Uzayın Keşfi ve Asteroid Madenciliği makalesinde ilginç bilgiler

MEF Üniversitesi Uluslararası Güvenlik ve Strateji Çalışmaları Öğretim görevlisi Levent Özmen’in kalem aldığı Uzayın Keşfi ve Asteroid Madenciliği başlıklı makale bu konuyla ilgili ilginç bilgiler içeriyor.

Makale şu şekilde: 

Dünya'ya yakın seyreden, ardından küçük parçalar halinde yeryüzüne ulaşan asteroitler, dünyanın geleceği için tehlike olarak görüldüğü kadar büyük bir değer olarak da görülmeye başlandı. 

Asteroitlerin keşfi, gezegenlerin matematiksel bir diziye göre sıralandığını öngören Titius-Bode yasasıyla formüle edilmiş ve böylece uzayda tesadüfi olarak bulunmadıkları anlaşılmıştır. İlk tespit edildiğinde bir gezegen olduğu düşünülen “Ceres” de, 1801 yılında Giuseppe Piazzi tarafından bu formülün öngördüğü mesafede keşfedilmiştir. Bugün hala benzer yörüngelerde bulunan diğer gök cisimlerinin keşfi için de bu formül kullanılmaktadır. 

Bilim kurgu yazarlarının, uzay bilimcilerin ve mühendislerin olası avantajlar hakkında varsayımda bulundukları asteroid madenciliği, teknik, finansal ve politik zorluklar nedeniyle uzak bir hayal olarak kalmıştı.

Günümüzde ise, deneysel çalışmalar ve multidisipliner yaklaşımlar bunu geniş çapta araştırılan alanlardan biri haline getirmiştir. Nitekim 90'lı yılların başında “Uzay Madenciliği” terimi orta vadede gerçekleştirilebilecek şekilde gelişmeye başlamıştır. ABD kongresi tarafından 2015 yılında çıkarılan 'UZAY' Yasası ve ardından 2019 yılında çıkarılan ‘Uzay Gücü Kurma Yasası ile uzayının keşfi resmi olarak yakın geleceğin konusu haline geldi. 

1- Asteroit Madenciliğini Nedir ?

Uzay’ın keşfi, Ay ve Mars’ta yapılan araştırmalarla birlikte elde edilen verilerin, kalıcı yaşam merkezi, seyahat gibi imkanlar için araştırılmasını ve asteroid madenciliğini de kapsamaktadır. Asteroid madenciliği ise yerküreye yakın konumda seyreden asteroid ve küçük gezegenlerden maden, element ve su arama faaliyetlerini içeren komplike bir alan olarak  tanımlamaktadır.

Asteroid madenciliği, Ay ve Yerküre'ye yakın asteroidlerde uygulanmak üzere ileri teknoloji ürünü analiz, sondaj cihazlarını taşıyan fırlatma araçları vasıtasıyla hedeflenen gökcisimlerine ulaşılması sonrasında, yerinde veya taşınmayla işletilmesini tanımlamaktadır. Buradaki amaç, önceden varlığı tespit edilen nadir metaller ve derin uzay yolculuğu için son derece önem taşıyan su ile sondaj faaliyetleriyle çıkarılan maddelerin yerkürede veya uzayda kullanılabilecek şekilde işlenmesidir.

Bu faaliyetlerin tamamını gerçekleştirecek nitelikte bir devlet veya şirket henüz bulunmamaktadır. Ancak başta A.B.D. menşeli 'Deep Space Industries', 'Planetary Resources' , 'Moon Express' ile ‘SpaceX’ ve bir Japonya firması olan 'Ispace' olmak üzere operasyonun farklı aşamaları için Ar-Ge ve test çalışmalarını yetkinlik elde etmek için sürdürmektedir.  Bu şirketlerin öncelikli hedefi, 2030-2065 zaman diliminde, görev başına maksimum 6 yıl olmak üzere, Dünya yörüngesinin yakınından geçen altı binden fazla asteroit üzerinde mümkün olduğunca madencilik yapmak ve araştırma yapmaktır. 

