Bilim Dünyası

Kadriye Zaim Kütüphanesi Yansı Dergisi
Bilim Dünyası
AY’DA YAŞAM ALANI YAPILAR
HABITAT STRUCTURES ON THE MOON
Araş. Gör. Duygu Demirtürk Yrd. Doç. Dr. Gökhan Tunç
[email protected] [email protected]
(Yapı Dergi Sayı 409 - Aralık 2015)
Amaç
Uzay’a yapılacak olan seyahatlerin ilk basamağını Ay’a yolculuk
oluşturur. Bu seyahatler genel olarak Uzay ve Ay ortamını keşfetmeye ve bilimsel çalışmalar yapmaya yönelik olsa da önümüzdeki yıllarda Ay kolonileri, Ay otelleri ve Ay habitatları gibi projelerin gerçekleştirilmesiyle seyahatlerin farklı bir boyuta ulaşacağı
beklenmektedir. Ayrıca baş döndürücü hızda ilerleyen teknolojik
gelişmeler ve bilgi birikimi kullanılarak uzaya yapılacak seyahatlerin sadece astronotlarla değil farklı meslek gruplarında çalışan
insanları da içerecek şekilde yapılması planlanmaktadır (Erdem,
2012). Bu tür projelerin hayata geçirilmesi için Ay ortamında üs inşası bilim insanları tarafından öncelikli hedef olarak belirlenmiştir.
Bu amaç doğrultusunda; Ay yolculuğunun tarihçesi, Ay üssünün
kurulmasındaki sebepler, alan ve malzeme seçimi, yapım sistemleri ve mimari formları hakkında bu yazıda bilgi verilecek, okuyucu
Uzay’da planlanan yaşam alanı hakkında da bilgilendirilecektir.
Abstract
Ay’ın Genel Görünümü (NASA, 2015)
The first step of the journey to outer space began with the
General View of the Moon (NASA, 2015)
Moon. Although such journeys were generally made with the intention of exploring the environmental conditions of the universe to
advance scientific research, colonization of the Moon, and other planets, has always been a fantasy of scientists and
laypeople. Once the stuff of science fiction, Moon hotels and habitats will most likely become a real outcome of Moon
tourism, which is already in advanced stages of development. In order to supply this burgeoning demand, a new
branch of architecture and structural engineering must be developed. The construction of permanent structures in
outer space requires completely different architectural and engineering frameworks, with new materials and codes.
Since we know the most about the Moon, it is a natural place to start developing the field of celestial or extraterrestrial
architecture and structural engineering. In this article, the history of Moon travel, the reasons and procedure behind
the establishment of lunar bases, the determination of the best surface area for a habitat, construction types and
materials, and architectural forms will be discussed. In short, this article will provide more in-depth information about
the specifics of Moon projects.
Sayı 40 - Ocak 2016
43
Kadriye Zaim Kütüphanesi Yansı Dergisi
Bilim Dünyası
Ay Yolculuğunun Tarihçesi
Ay’da yaşam, Uzay ve Ay yolculukları uzun zamandan
beri insanoğlunun merakla araştırdığı konulardan biridir.
İnsanoğlunun imkansız olarak gördüğü bu yolculuklarının ilk
adımı 1961 yılında Sovyet kozmonot Yuri Gagarin tarafından
Vostok 1 adlı uzay aracıyla atılmıştır (NASA, 1996). Bu yolculuktan sonra Sovyetlerin; Uzay yarışının başında sağlamış
olduğu üstünlüğe karşılık ABD, Ay’a insan indirme ve geri
getirme amacıyla Apollo adını verdikleri insanlı uzay projesini
başlatmıştır. 20 Temmuz 1969 tarihinde Neil Armstrong, Apollo 11 uzay aracı ile Ay’a adım atan ilk insan olarak bu yolculukların öncüsü olmuştur (NASA, 2012). İnsanlı Ay yolculuklarının
gerçekleşmesinden sonra başka gezegenlere de insanlı
yolculukların yapılabileceği fikri doğmuştur. Ancak hem maliyetlerin fazla olması hem de yolculukların uzun sürecek olması sebebiyle; 7 Aralık 1972 tarihinde gerçekleşen Apollo 17
yolculuğundan sonra ABD tarafından Ay’a insanlı yolculuklar
sonlandırılmıştır (NASA, 2011). Bu kararın gerçek nedenleri
20 Temmuz 1969 Tarihli Apollo 11 Yolculuğu - Astronot’un
arasında yolculuğun maliyetli olmasının yanısıra, siyasi nedayak izi fotografı (NASA, 1969)
enler, güvenlik ve önceliğin başka programlara kaydırılması
Apollo 11 Footprint on the Moon, July 20, 1969(NASA, 1969)
gösterilebilir. ABD’nin Sovyetlerle girdiği mücadelede Ay’a insanlı yolculuklarda edindiği başarı belki de programın sonlanmasındaki asıl sebep olarak gösterilebilir. Sovyetler ise maliyeti asıl neden göstererek uzunca bir süre çalıştıkları Ay’a
insanlı yolculuk macerasını maalesef gerçekleştirmeden sonlandırmak zorunda kalmıştır. Ancak Amerikan Başkanı
George W. Bush’un 2004’te NASA Genel Merkezi’nde yaptığı “2020 yılından itibaren Ay’a yeniden insanlı uçuşların yapılacağı ve Ay yüzeyinde kalıcı yapılar inşa edileceği” duyurusu, bu tür projelerin yeniden gündeme geleceğinin bir habercisi olup; gerçekleşmesi için de somut adımlar atılacağını göstermektedir (NASA, 2004).
