MAKALELER

Bilindiği üzere NASA, Artemis misyonuyla 2024 yılının sonlarına doğru ilk kadın ve bir sonraki erkek astronotu Ay'ın büyük ihtimalle Güney Kutbuna indirmeyi planlıyordu. Bunun için astronot seçimleri tamamlandı, astronot eğitimleri başladı ve Space Launch System (SLS) yani Uzaya Fırlatma Sistemi ile Human Landing System (HLS) İnsanlı İniş Sistemi roketleri de inşa edilerek monteleri tamamlanmaya ve denenmeye başladı.

Apollo İniş Bölgeleri ve Potansiyel Artemis III iniş bölgeleri

Kaynak: Ajans bilgilerinin NASA OIG sunumu.

Ancak, tüm Dünya bu konuda geri sayıma çoktan başlamışken, bugün NASA müfettişi raporlarının sonuçları yayınlanınca bizim açımızdan beklenmedik sonuçlar ortaya çıktı. Başmüfettiş kısaca şu sonuçlara varmıştı:

“Uzay giysisi gelişiminde beklenen bu gecikmeler göz önüne alındığında 2024’ün sonlarında Ay’a iniş yapmak mümkün değil. “

Öncelikle NASA'nın uzay giysisi üretimi çalışması programından haberdar olmayanlar için yine aynı müfettiş raporlarında bulduğumuz bilgileri paylaşalım. NASA, ilk olarak 1974 yılında Extravehicular Mobility Units yani EMU, Türkçesiyle de Araç Dışı Hareketlilik Ünitesini yani bizim bildiğimiz astronot kıyafetlerini, Uzay Mekiği Programı için Hamilton Standart ve ILC Dover tarafından tasarlattı.

NASA'nın devam eden uzay giysisi geliştirme çabaları, ISS kıyafetlerinin yerini alacak bir Exploration Extravehicular Mobility Units yani kısaca xEMU,Türkçesiyle Keşif Araç Dışı Hareketlilik Ünitesi yani kaşif astronot kıyafeti inşa etmek ve Ay'da ve nihayetinde Mars'taki görevler de dahil olmak üzere derin uzay ortamlarında insan keşiflerini mümkün kılmaktır.

2007'den beri NASA, üç ayrı araç dışı uzay giysisi geliştirme çabasına girişti:

(1) Constellation Space Suit System;

(2) Gelişmiş Uzay Giysisi Projesi; ve

(3) İki ayrı Ajans programı tarafından finanse edilen xEMU (bkz. Şekil 1).

Kaynak: Ajans bilgilerinin NASA OIG sunumu.

2007 ve 2016 yılları arasında NASA, Constellation Space Suit System ve Advanced Space Suit Projesi aracılığıyla paralel olarak astronot kıyafeti teknolojileri geliştirdi. Ancak, Constelletion yani Takımyıldız Programının Ekim 2010 tarihinde iptal edilmesinden sonra, NASA yetkilileri Constellation Space Suit projesinde bazı kısımları seçerek Haziran 2016’ya kadar bir astronot kıyafeti tasarlamaya devam ettiler. Buna rağmen, Advanced Space Suit Projesi, NASA'nın birincil astronot kıyafeti teknolojisi geliştirme çabası haline geldi ve Z-1 ve Z-2 basınçlı giysi prototipleri ve test için yeni geliştirilmiş bir gelişmiş taşınabilir yaşam destek sistemi ile sonuçlandı. 2016'da NASA, xEMU'nun kurum içi geliştirilmesine devam etmek için Araç Dışı Faaliyet (EVA) Ofisi kapsamında her iki projenin çabalarını birleştirdi.

Z-1 basınçlı astronot kıyafeti prototipi, Oceaneering International'ın ayrı çabalarından oluşuyordu. Inc. ve ILC Dover, daha sonra NASA tarafından entegre edilmiştir. Bu kıyafet, modifiye omuz ve kalça eklemleri aracılığıyla artan hareket kabiliyetine ve farklı basınçlarda çalışma kabiliyetine sahip arka eklem ve yumuşak bir üst gövdeye sahipti.

Z-2 prototipi, Z-1'den astronotların engebeli arazide yürümelerini sağlamak için geliştirilmiş üst ve alt hareketlilik dahil çok sayıda yükseltme içeriyordu.

