Bir uzay aracının nasıl öldüğünü görmek

ESA’nın Otomatik Transfer Aracı (ATV) uzay aracının Dünya atmosferine yeniden girmesinin bu simülasyonu, uzay aracının çevresini birbirine bağlı noktalardan oluşan üç boyutlu bir bulut olarak temsil ederek başlar, bu “hesaplamalı ızgara” olarak adlandırılır. Bu, hesaplamalı akışkanlar dinamiği yoluyla düşen uzay aracı etrafındaki gazların hipersonik hareketini modelleme sürecinin bir parçasını oluşturur.

ATV’nin ölümünün bu çalışması, Strathclyde Üniversitesi’nin Mekanik ve Havacılık Mühendisliği Bölümü ile ESA’nın Açık Alan İnovasyon Platformunun MIDGARD (Aerothemodinamik olarak indüklenen Yeniden Giren Bedenlerin Parçalanmasının Çok Disiplinli modellemesi) etkinliğinin bir parçası olarak gerçekleşti. Devam eden bu aktivite, yüksek doğrulukta fakat pahalı ve aslına uygun ve hızlı simülasyon yöntemlerini birleştirerek yıkıcı atmosferik giriş simülasyonundaki belirsizliği azaltmayı amaçlamaktadır.

2008 ve 2015 yılları arasında Uluslararası Uzay İstasyonuna toplam beş ATV ikmal yaptı ve bunların tümü atmosferik yeniden girişle bertaraf edildi. Avrupa’nın en büyük uzay aracı, astronotları Ay’a döndürmek için tasarlanan ve bu yılın ilerleyen zamanlarında NASA’nın ilk Artemis görevinde uçması planlanan NASA-ESA Orion uzay aracının Avrupa Servis Modülünün temeli olarak uzun vadeli bir miras bırakıyor.

Yıkıcı atmosferik yeniden giriş, uzay araçlarının ve uyduların çalışma ömürlerinin sonunda imha edilmesinin geleneksel bir yoludur, ancak ESA ve uluslararası düzenlemeler, yerdeki insanlara veya mülklere zarar verme riskinin 10.000’de birden düşük olması gerektiğini belirtir.

MIDGARD üzerinde çalışan Strathclyde Üniversitesi’nden Fábio Morgado, “Yörüngedeki nesnelerin sayısındaki artış ve buna bağlı olarak daha yüksek yeniden giriş sıklığı nedeniyle, uzay enkazının atmosfere yeniden girme riskini ele almak giderek daha fazla baskı yapıyor. Yeniden giriş süreçlerinin tahmini, şiddetli aerotermal yüklerin bir sonucu olarak yeniden giren nesnelerin ilerleyen parçalanması ve termal erozyonundan etkilenir.”

MIDGARD’ın baş araştırmacısı ve Fabio’nun süpervizörü Prof. Marco Fossati, “Aerotermodinamik olarak indüklenen parçalanmanın iyileştirilmiş modellemesi ve simülasyonu, güvenli ölüm için sistemlerin tasarlanması ve ilgili yer etkisi riskinin değerlendirilmesi için çok önemlidir.”

Geçmişte, itici tanklar veya alet optik tezgahları gibi ağır elementler yere sağlam bir şekilde ulaştı, ancak sistemleri daha hafif parçalar kullanacak şekilde yeniden tasarlamak veya yeniden girişte daha erken parçalanmalarını sağlamak buna karşı hafifletebilir.