Ay Üssünün Kurulmasındaki Sebepler
Bilim insanları, Ay üzerine kurulacak olan bir Ay üssü
sayesinde hem Ay ortamının hem de Güneş sisteminin daha
iyi araştırılacağı görüşündedirler (Zorlu, 2009). Aslında spesifik
olarak Ay’da üs kurulmasının iki ana nedeni vardır. Bunlardan
ilki Dünya’ya yakınlığı dolayısıyla yaşam alanı olarak en uygun
gök cismi olmasıdır. Diğer neden ise kurulacak üssün diğer gök
cisimlerine yapılacak yolculuklarda ara istasyon olarak işlev
görecek olmasıdır.
Dünya ile Ay arasındaki mesafe yaklaşık olarak 382.500
km’dir (NASA, 2009). Bu mesafe yörüngesel olarak Dünya’ya
en yakın ikinci gök cismi olan Venüs ile Dünya arasındaki 38
milyon kilometrelik mesafe ile mukayese edildiğinde üssün
Ay’da kurulmasının nedeni çok daha iyi anlaşılacaktır. Seyahat süresi açısından bakıldığında ise Dünya’dan Ay’a yapılacak
yolculuğun toplam süresinin yaklaşık 8 saate kadar düşeceği
öngörülmektedir. Örneğin, NASA’nın Plüton sistemini incelemek üzere gönderdiği “New Horizons” adlı uzay aracının
380.000 km’lik mesafeyi 8 saat 35 dakikada alması Ay’a yapılacak yolculukların günümüz teknolojisiyle 8 saate kadar indirilebileceğini göstermektedir (O’Neill, 2008). Yukarıdaki rakamlardan da anlaşılacağı üzere yolculuk süresinin kabul edilebilir
değerler içerisinde olması Ay’da üs kurulmasını cazip hale getirecek asıl nedenlerden biri olarak karşımıza çıkmaktadır.
Ay’da Yerleşim ve İstasyon Kurma Düşüncesi
(Johnson Space Center, 1989)
Habitat and Space Station on the Moon
(Johnson Space Center, 1989)
ABD’nin Apollo insanlı uçuş programı kapsamında 1969
ile 1972 yılları arasında gerçekleştirdiği altı başarılı iniş, Ay
hakkında çok daha detaylı bilgiye sahip olunmasına olanak
sağlamıştır. Bu yolculuklar sonrasında yapılan laboratuvar inAy Zemini (Kring, 2006)
celemelerine göre Ay ortamının hammadde bakımından da
Lunar Soil (Kring, 2006)
oldukça zengin olduğu ortaya çıkmıştır (Ruess, Schaenzlin ve
Benaroya, 2006). Ay yüzeyinin tamamen taneli ve gevşek yapıya sahip “Regolit” adı verilen malzeme ile kaplı olduğu
belirlenmiştir (Taylor, 1992). Regolit malzemesinden oluşan yüzey tabakasının yaklaşık kalınlıkları ise buzullarda 5
44
Sayı 40 - Ocak 2016
metre, dağlık bölgelerde ise 12 metre olarak ölçülmüştür (Shkuratov ve Bondarenko, 2001). Regolit malzemesi; Ay
yüzeyine çarpan gök cisimlerinin oluşturduğu yapay bir tabaka olup demir, alüminyum, silikon, titanyum, oksijen,
hidrojen, karbon, helyum ve azot gibi elementleri içermektedir (Taylor, 1992). Bu maddeler dikkate alındığında bilim
insanları üssün kurulmasında yapısal malzeme olarak Regolitin kullanılabileceği fikrini savunmuşlardır (Lin, 1985). Bu
tür projelere her ne kadar ABD öncülük etse de Rusya, Japonya ve Çin gibi başka ülkeler de benzer projeler üzerinde
çalışmalar yapmaktadır. Fakat ülkelerin takip ettiği gizlilik politikası uyarınca çalışmalar hakkında yeterli ve sağlıklı
bilgiye her zaman ulaşılamamaktadır.
Ay ile ilgili yapılan bir diğer çalışma ise Güneş enerjisi kullanımıyla ilgili olan çalışmadır. Güneş enerjisinin üs
yapım teknolojisinde değerlendirilebilmesi amacıyla Ay’ın Güneş enerjisinden ne kadar faydalandığına dair bilimsel
çalışmalar yapılmıştır (Ruess, Schaenzlin ve Benaroya, 2006). Bu çalışmalar, Güneş enerjisinin özellikle malzeme üretimindeki etken rolü üzerine odaklanmış ve böylelikle Ay’daki doğal kaynakların kullanılabilirliği araştırılmıştır.
