Bir Felakete Sebep Olmadan Önce Dünya'nın Yörüngesine Kaç Tane Uydu Sığdırabiliriz?

Sadece 10 yıl kadar önce gezegenimizin yörüngesinde sadece bin kadar operasyonel uydu bulunuyordu. Günümüzden on yıl sonra ise bu sayı on binlerle, hatta yüzbinlerle ifade ediliyor olacak.

Uzmanlar yıllardır Dünya yörüngesinin biraz fazla kalabalıklaştığına dair alarm zillerini çalıyorlar. Peki, belli sınırları aşmadan önce, uzaya kaç tane uydu fırlatabiliriz?

Jonathan McDowell, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nde galaktik merkezlerdeki jet yayan kara delikler gibi evrendeki süper enerjik fenomenleri inceleyen bir astrofizikçi ve astronomdur. Ancak McDowell, son yıllarda uzay araştırmalarının tamamen farklı bir alanındaki çalışmalarıyla öne çıkıyor: McDowell, Jonathan's Space Report (Jonathan'ın Uzay Raporu) adlı aylık dijital dergisinde, fırlatılan uyduların ve Dünya yörüngesinde sayıları bir balon gibi şişen cisimleri takip ediyor.

"Uzay çağının bilgiç bir tarihi kaydını tutma" arzusuyla başlayan proje, bir bakıma Dünya'ya yakın çevrenin çevresel tahribatının bir kroniği haline geldi. McDowell, medyada sık sık yer alarak, giderek kalabalıklaşan Dünya'ya yakın uzayın geleceğine ilişkin görüşlerini açıkça dile getiriyor. SpaceX'in Starlink, OneWeb ve Amazon Kuiper gibi mega uydu planlarının gerçekleşmesi halinde yörüngedeki durumun nasıl olacağı hakkında Space.com'a şöyle diyor:

Kar fırtınasının en yoğun olduğu saatlerde, herkesin çok hızlı araba kullandığı, şehirler arası bir otoyol gibi olacak. Tek farkla: Bu otoyollar birbirini kesecek ve üzerlerinde kırmızı ışıklar olmayacak!

Manevralar, Manevralar!

İşlerin biraz fazla gerginleştiğine dair ilk işaretler, aslında şimdiden mevcut. McDowell'ın İngiliz meslektaşı Hugh Lewis, yeni "uzay altını" olarak görülen uydulara hücum eden girişimcilerin güvenini sarsan, sık sık duyulan bir başka ihtiyatlı ses. İngiltere'deki Southampton Üniversitesi'nde astronotik profesörü olan Lewis, birkaç yıldır Twitter sayfasında, uzaydaki iki nesnenin (işleyen uydular veya uzay enkazı parçaları) birbirlerine tehlikeli bir şekilde yaklaştığı durumlar olan kavuşum olaylarındaki artışı detaylandıran düzenli güncellemeler yayınlıyor.

Çizdiği grafiklerden bazıları oldukça düşündürücü. Lewis, 13 Ocak'ta Twitter'da yayınladığı bir gönderide, "2022 için öngörülen toplam kavuşum sayısının 2020'ye göre %134, 2021'e göre ise %58 daha fazla olduğunu ve 4 milyonu aştığını" belirtti.

Lewis'in Space.com'a yaptığı açıklamaya göre bu, uzaydaki nesnelerin 4 milyon kez çarpışmaya yaklaştığı anlamına gelmiyor; sadece uzaydaki trafiği yönetmenin geçmişte olduğundan çok daha karmaşık hale geldiğini gösteriyor.

Örnek olarak SpaceX'in Starlink'ini ele alalım. Elon Musk'ın sahibi olduğu şirketin geçen yıl Aralık ayında ABD Federal İletişim Komisyonu'na (FCC) sunduğu bilgilere göre, SpaceX'in otonom çarpışmadan kaçınma sistemi, 1 Aralık 2020 ile 30 Kasım 2022 arasındaki iki yıllık dönemde Starlink uydularıyla 26.037 yörüngeden kaçınma manevrası gerçekleştirdi.

