Ay Geçidi

Ay Geçidi (İngilizce: Lunar Gateway) veya kısaca Geçit, güneş enerjisiyle çalışan bir iletişim merkezi, bilim laboratuvarı, kısa süreli yaşam modülü, keşif araçları ve diğer robotlar için bekletme alanı olarak hizmet vermesi amaçlanan Ay yörüngesinde planlanmış bir uzay istasyonudur. 2024'ten sonra NASA'nın Artemis Programı'ndaki ana odak noktalarından biri olması beklenmektedir. Geçit, Ay'ın güney kutbunun hem robotik hem de mürettebatlı keşfi için hazırlık noktası olarak hizmet verecek ve NASA'nın Mars'a yönelik Derin Uzay Taşımacılığı konsepti için ana durak noktası olacaktır. Daha önce Derin Uzay Geçidi (DSG) olarak bilinen istasyon, NASA'nın 2019 Birleşik Devletler federal bütçesi için 2018 teklifi sırasında Ay Yörünge Platformu Geçidi (LOP-G) olarak yeniden adlandırıldı. Bütçeleme süreci tamamlandığında, Amerikan Kongresi tarafından ön çalışmalar için 332 milyon ABD doları bütçe ayrılmıştır.
Geçit'te çalışılacak bilim disiplinlerinin; gezegen bilimi, astrofizik, Dünya gözlemi, heliofizik, temel uzay biyolojisi ve insan sağlığı alanlarında olması beklenmektedir. Geçit'in geliştirme süreci, Uluslararası Uzay İstasyonu ortak kuruluşlarından dördü olan NASA, ESA, JAXA ve CSA ile işbirliği içinde yürütülmektedir. İnşaatın 2020'li yıllar içerisinde başlayıp tamamlanması planlanmaktadır. 14'ten fazla uzay ajansından oluşan Uluslararası Uzay Araştırmaları Koordinasyon Grubu (ISECG), Geçit'in insan varlığını Ay'a, Mars'a ve Güneş Sistemi'nin ötesine taşımada kritik öneme sahip olduğu deklare etmiştir.
Ay Geçidi'nin, adı ve logosu belirlenirken ABD'deki Missouri eyaletinin St. Louis kentinde bulunan, Gateway Arch kemerinden ilham alınmıştır.
Tarih
Çalışmalar
NASA'nın bir Ay yörünge istasyonunun geliştirilmesine yönelik çalışmaları ilk olarak 2012 yılında başlayan Derin Uzay Habitatı projesinin önerilmesiyle başlanmıştır. Bu teklifle, 2015 yılında NextSTEP programı kapsamında derin uzay habitatlarının gereksinimlerini incelemek için finansman sağlanmıştır. Şubat 2018'de, NextSTEP ve diğer Uluslararası Uzay İstasyonu ortak çalışmalarının, Geçit'in yaşam modüllerinin ihtiyaç duyduğu yeteneklerin kazandırılmasına rehberlik edebileceği duyuruldu. 27 Eylül 2017'de, NASA ve Roscosmos arasındaki işbirliğine ilişkin gayriresmi bir ortak bildiri açıklandı. Geçit'e güç sağlayacak olan güneş enerjili Güç ve Tahrik Elemanı (PPE) projesi, normalde iptal edilmiş olan Asteroit Yeniden Yönlendirme Görevi'nin bir parçasıydı. 7 Kasım 2017'de NASA, küresel bilim topluluğundan Derin Uzay Geçidi'nin Ay yörüngesindeki konumundan yararlanabilecek bilimsel çalışmalar için kavram haritası sunmalarını istedi. Derin Uzay Habitatı Konsept Bilimi Çalıştayı, 27 Şubat - 1 Mart 2018 tarihleri arasında ABD'nin, Denver kentinde düzenlendi. Bu üç günlük konferansta, Geçit'in kullanımıyla yürütülebilecek olası bilimsel çalışmalar 196 farklı sunumla ele alınmıştır.
