Falcon roketleri nasıl dikey olarak inebildi?

Geçen yıl dünyanın aktif olan en güçlü roketi Falcon Heavy’nin fırlatışını canlı olarak yayımlamıştım. O yayının en heyecanlı kısımlarından biri hız kazandırıcı yan roketlerin (side booster) dünyaya geri dönerek dikey bir biçimde iniş yapmasıydı. 3. Roketin okyanustaki bir platforma inmesi planlanmıştı ama kıl payı kaçırarak okyanusa gömüldü. Çeşitli gecikmelerden ve ertelemelerden sonra 2 gün önce Falcon Heavy ikinci kez fırlatıldı. Bu kez YouTube yerine Instagram hesabımdan bir canlı yayın yaptım. Geçen sefer olduğu gibi bu olayın da en heyecan verici kısımlarından biri roketlerin geri dönüşüydü. Üstelik 3. Roket de başarıyla okyanustaki platforma iniş yapabildi.

Bu görüntüleri belli bir uzaklıktan izlediğimiz için roketlerin büyüklüklerini hayal etmekte zorlanabiliriz. Toplam 70 metrelik bu muazzam yapıların dünyaya geri dönen parçaları 40 metre yükseklikte. Eğer bir şehrin ortasına yerleştirebilseydik 12 katlı bir binadan daha yüksek olacaktı. Bu dikey iniş olayıyla ilgili başka bir benzetme yapacak olursak, İstanbul Ortaköy’deki meşhur Büyük Mecidiye Camii’nin iki minaresini saatte 6000 km hızla yerden 60.000 metre yüksekliğe çıkarıp sonra da 5 dakika içinde dikey olarak yerlerine kondurmak gibi bir şey. Bir zamanlar İstanbul’un fethi için gemileri karadan yürütme teknolojisi icat edilmişti. Şimdi uzayı fethetmek için bunları yapmak gerekiyor. İlginçtir ikincisinin gerçekleşmesinde de bir Türk ismin katkısı var.

Peki nasıl başarıldı bu olay? Nasıl oluyor da bu roketler dikey olarak iniş yapabiliyor? Aslında bunlara sadece roket demek doğru olmaz. Bunlar bildiğiniz uçan birer robot. Bildiğiniz uçan robotlar deyince tabi sadece filmlerdeki robotları biliyoruz. Bu roketlerin Optimus Prime’den tek farkı yürüyememesi. Ama tıpkı otobotlar gibi bunlar da otonom birer robot. Kendi uçuşunu ve inişini dış bir müdahale olmadan yine kendi içindeki bilgisayarları ve yazılımıyla gerçekleştiriyor. Peki bu yazılımları kimler nasıl geliştiriyor?

Her şey daha 9 yıl önce yayımlanan şu bilimsel makaleyle başladı. Mars’a gönderilen “Curiosity – Merak” adlı rover’ın tam istenilen noktaya inişini sağlamak için yapılmıştı bu çalışma. Makaleye imza atan 3 kişiden biri olan Dr. Behçet Açıkmeşe bu hassas inişi gerçekleştiren yazılımın algoritmalarından birini yazan kişi. Onun çalışma arkadaşı bu makalenin diğer yazarı Lars Blackmore, Elon Musk tarafından Space X’e transfer edildi ve roketlerin dikey inişini sağlamak üzere görevlendirildi.

NASA’nın Mars’a gönderdiği araçlar 20 km çapındaki bir dairenin herhangi bir yerine iniş yapabilecek hassasiyetteydi. Space X bu iniş yarı çapını 20 metreye kadar küçültmeyi başardı. Bir başka deyişle 9 yıl gibi kısa bir süre içinde iniş hassasiyeti 1000 kat arttırılabildi.

Peki bu neye mal oldu biliyor musunuz? Yüzlerce deneme yanılmaya. İlk denemeler yerleşim yerlerinden uzak ıssız alanlarda ve okyanuslarda yapıldı. Neredeyse tamamı başarısızlıkla sonuçlanıyordu bu denemelerin. Tabi bunlara teknik olarak “başarısızlık” diyoruz. Aslında SpaceX için bu denemeler bir çeşit okul oldu. Yapılan her hata da bir öğretmen.

İlk başarılı dikey iniş daha 3,5 yıl önce gerçekleşebildi. 9 yıllık bu öğrenme sürecinin son iki yılında 2017’den itibaren başarılı inişlerin sayısı başarısızları geçmeye başladı. Hatırlarsanız 2018’deki canlı yayında izlediğimiz üç roketten sadece ikisi başarıyla inebilmişti. %67’lik bu başarı oranının %100’e çıkartıldığına daha iki gün önce tanık olabildik. Gözlerimizin önünde hızla gelişen bir teknolojiyi izliyoruz. Hatalarla başlayıp, yapılan her hatadan bir şeyler öğrenerek kendini geliştiren bu insanlardan umarım biz de kendimize bazı paylar çıkartıyoruzdur. Buna tecrübe deniyor arkadaşlar. Deneyim sahibi olmak.

