür destek sistemini Mars yüzeyi üzerinde sürdürmek için tasarlanan mimaridir. Geçen on yılda yüzeyde direkt olarak buz bulunması ve gayzer gibi su fışkırmalarının kanıtlanması Güneş sisteminde Mars’ı sıvı su bulmak ve dolayısıyla uzaylı yaşamı için en uygun dünya dışı ortam yapmıştır. Ayrıca bazı jeolojik bulgular Mars’ın uzak geçmişinde global ölçüde sıcak ve ıslak olabileceğini gösterir. Büyük jeolojik aktivite Dünya’nın yüzeyini önceki tarihimizin kanıtlarını silerek yeniden şekillendirmiştir. Mars kayaları Dünya’nınkilerden bile eski olabilir, yani Mars’ı araştırmak Dünyada yaşamın kökenini de içeren jeolojik evrim hikâyemizi çözmeye yardımcı olabilir. Mars yüzey basıncı Dünya’nın %1 ine eşit olsa da bir atmosfere sahiptir. Marsın yüzey yerçekimi Dünyanınkinin %38 ine eşittir. Marsa henüz bir insan sevki gerçekleşmemiş olsa da Mars ortamı dizaynı hakkında büyük çalışmalar vardır. Mars mimarisi genellikle 2 kategoriye ayrılır: Dünyadan taşınan ve birleştirilen mimari ve bölgesel kaynakları kullanan mimari.

Wernher von Braun insanlı bir Mars seferi için teknik olarak kapsamlı ilk öneri ile ortaya çıkmıştır. Braun on büyük uzay gemisinden oluşan bir filoda 70 kişilik bir astronot ekibi öngörmüştür. Her gemi alt Dünya yörüngesinde birisinin tam olarak birleşmesi için neredeyse 100 ayrı fırlatmanın gerektiği durumda inşa edilecekti. Gemilerin üç tanesi kargo için ayrılmışken yedi tanesi ise mürettebat için olacaktı. Kırmızı Gezegene seyahat (minimum-enerji Hohmann transfer yörüngesini takip ederek)sırasında gemiler arasında mürettebat ve ikmal taşıyacak ‘botlar’ için bile tasarımlar vardı. Bu görev planı Mars’a 8 ay boyunca uzayda uzun süreli konaklama ihtiyacı yaratacak geri dönüşsüz bir seyahat içeriyordu. Kırmızı Gezegene varış üzerine, filo Mars yörüngesinde duracak ve 7 insan gemisi Dünyaya dönmeye hazır olana kadar orada kalacaktı. Yalnızca kargo gemilerinde bulunan iniş planörleri ve onların ilgili çıkış kademeleri yüzeye hareket edecekti. Yüzey üzerinde bir iniş şeridi boyunca sonraki planör inişlerine imkân sağlamak için şişirilebilir ortamlar inşa edilecekti. Von Braun’un önerisine göre tüm gerekli itici ve tüketilebilirler Dünyadan getirilmiş olacaktı. Bazı mürettebatlar gemileri korumak ve yörünge tabanlı Mars gözlemi için yolcu gemilerinde kalacaktı. Yolcu gemileri 20 metre çapta habitat kürelerine sahipti. Çünkü Mürettebat üyeleri bu gemiklerde çok zaman geçirecekti (16 ay kadar transit gidiş ve Mars yörüngesinde dönme vardiyaları), bu gemiler için habitat tasarımı görevin bütünleyici bir kısmıydı.

Von Braun uzun süre ağırlıksızlığa maruz kalmadan kaynaklanacak tehdidin farkındaydı. Yolcu gemilerini ortak bir ağırlık merkezi etrafında dönmek üzere birbirlerine zincirlemeyi veya dambıl şeklinde filonon etrafında kayan ve $2er gün her mürettebata birkaç saatlik yapay yerçekimi sağlayan “yerçekimi hücreleri”ni önermişti. Von Braun’un önerisi zamanında Dünya ötesinde Güneş radyasyonunun tehlikeleri hakkında bilgiler azdı ve kozmik radyasyon daha korkunç bir sorun olarak görülüyordu. 1958’de Van Allen kemerlerinin keşfi Dünya’nın yüksek enerjili solar parçacıklara karşı korumalı olduğunu gösterdi. Görevin yüzey kısmı için, şişirilebilir habitatlar yaşam alanını maksimize etme arzusunu gösteriyordu. Von Braun’un seferin üyelerinin gemiler arasında çok etkileşimli ve bir trafik içinde olacağını düşündüğü açıktır.