Bu da bugüne kadar fırlatılan yaklaşık 4.000 Starlink uydusunun her birinin bu süre zarfında ortalama 12 kaçınma manevrası gerçekleştirdiği anlamına geliyor.

Ancak SpaceX'in mevcut takımyıldızının büyüklüğü, şirketin konuşlandırmayı planladıklarının %10'undan daha az! Önümüzdeki 10 yıl içinde yörüngedeki Starlink uydularının sayısı 42.000'e yükselebilir. Buna, OneWeb'in fırlatmak istediği 4.000 kadar uyduyu, Amazon'un Kuiper sisteminin 3.200 uydusunu ve Çin'in öngördüğü Guowang sisteminin 13.000 uydusunu da eklediğimizde, işlerin çok daha kızışacağı aşikâr.

FCC belgelerine göre SpaceX, uydularının her birinin beklenen beş yıllık ömrü boyunca 350 çarpışmadan kaçınma manevrası gerçekleştirmek için yeterli miktarda yakıta sahip olduğunu iddia ediyor. Ancak Lewis'in hesaplamalarına göre bu sayıya çok yakında ulaşılabilir:

"[Gerekli kaçınma manevralarının] sayısı doğrusal olmayan bir şekilde artıyor. Yaklaşık 2027 ya da 2028 yılına kadar Starlink takımyıldızı ömrü boyunca toplam bir milyon çarpışmadan kaçınma manevrası yapmış olacak. Bu da potansiyel olarak uydu başına [beş yıllık ömür süresi boyunca] 350 çarpışmadan kaçınma manevrasına ulaştıkları en erken zamana denk geliyor. Günde binlerce olmasa da potansiyel olarak yüzlerce manevradan bahsediyoruz.

Kısacası, beş yıldan kısa bir süre sonra Starlink uydularının yakıtları, gerçekleştirmeleri gereken çok sayıda kaçınma manevrası nedeniyle tasarlanan ömürlerinden daha kısa bir süre içinde tükenebilir.

Ancak Lewis, SpaceX'i uzay güvenliği konusundaki tutumundan ötürü takdir ediyor. Sadece beş yıl önce uzayda tek bir uydusu bile bulunmayan şirket, şu anda büyük bir farkla dünyanın en büyük uydu operatörü konumunda. SpaceX, 2019'da ilk uydusunun fırlatılmasından bu yana sağlam bir tutum geliştirdi. Şirket, Starlink uydusunun çarpışma olasılığı 100.000'de 1 olan bir durumla her karşılaştığında otonom kaçınma sisteminin manevra yaptığını söylüyor. Bu risk düzeyi, NASA tarafından kullanılan eşikten çok daha düşüktür. Şirketin FCC'ye verdiği bilgiye göre SpaceX ayrıca her kavuşma durumunda sorumluluğu üstleniyor ve kavuşuma dahil olan diğer uydunun operatörleri bunu kendileri yapmayı tercih etmediği sürece manevra gerçekleştirmekten geri durmuyor.

Çarpışmalar!

Ancak operasyonel uydular, sorunun sadece bir parçasıdır. Avrupa Uzay Ajansı, Dünya'ya yakın uzayın 10 santimetreden büyük 36.500 parça uzay enkazı, 1 ila 10 santimetre boyutlarında yaklaşık bir milyon nesne ve 1 santimetreden küçük 130 milyon parça ile dolu olduğunu tahmin etmektedir.

Daha büyük cisimler muazzam yörünge hızlarında birbirleriyle çarpışarak parça bulutları oluşturdukça, özellikle küçük parçaların miktarı artmaya devam ediyor. McDowell, şöyle diyor:

Küçük çarpışmaların sayısının şimdiden önemli ölçüde arttığına dair iyi kanıtlar var. Gerçekten enkaz yaratmaması gereken nesnelerin enkaz yarattığına tanıklık ediyoruz. Daha sonra çalışmaya devam etseler bile, bunlar muhtemelen küçük bir şeyle çarpışmış oluyorlar.

Boyutları 10 santimetreden büyük enkaz parçaları düzenli olarak takip edilirken, daha küçük parçaların yörüngeleri çoğunlukla bilinmiyor ve neden olabilecekleri çarpışmalar, hiçbir uyarı olmadan gerçekleşiyor.