Alan Seçimi
Bilim insanları, Ay hakkında daha fazla bilgi elde etmek amacıyla en az iki ayrı üsse ihtiyaç olacağı görüşünü
savunmaktadır (Zorlu, 2009). Ancak Ay’ın fiziki şartları değerlendirildiğinde başlangıçta üs için en uygun yerin Güney Kutup
Bölgesi olacağı düşünülmektedir (Schrunk, 2008). Bu bölgenin
üs için seçilmesindeki nedenler ise şu şekilde sıralanabilir: (a)
Enerji ihtiyacı için gerekli olan güneş ışığını Kutup bölgelerinin
diğer bölgelere göre daha fazla alması (Ruess, Schaenzlin ve
Benaroya, 2006), (b) Kutup bölgelerindeki sıcaklık farklılıklarının
ekvatora göre daha düşük seviyede olması (Ganapathi, Ferrall
ve Seshan, 1993), (c) Kutuplarda, uzay araçlarının yakıt ihtiyacını karşılayacak olan hidrojen rezervlerinin diğer bölgelere Ay’ın Kuzey ve Güney Kutuplarındaki Hidrojen Yogunlasması
(NASA)
daha fazla olması (Zorlu, 2009), (d) Üssün kurulum aşamasın- Hydrogen Concentration on the North and South Poles of the
da kullanılacak araçların Güney Kutbuna sevkiyatında daha
Moon (NASA)
az yakıt kullanılarak maliyetin minimum seviyeye indirilmesi
(Seedhouse, 2008), (e) Güney Kutbunun yüzey koşullarının ve topografik özelliklerinin gönderilecek araçların inişi ve
ihtiyaç duyulacak yer manevraları açısında en uygun koşullara sahip olması, (f ) Ay’ın doğal yapısı hakkında bilgi sahibi
olabileceğimiz ve farklı tür doğal kaynakları içinde barındıran en uygun yerin yine Güney Kutup Bölgesi olması (Zorlu,
2009), (g) Yeni uzay keşifleri için bilgi toplamaya en uygun yer olması. Her ne kadar insanlı Ay yolculukları, Ay’da yapılacak üs için en uygun alanın tespitine ait projenin başlangıç aşamasında, zaruri olsa da ilerleyen teknolojiyle birlikte
robotların kullanılarak gerekli kolonilerin oluşturulacağı bir gerçektir. Bu yüzden ilerleyen yıllarda Ay ve/veya diğer
gök cisimlerinde robotların hakim olacağı kolonileşme süreci başlayacaktır. Bu çalışmayı destekler nitelikteki robot
teknolojisi ise özellikle Mars’a yapılan insansız Uzay yolculuklarında aktif olarak kullanılmaktadır.
Doğal Kaynaklar
Ay üzerinde inşa edilecek üs için zemin koşullarının
önceden bilinmesi hiç şüphe yok ki tasarımın doğru yapılması
açısından büyük önem arz eder. 1969 ile 1972 yılları arasında
yapılan insanlı Ay yolculuklarının amaçlarından biri de Ay zeminine ait detaylı bilgi edinmek olmuştur. Yapılan incelemelere
göre Ay’da Dünya’dakinden farklı olarak zeminin “Regolit” tabakası ile kaplı olduğu belirlenmiştir (Taylor, 1992). Regolit
tabakası, meteorların Ay yüzeyine çarpmasıyla oluşan bir tabakadır (Taylor, 1992). Bu tabakanın içerdiği doğal maddeler,
Ay’da üs inşası için gerekli birçok hammaddeyi içinde barındırmaktadır (Lin, 1985). Her ne kadar doğal kaynak açısından üs
inşasında yeterli malzemenin elde edilebilirliği kanıtlanmış
olsa da; bazı olumsuzlukların üs inşaatı sürecini etkileyeceği
bilinen bir gerçek olarak karşımıza çıkmaktadır. Ay, yaşam için
gerekli en önemli ögelerden biri olan atmosfer ortamına sahip
değildir (Ganapathi, Ferrall ve Seshan, 1993). Ay’ın atmosfersiz ortamında yaşam üniteleri kurabilmek ise ancak üs inşasının gerçekleşmesi ile çözülecek bir sorun olarak karşımıza
çıkmaktadır.