Bu madencilik girişiminin en büyük zorluğu, bu denli büyük bir araştırma ve geliştirme faaliyetleri için operasyon maliyetlerinin tahmini ve elde edilecek ürünlerin piyasada oluşturacağı etkinin ekonomik ve sosyal fizibilitesine ilişkin yargılarda yatmaktadır. 

2- Asteroit Nedir ?  Hangi Yörüngelerde Bulunur ?  Ne Şekilde Sınıflandırılırlar ? 

Evrenin küçük bir parçası olan Samanyolu galaksisinde yer alan güneş sisteminde dünya üzerinde yaşıyoruz. Güneş sistemi içinde dönen cisimler genel olarak;

1-) Gezegenler ve uydular.

2-) Su, buz ve donmuş gaz ve toz parçalarından oluşan göktaşları olan kuyruklu yıldızlar.

3-) Neptün ötesi nesneler (TNO) olarak gruplandırılırlar.

4-) Cüce gezegenler. (Genellikle Mars ve Jüpiter arasındaki bölgede bulunan büyük çaplı asteroitler)

5-) Mars ve Jüpiter arasında gök cisimleri olan asteroitler. 

Asteroit terimi, göktaşlarından daha büyük, gezegenlerden daha küçük ve Güneş Sistemi'nde buzdan ziyade kaya oluşumlarından oluşan hafif eliptik, sabit yörüngeleri takip eden nesneler için kullanılır. Güneş sistemimizde bulunan yaklaşık 60 milyon asteroitten, 600 bin kadarının çalışmalarla tespit edildiği düşünülmektedir. 

Asteroidler, iki ana yörüngede hareket ediyorlar. Birincisi, dünyamızın yörüngesinde dönen, ara sıra yakın yörüngelerden geçen asteroit kuşağıdır. Kısa isimleri “NEA: Yakın Dünya Nesneleri” olarak adlandırılan bu grubun sayıları yirmi bin civarında olduğu tahmin edilen gruptur. Madencilik operasyonları için başlıca aday bu grubun içindeki asteroidlerdir. NEA'lar üç grupta incelenir: Mars'ın yörüngesinden geçen asteroitler, Dünya yörüngesinde bir yıldan fazla kalan asteroitler ve Dünya yörüngesinde bir yıldan az kalan asteroitler.

İkinci ve en büyük asteroid grubu ise, Mars ve Jüpiter arasında bulunan ve her yıl büyüyen ana asteroit kuşağıdır. Daha zengin metaller ve mineraller içermesi muhtemel olan bu grubun en bilineni "Psyche" isimli asteroittir. 

Bu asteroitler hakkında bilgi almak, ağırlıklı olarak üç şekilde yapılır.

1) Dünyamızın üzerine düşen ve genellikle "kayan yıldızlar" olarak adlandırılan küçük göktaşları üzerinde yapılan çalışmalardır.  Dünya yörüngesine giren Asteroidler NASA tarafından yaklaşım tarihi ve çaplarına kadar izlenmekte ve  https://eyes.nasa.gov/apps/asteroids/#/asteroids web adresinde kamuoyuna açık şekilde listelenmektedir. 

2) Jeofizik prosedürlerle uzaktan algılama yöntemi kullanılarak çeşitli sinyaller gönderilerek yapılan analizler.

3) Asteroid üzerinde inceleme yapacak uzay aracı indirme çalışmalarıyla bilgi alma şeklindedir Bugün asteroitlerden örnekleme çalışmaları, Hayabusa ve Stardust projelerinin başarılı uçuş misyonları ile kanıtlanmıştır. 

Bu alanda yapılan araştırmalar ışığında asteroitler günümüzde 3 tipte sınıflandırılmıştır. 