Ancak enkaz uzmanları, en çok iki büyük feshedilmiş cismin karşılaşmasından endişe duyuyor: ölü uydular ve kullanılmış roket aşamaları... Onlarca yıllık bir Rus roketinin üst kademesi ile uzun süredir kullanılmayan bir Rus uydusu arasında 27 Ocak 2023'te böyle bir yakınlaşma gerçekleşti. Her iki nesne de manevra kabiliyetine sahip olmadığından, uzay trafik görevlileri sadece nefeslerini tutarak birbirlerini ıskalamalarını ummakla yetindiler. Bu olayda cisimler birbirini sadece 6 metre farkla ıskaladılar. "En kötü durum senaryosu" olarak tanımlanan bu olay, yörüngede yüzyıllarca kalarak yollarına çıkan her şeyi tehdit edebilecek binlerce tehlikeli enkaz parçasının ortaya çıkmasına neden olabilirdi.

Artan sayıda yeni uydunun ve yörüngedeki çöp miktarının birleşimi, çok da uzak olmayan bir gelecekte Dünya'ya yakın uzayın bazı bölgelerini tehlikeli bir yasak bölgeye dönüştürebilecek tehlikeli bir duruma yol açmaktadır. McDowell, şöyle anlatıyor:

[27 Ocak 2023'teki olay] gibi şeyler daha sık yaşanmaya başlayacak. Bir çarpışma her şeyi dramatik bir şekilde değiştirmez, ancak yılda bir kez çarpışma olduğunda, çok sayıda uydu kaybı yaşamaya başladığınız bir rejime girersiniz. Bu gerçekten de alçak dünya yörüngesinin ekonomisini etkilemeye başlayacak. Şirketler ciddi paralar kaybetmeye başlayacak çünkü uyduları yok olmaya devam edecek.

Yörüngemizi Tehdit Etmeden Kaç Uydu Sığdırabiliriz?

Peki Dünya yörüngesi daha kaç uyduyu güvenle taşıyabilir? Bu sorunun cevabı açık değildir. Lewis, belirli yörünge yüksekliklerinin diğerlerine göre daha savunmasız olduğunu söylüyor. Örneğin Starlink uyduları, Dünya'nın 550 kilometre üzerinde yörüngeye oturuyor. Bu yükseklikteki nesneler genellikle faaliyetlerini durdurduktan sonra, çok uzun süre uzayda dağınık halde kalmazlar. Görevlerinin sonunda iticileri arızalansa ve aracı hemen yanmak üzere Dünya atmosferine geri getirmese bile (birçok operatörün vaat ettiği gibi), bu uyduların yörüngeleri atmosferik sürüklenme sayesinde birkaç yıl içinde doğal olarak bozulur. Ancak Dünya'nın yörüngesinin bu doğal temizleme kabiliyeti, yükseklikle birlikte azalır. Lewis, şöyle anlatıyor:

Uzay ortamı, içeri ve dışarı akışların olduğu bir sistem gibidir. Uzaya bir şeyler fırlatıyoruz ve tipik olarak atmosferik sürüklenme nedeniyle dışarı çıkan akış, gerçekten doğal olarak çevreden bir şeyleri uzaklaştırmak için sahip olduğumuz tek mekanizma. Ancak 1.000 kilometrenin üzerinde atmosfer gerçekten hiçbir şey yapmıyor, çünkü çok seyrek. Sayıları azaltacak hiçbir mekanizma yok; dolayısıyla sayılar sadece artabilir.

OneWeb'in takımyıldızı, bu tehlikeli irtifa aralığında yaşıyor. Daha küçük Globalstar da öyle...