İstanbul’un fethi de bir gecede gerçekleşmemişti. Daha önce defalarca denenmiş ve başarısız olunmuştu. Başarı için ilk şart tecrübeli olmak. Tecrübeli olmak için yaşlanmanıza gerek yok, Fatih’in yaşında onun yaptığı gibi geçmişteki başarısız girişimleri doğru analiz edin yeter.

Gemileri karadan yürütmek için nasıl bir çok problem çözülmesi gerektiyse roketleri dikey olarak indirmek için de pek çok problemi çözmek gerekti. Bunlardan en önemlisi “konveks optimizasyonu problemi.” A noktasından B noktasına yakıtı tüketmeden ulaşmanın en iyi yolu nedir? Bu yol nasıl bir geometrik şekle sahip olmalıdır? İşte bu problemi çözebilen bilgisayar algoritmaları geliştirilerek en optimize rotalar oluşturuldu. Bunun sayesinde de roketler gökyüzünde adeta bir dans koreografisi sergiliyor. İlk aşamada yan roketler ayrılıp fırlatma rampasının yakınına geri dönüyor. İkinci aşamada ana roket de ayrılıp bu kez okyanusa iniş yapıyor. Bu iniş manevraları toplam 6 adımda gerçekleşiyor:

1. İlk adım taşıyıcı roketin ayrılması. Yaklaşık 60 km yükseklikte gerçekleşiyor. Bazı görevlerde daha yükseğe de çıkılabiliyor. Ne kadar yüksekte gerçekleşirse iniş de o kadar zor oluyor.
2. İkinci adımda ayrılma sırasında yatay bir pozisyona gelmiş olan roket tekrar dikey pozisyona döndürülüyor. Bunun için roketin yanlarında bulunan soğuk gaz püskürtücüleri kullanılıyor.
3. Üçüncü adımda roketin 9 motorundan üçü tekrar ateşlenip doğru rotada yoluna devam etmesi sağlanıyor.
4. Dördüncü adımda roket dünya atmosferine girerken merkez motor ateşleniyor. Tabi bu arada hava koşullarının, rüzgarın, roketin ağırlığının ve kalan yakıtın sürekli olarak hesaplanması gerekiyor. Roketin üstündeki kameralarda da rahatlıkla görebildiğimiz ızgara yüzgeçler açılıyor. Bu yüzgeçlerin görevi roketin hareketlerini stabil hale getirmek. Çünkü bu adımdan sonra tamamen dikey olarak inişine devam etmek zorunda.
5. Beşinci adımda son ateşleme gerçekleştirilerek roketin hızı yavaşlatılıyor. Bu adımda sıkıştırılmış helyum yardımıyla karbon fiber ve aluminyum iniş takımları açılıyor.
6. Altıncı ve son adımda da Falcon roketi fırlatıldıktan 9 dakika sonra inişini tamamlıyor. Eğer üç parçalı Falcon Heavy fırlatıldıysa bunların ikisi karaya iniş yapıyor. Üçüncü roket ya da Falcon 9 roketi fırlatıldıysa ana roket okyanustaki bir başka robotla buluşuyor. İçinde insan olmayan bu otonom drone gemiyle. Böyle bir iniş gemisinin kullanım sebebi roketlerin yakıt optimizasyonunu sağlamak.

Konunun teknik tarafları yaklaşık bu şekilde. İşin bir de mizah tarafı var. Son yaptığım iki canlı yayında da fark etmişsinizdir. Okyanusa iniş yaparken roketin son ateşlemesi yapılınca video bağlantısı kesiliyor. O sırada ekranda bir yazı beliriyor:

“Unstable Video Connection – Of Course I Still Love You.” Bizdeki necefli maşrapanın karşılığı diyebileceğimiz bu ekrandaki yazıların anlamı şu: “Kararsız Video Bağlantısı – Tabiki seni hala seviyorum.” Şimdi buradaki “tabiki seni hala seviyorum” kısmı böylesine gergin bir iniş sırasında yüzümüzü gülümsetmeye yetiyor ama aslında bu iniş yapılan geminin ismi. “Tabiki hala seni seviyorum gemisi.” SpaceX, roketlerini indirdiği bu yüzen platformlara böyle tuhaf isimler veriyor. Mesela bir başka gemisinin adı “Just read the instructions.” Hani elektronik bir alet aldığınızda içinden kullanım kitabı çıkar ve üzerinde “read the instructions – bu kullanım kitabını, yönergeleri oku” der ya. İşte roket uzaydan dünyaya iniş yaparken indiği platformun üstünde bu yazıyor: “Just read the instructions – Sadece yönergeleri oku.” Bu arada Space X’in web sitesine girerek roketlerin kullanım kılavuzunu indirip okuyabilirsiniz.