Müfettiş raporuna göre, bu çabaların hiçbiri Temmuz 2021 itibariyle uçuşa hazır bir astronot kıyafeti ile sonuçlanmadı.

xEMU'nun geliştirilmesi, NASA'nın ISS'de kullanılan 45 yıllık kıyafetlerin değiştirilmesi gerektiğinin farkına varmasına yanıt olarak geldi ve 2017'deki NASA Geçiş Yetkilendirme Yasası kapsamında derin uzay araştırmalarının ihtiyaçları kapsamında bir kongre göreviyle birleşerek gelişmiş bir astronot kıyafeti için bir plan sunmaya başladı. Buna karşılık, NASA'nın EVA Ofisi, ISS'de kullanılmak üzere eskiyen EMU'nun yerini alacak ve Artemis görevlerinin ihtiyaçlarını karşılayacak xEMU'yu geliştirmeye başladı. Özellikle, NASA'nın, şu anda 2024’ün sonlarında yapılması planlanan Artemis III görevi sırasında astronotların Ay'ın yüzeyini keşfetmesini sağlamak için tam işlevli iki xEMU'ya ihtiyacı var.

Johnson Uzay Merkezi'ndeki EVA Ofisi, xEVA Projesi aracılığıyla xEMU ve NASA'nın araç dışı faaliyetlerinin gelişimini yönetir. Temmuz 2019'da, ay yüzeyindeki görevler için xEMU'dan yararlanma kararı ile xEVA Projesi, Ağ Geçidi Programı altına taşındı. Daha önce NASA, xEMU astronot kıyafetini aklında belirli bir program olmadan geliştiriyordu; bu nedenle, xEVA Projesi herhangi bir belirli program ofisinden bağımsız olarak yürütülmüştür. Ofis için programatik yetki artık Ağ Geçidi Programı kapsamına girse de, hem HLS hem de ISS programları, xEVA Projesi'nin ana paydaşları olmaya devam etmektedir.

xEVA Projesi ve Bileşenleri

NASA'nın xEVA Projesi, xEMU olarak bilinen yeni nesil astronot kıyafetini, NASA ve ILC Dover tarafından 1990'da geliştirilen mevcut araç dışı uzay giysisinin teknolojilerini ilerletmek için 2007'den beri yürütülen çalışmalardan kurum içinde inşa ederek tasarlıyor ve daha geniş bir boyut aralığına uyum sağlamak ve uyum, konfor ve hareket kabiliyetini geliştirmek için yeni bir tasarım üretiyor. Özellikle, iyileştirmeler arasında, Apollo misyonları sırasında yaşanan "tavşan atlamalı" astronotları ortadan kaldıracak, yürümek ve diz çökmek için oldukça hareketli bir alt gövde yer alıyor. Şekil 4'te gösterildiği gibi, xEVA sistemi, Keşif Taşınabilir Yaşam Desteği Alt Sistemini (xPLSS), Arama Basınçlı Giysi Alt Sistemini (xPGS) ve Arama Bilişimi (xINFO) Alt Sistemini içeren xEMU'dan oluşur; araç dışı faaliyetleri desteklemek için gerekli araç ve gereçler; ve Donanıma Uygun Araç Arayüzü (VISE).

 

xEMU astronot kıyafeti

 

xEMU Bileşenleri

 

xPLSS, uzay aracının dışındayken bir astronotun yaşam destek sistemidir. Bir sırt çantası gibi giyilen xPLSS, astronota oksijen sağlar ve giysinin içinde oluşan karbondioksiti, kokuları ve nemi giderir. xPLSS ayrıca oksijeni dolaştırmak için bir fan ekleyerek vücut sıcaklığının korunmasına yardımcı olur. Yüksek düzeyde sıkıştırılmış teknolojiler seti ile xPLSS, xEMU'nun en karmaşık ve pahalı bileşenidir. Şekil 5, xPLSS geliştirmeye genel bir bakış sağlar.

Keşif Basınçlı Giysi Alt Sistemi

Uzay giysisinin görünen kısmının geri kalanı, bir astronotun vücudunun etrafında uygun basıncı muhafaza ederek uzay boşluğunda canlı tutmaya ve aynı zamanda fiziksel operasyonlar için hareketlilik sağlamaya hizmet eden xPGS olarak bilinir. xPGS, astronotu yalıtan, ısı kaybını önleyen ve astronotu mikrometeoroidlerden ve giysiyi delebilecek ve basıncını düşürebilecek diğer yörünge döküntülerinden koruyan bir termal malzeme ile kaplıdır. xEMU için geliştirilen xPGS ayrıca Sert Üst Gövde, kask, araç dışı vizör tertibatı, omuz eklemleri, eldivenler ve çizmeleri içerir. Astronotlar, xPGS'nin altında, vücut ısısını düzenlemeye yardımcı olmak için soğuk suyun aktığı sıvı soğutma ve havalandırma giysileri giyerler.