2018'de NASA, üniversitelerin Geçit için kavramlar ve yetenekler geliştirmeleri adına Devrimci Havacılık ve Uzay Sistemleri Kavramları Akademik Bağlantı (RASC-AL) yarışması başlattı. Yarışmacılardan dört alandan birinde mühendislik ve analiz çalışmaları yapmaları istendi. Bunlar; "Ay Geçidi Vidasız Kullanım ve İşlemleri", "Ay Geçidi Tabanlı İnsan-Ay Yüzey Erişimi", "Bilim Platformu Olarak Ay Geçidi Lojistiği" ve "Ay Geçidi Tabanlı Yörüngesel Tug Tasarımı"dır. Lisans ve lisansüstü öğrencilerinden oluşan ekiplerden 17 Ocak 2019 tarihine kadar bu dört temadan birini ele alan bir yanıt sunmaları istendi. NASA, önerilen konseptleri geliştirmeye devam etmek için 20 ekip seçmiştir. Bu ekiplerden on dördü, projelerini Haziran 2019'da Florida, Cocoa Beach'teki RASC-AL formuna katılıp sunum yapmaları için 6.000 ABD doları tutarında burs kazanmıştır. Yarışma sonucunda Mayagüez'deki Porto Riko Üniversitesi'nden Ay Keşfi ve Kutup Bölgelerine Erişim konsepti kazanmıştır.
Güç ve tahrik
1 Kasım 2017'de NASA, Güç ve Tahrik Unsuru'nun (PPE) geliştirilmesinde uygun maliyetli yolların aranması ve özel şirketlerden yararlanılmasını sağlama amacıyla dört ay süren 5 ayrı çalışma başlattı. Bu çalışmaların toplam bütçesi 2,4 milyon ABD dolarıdır. PPE çalışmalarını gerçekleştiren firmalar Boeing, Lockheed Martin, Orbital ATK, Sierra Nevada ve Space Systems/Loral oldu. Bu ihaleler, Geçit'te ve diğer ticari uygulamalarda kullanılabilecek habitat modüllerinin temel prototiplerini geliştirmek için 2016 yılında beri devam eden NextSTEP-2 ihalelerine ek olarak yapılmıştır. Böylece Geçit'e, NextSTEP altında geliştirilen bileşenler de dahil edilmiştir. NASA yetkilileri, kullanılacak güç ve tahrik sistemi için büyük olasılıkla 14 kW'lık Hall iticileri adı verilen iyon motorlu İleri Elektrik Tahrik Sistemi'ne sahip olacağını belirtti. Motor; Glenn Araştırma Merkezi, Jet Tahrik Laboratuvarı ve Aerojet Rocketdyne tarafından geliştirilmektedir. Dört özdeş motor 50 kW'lık enerji tüketmektedir. Ayrıca 2019 yılında PPE güç ve tahrik sistemlerinin üretilmesi için Kanada merkezli bir şirket olan MDA ile sözleşme imzalandı.
Yörünge ve operasyonlar
Geçit'in, Ay'ın etrafında son derece eliptik, yedi gün süreli yakın doğrusal bir Halo yörüngesinde konuşlandırılması planlanmaktadır. Ay yörüngesine yerleşmenin amacı, Ay'ın ötesine ve derin uzaya gitmek için gerekli bilgi ve deneyimi geliştirmeyi amaçlamaktır. Önerilen yörünge, Geçit'ten Ay'a yapılacak keşiflerde 730 m/s delta-v ve yarım günlük bir bekleme süresiyle alçak kutup yörüngesine ulaşılmasına imkan verecek. Yörüngesel istasyon, yılda 10 m/s'den daha az delta-v gerektirmektedir. Böylece nispeten küçük bir delta-v harcamasıyla, yüzeyin çoğuna erişim sağlanabilecek. Bu yörüngenin avantajlarından biri de, Dünya ile minimum miktarda iletişim kesintisidir.