Biz bu tuhaf isimli gemilere geri dönelim. Bilim kurgu yazarı Iain M. Banks’in romanlarındaki uzay gemilerinin isimleri aslında bunlar. Yani bu adamlar sadece roketleri dikey olarak indirmiyor. Bunu yaparken bir yandan eğlenip bir yandan da kültürel göndermeler yapıyorlar. Benzeri bir ince detayı Tesla Model 3’le ilgili yaptığım videoda göstermiştim. Orada da arabaya isim verirken Otostopçunun Galaksi Rehberi kitabına bir gönderme vardı.

Dikey iniş yapan roketlere ve bu yüzen platforma robot deyip Optimus Prime benzetmesi yapmamın da bir sebebi var. Geçenlerde kıyıya bağlıyken “Of Course Still I Love You” gemisinin üstünden uçan bir drone, geminin üzerinde yapılmakta olan bir robotu görüntülemiş. Falcon 9 roketlerinin inişine yardımcı olacak bu robota SpaceX çalışanları Optimus Prime adını vermiş.

Bilim kurgu severlerin gözlerine inanamadığı günlerde yaşıyoruz. 2018 yılında dünyada yapılan uzay teknolojisi yatırımları zirveye ulaştı ve bu giderek artacak gibi gözüküyor. Tasarım ve teknoloji içerikleri hazırlayan biri olarak ben de doğal bir şekilde bu konudaki paylaşımlarımı çoğaltıyorum. Sizlerin de bu konulara ilgi duyduğunu görmek benim heyecanımı bir kat daha arttırıyor. Hazırladığım videolar, yaptığım canlı yayınlar sadece Türkiye’de değil dünya çapında en çok izlenen yayınlara dönüşüyor. Bu NASA’nın da dikkatini çekmiş olmalı ki bir sonraki roket fırlatışına beni de davet ettiler. NASA, bu video yayına girdikten yaklaşık 10 gün sonra Uluslararası Uzay İstasyonu’na Space X’in Falcon 9 roketini gönderecek ve ben de onların davetiyle 25-26 Nisan tarihleri arasında bu fırlatışı izlemek ve oradaki görevlilerle tanışmak üzere “Kennedy Space Center”a gideceğim. Orada bol bol video çekeceğim, hatta mümkün olursa canlı yayın yapmaya çalışacağım. Bir anlamda sizlerin de o fırlatma alanını gezmesini ve fırlatma deneyimini yaşamasını sağlamaya çalışacağım.

Sizden tek bir ricam var. Bu tür teknolojik gelişmeleri görenlerin iki tür yaklaşımı oluyor. Birincisi onlar neler yapıyor biz daha neredeyiz şeklindeki pesimist bakış açısı. İkincisi onlar yapabiliyorsa biz neden yapamayalım şeklindeki optimist bakış açısı. İşte benim sizden ricam ikinci yolu seçmeniz. Bardağın dolu tarafını görmeniz. O yüzden bu videoda size hem tarihten hem de günümüzden iki örnek verdim. Bu roketler nasıl oluyor da iniyor sorusunu geçtim, daha uzaya çıkıldı mı, Mars’a gidildi mi sorularını hala sormaya devam edenler ilk gruptaki pesimistler. Gemilerin karadan yürütüldüğüne inanıyorsun da roketlerin dikey inişine neden inanmıyorsun, bunları bilgisayarlar efektleriyle yapıyorlar, gerçek görüntü değil diyorsun. Onlar bu karamsarlıklarıyla hem kendilerini hem de çevrelerini geriye çekmeye devam ede dursun, Rize Ardeşen’de doğan biri Mars’a rover indirilmesini sağlayan bilgisayar algoritmasını yazdı.

Dünyada ya da uzayda yapılabildiğini gördüğün bir iş varsa şunu bil ki potansiyel olarak o işi herkes yapabilir. Ama kinetik olarak gerçekten bunları ve daha fazlasını başarabilmek için var olan enerjinizi yönlendirmeniz gerekiyor. Bu da her şeyden önce inançla ve umutla olur. Bunlar, yani inanç ve umut o roketlerin yanındaki yönlendirici ızgara yüzgeçler gibi. Teknolojik gelişmelerle ilgili okuduğunuz haberler, izlediğiniz buna benzer videolar da roketlerin yanındaki gaz püskürtücüleri. Tüm bunlar sizin içinizde var olan potansiyel enerjiyi doğru yönde kullanmanıza yardımcı olacak şeyler. Ama unutmayın uzaya çıkmak için bunlar yeterli değil. Bir de çok güçlü motorlara ihtiyacınız var. O motorlar sizdeki çalışma azmi. Onları ne kadar güçlendirirseniz o kadar yükseğe çıkarsınız. Size kimse inanmasa bile…