Keşif Bilişimi Alt Sistemi

xINFO, xEMU'nun yüksek çözünürlüklü video, çalışma sahası aydınlatması, yüksek hızlı giysi veri kaydı ve ilgili anten iletimi ve elektrik tesisatları aracılığıyla bağlantı dahil olmak üzere araç dışı faaliyetler sırasında mürettebat özerkliğini destekleyen aviyoniklerinden oluşur. Artemis III'ten sonra xINFO'ya gelecekteki yükseltmeler bekleniyor.

Araçlar ve Ekipman xEVA sisteminin araçları, fiziksel destek (tırabzanlar ve yürüme yardımcıları), genel ay jeolojisi görevleri (tırmık, numune toplama torbaları ve kepçe), inşaat faaliyetleri (anahtar, matkap ve makas) ve diğer teçhizat için kullanılan ekipmanları içerir.(toz azaltma araç kiti ve ABD bayrağı).

Ekipmana Uygun Araç Arayüzü VISE

Bir giysinin birden fazla uzay aracıyla arayüz oluşturmasını sağlayan duvara monte bir raftır. VISE, xEMU'yu araç sıvılarına, güce, giysi/ekip stabilizasyonuna, verilere ve iletişime bağlar. Donanım uzay aracına özeldir; bu nedenle, NASA şu anda ISS ve HLS için ayrı VISE birimlerini özelleştiriyor.

Uzay Giysisi Tasarım ve Geliştirme için Satın Alma Stratejileri

2017'de NASA, xEMU takımlarını kendi bünyesinde tasarlamaya, test etmeye ve üretmeye karar verdi. Sonuç olarak, Ajans 27 farklı yüklenici ve satıcı tarafından sağlanan bileşenlerden oluşturulan altı takımın ana entegratörü olarak hizmet edecektir:

• Test etmek için kullanılacak bir tasarım doğrulama ve test (DVT) takımı uzay giysisinin astronotlar giymeden önceki tasarımı ve özellikleri,

• Giyilirken yaşam destek sistemlerinin paralel testi için iki yeterlilik kıyafeti,

• ISS ekibi tarafından uçuş testine tabi tutulacak ve ISS'de kalacak bir ISS Gösteri (ISS Demo) kıyafeti sürekli kullanım için ve

• İki uçuş giysisi. Bu, 40 yılı aşkın süredir ilk kez NASA'nın tamamen yeni bir araç dışı uzay giysisinin geliştirilmesine öncülük etmesidir.

Bahsedildiği gibi, NASA daha önce Uzay Mekiği Programı için ilk EMU'yu entegre etmek ve inşa etmek için Hamilton Standard ve ILC Dover ile sözleşme yapmıştı. Ajans daha sonra 2009'dan 2016'ya kadar Constellation Program EVA Projesini geliştirmek için Oceaneering International ile ortaklık kurdu. Ajans, yüklenici ve satıcı desteğiyle altı xEMU inşa etmeyi ve ardından ek takımların üretimi için bir sözleşme düzenlemeyi planladı. Ancak, Nisan 2021'de NASA, tüm xEMU geliştirme ve uçuş birimlerinin ilk yapısını desteklemek için bir hizmet sözleşmesi kullanmak için önerilen satın alma yaklaşımını değiştirdi.

NASA'NIN YENİ NESİL UZAY TAKIMLARININ GELİŞTİRİLMESİ ÜZERİNDEKİ ÇOKLU ZORLUKLAR, 2024'TE AY İNİŞİNİ ENGELLEYECEK

NASA'nın mevcut programı, uçuşa hazır ilk iki xEMU'yu Kasım 2024'e kadar üretmektir, ancak Ajansın bu hedefi karşılamada önemli zorluklarla karşılaşacağını gördük. Bu program, planlanan tasarım, doğrulama ve test takımı, iki yeterlilik takımı, ISS Demo takımı ve finansman eksiklikleri, COVID-19 etkileri ve teknik zorluklar nedeniyle iki ay uçuş takımının tesliminde yaklaşık 20 aylık genel bir gecikmeyi içermektedir. Bunlar projede zamanlama marjı bırakmayan gecikmeler. Bu zorluklar göz önüne alındığında, uzay giysisi geliştirme konusundaki mevcut yaklaşımın 2024'te bir Ay inişini engelleyeceğine inanıyoruz. İleriye bakıldığında, HLS, ISS ve Gateway gibi kilit Program paydaşlarından teslim tarihi hedefleri de dahil olmak üzere gelişen ve rekabet eden gereksinimler, uzay giysisi geliştirme ve üretiminde gelecekteki maliyet, program ve performans sorunları riskini artırır. Ayrıca, uçuşa hazır iki uzay giysisi tamamlandığında, NASA yeni nesil uzay giysilerinin geliştirilmesi ve montajı için bir milyar dolardan fazla harcamış olacak.