Tip C (Karbonlu Asteroitler):

Tip C, çoğunlukla asteroit kuşağının en dış kenarında ve asteroitlerin toplamın yüzde 75'inden fazlasını oluşturur. Bileşiminin Güneş, hidrojen, helyum ve diğer uçucu maddelere benzer olduğu düşünülmektedir. Platin grubu metaller sadece bu asteroit grubunda bulunduğuna yönelik veriler vardır. Bunlar, kil silikat ve suyun  yanı sıra, mahsul yetiştirmek adına gerekli gübreler için gereken yüksek seviyelerde fosfor ve organik karbon içerirler. Albedo değerleri 0.03 ile 0.09 arasında değişmektedir. Bu tür asteroitlerin yüzeyi neredeyse kömür kadar siyahtır. (Albedo, bir nesnenin yansıtıcılığının veya içsel parlaklığının ölçüsünü ifade eder. Beyaz, mükemmel yansıtıcı bir yüzeyin bir albedo'su vardır. 1,0; Siyah, mükemmel emici yüzey, 0.0 değerinde bir albedo değerine sahiptir.)

C tipi asteroitler, su, hidrojen ve oksijen sağlayarak uzay girişimleri için inanılmaz derecede değerli olabilecek uçucu maddelerle doludur. 

Tip S (Silisli asteroitler):

Bu tip asteroidlerin toplamın yüzde 17’si olduğu tahmin ediliyor. Kütlelerinde demir, magnezyum, nikel silikatlarla karıştırılmış metalik demir bulunur ve bu tür asteroitlerde Platin, Altın, Kobalt, Radyum, Titanyum, Molibden de bulunur. Bu grup, asteroit madenciliğinin artan maliyetini dengelemeye yardımcı olacak. Bileşimleri, demir ile karıştırılmış metalik demir ve magnezyum silikatlara sahiptir. S tipi asteroitler, iç asteroit kuşağına hakimdir. Albedo değerleri 0.1 ile 0.22 arasında değişmektedir. 

Tip M (Metalik asteroitler):

M tipi asteroitler, ana kuşağın orta bölgesinde yer almaktadır. Daha fazla bilgi için henüz yeterli analiz sonuçları elde edilmedi ancak bileşime metalik demirin ve nikelin hakim olduğu görülüyor. Orta derecede parlaktırlar. Albedo değerleri 0.1 ile 0.18 arasında değişir. Tip M, Dünya'daki göktaşı koleksiyonlarında temsil edilir. 

İlk olarak 1852'de keşfedilen 16 Psyche, en büyük M-tipi asteroittir. Hayabusa ve Stardust misyonları, m tipi asteroitler üzerindeki malzeme örneklerini Dünya'ya geri gönderdi. 

3- Uzay’In keşfi ve Asteroid Madenciliğinin Hedefleri Nelerdir?

Dünyamızdaki teknolojik gelişmeler bazı elementleri dünyada bulunanlardan daha fazla talep ederken, sanayide büyük miktarlarda kullandığımız demir, nikel ve mangan gibi cevherlerin de kısa zamanda ihtiyaçlarımızı karşılamada yetersiz kalacağı tahmin edilmektedir.

İnsaoğlunun asteroitler üzerindeki araştırmaları üç ana amaç için yapılıyor.

Birincisi, su ve değerli madencilik faaliyetlerinden elde edilecek olanları  dünyada ve gelecekte uzayda bir koloni kurmak için kullanmak. Bu hammaddelerin uzayda mevcudiyeti, bu tür malzemelerin yörüngeye fırlatma maliyetini ortadan kaldıracaktır ve uzayda bir yerleşim için avantaj sağlayacağı görüşü vardır. Bu tür tesisler, Dünya'da inşa edilebileceklerden çok daha büyük uzay araçları inşa etme ve uzayda hareket etme yeteneği sağlayacaktır.

İkincisi, güneş sistemimizin dışında bir yörüngeye sahip olan asteroidin üzerine bir uzay aracı yerleştirmektir, böylece bir asteroid yörüngesiyle uzayın derinlikleri veya yörünge dışında kara delikler hakkında araştırma yapabilmek amaçlanmaktadır.

Üçüncü olarak da, Dünyamızın yakınından geçen asteroitlerin, çarpma riskleri hesaplamak ve önlem almak için yapılmaktadır. Bunun ilk aşaması olarak, Dünyamıza yakın seyreden asteroidlerin NASA tarafından takip edilmesidir. Bu takip için asteroidlerin canlı konumlarının simülasyonuna ise https://cneos.jpl.nasa.gov/ca/ adresinden ulaşılmaktadır. 

