Uzay Sektöründe Kimya Mühendislerinin Görevleri
Tarih: 2 Mayıs 2021
Hepimiz gökyüzünü görmek ister ve merak ederiz. Bu merak ve bağ gökyüzü ile aramızda binlerce, on binlerce hatta daha uzun zamandır var. Bu hafta sizlerle uzay sektöründe kimya mühendislerini ilgilendiren konuları derledik.
Kimya Mühendislerinin çalışabileceği sektörlerin alanları fazlasıyla geniş ve bu mühendislik bir temel mühendislik olduğundan bu haftaki yazımızda kimya mühendislerinin uzay sektöründe ne tür görevler üstlendiğini inceleyeceğiz.
Kimya mühendislerinin katkıda bulunabileceği alanları incelemek gerekirse:
1. Akışkanlar Dinamiği- Kimya mühendisliği eğitiminde kimya mühendisleri, sıkıştırılabilir(gaz fazı) ve sıkıştırılamaz(sıvı fazı) akışkanların eğitimini almaktadır. Sıvı yakıt roketleri temelinde kompleks yapılardır(boşa roket bilimi denmiyor:) ). Yakıt ve oksitleyicinin, tanktan motora doğru zamanda, doğru miktarda ve doğru sıcaklıkta aktarılması gerekmektedir. İlgili olduğu dersler: ısı ve kütle transferi (termodinamik).
2. Isı Transferi- Uzay bir vakumdur yani iyi bir yalıtkandır. Ders müfredatlarının bir parçası olarak ısının nasıl farklı materyallerde transfer edildiği ve buna ek olarak ısı geçişinin nasıl yapıldığı öğrenilir.
3. Materyal Bilimi- Uzay istasyonlarında, uydularda ve roketlerde kullanılan malzemeler çokça korozif olabilmektedir. Kimya mühendisleri materyaller arasındaki ilişkileri ve hangi materyallerin ekstrem koşullara dayanıklı olduklarını öğrendiklerinden, işe bu taraftan da bağlıdır.
4. Reaksiyon Enerjisi- Yanan roket yakıtı hayli yüksek ekzotermik bir reaksiyondur. Bu yanmanın kontrollü bir şekilde gerçekleşmesi gerekmektedir.
5. Kontrol- Uzay istasyonu, roket ve uyduların her şeyi çok iyi kontrol edilmelidir aksi takdirde majör problemler doğururlar. Kimya mühendisleri genel disiplinde kimyasal reaksiyon/reaktörlerin eğitimini almış olsalar da, bu dolaylı yollardan uzayla bağlantılı olabilir. Örnek olarak, astronotların seyahat ettiği kabinlerin sıcaklığının belirli aralıklarda tutulması.
Kimya Mühendislerinin Uzay Sektöründe Çalıştığı Konulardan Birinin Yakın Bir İncelemesi
Uzay sektörü, uzunca zamandır fizikçiler ve makine mühendislerinin aktifçe çalıştığı bir sektördür. Sistemin arkasındaki kimya mühendisleri ve kimya alanı ile uğraşan kimya personelleri fizikçiler ve makine mühendislerinin gölgesinde çalışmaktaydı.
Uzay araştırmaları gün geçtikçe Dünya’dan uzaklaşmaya sebebiyet verdiğinden, kimya mühendislerine olan ihtiyaç belirgin bir şekilde artmıştır. Aracın yörüngeye ulaşabilmesi için fırlatma sistemlerinde öncelikle sıvı hidrojen ve sıvı oksijen kimyasal itiş gücü olarak kullanmaktadır.
Hidrojen ve oksijen gibi gaz halindeki bileşiklerin sıvılaştırılması ve roket yakıtı için kullanılacak kadar yoğun hale getirilmesi büyük bir özen ve maliyet gerektirmektedir. Bu düşük sıcaklıktaki sıvılar, kriyojenik(Kriyojeni, fizikte çok düşük sıcaklıklarda yapılan üretim ve işlemler için kullanılan terimdir.) olarak bilinen özel bir alana girer.
Kriyojenik tanklar.
Dünyada, yörüngede veya başka bir dünya dışı cisimde kullanılmak üzere soğuk çalışma koşulları üretme bilimi ve sanatı olan kriyojeni, güneş sistemimiz içinde seyahat etme kabiliyetimiz için giderek daha önemli hale geldi. Seyahat için kriyojenik yakıtların üretimi ve bu sıvıların uzun süreli depolanması gereklidir. Keşiflerimiz Dünyadan uzaklaştıkça, bir gidiş dönüş yapmak için gerekli yakıtları nasıl üreteceğimizi de ele almamız gerekmektedir. Bu seferlerin maliyeti ve boyutu en iyi ihtimalle aşırıdır. Gidiş-dönüş için hayatta kalmamız için gereken her şeyi alırsak, yakın gelecekte seyahat etme şansımızı geçersiz kılmış oluruz. Dünyadaki ilk keşiflerde olduğu gibi, enerjimizin ve yaşam desteğinin çoğunu gök cisimlerinden toplamamız gerekmektedir.
Kimya mühendisleri, kompleksin uzaya kaldırılıp varış yerine teslim edilebilmesi için bir üretim tesisinin tamamını minyatür olarak yeniden üretme olasılığı ile karşı karşıyadır. Normalde kimya mühendislerini ilgilendirmeyen diğer bir alan, bir uzay aracının fırlatılması ile yüklerin maruz kaldığı aşırı fiziksel boyutlardadır. Hemen hemen tüm yerçekimi kuvvetlerinin ani kaybını izleyen aşırı hızlanmalar, normal ekipman tasarım/kullanım koşullarının çok dışındadır.
Kimya mühendisleri, kompleksin uzaya kaldırılıp varış yerine teslim edilebilmesi için bir üretim tesisinin tamamını minyatür olarak yeniden üretme olasılığı ile karşı karşıyadır. Normalde kimya mühendislerini ilgilendirmeyen diğer bir alan, bir uzay aracının fırlatılması ile yüklerin maruz kaldığı aşırı fiziksel boyutlardadır. Hemen hemen tüm yerçekimi kuvvetlerinin ani kaybını izleyen aşırı hızlanmalar, normal ekipman tasarım/kullanım koşullarının çok dışındadır.
Son olarak sizlerle uzayda bulunan kimya mühendislerini de paylaşmak istedik:
Dr. Leroy Chiao
Dr. Mae Jemison(Kendisini “One Strange Rock” belgeselinde izlemiş olabilirsiniz)
Dr. Donald Pettit
Dr. Albert Sacco, Jr
Dr. Bobby Satcher, Jr.
Dr. Lodewijk Van Den Berg
Astronotlar sırayla soldan sağa yerleştirilmiştir.
İleri Okuma İçin:
1. Olurda bir gün SpaceX şirketinde Kimya Mühendisi alanında çalışmak istersiniz diye sizin için linki hemen buraya bırakalım.
https://www.glassdoor.com/Jobs/SpaceX-chemical-engineer-Jobs-EI_IE40371.0,6_KO7,24.htm
2. Bu alanda daha fazla bilgi edinebileceğiniz blog sitesi:
https://ichemeblog.org/