Regolit olarak tanımlanan Ay toprağı, içerisinde %40’dan
fazla oksijen bulundurmaktadır (Haskin, 1992). Bu oksijenin
basit bir yöntemle elde edilebilir olması ise Ay üssü inşaatında
Sayı 40 - Ocak 2016
Ayın Jeolojik Yapısı (Hörz ve digerleri, 1991)
Geological Formation of the Moon (Hörz et al., 1991)
45
Kadriye Zaim Kütüphanesi Yansı Dergisi
Bilim Dünyası
Kadriye Zaim Kütüphanesi Yansı Dergisi
Bilim Dünyası
ihtiyaç duyulan oksijen üretiminin de bu doğal kaynaktan karşılanacağını göstermektedir (Zorlu, 2009). Ay’da yaşam
için gerekli olan atmosfer eksikliğine ilave olarak boşluk nedeniyle uzaya kaçan hidrojen, azot ve karbon gibi hafif elementlerin eksikliği de bilim insanlarının çözüm üretmeye çalıştıkları konulardan biri olmuştur. Yapılan araştırmalara
göre büyük miktarlarda su buzu ve hidrojen rezervlerinin Ay’ın kutup bölgelerinde olduğuna dair bulgulara rastlanmıştır (Zorlu, 2009). Eğer bu bulgulara göre hidrojen rezervlerinin varlığı kanıtlanırsa, kutuplardaki amonyak ve metan
buzullarının büyük miktarlarda azot ve karbon içerdiği doğrulanacak ve çözüm yine doğal kaynaklar kullanılarak elde
edilmiş olacaktır (Toklu ve Järvstrat, 2004). Ay için önemli olan bir diğer doğal kaynak eksikliği ise yaşam için gerekli olan suyun Ay’da bulunmayışıdır. Bu sorunu çözebilmek amacı ile bilim insanları, Ay üzerinde (varsa) su bulabilmek amacıyla Ay kutuplarının güneş ışığına maruz kalmayan karanlık ve derin kraterlerinin araştırılması gerekliliğini
vurgulamışlardır (Zorlu, 2009). Bu konuya ait çalışmalar ise devam etmektedir.
Sonuç olarak, üssün kurulması için gerekli olan koşullar ve ihtiyaç duyulan malzemelerin temini bilim insanları
tarafından detaylı olarak tartışılmıştır. Bu kapsamda, Ay’da üs için gerekli olan malzemelerin ilk aşamada Dünya’dan
getirilmesi önerilmiş fakat inşaatın ilerleyen aşamalarında ise doğrudan Ay’daki doğal kaynakların kullanılması planlanmıştır (Toklu, 2000). Dünya’daki malzemelerin Ay’a taşınması ve Ay’daki yerel malzemeler kullanılarak inşaatın nasıl
yapılacağına dönük bilgilere ise makalenin ilerleyen bölümlerinde değinilecektir.
İnşaat Yapım Sistemi ve Mimari Form
Ay ortamında inşa edilecek bir yapının Dünya’daki benzerine göre malzeme, mimari form ve yapım sistemleri
açısından farklılıklar sergileyeceği beklenen bir gerçektir. Bu farklılıkların temelini Ay’ın ortam koşulları oluşturmaktadır. Mimarlar, bu farklılıkları gözönünde bulundurarak Ay’da inşa edilecek yapılar için; (a) konvansiyonel, (b) prefabrik ve (c) Ay’daki doğal kaynaklar kullanılarak yapım sistemi olmak üzere üç farklı sistemi önermektedir (Cohen, 2002).
Bu yazıda, doğal kaynakların kullanılmasının gerekliliği üzerinde durulduğu için konvansiyonel ve prefabrik yapım
sistemlerine değinilmeyecek, bu iki sistem makalenin kapsamı dışında tutulacaktır. Dolayısıyla, sadece doğal kaynakların kullanıldığı bir yapım sistemi incelenerek bu yapım sistemine ait gerekli bilgiler aktarılacaktır.
Ay ortamının özellikleri hakkında yeterli bilgiye yapılan insanlı ve insansız yolculuklardan sonra ulaşılmıştır. Bu
bilgi birikimi ile birlikte; Ay’ın doğal kaynakları kullanılarak üs inşaatının nasıl yapılacağı konusu da bilim insanlarını
meşgul eden konulardan biri olmuştur. Ay ortamında yapılacak üs inşaatını olumsuz yönde etkileyecek faktörler şu
şekilde sıralanabilir: (a) yerçekiminin azlığı, (b) atmosfersiz ortam, (c) sıcaklık farklılıklarının döngüsel olarak değişmesi
ve (d) aşındırıcı dış etkiler (örneğin; Ay tozu, meteorlar ve ay ışınımı vs.). Bilim insanları, Ay’ın sahip olduğu bu olumsuz
özellikleri gözönünde bulundurarak; Ay’daki doğal kaynaklarla nasıl bir üs inşa edilmesi gerektiği yönde çalışmalar
yürütmüş ve yürütmektedirler. Bu kapsamda üssün inşasında gerekli olan beton dökümünün Ay koşullarında yapılıp
yapılamayacağına dair sorulara yanıtlar aranmaktadır. Bu düşünceyi geçerli kılan temel argüman ise betonun Ay’ın
ortam koşullarından kaynaklanan sorunlara karşı çok daha dayanıklı bir malzeme olmasında yatmaktadır (Lin, 1985).
