Yeni Nesil Roket Motorları Olan SpaceX’in Raptor’u ile Blue Origin’in BE-4’ünün Karşılaştırması

Yazar: Ömer Ünal
Editör: Taha Berk Arslan

Uzay Blue Origin ve SpaceX uzay şirketinin devlerinden ikisi. İki şirket de yeniden kullanılabilir fırlatma araçlarına sahip yenilerini de geliştiriyorlar. Piyasada da aralarında kıyasıya rekabet var. SpaceX şu anda yörünge roketleri olan Falcon 9/Heavy ile uzay piyasasında yük taşıyan bir şirket. Blue Origin ise yörünge altı roketleri olan New Shepard ile şu anda uzaya belli başlı yükler için taşıma yapıyor ve aynı roket ile uzay turizmine girmeye hazırlanıyor. Blue Origin her ne kadar yörünge tipi bir roket olmasa (Sadece uzaya çıkıyor ve yanal bir hız yok. Falcon 9 ise New Shepard’dan yüksek uçuyor ve önemli miktarda bir yanal hızı var. O yüzden Falcon 9’u indirmek New Shepard’ı indirmekten daha zor.) da New Shepard tarihte uzaya çıkıp indirilen ilk rokettir. SpaceX ise Blue Origin’den haftalar sonra kendi Falcon 9’larının ilk kademesini indirdi ve yörünge tipi bir roketi indiren ilk roket oldu. SpaceX ise Tesla’nın da sahibi Elon Musk tarafından kuruldu. Blue Origin ise Amazon’un sahibi ve dünyanın en zengin insanı olan Jeff Bezos tarafından kuruldu. Ve şu anda iki şirket de büyük bir fırlatma aracı projesi için çalışıyor. SpaceX Mars’a, Ay’a ve Dünya yörüngesine yük taşıyabilecek tamamen yeniden kullanılabilir ilk roket olması planlanan Starship/Superheavy üzerine çalışırken Blue Origin ise şu anda da kullanılan yörünge tipi Falcon 9 gibi yarı-yeniden kullanılabilir (Yani yalnız olarak ilk kademe yeniden kullanılacak.) ağır yük roketi olan New Glenn üzerine çalışıyor. Bu roketler için iki şirket de yeni nesil motorlar geliştirdi. SpaceX’in Starship/Superheavy’sinin iki kademesinde toplam 43 tane kullanılması (37 tane ilk kademe olan Super Heavy ilk kademesinde geriye kalan altı tanesi ise üçü deniz seviyesi diğer üç tanesi vakum koşullarına optimize) planlanan Raptor motoru ile Blue Origin’in New Glenn’inin ilk kademesinde 7 tane kulBu iki motorun ortak özellikleri sıvı metan ve sıvı oksijen yakan motorlar. Geçmişte hiçbir yörünge tipi rokette sıvı metan/ sıvı oksijen motorları kullanılmamıştı. Şimdilerde ise kullanılmasının çeşitli sebepleri var. (uzay)

New Glenn. Görsel:Blue Origin.lanılması planlanan BE-4 motoru var.

 Bunlar:

-Metan en basit hidrokarbonlardan biridir. (Hidrokarbonlar sadece hidrojen ve karbondan oluşan kimyasal bileşiklere verilen genel addır.) Kompleks hidrokarbonlar (kerosen gibi) oksijenle yandığı zaman çeşitli polimerleşmeler gerçekleşir. Bu polimerler motordaki kısımlara tutunabilir ve çeşitli bölgelerde birikerek problem yaratabilir. Metanın ise basit bir yapıda olması polimerleşmeyi önler ve oksijenle yandığı zaman çok büyük çoğunlukla su ile CO2 gazı çıkar. Böylece motorun çeşitli yerlerinde birikme olmadan motor daha iyi bir şekilde çalışır.

-Metan, her ne kadar kerosen kadar olmasa da hidrojenden daha güçlü bir yakıttır. Bu da araca yörüngede hareket ederken çeşitli avantajlar sağlar. Güçlü bir yakıt olması ile beraber her ne kadar hidrojenden daha az verimli olsa da kerosenden verimli bir yakıttır. Yani diğer iki yakıtın güç ve verimlilik açısından ortalaması gibidir.

