Uzay Çöplerinin Temizlenmesi ve Geri Dönüşümünü Sağlanması

Summary

 

Uzay araştırmaları için kullanılan uzay araçları görev sürelerini tamamlamaları veya zarar görmeleri sonucu uzay çöpü haline gelirler.Bu uzay çöpleri dünya yörüngesinde yaklaşık olarak 17500mph [1] hızla dolanırlar.Bu uzay çöplerinin maddi değer bakımından yaklaşık olarak milyar dolarlık bir sektör yaratması beklenmektedir.

Uzay çöplerini toplamak amacı ile iç haznesinde mıknatıs bulunan bir uzay aracından faydalanıldı.Bu uzay aracı yörüngeye oturtulduktan sonra manyetik alanla materyalleri kendine çekicek uzay aracının kapasitesi dolunca uzay aracının kapağı kapanıcak ve dünyay doğru iniş yapıcak paraşütlerini açıp yumuşak inişini tamaladıktan sonra içindeki uzay çöpleri geri dönüştürülebilecek. 

Bundan sonraki adım bu teknolojiyi uzayda test etmek olucak.

 

Question / Proposal

Uzay çöplerinin miktarı her geçen yıl artmaktadır.Bu artış yüzünden gelecekte bir daha uzaya çıkamayabiliriz.

Bu sorun için hala çözüm yolları aranmaktadır. Örneğin Avrupa Uzay Ajansı'nın(ESA) e.DeOrbit [4]görevi gibi bu görev kapsamında üzerinde ağ ve mızrak bulunan bir uydu tarafından yakalanan uzay çöpü atmosferde yanarak kül olmaktadır. Ya da Japon Uzay Araştırma Ajansı'nın (JAXA) yürüttüğü ağ sistemi [5]gibi .

Bütün bu görevlerin ortak noktası hepsinin uzay çöplerini Dünya atmosferinden geçerken yapmasından faydalanarak yok etmesidir.

Bu çalışmanın hipotezi ise bu uzay çöplerini içinde mıknatıs bulunan bir haznede biriktirerek dünyaya yumuşak iniş yapmasını sağlamaktır.Bu sayede uzay çöplerinin geri dönüşümü sağlanabilir.

Bu uzay çöpleri ile milyar dolarlık bir geri dönüşüm sektörü sağlanabilir.

 

 

Research

Uzay öpü

Artık kullanılmayan ya da zarar görmüş uydu ve uzay araçlarına uzay çöpü denir. [6]

Uzay çöplerinin Dünyaya düşmesi çok uzun yıllar almaktadır. Uzayda sürtünme kuvveti çok az olduğu için uzay çöpleri alçak Dünya yörüngesinde 17500mph[1] hızla dönmektedirler. Eğer bu uydular ve uzay araçları kontrol altına alınmaz ise birbirleri ile çarpışırlar ve küçük uzay çöpleri yaratırlar [7]ve çalışır durumdaki uyduları vurabilirler her yıl çalışır durumda olan dört ila beş uydu yok olmaktadır.[3]

Uzay Çöplerinin Miktarı

Avrupa Uzay Ajansı'nın(ESA) yayınladığı verilere göre uzayda 8100 tondan fazla uzay çöpü bulunmaktadır.[2]

Uzay Çöplerinin Maddi Değeri

Uzay çöplerin de genellikle nadir toprak elemnetleri ve maddi değer bakımından kıymetli elementler bulunmaktadır .

Uzay Çöplerinin Temizlenmesi 

Uzay çöplerini temizlemek amacı ile birçok görev bulunmaktadır.

Örneğin ESA'nın e.DeOrbit [4] görevi bir uydu ile uzay çöplerini yok etmeyi amaçlar.

Uzay Çöplerinin Dünyaya İndirilmesi 

Uzay çöpleri temizleme programlarının genel olarak çöpleri atmosferde yakarak yok eder. Bu çalışma ise uzay çöpleri ısı kalkanları ile korunan bir kapsül ile dünyaya indirmeyi amaçlar.

Method / Testing and Redesign

Bu çalışmada Deney yöntemi kullanılmıştır. Bu kapsamda uzay aracının küçük bir prototipi hazırlandı ve bu prototipin üzerinde deneyler yapıldı. 

Veri Toplama Araçları

1) Prototipin elektrik aksamı için bir adet geliştirme kartı kullanıldı.

2)Prototipin uzaktan kontrolü için bir adet HC-05 model Bluetooth modülü kullanıldı.

3)Prototipin Kasası 3D Printer 'dan basıldı.

4)Prototipin Kapağını hareket ettirmek amacı ile bir adet mini servo motor kullanıldı.

5)Prototipin güç kaynağı olarak altı adet şarj edilebilir Li-ion pil kullanıldı.

6)Pillerin şarj edilebilmesi için 2 adet 5.5V 0-90mA güneş paneli kullanıldı.

7)Prototipin Atık haznesi için Plastik kap kullanıldı.

8)Prototipin manyetik haznesi için 2 adet 2×10mm Neodyum mıknatıs kullanıldı.

9)Tartı olarak Hassas terazi kullanıldı.

10)Mermi büyüklüğündeki atıkların testi için denir tozu kullanıldı.

11)Uydu büyüklüğündeki atıkların testi için küçük metal bilye kullanıldı.

12)Roket gövdesi testi için büyük metal bilge kullanıldı.