4- Uzay’ın keşfi açısından nasıl bir teknolojik yol izlenmektedir ?

Araştırma yönümüzü uzaya dönmek, Dünya'daki teknolojik araştırmalarımıza da yön vermektedir. Ay ve Mars yüzeyindeki regolitin morfolojisi ve kimyası birçok yönden incelenirken, bir yapı taşı olarak nasıl değerlendirilebileceği de inceleniyor. Bu malzemelerden yapı malzemesi yapılarak inşaat yapılması için 3D yazıcılar geliştirilmektedir.

Uzay araştırmaları alanında, öncelikle olası enerji kaynakları olarak güneş enerjisi çalışılsa da, helyum 3 kaynağı üzerine araştırmalar devam etmektedir. Zamanla, güneş radyasyonuna maruz kalma, maruz kalan malzemelerin fiziksel, kimyasal ve optik özelliklerini değiştirir ve ayrıca bu nesnelerin yüzeylerine önemli miktarda helyum verebilir. Bu, güçlü bir enerji kaynağı olarak uzay madenciliğinin önemli araştırma konularından biridir. 

Uzay madenciliği ve keşif stratejisinin olmazsa olmazı su kaynağı araştırmaları içindir. Hidrojen ve oksijen, uzaydaki en temel iki malzeme olarak kritik öneme sahiptir.

Su, insan yaşam döngüsünde, tarımsal üretimde ve uzay araçları ve ekipmanları için yakıtta en kritik bileşendir. Uzayda 24 saat boyunca atmosferin etkisi olmadan güneş enerjisi alarak suyu hidrojen ve oksijene ayırmak ve yakıt pilleri aracılığıyla yeniden birleştirerek elektrik elde etmek mümkündür. Su ekonomisini destekleyen teknolojiler, uzay gelişimine öncülük etmede önemli bir rol oynayacağı açıktır.

Dünya'dan uzaya su götürmek son derece maliyetlidir. Makinelerle yerçekimine meydan okurken, gemideki her bir gram roket yakıtı toplam maliyete etki edecektir.

Asteroitlerde neredeyse saf halde bulunan nikel ve demir içeriği, dünyamızda devam eden çelik endüstrisi ve çelik üretimi için de ideal bir hammadde kaynağıdır. Tüketmekte olduğumuz Nadir Toprak Elementleri ve Platin Grubu Metallere dünyamızda teknolojilerimizin gelişmesi için çok ihtiyaç vardır. Altın, demir, nikel, kobalt, silika, rutenyum, neodmiyum ve benzeri elementlerin yanı sıra lantanit grubu elementler de yeni teknolojilerin geliştirilmesi için vazgeçilmezdir. 

Periyodik cetvelde bilinmeyen yeni bir element veya uzaydaki yaşamın özelliklerini gösterecek yeni biyoçeşitlilik veya kara deliklerden daha detaylı bilgiler gibi belirsizliğin sınırlarını aşacak yeni bilgiler de öğrenmeyi hedefliyoruz.

Ay'ın ve uzayın Dünya'ya herhangi bir doğal veya dünya dışı saldırı için bir savunma üssü olarak kullanılması da bu faaliyetlere dahildir. 

5-Uzay’ın Keşfi ve Asteroid Madenciliği Güncel Sorunlar Nelerdir ?

Böylesine büyük bir operasyonun daha başındayız. Teknik ve operasyonel yeteneklerimiz bir yana, ekonomik ve sosyal açıdan diğer her şey sadece öngörülemeyen bir belirsizlik durumunda.

5.1-İdari ve Hukuksal Sorunlar

Uzaydan gelen hastalıklardan veya saldırılardan tüm insanlık etkilenecek olsa da, Bu saldırılara karşı nasıl bir yol izlenmesi gerektiği belirsizdir. Bu riskleri tüm insanlık hepbirlikte yüklenirken, uzaydan gelen faydaların insanlığın tamamı tarafından paylaşması gerektiği de tartışılan konulardan birisidir.