Yapısı
2024 için planlanan ilk mürettebatlı istasyon görevi sırasında (Artemis 3) Geçit, mini bir uzay istasyonu olacak şekilde yalnızca Güç ve Tahrik Elemanı (PPE) ve Yerleşim Lojistik Karakolu (HALO) modüllerinden oluşacak. Ay Geçidi'nin çeşitli bileşenlerinin başlangıçta Uzay Fırlatma Sistemi (SLS) ve Orion uzay aracı kullanılarak bir araya getirilmesi planlanmıştı; ancak sonradan alınan kararla ticari fırlatma araçlarının kullanılmasına karar verilmiştir. Roscosmos tarafından, Proton-M ve Angara-A5M roketlerinin de yükleri veya mürettebatı taşımak için de kullanabileceği önerilmiştir; ancak bu artık gündemde değildir. Tüm modüller Uluslararası Yerleştirme Sistemi Standardı kullanılarak bağlanacaktır. Hem PPE hem de HALO, 2024 yılının Ocak ayında Dünya'da bir araya getirilecek ve tek fırlatıcı üzerinde birlikte fırlatılarak dokuz ila on ay içerisinde Ay yörüngesine ulaşacak. Kanada Uzay Ajansı, Avrupa Uzay Ajansı ve Japonya Uzay Araştırma Ajansı; bir robotik kol, yakıt ikmali ve iletişim donanımı ve yerleşim ve araştırma kapasitesine katkıda bulunarak projeye dahil olmayı planlamaktadır. Bu uluslararası projelendirmeler, KKD ve HALO Ay yörüngesine yerleştirildikten sonra başlayacak.
Planlanan modüller
Güç ve Tahrik Elemanı (PPE), şu anda iptal edilmiş olan Asteroid Yönlendirme Görevi (ARM) sırasında Jet Tahrik Laboratuvarı'nda geliştirilmeye başlandı. Orijinal konsept, asteroidlerden yüksek tonlarda kayalar çıkarıp çalışma yapılması için ay yörüngesine getirecek robotik, yüksek performanslı ve güneş enerjili bir uzay aracıydı. ARM iptal edildiğinde, güneş enerjili elektrik tahrik sistemi Ay Geçidi için yeniden tasarlandı. PPE, tüm Ay yüzeyine erişime izin verecek ve gemiyi ziyaret etmek için bir uzay çekicisi görevi görecektir. Aynı zamanda Ay Geçidi'nin komuta ve iletişim merkezi olarak da hizmet verecektir. PPE'nin 8-9 tonluk bir kütleye ve iyon iticileri için kimyasal tahrikle desteklenebilen 50 kW güneş enerjisi üretme kapasitesine sahip olması amaçlanmıştır. Halihazırda, HALO modülü ile Ocak 2024'te ticari bir fırlatma aracıyla fırlatılması planlanmaktadır. Mayıs 2019'da Maxar Technologies, istasyona elektrik gücü sağlayacak ve Maxar'ın 1300 serisi uydusu için NASA ile sözleşme imzaladı. PPE, Gelişmiş Elektrikli Tahrik Sistemi (AEPS) Hall-etkili iticiler kullanacaktır. Maxar, PPE'yi inşa etmek için 375 milyon ABD Doları tutarında sabit fiyatlı bir sözleşme imzaladı. NASA, yakınlardaki araçlarla radyo bağlantısı sağlayabilmek için PPE'ye S-band iletişim sistemi ve Ay Geçidi'nin gelecekteki kullanım modülünü almak için pasif kenetlenme adaptörü sağlayacak.
Yerleşim ve Lojistik Üssü(HALO), Minimal Yerleşim Modülü (MHM) olarak da anılan ve daha önce Kullanım Modülü olarak bilinen yapı Northrop Grumman Yenilik Sistemleri (NGIS) tarafından inşa edilecektir. Bir ticari fırlatma aracı, PPE modülüyle birlikte Ocak 2024'te HALO'yu uzaya fırlatacak. HALO, doğrudan bir Cygnus Kargo ikmal modülüne bağlanmaktadır, bu modülün dışına radyal bağlantı noktaları, gövdeye monte radyatörler, piller ve iletişim antenleri eklenecektir. HALO küçültülmüş bir yerleşim modülü olacak. Aynı zamanda komuta kontrol, veri işleme, enerji depolama, güç dağıtımı, termal kontrol, iletişim ve izleme yetenekleri, iki dikey ve yatay kenetlenme kapağı gibi yeteneklere sahip olacaktır. Orion uzay aracının dört kişilik mürettebatının en az 30 gün boyunca yaşamasına olanak verecek imkanlar, iki radyal kenetlenme kapağı, saklama alanları, çevresel kontrol mekanizması ve yaşam destek sistemleri de içermektedir. 5 Haziran 2020'de NASA tarafından, HALO'nun ön tasarımının tamamlanması için Northrop Grumman İnovasyon Sistemleri ile 187 milyon ABD Doları tutarında bir sözleşme imzalandı. Maxar tarafından inşa edilen PPE ile entegrasyon için Northrop ile ayrı bir sözleşme imzalanacak.