Yapılan çalışmalar; Ay yüzeyinde bulunan regolit malzemesi kullanılarak beton dökümü için gerekli olan çimento
bileşeninin elde edilebileceğini göstermektedir. Özellikle, Apollo projesiyle Ay’dan alınan bazı kayaç türleri üzerinde
yapılan incelemede Ay’daki doğal malzemelerin çimento üretimi için gerekli olan SiO2, Al2O3 ve CaO gibi bileşikleri
yeterli miktarda bulundurduğu görülmüştür (Lin, 1985). Özellikle %19 CaO içeriğine sahip olan Ay kayacı tipinin Ay
kaynaklı çimento üretimi için uygun olabileceği düşünülmektedir (Lin, 1985). Regolit malzemesi, çimento üretimi
dışında farklı formlara dönüştürülerek aşınma etkisine, meteroit darbelerine ve ışınımın zararlarına karşı da koruyucu
katman olarak kullanılabilecek özel bir malzemedir. Ay betonu için gerekli olan agrega ihtiyacının ise yine Ay regoliti kullanılarak giderileceği öngörülmektedir (Lin, 1985).
Beton üretimi için gerekli olan bir diğer önemli malzeme
ise bilindiği üzere sudur. Ay’da suyun var olup olmadığı ise hala
araştırma konusu olup henüz netlik kazanmamıştır. Bu sebeple; Ay toprağından elde edilen oksijenin ve hidrojenin basit
bir yöntem kullanılarak birleştirilmesiyle beton üretimi için gerekli olan su ihtiyacının karşılanacağı öngörülmektedir (Ruess,
Schaenzlin ve Benaroya, 2006). Bu yöntem dışında alternatif bir
yöntem olarak susuz beton üretimi hakkında da bilim insanları
araştırmalar yapmaktadır. Bu araştırmalar, Ay yüzeyinde bulunan doğal kükürt elementi kullanılarak susuz betonun üretilebileceğini göstermiştir (Toutanji ve Grugel, 2009). Regolit kaynaklı çimento, agrega ve su elde edilirse Ay’da beton dökümü
projesi de hayata geçirilmiş olacaktır. Böylece; Dünya kaynaklı
malzemelerle yapılan üslerin yerine Ay’ın doğal kaynakları kullanılarak ortam şartlarına daha uygun ve sağlam üslerin inşa
edilmesi sağlanmış olacaktır.
46
Susuz Üretilen Beton Numuneleri (Toutanji ve digerleri, 2009)
Waterless Concrete Production Samples (Toutanji et al., 2009)
Sayı 40 - Ocak 2016
Yukarıda izah edildiği üzere Ay’ın
doğal kaynakları kullanılarak üretilecek beton dökümü önerilen inşaat
yapım sistemlerden biri olsa bile beton dökümü sırasında ciddi birtakım
olumsuzluklar yaşanacağı şimdiden
bilim insanlarınca öngörülmektedir.
Örneğin, Ay’da beton dökümünde
karşılaşılacak olumsuz koşullardan
biri atmosfersiz ortamda yapılacak
beton dökümüdür. Atmosfersiz ortamdan dolayı oluşan boşluk, betonun döküm esnasında sertleşmesine
ve kimyasal reaksiyon için gerekli
olan suyun çekilmesine neden olacaktır (Ruess, Schaenzlin ve Benaroya,
2006). Bunu önlemek için malzemelAy Yapısı Örnegi, (Foster + Partners, 2012)
erin kuru toz formda karıştırılması ve
A Prototype for a Moon Structure (Foster + Partners, 2012)
karışımın içine buhar püskürtülmesi
önerilmektedir (Ruess, Schaenzlin ve
Benaroya, 2006). Ayrıca beton için gerekli olan çimento malzemesinin üretimi için de ciddi bir enerji kaynağına ihtiyaç
olacaktır (Ruess, Schaenzlin ve Benaroya, 2006). Bu yüzden; Ay’ın enerji kaynaklarından en üst düzeyde faydalanabileceğini düşündüğümüz bölge veya alanda üretimin yapılması en doğru seçim olacaktır. Yukarıda sıralanan olumsuzlukların yanısıra; ortam özellikleri, Ay üssü yapısının inşası sırasında birtakım farklı uygulamaların da kullanılmasını
zaruri kılacaktır.
Ay ortamının neden olduğu aşındırıcı dış etkilerden ve sıcaklık farklılıklarından dolayı ortaya çıkan olumsuz koşullardan yapının korunması amacı ile regolit malzemesi, yapı kabuğunu oluşturan koruyucu katman görevi yapabileceği
gibi aşınmaya karşı dirençli diğer tür malzemeler de (Alüminyum, kurşun, bakır gibi elementleri içeren) benzer görevi
üstlenebilecektir. Dolayısı ile Ay’da tasarlanan yapılarda yalıtım malzemesi olarak Ay’da bulunan regolitin sinterlenmiş
formu kullanılabilecektir (Ruess, Schaenzlin ve Benaroya, 2006). Ayrıca şayet Ay yapıları lav tüpü içerisine inşa edilirse
-yapı ayın doğal malzemesinin içinde bulunduğundan olumsuz koşullardan etkilenmeyecek- yapının yalıtım malzemesi ile kaplanmasına da gerek kalmayacak ve yalıtım malzemesi sorunu da böylelikle doğrudan çözülmüş olacaktır
(Ganapathi, Ferrall ve Seshan, 1993). Ay’daki yer çekim ivmesi de tasarımı doğrudan etkileyen parametrelerden biri
olacaktır. Bilindiği üzere Ay’daki yer çekim ivmesi Dünya’dakinden yaklaşık olarak 6 kat daha azdır (Ruess, Schaenzlin
ve Benaroya, 2006). Yer çekiminin azlığı nedeniyle taşıyıcı yapı elemanlarının boyutları küçülecek ve daha narin elemanların kullanılması mümkün olacaktır. Ay’da yapılacak üs tasarımında, rüzgar ve deprem etkileri ise ihmal edilecek
düzeyde az olmaları nedeni ile tasarım yükü olarak göz önüne alınmayacaktır (Lin, 1985). Dolayısıyla yatay yüklere
göre bir tasarım yapılmayacak sadece yer çekim ivmesinden kaynaklı düşey yükler (ölü ve hareketli yükler) kullanılarak
gerekli tasarım gerçekleştirilecektir.