Birkaç teknik Mars keşfi üzerindeki bakış açısını değiştirmiştir. En güçlüsü yerinde kaynak kullanımıdır. Dünyadan gelen hidrojen ve Mars atmosferindeki karbon dioksit kullanılarak Sabatier reaksiyonu metan (roket yakıtı için) ve su (içmek ve elektroliz ile oksijen üretimi için) üretiminde kullanılabilir. Dünyadan gelen yakıta olan ihtiyacı azaltmak için diğer bir teknik “aerobraking”dir. Aerobraking bir uzay aracını yavaşlatmak için bir atmosferin üst katmanlarını birçok geçiş yaparak sıyırmayı içerir. Bu besin ve kaynak kargo gemilerini yavaşlatmakta daha çok umut vadeden bir yoğun zaman işlemidir. NASA’nın Takımyıldız programı Ay üzerinde kalıcı bir üs kurulduktan sonra insanları Mars’a indirmeyi amaçlar ancak üs mimarisinin detayları saptanandan çok daha fazladır. İlk kalıcı yerleşim aynı bölgede mürettebatın içinde olduğu ardışık ve bir üs oluşturmak için birbiriyle bağlantılı yerleştirilmiş prefabrik habitat modullerinden oluşacak gibidir.

Birkaç teknik Mars keşfi üzerindeki bakış açısını değiştirmiştir. En güçlüsü yerinde kaynak kullanımıdır. Dünyadan gelen hidrojen ve Mars atmosferindeki karbon dioksit kullanılarak Sabatier reaksiyonu metan (roket yakıtı için) ve su (içmek ve elektroliz ile oksijen üretimi için) üretiminde kullanılabilir. Dünyadan gelen yakıta olan ihtiyacı azaltmak için diğer bir teknik “aerobraking”dir. Aerobraking bir uzay aracını yavaşlatmak için bir atmosferin üst katmanlarını birçok geçiş yaparak sıyırmayı içerir. Bu besin ve kaynak kargo gemilerini yavaşlatmakta daha çok umut vadeden bir yoğun zaman işlemidir. NASA’nın Takımyıldız programı Ay üzerinde kalıcı bir üs kurulduktan sonra insanları Mars’a indirmeyi amaçlar ancak üs mimarisinin detayları saptanandan çok daha fazladır. İlk kalıcı yerleşim aynı bölgede mürettebatın içinde olduğu ardışık ve bir üs oluşturmak için birbiriyle bağlantılı yerleştirilmiş prefabrik habitat modullerinden oluşacak gibidir.

Mars görevinin bu modern, ekonomi modellerinde mürettebat büyüklüğünün 4-6 arasında minimalize edildiğini görürüz. Sosyal ilişkilerin çeşitliliğinde böyle bir kayıp dengeli sosyal sorumluluklar ve tam bir kimlik bilinci oluşturmada sorunlar yaratabilir. Eğer uzun süreli görevler çok küçük mürettebatla yapılacaksa, seçilecek mürettebatın kabiliyetleri birincil önem arz eder. Mars görevi planlamasında görev dağılımı da açık bir sorundur. ‘Pilotun’ ana rolü iniş yüzlerce gün süren bir görevde birkaç dakika içinde olduğunda ve nasıl olsa otomatikleştirildiğinden kullanışsız olacaktır. Görev dağılımı yüzeyde yapılacak işe bağlı olarak yapılmalıdır ve astronotlara birden çok sorumluluk yüklenmesini gerektirecektir. Yüzey mimarisi şişirilebilir habitatlari (belki Bigelow Havacılık tarafından sağlandığı gibi) yaşam alanını maksimize etmede muhtemel bir seçenek olarak kalır. Sonraki görevlerde tuğlalar Marsa ait bir regolit karışımdan koruma için veya birincil hava geçirmez yapısal bileşen olarak kullanılmak üzere yapılabilir. Mars üzerinde ortam vücuda oturan biyo giysiler gibi farklı uzay giysisi tasarımları için şanslar sunabilir.