Uzaydan elde edilecek değerli metal ve minerallerin dünyada veya uzayda işlendiğinde nasıl ve kime vergilendirileceği konusunda da belirsizlik var.  Uzay alanında araştırma yapan şirketlerin, ülkelerin veya tüm dünyanın bir değeri olup olmadığı konusunda tartışmalar devam ediyor. 

Bu alandaki tartışmalar, "Birleşmiş Milletler Deniz Hukuku Sözleşmesi" aracılığıyla, uluslararası deniz hukuku perspektifinden uzay, yörüngesel uzay ve derin uzay kavramları üzerinden çözüme kavuşturmak gerektiği görüşüyle yürütülmektedir.

Firmalar bu alanda emeklerinin karşılığını almak isterken, bu talebi destekleyen ve yönlendiren devletler bu alandaki haklarını gözetmektedir. Öte yandan, uzaydan gelecek herhangi bir hastalık, saldırı veya asteroid varlığının yeryüzündeki tüm insanları etkileyeceği açık olduğu için uzay faaliyetlerinin insanlığın ortak mirası olarak kabul edilerek hareket edilmesi gerektiği, ağırlık kazanan bir görüştür. Bu görüş, tüm insanların bu bilgi düzeyine ulaşılmasına katkıda bulunmaya ve insanlığı uzaya çıkarmak için yapılan çalışmalara katılma hakkına sahip olduğunu savunur. 

Bir diğer yaklaşım da hava hukuku esasa alınarak gösterilen yaklaşımdır. Hava hukuku, bir devletin üst hava sahası üzerindeki tam ve münhasır egemenliğinin 1919 Paris Sözleşmesinde onaylanmasıyla başlamıştır. 1957'de Sputnik I'in ve 1958'de Explorer'ın fırlatılmasıyla uzay hukuku tartışılmaya başlandı.

Aralık 1968'de 'Astronotların Kurtarılması, Astronotların İadesi ve Uzaya Fırlatılan Cisimlerin İadesi Anlaşması' (Tescil Sözleşmesi), 1976 yılında Birleşmiş Milletler Genel Kurulu tarafından kabul edilerek yürürlüğe girmiştir. 1967'den beri müzakere edilen ve 'Uzay Antlaşması' olarak adlandırılan 'Ay ve Diğer Gök Cisimleri' de dahil olmak üzere Devletlerin Dış Uzayın Kullanımı ve Keşfine İlişkin Faaliyetlerini açıklayan Ay Anlaşması 1984 yılında Birleşmiş Milletler Genel Kurulu'nda kabul edilerek yürürlüğe girmiştir. Bu anlaşmaya göre de, uzayın keşfi ve kullanımı, tüm ülkelerin yararına olacak ve tüm insanlığın ortak yetkisi altında olacaktır. 

Uluslararası hukuk, köleliğin ve çocuk idamlarının yasaklanması, insan hakları ihlallerinin önlenmesi gibi bazı meselelerde devletlerin egemenliğini istisnai olarak ortadan kaldırır, insanlığın ortak faydası olarak görür. 'Jus cogens' bu istisnai durumların uluslararası hukuktaki karşılığı olan terimdir. Uzay hukukunda 'uzayın barışçıl kullanımı' ilkesi yaygın olarak 'jus cogens' olarak kabul edilse de devletlerin ve destekledikleri özel şirketlerin uzayda bir 'egemenlik savaşı' sahnesinde oldukları açıktır. Bu yönüyle, uzay hukukunda hakların korunmasını sağlamak için güç merkezinin nasıl şekilleneceği ve yapılandırılacağı konusunda da ülkeler arasında fikir birliği yok. 

Uzay yarışının galibi dünyadaki güç dengesinde ağırlık merkezi olacağından, bu yarışın galibinin kendi yasasını uluslararası alanda dayatacağı da açıktır. İnsan haklarının nasıl korunacağı ve araştırma faaliyetlerini yürüten ülkelerin bu araştırmaları nasıl finanse edecekleri soruları, gelecekte verilecek kararları da etkileyecektir. 

5.2-Teknik Sorunlar

Uzayda bulunan asteroitlerden hammadde yakalama, taşıma ve işleme operasyonu, yalnızca kağıt üzerinde bir görev mimarisidir. Dünyada istenilen şekil ve seviyeye getirilerek üretime hazır hale getirilmesi işlemi de halen kağıt üzerinde bir düşüncedir. Şu anda bunu başarabilecek teknik imkanlara sahip hiçbir devlet veya şirket mevcut değil.