NASA, Yeni Nesil İlk İki Uzay Giysisi Uçuşa Hazır Olmadan Önce 1 Milyar Dolardan Fazla Harcayacak

2007'den beri NASA, uzay giysisi geliştirmeye yaklaşık 420,1 milyon dolar harcadı. Ajans ileriye dönük olarak yaklaşık 625,2 milyon dolar daha fazla yatırım yapmayı planlıyor ve bu da tasarım, test, kalifikasyon, bir ISS Demo kıyafeti, iki uçuşa hazır kıyafet ve ilgili desteğe harcanan toplam tutarı 2025 mali yılına (FY) kadar 1 milyar doların üzerine çıkarmayı planlıyor. Mevcut xEVA programlarına göre ilk iki uçuşa hazır uzay giysisi ne zaman hazır olacak?

Uzay Giysilerinin Geliştirilmesindeki Gecikmeler 2024 Aya İnişini Engelleyecek

2019'dan önce, NASA'nın xEMU'yu tasarlama, test etme ve geliştirme programı, 2023 yılına kadar ISS'ye ve 2028 yılına kadar Artemis III misyonuna uçuşa hazır uzay giysileri sağlamaktı. 2024, NASA'nın programını 4 yıl hızlandırması gerekiyordu. Artemis III görevine hazırlanırken, 2019'da NASA, xEVA Projesi'nin entegrasyon için en geç 31 Mart 2023'e kadar HLS Programına insan dereceli xEMU uçuş takımlarını teslim etmesini istedi.13 Mart 2021 itibariyle, bu tarih 2021 mali yılında uzay giysisi geliştirme fonunun azalması, COVID-19 etkileri ve devam eden teknik sorunlar nedeniyle 20 ay ertelendi yani Kasım 2024.

Finansman Sorunları

FY 2021 için Kongre, NASA'nın Gateway (Ağ Geçidi) Programı için talep ettiği toplam miktarın yüzde 77'sini onayladı. Sonuç olarak, Ağ Geçidi Programı yetkilileri, xEVA bütçesi için planlanan fonu 209 milyon $'dan 150 milyon $'a düşürdü (yüzde 28 düşüş), bu da xEMU geliştirme programında en az 3 aylık bir gecikmeye neden oldu. Sonuç olarak NASA, başlangıçta planlandığı gibi 2021 mali yılının başında DVT takımı için xPGS bileşenlerini ve kalifikasyon takımı için uzun uçlu donanımı tedarik edemedi. 2021 mali yılında ek 9,3 milyon dolar almayan xEVA Projesi, Artemis III ay takımının teslimatı için 6 ila 9 aylık ek bir gecikme ve 3 aylık bir slip ile sonuçlanacak olan ikinci yeterlilik xEMU davasını kaldırmayı düşünüyor. Finansman, 2021 mali yılının ötesinde öngörülen tutarların altında devam ederse, program daha da kayacak ve işi tamamlamak ve yeni uzay giysilerini teslim etmek için gereken süre 2024'ün ötesine uzandığından, gelecekte ek maliyet artışına neden olacaktır.

COVID-19 Etkileri

COVID-19 pandemisinin kapanması ve uzay giysisi geliştirme programı üzerindeki gecikmelerin tam etkileri henüz belirlenmemiştir. Ancak, xEVA Projesi, Mart 2020'de başlayan ve Mart 2021'den itibaren devam eden aralıklı tesis kapanışları ve yüz yüze çalışma kısıtlamaları nedeniyle en az 3 aylık bir gecikme yaşadı.

