Jüri Teşvik Ödülü (Profesyonel Kategorisi), Türkiye Ay Üsleri Ulusal Fikir Yarışması

PROJE RAPORU

“TUA_KOZA”

Modern çağda gelişmiş ülkelerin yanında ülkemizin yer alması bugün her zamandan daha fazla öneme sahiptir. Buna ulaşmak için gerçekleştirilecek her çaba oldukça değerledir. Uzay araştırmalarında İlk olarak uzay şartlarında adaptasyon çok önemli rol oynamaktadır. Bu nedenle Türkiye’nin uzay görevinde adaptasyonu sağlamak adına ilk olarak barınma ihtiyacını karşılamak gerekmektedir. Bu nedenle ay yüzeyinde bulunan regolitin kullanımıyla üç boyutlu yazıcı robotlar sayesinde ilk yaşam alanlarının üretiminin (koza) gerçekleştrilmesi hedeflenmektedir. Bu alanda dünya dışı araştırmalar için kurulan NASA’nın lektroniklerin 3 boyutlu baskısını, metallerle 3 boyutlu baskıyı, uzaydaki dış yapıların 3 boyutlu baskısını ve ayrıca katkı onarım teknolojisini kapsayan teknolojik gelişim alanlarını içeren çalışmalar yaptığı bilinmektedir (Bechthold et al., 2015). Bu nedenle bu araçların kullanımının planlanan hedeflerin gerçekleştirilmesi için etkili olduğu söylenebilir. Bu aşamada Ayın yüzeyini kaplayan ve regolit olarak bilinen kaba, ince tozun yapısal potansiyeli olduğu Avrupa Uzay Ajansı (ESA) çalışmaları sayesinde bilinmektedir (Wittal vd.) Ayrıca Ay toprağının çeşitli elementlerden oluşması farklı yapı malzemelerinin üretilip kullanılmasına izin vermektedir (Franke, 2022).

Konsept

Kelebeğe dönüşmek için kozanın içinde uyumak yetmez. Koza, tırtıl için koruyucu bir katman, güvenli bir alandır. Uykuda değildir tırtıl. Kozanın onu şekillendirmesine izin vererek yeni bir uyanışın oluşmasını sağlar. Tırtıl kozayı kendisi yapar ve sonra içine girerek dönüşümünü bekler. Dönüşmek zaman alır. Ama sonuçta ortaya kelebek çıkar ve tüm güzelliğiyle uçuverir.

Ay yüzeyinde kurulacak olan bir yaşam üssünde kozanın kelebeğin yaşam döngüsünden ilham alınmıştır. Koza, tam metamorfoz geçiren böcek grubunun krizalit hâlidir. Büyümesini tamamlayan tırtıl, yetişkin forma geçiş süresinde ağdan bir koruma tabakası oluşturur ve vücut gelişimleri bu tabakanın içinde tamamlanır. Tasarımda kozanın oluşum morfolojisinden yola çıkarak öncelikle insansız olarak gönderilen araçların uzaktan kontrol ile ayın koşularına göre uygun koruma tabakasının oluşumu hedeflenmiştir. Kozanın tamamlanmasıyla yapısal üs tamamlanır ve insanların yaşamına uygun hale gelir böylelikle kritik önem taşıyan koruma amaçlı kalkan insansız bir şekilde tamamlanabilir. Sonra farklı ihtiyaçlara göre başkalaşım geçirerek istenilen formların oluşumuna imkân tanır. Böylelikle kendi kendine yetebilen çok kapsamlı bir üretim üssü tamamlanır.  İlk olarak hedeflenen 20 kişilik birimler zaman içerisinde farklı büyüklükteki kolonilerin kurulmasına izin verir.  Ana yerleşimde bulunan merkez üs diğer birimlerin yerine araştırma ve üretim merkezi olarak görev yapmaktadır.  Bazalt camdan üretilen merkez dikey sulu tarımın yapabilmesi için özelleşmiştir. Bağlantı elemanlarıyla farklı birimleri birbirine bağlayan merkez herhangi bir olumsuz durumda farklı birimlerin terk edilip yeni birimlerin sisteme entegre edilmesine izin verir.

Yerleşim

Yüzeyde bulunan buzulları kullanılarak su üretmek ve kesintisiz güneş ışığından enerji elde edebilmek amacıyla yerleşim yeri olarak Ay’ın güney kutup bölgesi seçilmiştir. Bu bölgede ideal yerleşim için doğal uçurumlar veya mağaralar gibi doğal örtüden yararlanılması planlanmaktadır. Ay yüzeyinde oluşturulacak yaşam merkezi için yeterli kaynak ve enerji teminin sağlanmasından sonra Birûni, İbni Sina, Tusi, Uluğ Bey, Ali Kuşçu, Fatih Sultan Mehmet ve Atatürk Kraterlerinde çok merkezli üslerin kurulması için gelişmeler sağlanacaktır.

Kabuk

Tırtılın yaşam döngüsü felsefesinden Ay üssünün her yapım aşamasında faydalanmak istenmiştir. Bu bağlamda kozanın yapısında bulunan ipek serisin proteini yapıların kabuklarında kullanılacaktır. İpek serisin proteini UV ışınlarından koruyucu ve su bağlayıcı özelliğe sahiptir. Güçlendirilmiş ipek serisin proteini ve ay yüzeyinden elde edilen regolitler ve polimerlerle meteorit ve ışınım etkilerinden koruyucu nitelikte yeni bir malzeme üretilecektir. Ay yüzeyinde oluşturulacak üretim alanında da ipek böceği yetiştiriciliği yapılarak sürdürülebilir bir malzeme döngüsü sağlanacak ve Ay’da doğal bir habitat oluşturulacaktır.