Birkaç Spesifik habitat tasarım önerisi değişen mimari ve mühendislik dereceler ile ileri sürülmüştür. Yakın bir öneri (ve NASA 2015 Mars Habitat Yarışması kazananı) Mars Buz Evi’dir. Mars yüzeyi habitatı için dizayn konsepti Dünya’da üretilmiş basınç korumalı bir membranın iç kısmına 3-D buz katmanlarıyla işlenmiştir. Tamamlanmış yapı görünen spektrumdaki ışığın yaklaşık yarısını içeri alırken birkaç dalgaboyunda zararlı radyasyonu emecek şekilde yarı saydam olacaktır. Habitatın tamamen otomatik robotik uzay aracı ve botlar tarafından kurulup inşa edilmesi önerilmiştir, insan yerleşmesinin 2-4 kişi ile kurulum tamamen tamamlandıktan ve testler yapıldıktan sonra gerçekleşmesi düşünülmüştür.

Robotik keşiflerin ve iz sürücü görevlerin insanların diğer dünyaları keşfetmesinde öncü olduğu geniş ölçüde kabul edilmektedir. Spesifik konumlara insan gönderme konusunda kararlar almak Dünyadaki en iyi teleskobun sağladığından daha fazla veri gerektirir. Örneğin, Apollo inişleri için iniş bölgesi seçimi üç farkl robotik programdan (Ranger programı, Ay Yörüngesi programı ve Surveyor programı) gelen verilerle yapılmıştır. Bir insan gönderilmeden robotik uzay aracı ay yüzeyinin haritasını çıkarmış, yumuşak inişlerin fizibilitesini ortaya koymuş, araziyi TV kameralarıyla yakından filme almış ve kumu analiz etmiştir.

Bir robotik keşif görevi genellikle özel dalgaboylarına duyarlı kameralardan teleskoplar, spektrometreler, radar cihazları, hızlandırıcılar, radyometreler ve birkaçını isimlendirmek için parçacık dedektörlerine kadar geniş yelpazede bilimsel enstrümanlar taşıyacak şekilde tasarlanır. Bu aletlerin işlevi genellikle bilimsel veriyi getirmektir ancak uzay aracının durumunun keşif yapılan araziye bilinçaltı alışmaya olanak sağlayan sezgisel “hissini” vermek de olabilir. Buna iyi bir örnek ay yörüngesi izleyen Japonlara ait SELENE uzaya aracında HDTV kameralarının bulunmasıdır. Farklı bilimsel aletler onların yerine getirilebilecekken bu kameralar Ay’ın keşfinin algılanmasının doğal hissine izin verir.

Uzay mimarisinin geleceği uzayın kolonizasyonuna dayanır.tek politik yönetimler altındaki hükûmet önderliğindeki tarihi keşif görevlerinde, uzay yapıları yalnızca birkaç yıl veya on yıllık yaşam döngülü küçük ölçekte habitat ve yörünge modülleriyle kısıtlanmıştır. Bu tasarımlar yani mimari genellikle uzay yolcularının kendilerinden gerçek zamanlı geri dönüş olmadan kararlaştırılmıştır. Var olan habitatları tamir ve geliştirmek için teknolojinin geliştirilmesi kısa vadede keşif hedefleri arasında yoktur. Eğer keşif çok yönetimli veya uluslararası bir karaktere bürünürse uzay mimarisinin yerliler tarafından gelişme ihtimali çoğalacaktır. Özel uzay turizmi uzay ve uzay taşımacılığı altyapısının gelişimini hızlandıracak bir yoldur. Virgin Galactic bir yörünge aracı UzayGemisi3 için planları göstermiştir. Uzay turizmi için talep sınırsızdır. Venüs etrafında ay parkları ya da turistik yolculuklar hayal etmek zor değildir. Bir uzay tayfası olmaya diğer bir dürtü de gezegen savunmasıdır.