Yukarıda da bahsedildiği üzere Ay’da yapılacak yapılar, gevşek ve taneli regolit tabakası üzerine inşa edilecektir.
Bu tabakanın sert bir tabaka olmaması
yapıların temel uygulamaları açısından
da kolaylık sağlayacaktır. Kaldı ki bir veya
iki katlı olarak tasarlanacak yapıların yer
çekimi dolayısıyla maruz kalacağı düşey
yük değerlerinin azlığı temel ebatlarının
da minimum boyutlarda gerçekleşmesini
sağlayacaktır.
Ay’da inşaat yapımı ile ilgili olarak
örnek teşkil edecek türden bazı yapılar
özellikle son yıllarda Dünya’da da inşa
edilmeye başlanmıştır. Bu yapıların inşaat
yapım süreçlerinde yaşanılan sorunlar ve
çözüm önerileri ise hiç şüphe yok ki Ay
ortamında yapılacak benzer tür inşaatların
yapılabilirliğini de mümkün kılacaktır.
Concordia Araştırma İ stasyonu İnşaatı, Antarktika (Dargaud, 2005)
Ay’daki yüzey ve iklim koşullarına en yakın
Construction of Concordia Research Station, Antarctica (Dargaud, 2005)
bölgelerde seçilen Dünya’daki benzer projelerin hayata geçirilmesi ile mühendislik
ve mimari anlamda yadsınamaz bir deneyim daha şimdiden kazanılmıştır. Örneğin, Ay kaynaklı üslerin inşasına hız ka-
Sayı 40 - Ocak 2016
47
Kadriye Zaim Kütüphanesi Yansı Dergisi
Bilim Dünyası
Kadriye Zaim Kütüphanesi Yansı Dergisi
Bilim Dünyası
zandıracak bir proje, Ay ortamına benzerliği sebebiyle Antarktika’da 2005 yılında inşa edilmiş olan Concordia Araştırma İstasyonu’dur (McKay, 2013). Bu istasyonla birlikte izole bir ortam elde edilmeye çalışılmış ve Ay ortamına adapte
olabilme sürecinin deneyimi yaşanmıştır.
Ay’da, Ay’ın doğal kaynakları kullanılarak
kalıcı bir üs kurulmasına dair çalışmalar özellikle son yıllarda hız kazanmıştır. Böyle bir üssün
hayata geçirilebilmesi için ilk aşamada, Dünya’daki malzemeler kullanılarak emsal teşkil
edecek örnek bir üssün kurulması makalede
öncede bahsedildiği üzere öncelikli hedef olarak
düşünülmektedir. Örnek üssün kurulmasında
ihtiyaç duyulan malzeme, Dünya’dan Ay’a uzay
araçlarıyla taşınacaktır. Dünya’dan getirilen malzemeyle kurulan örnek üs ise Ay’daki yaşam
ünitelerinin oluşturulmasında önemli bir adım
teşkil edecektir. Böylelikle Ay’daki doğal malzemeler kullanılarak üs yapılarının çoğalması ve
diğer imalatların yapılabilir olması için gerekli
insan ve ortam desteği koşulları yerine gelmiş
olacaktır.
Fakat Ay betonu kullanarak üs yapılarının
inşası ortamın yaşanılabilirliği düşünülünce
karşılaşılabilecek bütün sorunları ortadan
kaldırmayacaktır. Ortam koşullarının Dünya’dakine yaklaştırılması, Ay’a gönderilen insanların
yaşam standartlarının iyileştirilmesi açısından da önem arz etmektedir. Bu doğrultuda
üs yapılarının; ısı yalıtımı, iç basınç denetimi,
aydınlatma, su arıtma sistemi gibi yaşamsal faaliyetlerini içinde barındıracak koşullarının da
sağlanması önem arz etmektedir. Kalıcı bir üs
inşası için iç mekan düzenlemesinin de ortam
şartlarına uygun olarak yapılması gerekmektedir. Bu kapsamda özellikle kullanıcının yaşamsal ve ruhsal dengesini bozmayacak tasarımlar
kullanılması tercih edilmektedir (Land, 1985).
Kalıcı üs yapılarının iç tasarımları, denizaltılardaki yaşam alanlarına ait tasarımlar örnek alınarak
düzenlenmektedir (Land, 1985).