Biçim

Koza’nın yapısal biçimlenişinde mimarlık literatürüne girmiş “Türk Üçgeni” ninden ilham alınmıştır. Formsal olarak üçgenlerin oluşturduğu dolu ve boşluklu yapı Ay’ın sahip olduğu olumsuz koşullardan meteor ve ışınım etkilerinden korumada etkili bir biçim oluşturmaktadır. Ayrıca Ay yüzeyinde inşa edilecek yapılarda küresel ve silindirik formlar seçilmiştir. Böylelikle oluşabilecek basınçların yüzeylere eşit olarak dağılımı sağlanacaktır.

Regolit

Oksijen, regolit olarak bilinen ay toprağında da bulunur. Farklı kimyasal işlemler ile metal oksitlerden oksijen serbest bırakılabilir. Bu sayede su üretebilir veya metal yan ürünler elde edilebilir. İçerisinde bulunan farklı metaller ile birlikte yapı malzemeleri olarak kullanılabilirler. Regolit, yapılaşmanın sürdürülebilir olarak devam edebilmesi ve enerjinin sağlanabilmesi adına Ay yüzeyinde inşa edilecek üssün temel yapı bileşenidir.

Üretim

Farklı karakterdeki (patates, lahana gibi) besin kaynakları suyun sürdürülebilir kullanılabilmesi amacıyla akuaponik ve hidroponik sistemlerle yetiştirilebilir. Bunun için merkez üssüde kurulan dikey tarım alanları tasarlanmıştır. Bazalt cam ve LED’lerle aydınlatılan korunaklı bir sera ortamı oluşturulmak istenmiştir. Ayrıca bitkiler atıkları geri dönüştürür ve karbondioksiti oksijene çevirir. Bu nedenle yaşam destek sisteminin önemli bir parçasını oluşturur. Üretim merkezinde ayrıca koza yetiştiriciliği yapılarak ipek serisin proteinin üretilmesi sağlanacaktır.

Güç

Fotovoltaik panel dizileri, 3D baskı gibi işlemler için ısı sağlayan güneş ışını yoğunlaştırıcıları ile elektrik üretebilirler. Lazerler, güneş ışığı alan bölgelerden gölgeli bölgelere enerji temin edebilirler. Güneş enerjisiyle çalışan elektrolizörler, suyu, itici gaz oluşturabilen veya geceleri enerji için yakıt hücrelerinde yeniden birleştirilebilen oksijen ve hidrojene bölebilir.

Gezici ve Madenci Robotlar

Keşif robotları ve astronotlar birlikte ay yüzeyini inceleyebilir ve uzay koşulları hakkında bilgi edinmek için Ay’ın jeolojik kaydını araştırmak da dahil olmak üzere kullanılabilirler.

Madenci robotlar ile Ay yüzeyinde işlenebilir olan ürünleri enerji kaynağına dönüştürebilmek amacıyla tedarikler sağlanacaktır. Buzul bölgelerinden suyun elde edilmesinde, regolitlerden oksijen elde edilmesinde madenci robotların yeteneklerinden faydalanılacaktır.

İnsansız hava araçları ile Ay yüzeyinde ve uzayın derinliklerinde gözlemler yapılabilecektir. İnsansız hava araçları aynı zamanda Hidrojen yakalayıcı kılcal kabuğa sahiptirler. Böylelikle Hidrojen moleküllerinin depolanmasını sağlayabileceklerdir.

Psikolojik Etkenler

Dünya, bizim eşsiz yuvamız… Bildiğimiz tek yaşanabilir gezegen olma özelliğini hala koruyor. Ama insan, hep uzakları, bilmediği eşsiz ve bakir diyarları keşfetmek istiyor. İnsan, bitmek bilmeyen bir arayışın içindedir. Her geçen gün bu arayışın sürüklediği bilinmeyene daha fazla yaklaşıyoruz…

Dünya’ya çok alıştık. Evlerde yaşıyoruz, dışarı çıkıp sosyalleşebiliyoruz, şarkılar söyleyip destanlar yazabiliyoruz… Dünyamız eşsiz bir atmosfere sahip. Hür havayı her yerde soluyabiliyoruz. Ancak başka bir gezegende yapabilir miyiz?

Ay yüzeyinde oluşturulacak mekanlarda insanın Ay koşullarına hem fiziksel olarak hem de psiko-sosyal olarak uyum sağlaması temel kriterdir. Bu bağlamda geniş ve ferah mekanların oluşturulmasına özen gösterilmiştir. Yaşam alanları ortak alanlarla beslenerek toplu yaşama kültürü sağlanmıştır. Böylelikle insanların sosyalleşmesi ve psikolojik rahatlığa ulaşmaları sağlanacaktır.

Kaynakça

Bechthold, L., Fischer, V., Hainzlmaier, A., Hugenroth, D., Ivanova, L., Kroth, K., . . . Sitzmann, V. (2015). 3D printing: A qualitative assessment of applications, recent trends and the technology’s future potential. Retrieved from
Franke, M. (2022). Development of a Testbed for the Beneficiation of Lunar Regolith-Concentrating an Ilmenite-Rich Feedstock for In-Situ Oxygen Production on the Moon. Universität Bremen.
Wittal, M., Miaule, S., Nacif, M. G., Swanger, A., & Mantovani, J. RTG Radiator Efficiency in the Presence of Lunar Dust.