Klasik uzay görevi Dünya-çarpışan asteroid yakalama görevi. Kullanarak nükleer patlama için split veya saptırmak olan göktaşı riskli en iyisi. Böyle bir taktik olabilir aslında yapmak sorunu daha da kötü tarafından artan miktarda asteroid parçaları bunu sonuna kadar vuruyor Yeryüzüne. Robert Zubrin yazıyor:“ Astroidlere karşı bombalar kullanılmadan astroidin tamamen incelenmesi, jeolojisinin belirlenmesi ve yüzey bombalarının yerleştirilmesi dikkatlice planlanmalı ve plana göre yapılması gerekir. İşi doğru yapmak için bilirkişilerden, jeolojicilerden, madencilerden, delicilerden ve yıkım uzmanlarından oluşan bir insan ekibi gerekmektedir. ”

Eğer böyle bir ekibin uzaktaki bir astroide görevlendirilmesi asteroidin bertaraf edilmesi en risksiz yöntem olabilir. Bir başka gelecek vadeden astroidle mücadele stratejisi astroidin üzerine bir ekip indirmek ve ağırlığını yavaş yavaş azaltarak yönünden saptırmaktır. Bu roket itmesinin Newton’un 3. Yasası ile itici olarak astroidin kendi ağırlığının bir formudur. Nükleer silahlar ya da kütle ayrımının kullanımı bu görev için bir insan mürettebatını aylar hatta yıllar boyunca uzaya gönderilmesini gerektirir. Astronotların ne yaşayacağı ve geminin nasıl olacağı gibi sorular uzay mimarisini ilgilendirir.

Uzaya gitmek için motivasyonlar kavrandığında çok ciddi sorunları hafifletme çalışmaları başlayabilir. Astronot güvenliğine en büyük tehditlerden biri güneş parlamalarından kaynaklanan ani radyasyon olaylarıdır. Apollo 16 ve Apollo 17 görevleri arasında gerçekleşen Ağustos 1972’deki şiddetli güneş fırtınası ay yüzeyindeki astronotların maruz kalacağı ölümcül sonuçlara yol açabilirdi. Uzayda radyasyona karşı bilinen en iyi koruma kalkan kullanımıdır; etkili bir kalkan yöntemi astronotlar etrafında büyük tankerler içinde su kullanımıdır. Ne yazık ki su metreküpte 1000 kg ağırlığa sahiptir. Daha pratik bir yaklaşım astronotların yoğun etkiler sırasında sığınacakları “güneş fırtınası” kalkanları inşa etmektir. Ancak bu iş için astronotların yaklaşan fırtınaları öğrenebileceği sahil blögelerindeki tsunami uyarı sistemine çok benzer uzay hava durumu yayını sistemi olması gerekir. Belki bir gün robotik bir filo Güneşe yakın seyredebilir ve güneş aktivitesini görüntüleyip tehlike yerleşilmiş bölgelere gelmeden birkaç dakika önceden uyarı verebilir.

Uzayda uzun süreli insan gelecekte ne olacağını kimse bilmiyor. Belki sonra tecrübe ile rutin uzay tarafından keşfetmek farklı dünya, Güneş Sistemi ve saptırma birkaç asteroitler, imkânı inşa modüler olmayan uzay yaşam alanları ve altyapı olacak içindeki yeteneği. Bu olasılıklar vardır kütle sürücüleri Ayı, fırlatma yükleri içine alan kullanarak sadece elektrik ve dönen uzay kolonileri ile kapalı ekolojik sistemler. Bir Mars içinde erken aşamalarında terraformation, nerede sakinleri sadece basit oksijen maskeleri için dışarı yüzey, olabilir gördüm. Herhangi bir durumda, bu tür vadeli işlem gerektiren uzay mimarisi.