Çoğu megakonstelasyon operatörü, araçlarının görev sonunda kendilerini Dünya atmosferinin halledebileceği bir yere indirmek için yeterli yakıta sahip olmasını sağlamayı taahhüt ediyor. Ancak teknik arıza olasılığı uzmanları hala endişelendiriyor. 2012 yılında, sürdürülebilir uzay operasyonlarının açık sözlü savunucusu Avrupa Uzay Ajansı, 8,8 tonluk Dünya gözlem uydusu Envisat'ı Dünya'nın 772 kilometre üzerindeki yörüngesinden çıkaramadı. Yüzyıllar boyunca gezegenin yörüngesinde dönmeye devam edecek olan araç, şu anda en tehlikeli uzay enkazı parçaları arasında yer alıyor. McDowell, insanlığın Dünya'ya yakın olan uzay boşluğunun doğal kapasitesini muhtemelen "zor yoldan" keşfedeceğini söylüyor. Astrofizikçi, megakonstelasyon operatörlerinin vaatlerine rağmen, önümüzdeki yıllarda işlerin yönetilebilir kalacağından şüphe duyuyor:

Bundan beş ya da on yıl sonra, 20.000 ila 100.000 arasında uydumuz olacak ve 100.000'in üstündeki sistemlerin güvenli bir şekilde işletilebileceğinden çok şüpheliyim.

Şimdi Ne Olacak?

Asıl soru şu: Bundan sonra ne olacak? Yeni uzay girişimcilerinin özgüveniyle gözleri kamaşan uzay endüstrisi, iklim değişikliğinin kendi versiyonuna doğru sessizce yürüyor olabilir mi? McDowell, şöyle anlatıyor:

İnsanların çevre sorunlarına verdiği olağan tepki, çok az şey yapmak, çok geç kalmaktır. Bence o zaman son dakikada bir şeyler yapmaya çalışacağız ve belki de bir felaketin kıyısında sörf yapmaya devam etmenizi sağlayacak bir yöntem bulacağız.

McDowell, eyaletler arası otoyolların nihayet ışıklandırılacağı, üst geçitlerin inşa edileceği ve trafik kurallarının uygulanıp yürürlüğe gireceği bir gelecek görüyor:

Bence her yörünge yüksekliğinde kaç uyduya sahip olabileceğinizi sınırlayan düzenlemeler göreceğiz. Eliptik yörüngeleri caydıracak ve herkesi dairesel yörüngelerde olmaya zorlayacak düzenlemeler. Uydu karşıtı silahların yasaklanması için şimdiden artan bir destek görüyoruz.

Enkaza neden olan olaylar için gerçek cezalar görmeye başlayabiliriz: örneğin, roketinizi kazara patlayacak şekilde tasarlayacak kadar dikkatsizseniz, bunun için çöpleri toplamak gibi cezalara çarptırılabilirsiniz. Bu tür bir değişiklik, ilgili üreticileri biraz daha dikkatli olmaya ikna edebilir.

McDowell, uzaya daha sıkı kontrollü erişimin emsalinin zaten mevcut olduğunu da sözlerine ekledi. Uyduların gezegenin sabit bir noktasının üzerinde asılı durduğu ve yerkürenin büyük bir bölümünü sabit bir şekilde görebildiği, Dünya'dan yaklaşık 36.000 kilometre yükseklikteki sabit yörüngede yer alan slotlar Uluslararası Telekomünikasyon Birliği tarafından "ilk gelen ilk hizmet alır" esasına göre tahsis edilmektedir. Daha alçak yörüngelerde ise lisanslar, birbirleriyle koordine olma zorunluluğu bulunmayan ulusal kuruluşlar tarafından verilmektedir. McDowell, şöyle diyor:

Bunun değişeceğini düşünüyorum. Her zaman olduğu gibi, kaynaklar azaldıkça, hükümetler bu kaynakların tahsisi üzerinde daha fazla kontrol uygulayacaklardır.

Uzmanlar ayrıca uzay ajanslarını yörüngedeki en tehlikeli enkaz parçalarını ortadan kaldıracak teknolojiyi geliştirmeye çağırıyor. Şu ana kadar böyle bir hizmet için herhangi bir ticari durum söz konusu değil, bu nedenle iştah düşük. Ancak bir tutum değişikliği çok da uzak olmayabilir. 2022'nin Temmuz ayında ABD hükümeti, Dünya'nın yörüngesinde düzeni sağlamak için atılacak adımları özetleyen Ulusal Yörünge Enkazı Uygulama Planı'nı yayınladı. Ne olursa olsun, statükonun uzun süre yerinde kalması pek olası değil.