Veri Toplama Aşamaları

Prototipin Hazırlanması

1) Prototipin kasası 3D Printer yardımı ile basıldı.

2)Prototipin elektronik aksamı kuruldu.

3)Prototipin haznesi takıldı.

Mermi büyüklüğündeki atıkların testi

1) Prototipin kapağı açıldı.

2) 5gr demir tozu tartıldı.

3) Boş hazne tartıldı.

4) Demir tozları test edildi.

5) Dolu hazne tartıldı.

 

Uydu büyüklüğündeki atıkların testi

1) Prototipin kapağı açıldı.

2) 10gr demir bilye tartıldı.

3) Boş hazne tartıldı

4) Bilyeler test edildi.

5) Dolu hazne tartıldı.

 

Roket gövdesi vb. testi

1) Prototipin kapağı açıldı.

2) 10gr demir bilye tartıldı.

3) Boş hazne tartıldı.

4) Bilyeler test edildi.

5) Dolu hazne tartıldı.

 

 

 

Results

Mermi büyüklüğündeki atıkların testi için demir tozu kullanıldı.

Kullanılan demir tozu miktarı 5gr olarak belirlendi.

Demir Tozu prototipin 5cm yakınında tutuldu.

4.6gr demir tozu haznede toplandı.

Uydu büyüklüğündeki atıkların testi için küçük demir bilye kullanıldı.

Kullanılan demir bilye 10 gr kadardı.

Demir bilye Prototipin 5cm yakınında tutuldu.

9.6gr bilye yaklandı.

Roket gövdeleri testi için büyük demir bilye kullanıldı.

Kullanılan demir bilye 10 gr kadardı.

Demir bilye Prototipin 5 cm yakınında tutuldu.

8 gr demir bilye yakalandı.

 

Conclusion

Uzay çöplerini temizlemek amacı ile tasarladığım bu uzay aracı prototipi yapılan testlerde yüksek verim elde etmiştir.

Uzay Çöpleri uzayda serseri mayın gibi dolaşmaktadır Bu sebeple uzaydaki uydu ve uzay araçları tehlike altındadır. Eğer bu çöpler temizlenmezse gelecekte bir daha uzaya çıkamayabiliriz.Bu testlerin sonucundan yola çıkacak olursak gelecekte insan oğlunun uzay macerası devam edecek gibi görünüyor.

Uzay Çöplerini dünya atmosferinden geçerken yakmak yerine geri dönüşümü sağlanabilirse dünya ekonomisine milyarlarca dolar katkı sağlanabilir.

Yapay uydu ve uzay araçlarının yapısında bol miktarda nadir toprak elementi ve maddi değere sahip metaller bulunur.Gelecekte nadir toprak elementleri dünya üzerinde bitebilir. Bu durumu ancak geri dönüşüm ile geciktirebiliriz.

Dünya üzerinde milyonlarca kişi işsiz durumdadır bu uzay aracı sayesinde milyonlarca insana iş imkanı sağlanabilir. 

 

 

 

 

About me

İsmim Feridun Balaban TED Malatya Kolejinde Tam Eğitim Burslu olarak eğitimime devam ediyorum.Daha önce 3 kez bilim yarışmalarına katıldım İnovaTED yarışmasında Türkiye ikinciliği kazandım.Ben araştırma yapmaya bayılıyorum hep yeni şeyler öğrenmek hoşuma gidiyor.Benim bilim merakım teyzem sayesinde oluştu.Teyzem İnönü üniversitesinde doktara eğitimini sürdürüyor ben daha okula yeni başlamıştım teyzem bazen üniversiteden sonra bizim evimize geliyordu bende onun yaptığı deneyleri anlattırıyordum işte bilim merakım böyle başladı .Ben daha 2.sınıftayken Malatya Bilim ve Sanat merkez öne kabul edildim(Amerikadaki MENSA'ya karşılık geliyor.)

Google bilim fuarını kazanmak benim istediğim üniversiteye girebilme şansım olacak.

 

Health & Safety

Projemin prototipini okulumuzun robotik atolyesinde yaptım.Atolyede çalışırken aldığım güvenlik önlemleri şunlardır,

  • Deneyler sırasında demir tozu soluma riskine karşı maske takıldı.
  • Sıcak yapıştırıcı ile dikkatli çalışıldı.

 Atölyede çalışırken yanımda mentorum Sibel Küçük vardı.

Sibel Küçük

Mail

sibelkucuk@tedmalatya.com

 

Bibliography, references, and acknowledgements

Teşekkür

Projenin her aşamasında bana yardımcı olan mentorum Sibel Küçük'e teşekkürü bir borç bilirim.

Referanslar

[1]https://www.nasa.gov/mission_pages/station/news/orbital_debris.html

[2]https://www.esa.int/Our_Activities/Operations/Space_Debris/Space_debris_by_the_numbers

[3]https://en.m.wikipedia.org/wiki/Satellite_collision

[4]http://m.esa.int/Our_Activities/Space_Engineering_Technology/Clean_Space/e.Deorbit

[5]http://global.jaxa.jp/article/2017/special/debris/

[6]https://en.m.wikipedia.org/wiki/Space_debris

[7]Liou, J-C., and Nicholas L. Johnson. "Risks in space from orbiting debris." SCIENCE-NEW YORK THEN WASHINGTON- 311.5759 (2006): 340.

https://orbitaldebris.jsc.nasa.gov

http://www.spaceacademy.net.au/watch/debris/debris.htm