Teknik Zorluklar

DVT takımının montajı, program gecikmelerine katkıda bulunan xPLSS ile ilgili çok sayıda teknik zorluk yaşadı.

xPLSS kontrolörlerinin devre kartları, kritik yaşam destek bileşenlerini kontrol eden aviyonikler olan Dikkat ve Uyarı Sistemini güncellemek için yeniden çalışma gerektiriyordu. Bu tür bir yetenek olan Uzaydan Uzaya Keşif EMU Radyosu, xEMU aviyonik sisteminden kaynaklanan kritik olmayan herhangi bir arızanın iletişim sisteminde kritik arızalara yol açmamasını sağlayacak bir işlevle güncellendi.

• Astronotların tüm kritik fonksiyonları kontrol etmek için kullandığı xPLSS'nin uçuş benzeri Görüntüleme ve Kontrol Ünitesi, üretim gecikmeleri yaşadı. Başlangıçta NASA, doğru boyutlandırmayı belirlemek için ticari olarak mevcut ürünleri kullanarak bir prototip oluşturdu. Geliştirme sürecindeki tasarım değişiklikleri ve yükseltmeler nedeniyle, NASA personeli, test için uygun işlevsellik sağlayan mevcut bir yedekleme birimi için üniteyi değiştirdi.

• Mart 2021'de, bir bileşen arızası nedeniyle DVT giysisi montaj işlemi beklemeye alındı. Spesifik olarak, personel karmaşık bir xPLSS arabirimi oluşturmak için yanlış özellikleri kullandı ve başarısızlığı DVT geliştirme sürecinde eksiklikler olduğunu gösterdi. NASA personeli bu sorunu

(1) program baskısına bağladı;

(2) daha önce kullanılan test kutusuna güven;

(3) ekip arasında bir iletişim arızası;

(4) deneyimsiz personelin eklenmesi de dahil olmak üzere proje ekibinin hızlı büyümesi;

ve (5) geliştirme testi sırasında yayınlanmamış bir çizimin kullanılması.

Ek olarak, uzay giysileriyle entegrasyonu sağlamak için gereken HLS araç donanımı olan xEVA VISE birimlerinin programı, NASA, HLS araç yüklenicilerinin seçimini erteledikçe kaymaya devam etti.

 

2024 Teslimat Hedeflerini Karşılayacak Hiçbir Program Marjı Kalmadı

NASA'nın program zorluklarını bir araya getiren şey, xEVA Projesi'nin 2024 aya iniş için iki xEMU uçuş takımını ve VISE birimini destekleyecek herhangi bir program marjının olmamasıdır. Finansman eksiklikleri, COVID19 Merkezi kapanışları ve daha önce tartışılan teknik zorluklar, xEVA'nın uçuş takımlarını Mart 2023'e kadar HLS Programına sağlama planını ve HLS'nin Nisan 2024'teki son kullanma tarihini temsil eden xEVA Projesi'nin yaklaşık 12 aylık program marjını ortadan kaldırdı. Donanım tamamlandıktan sonra, HLS Programının ihtiyaç duyduğu Donanımı uçuştan önce aya iniş araçlarına entegre etmek için 6 ila 10 ay, Mart 2021 itibariyle, ay kıyafetlerinin artık HLS Programının “ihtiyaç” tarihinden sonra Kasım 2024-8 ay içinde Johnson Uzay Merkezi'nden Kennedy Uzay Merkezi'ne gönderilmesi planlanıyor. Entegrasyon gereklilikleri göz önüne alındığında, kıyafetler en erken Nisan 2025'e kadar uçuşa hazır olmayacak ve şu anda planlanan 2024'ün sonlarında Ay'a iniş için xEVA sistemini kullanılamaz hale getirecek. Haziran 2021 itibariyle, takımlar hazır değilse NASA'nın herhangi bir acil durum planı yoktu. Benzer şekilde, Space Launch System (SLS) Uzay Fırlatma Sistemi ve Human Landing System (HLS) İnsanlı İniş Sistemi gibi diğer önemli Artemis bileşenlerinde devam eden gecikmeler de 2024 Ay’a inişini engelleyecektir.

Ağ Geçidi ve Orion Acil Durum Senaryosu Riskleri

NASA, bir sabit bağlantı birimi arızası veya basınçsızlaştırma olayı durumunda mürettebatın HLS ile Ağ Geçidi veya Orion arasında nasıl transfer olacağını ana hatlarıyla belirten acil durum senaryoları geliştirmiştir. Bununla birlikte, bu beklenmedik durum senaryoları, "operasyonel temel çizginin" - yani standart operasyon sırasında HLS, Gateway/Orion ve xEVA sisteminin planlanan konfigürasyonu - dışında olabilir ve mürettebatın güvenli bir şekilde transferini engelleyebilir.