Yakıt İkmali, Altyapı ve Telekomünikasyon Sağlayıcı Avrupa Sistemi (ESPRIT) hizmet modülü, ek xenon ve hidrazin kapasitesi, iletişim ekipmanları ve bilim ekipmanları için hava kilidi sağlayacaktır. Yaklaşık 4000 kg kütleye ve 391 metre uzunluğa sahiptir. ESA, biri Airbus tarafından yönetilen Comex ve OHB ile ortaklaşa yapılan çalışma ve diğeri de Thales Alenia Space tarafından yönetilen iki paralel tasarım çalışmasının ihalesini gerçekleştirmiştir. Modülün yapımı Kasım 2019'da onaylandı. 14 Ekim 2020'de ESA, Thales Alenia Space'in ESPRIT modülünü oluşturmak için seçildiğini duyurdu. ESPRIT modülü iki bölümden oluşacaktır. Halo Ay İletişim Sistemi (HLCS) olarak adlandırılan ilk bölüm, istasyon için iletişimi sağlayacaktır. Bu bölüm 2024 yılında Thales'in, gövde ve mikrometeoroid korumasını sağlamak için NASA tarafından ikinci bir ihale ile aldığı HALO modülüne önceden eklenmiş olarak fırlatılacak. ESPIRIT Yakıt İkmal Modülü (ERM) olarak adlandırılan ikinci kısım; basınçlı yakıt tanklarını, yanaşma portlarını ve küçük pencereli yerleşim koridorunu içerecek ve 2027'de uzaya fırlatılacak.
Uluslararası Yaşam Modülü (I-HAB), ESA tarafından Japonya ile ortaklaşa inşa edilen ek bir yaşam modülü olacaktır. HALO modülü ile birlikte, 2024 sonrasında istasyon içindeki yaşanabilir alanın hacmi 125 m3'e ulaşacaktır. 14 Ekim 2020'de Thales Alenia Space, ESA tarafından 2026'da piyasaya sürülmesi planlanan I-HAB modülünü inşa etmek seçildiğini duyurdu. Modülde ayrıca JAXA'dan bir yaşam destek sistemi, NASA'dan aviyonik ve yazılım, Kanada Uzay Ajansı'ndan (CSA) robotik dahil olmak üzere diğer istasyon ortaklarından katkılar yer alacaktır.
Önerilen modüller
Ay Geçidi konsepti hala geliştirilmektedir ve aşağıdaki modülleri içermesi beklenmektedir:
Ay Geçidi Lojistik Modülü, yakıt ikmali ve lojistik sağlamak için kullanılacak. Ay Geçidi'ne gönderilen ilk lojistik modül, Kanada Uzay Ajansı (CSA) tarafından inşa edilecek bir robotik kol ile birlikte gelecek.
Ay Geçidi Hava Kilidi Modülü, uzay taşıtı dışı etkinliklerin gerçekleştirilebilmesi için kullanılacak ve önerilen Derin Uzay Taşımacılığı için kenetlenme poduna sahip olacaktır.
Canadarm3, Canadarm ve Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki Canadarm2'ye benzer olarak uzaktan kontrollü robotik bir koldur. Kol, Kanada Uzay Ajansı'nın (CSA) tarafından yapılacaktır. CSA, kolu inşa etmek için MDA (MacDonald, Dettwiler ve Associates) şirketiyle sözleşme imzalamıştır. MDA daha öncesinde Canadarm2'yi inşa etmiş ve eski yan kuruluşu olan Spar Aerospace'de, ilk Canadarm'ı inşa etmiştir.
İnşaat
Geçit'e mürettebatlı uçuşlarda Orion uzay aracı ve Uzay Fırlatma Sistemi'ni kullanması, diğer görevlerde ise özel sektöre ait sistemlerin kullanılması bekleniyor. Mart 2020'de NASA, SpaceX'i, gelecekteki uzay aracı Dragon XL ile Ay Geçidi'ne tedarik sağlayan ilk ticari ortak olarak duyurmuştur. İki modül (PPE ve HALO) Ocak 2024'te tek bir roket bünyesinde birlikte fırlatılacaktır.