Ay Yapısına ait Tip Enkesit Detayı (Beale, 2005)
Typical Section Cut for a Moon Structure (Beale, 2005)
Ay Yapısı İç Görünüş (Foster + Partners, 2012)
Interior View for a Moon Structure (Foster + Partners, 2012)
Ay üssü için uygun yapı sisteminin seçilmesinden sonra kullanılacak mimari formun detayları da yaşam alanlarının uygunluğu açısından büyük önem arz etmektedir. Bu yazıda
bahsedildiği üzere Ay’ın ortam özellikleri;
Ay’da inşa edilecek üssün yapım sisteminin
seçilmesinde önemli olduğu kadar doğru mimari formun seçilmesinde de etkili olacaktır.
Ay yapılarında genel olarak yer çekim azlığına
ve iç basınç problemine karşı en uygun form
Ay Yapısı Genel Görünüs (Bigelow Aerospace, 2011)
General View of a Moon Structure (Bigelow Aerospace, 2011)
küre veya silindir gibi eğrisel formlardır (Ruess,
Schaenzlin ve Benaroya, 2006). Özellikle iç
basınç problemine karşı yuvarlak kemer yapılar önerilmektedir (Zorlu, 2009). Yuvarlak kemer yapılarda; iç basınç, her
noktaya aynı yön ve kuvvette etki yapacağından şekilsel bozukluklar ortaya çıkmamaktadır (Zorlu, 2009). Ay’da tasarlanan yapıların yapısal elemanlarına ait diğer çalışmalar hakkında literatürdeki kaynaklara başvurulabilir. Bu çalışmalardan birinde; hafif malzeme olması dolayısıyla alüminyum kafes kiriş, öngermeli döşeme ve yine alüminyumdan
oluşan döşemeler ile ayrıca askeriyeye ait geçici köprü inşaasında kullanılan şişirilebilir kiriş ve döşeme uygulamaları
yapı malzemeleri ve sistemi önerilmektedir (Land, 1985).
48
Sayı 40 - Ocak 2016
Kadriye Zaim Kütüphanesi Yansı Dergisi
Bilim Dünyası
Sonuç
Ay’ın günümüzde sadece bilimsel çalışmaların
yapılacağı bir yer olarak düşünülmesi artık geçerliliğini yitirmiş bir hedeftir. İlerleyen ve gelişen
teknolojinin yardımıyla, tarihsel süreçte edinilen
deneyim de göz önüne alındığında Ay için farklı
senaryoların yazıldığı görülmektedir. Ay’ın Dünya
dışında yaşanılabilecek bir yer olması fikrine ek
olarak diğer gök cisimlerine erişimde de bir ara
istasyon veya üs olarak düşünülmesi Ay’ı bilim
insanları için cazip hale getirmiştir. Bu kapsamda üs için Ay’ın doğal kaynakları kulla beton
dökümü fikri alternatif bir inşaat yapım yöntemi
olarak ortaya çıkmıştır.
Dolayısıyla bu yazıda hangi kaynakların
beton üretimi için doğal uygun malzeme olduğu üzerinde durulmuş ve bu malzemelerin
Ay ortamında elde edilip edilemeyeceğinden
bahsedilmiştir. Ayrıca Ay’ın ortam koşullarının
beton dökümü üzerindeki olumsuz yönlerine de
değinilmiştir. Bu olumsuzlukların üsse ait mimari
formun seçimine ait kararlar üzerindeki etkisinden de yazıda bahsedilmiştir.
ABD ve Rusya’nın öncülük ettiği bu yarışta
Türkiye yarışın neresindedir? Ülkemizde, Uzay
Ay Yapısına ait Tip Enkesit Detayı (Beale, 2005)
ile ilgili araştırmalarda bulunan kuruluş TÜBİTypical Section Cut for a Moon Structure (Beale, 2005)
TAK-Uzay Araştırmaları Enstitüsü’dür. 10 Mart
2005 tarihinde yapılan Bilim ve Teknoloji Yüksek Kurulu’nun 11. Toplantısında alınan 2005/9 nolu karar gereği “Ulusal Uzay Araştırmaları Programı” 10 yıllık eylem planı ile kabul edilmiş ve Başbakanlık Genelgesi ile yayımlanarak
yürürlüğe girmiştir. Bu program, üs kurmak amaçlı olmayıp daha çok uydu gönderimiyle ilgilidir (Yerli Haberleşme
Uydusu-TURKSAT 6A, GÖKTÜRK-2, Rasat Yer Gözlem Uydusu gibi). Dolayısı ile Türkiye Ay’da planlanan yaşam alanı
projesinde şimdilik aktif bir rol üstlenmemiştir. Ancak uzay yarışının içerisinde yer almak hiç şüphe yok ki Türkiye’ye
büyük prestij kazandıracaktır.
Ay’ın yerleşim üssü olarak kullanılması konusunda ilk bilimsel çalışmaları yapan kişi Rus bilim insanı Konstantin
Tsiolkovsky’dir (1857 – 1935). Kendisinin konuya ait şu sözü makaleyi özetler niteliktedir: “Man will not always stay on
Earth; the pursuit of light and space will lead him to penetrate the bounds of the atmosphere, timidly at first, but in the end
to conquer the whole of solar space - İnsanoğlunun yaşam alanı sadece Dünya ile sınırlı kalmayacak; ışığın ve Uzay’ın keşfi,
insanoğlunu atmosferin sınırlarını aşmaya zorlayacak, başta korkacak ama sonunda tüm Güneş sistemini ele geçirecektir.”