Ne yazık ki, henüz sıfır/mikro yerçekimi ortamı için özel olarak hiçbir madencilik tekniği de geliştirilmemiştir.

Uzay araçları ve 3D yazıcılar gibi üretim cihazlarıyla ay yüzeyinde bir tür silika tozuna benzeyen mineral tozu sorunu insan sağlığı açısından da bariz problemlerdir.

Uzayda üretim ve uzaya ilk yerleşim için yenilenebilir organik veya inorganik yapıya sahip hibrit robotların yapılması, güneş enerjisi sistemlerinin otomatik kurulması konusunda bilimsel çalışmalar da devam ediyor.

Bu yapıların biyolojik ve radyasyon risklerini de ortadan kaldırmaya yönelik çalışmalar da henüz tanımlanmamıştır. Bu kadar yüksek ve değerli metal üretiminin dünya ekonomisi ve yeni piyasa koşulları açısından etkileri de büyük bir belirsizlik alanıdır.

Ayrıca Avrupa Uzay Ajansı'nın verilerine göre şu anda yüz milyonu aşkın parçadan oluşan ve on bin tona yaklaşan atık, yörüngede saatte 30 bin km'ye yaklaşan hızlarda kontrolsüz olarak dolaşıyor. Bazen dünyamıza da düşmekte olan bu uzay çöplerimizin akıbetinin ne olacağı konusu da belirsizliğini sürdürmektedir. 

6- Sonuç

Uzay madenciliğinin tarihi kökenleri meteorlardan kılıç yapan antik demircilerle başlamıştır. Günümüzde, hayal olarak tasarlanan yapıların, teknik gücümüz ilerledikçe hayallerimizi gerçekleştirmek için adımlara dönüştüğüne tanık oluyoruz. 

Asteroit madenciliğinin geliştirilmesi, birçok teknolojinin geliştirilmesini gerektirecektir. Diğer taraftan, asteroit madenciliği teknolojilerindeki gelişmeler, gelecekte bilinen elementler için daha fazla araştırma ve uygulamaya yol açacaktır.

Maden çıkarmadan işlemeye ve sıfır yerçekimi üretimine kadar, bu teknolojiler, tıpkı doğrudan madencilik ve tarım fırsatlarının dünya çapında insani genişlemeyi teşvik etmesi gibi, insanlığın Güneş Sistemi boyunca sıçramalı genişlemesini de başlatacaktır.

Uzay madenciliği alanında yapılacak ilerlemelerin teknik ve sosyal olarak dünyamız ve insanlık için yeni bir dönem açacağı açıktır. Çelik ve enerji alanındaki liderliklerinin dünya hakimiyetini sağlamış olduğu tarihsel bir vaka olarak önümüzdedir. Teknik ilerlemenin ve uzaya gitme çabalarının bu ülkelere sağladığı büyük teknolojik gelişmeler, yakın tarihimizin hafızasındadır. 

Teknolojide lider ülkenin bilgi üretimini kontrol ederek dünya üzerindeki gücünü ortaya koyduğu günümüz dünyasından, uzay teknolojilerinde başarılı olacak ülkelerin kültürel kod ve yasaları da işleyecekleri bir dünyaya adım atacağız. 

Tüm dünyanın bilimsel katkı yaptığı uzay teknolojileri, 1980’lerden itibaren kullanılan bazı ürünlerin dünya çapında ticarileştirilerek finanse edilmesi politikasıyla insanlık olarak hepimizin ortak çaba sarf ettiği bir yola dönüşmüştür.
 
İnsanoğlu hayallerinin sınırına yaklaştıkça, isteklerini gerçekleştirmek için elde ettiği gücün insani değerlerle olan sınavlarını da verecektir. Uzayla irtibatımız, yolculuğumuz ve orada amaçladığımız yaşam biçimleri; zaman ölçümüzü ve yaşam biçimimizi kaçınılmaz bir dönüşüme sokacaktır.