Kaynaklar
Cohen, M.M. (2002). Selected Precepts in Lunar Architecture. AIAA 53rd International Astronautical Congress, 193,
Texas, ABD.
Erdem, N. S. (2012). Ay Yapılarının Yapım Sistemlerinin Araştırılması,Yüksek Lisans Tezi, Mimarlık Bölümü, Dokuz
Eylül Üniversitesi.
Foster+ Partners (2012). Erişim tarihi: 17.08.2015. http://www.fosterandpartners.com/projects/lunar- habitation/
Ganapathi, G. B., Ferrall. J. ve Seshan, P. K. (1993). Lunar Base Habitat Designs: Characterizing the Environment and
Selecting Habitat Designs for Future Tradeoffs. Jet Propulsion Laboratory Yayını, Pasadena, CA, ABD.
Haskin, L. A. (1992). Water and Cheese From the Lunar Desert: Abundances and Accessibility of H, C, and N on the
Moon, Department of Earth and Planetary Sciences and McDonnell Center for the Space Sciences, Washington University, ABD.
Land, P. (1985). Lunar Base Design, Illinois Institute of Technology, College of Architecture, Planning and Design,
Chicago, IL, ABD.
Lin, T. D. (1985). Concrete for Lunar Base Construction, Erişim Tarihi: 15 Ağustos 2015. http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1985lbsa.conf..381L&defaultprint=YES&filetype=.pdf.
McKay, C. P. (2013). The Case for a NASA Research Base on the Moon. New Space, Cilt:1. NASA (1996). Erişim tarihi:
24.08.2015. http://apod.nasa.gov/apod/ap960412.html.
Sayı 40 - Ocak 2016
49
Kadriye Zaim Kütüphanesi Yansı Dergisi
Bilim Dünyası
NASA (2004). Erişim tarihi:21.08.2015. http://www.nasa.gov/missions/solarsystem/bush_vision.html.
NASA (2005). Erişim tarihi: 24.08.2015. http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/14apr_moonwater.html.
NASA (2009). Erişim tarihi: 24.08.2015. http://www.nasa.gov/pdf/398024main_Distance%20to%20the%20Moon.
pdf .
NASA (2011). Erişim tarihi: 24.08.2015. http://www.nasa.gov/mission_pages/apollo/missions/apollo17.html.
NASA (2012). Erişim tarihi: 20.08.2015: http://www.nasa.gov/centers/glenn/about/bios/neilabio.html.
NASA (2015). Erişim tarihi: 17.08.2015. http://www.nasa.gov/image-feature/space-station-lunar- transit.
O’Neill, I. (2008). How Long Does it Take to get to the Moon? Erişim Tarihi: 17 Ağustos 2015. http://www.universetoday.com/13562/how-long-does-it-take-to-get-to-the-moon/
Ruess, F., Schaenzlin, J., and Benaroya, H. (2006). Structural Design of a Lunar Habitat, Journal of Aerospace Engineering, 19(3), 133–157.
Schevchenko, V. V. (1988). The Choice of the Location of the Lunar Base, The Second Conference on Lunar Bases
and Space Activities of the 21st Century, NASA Conferences Publication 3166, Houston, TX, ABD.
Schrunk, D. G., Sharpe, B. L., Cooper, B. L. ve Thangavelu, M. (2008). The Moon Resources, Future Development, and
Settlement, Praxis Publishing Ltd, 97-129. Chichester, UK.
Seedhouse, E. (2008). Tourists in Space A Practical Guide. Praxis Publishing Ltd, 1-19. Chichester, UK.
Shkuratov, Y.G, ve Bondarenko, N.V. (2001). Regolith Layer Thickness Mapping of the Moon by Radar and Optical
Data. Icarus, Elsevier Publications.Vol. 149, Issue 2, 329-338.
Taylor, L. A. (1992). Resources for a Lunar Base: Rocks, Minerals, and Soil of the Moon, The Second Conference on
Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century, Johnson Space Center, Vol. 2. 361-377.
Toklu, Y.C. (2000). Civil Engineering in the Design and Construction of a Lunar Base, 7th ASCE Congress on Engineering, Construction, Operations and Business in Space, 822-834, Albuquerque, USA.
Toklu, Y.C. ve Järvstrat N. (2004). Design and Construction for Self-sufficiency in a Lunar Colony, The Third International Conference on Advances in Structural Engineering and Mechanics, Seoul, South Korea.
Toutanji, H. A. ve Grugel, R. N. (2009). Performance of “Waterless Concrete”, Concrete Solutions, CRC Press. 215-218.
Zorlu, H. (2009). Kalıcı Bir Ay Üssü Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Uzay Bilimleri Anabilim Dalı, Hava Harp Okulu Komutanlığı.
50
Sayı 40 - Ocak 2016