-Metan üretmek çoğu diğer yakıta göre daha ucuzdur.

-Her ne kadar Blue Origin için pek önem taşımasa da  Raptor motorlunda metan seçiminin SpaceX’e özgü bir sebebi var. SpaceX Mars’taki atmosferde bulunan CO2 ile kutuplardaki suyu kombine edip metan ve oksijen üretebilir. Böylece Starshipler Mars’ta yeniden yakıtla doldurulabilir. (CO2+H2O–>CH4+O2)

BE-4’ün test ateşlemesi

-Metanın buharlaşma noktası diğer yakıtlara göre oksijeninkine yakındır. Bu da iki yakıt tankındakileri sıvı tutmak için arasında daha az insülasyon gerektirir. Bu da ağırlığı düşüren bir etkendir.

Metanın daha yeni yeni kullanılma sebebi ise çoğu zaman metanda depolama gibi işlemlerinin kerosene göre daha zor olması nedeniyle üzerinde pek çalışmanın olmamasıydı. Fakat yeni gelişen teknoloji ile bu sorunların üstesinden gelinebiliyor ve kerosene göre daha verimli olan metan da bir tercih haline geliyor.

BE-4

Blue Origin’in geliştirdiği dördüncü roket motoru. Sıvı metan/Sıvı Oksijen ile çalışıyor. Daha önceden hiçbir ABD’li kuruluşun yapamadığı daha önceden yalnızca Çin ve Rusya’nın (Daha önceden SSCB) üretebildiği teknolojilere sahip. Aynı zamanda ABD’deki başka bir fırlatma şirketinin yeni roketinde de kullanılacak.

Raptor

SpaceX’in geliştirdiği üçüncü seri roket motoru. (Önceki seriler ise Merlin ile Kestrel idi.) Bu motor daha önce hiçbir roket motorunda tam ölçekte yapılmamış bir teknolojiye sahip. Bu teknolojide geçmişte SSCB ve ABD’nin girişimleri olsa da tam bir başarı sağlanamamıştır.

Starship/Super Heavy. Görsel: Charlie Burgess

 

Üç adet Raptor motoru.

Motorları genel olarak tanıdığımıza göre karşılaştırmaya geçebiliriz.

İtiş Kuvveti (Deniz Seviyesi): BE-4, 2,400 kN (kilo Newton) itiş kuvvetine sahip. Raptor’da ise 2,000 kN itiş kuvveti var. Her ne kadar BE-4, Raptor’dan daha güçlü bir motor olsa da Starship’in ilk kademesinde (Super Heavy) 37 Raptor olacak. New Glenn’in ilk kademesinde ise 7 tane bulunacak. Yani her ne kadar daha az itiş kuvvetine sahip motorlar kullansa da Starship ilk kademesi New Glenn’in ilk kademesine göre daha güçlü olacak. Her ne kadar bu iki motorun da vakum versiyonlarının tasarımı mevcut olsa da Blue Origin tarafından herhangi bir sayı verilmediği için bu iki motorun vakum versiyonlarındaki itiş kuvvetinin karşılaştırılması pek mümkün değil.

Verimlilik (Deniz Seviyesi): Bir roket motoru ile ilgili en önemli ölçütlerden birisi de elbette ki onun verimliğidir. Verimlilik Isp yani spesifik itki değeri ile ölçülür. Birimi saniyedir. Bu değeri elde etmek için roketin elde ettiği itiş kuvveti miktarını (Newton cinsinden) harcadığı yakıt ve oksitleyicinin toplam ağırlığına (Newton cinsinden ) bölmelisiniz. Isp değeri BE-4 için tam kesin olmasa da 310 ila 320 saniye olacağı az çok belli. Raptor’un Isp değeri ise 330 saniye. Yani Raptor, verimlilik açısından BE-4’e göre daha üstün gözüküyor. Tabii ki Blue Origin’in yayınlayacağı rakamlar bunu değiştirebilir.

Teknoloji: Daha önce de teknolojilerden bahsetmiştim. İkisi de yapılması zor teknolojilere sahipler fakat Raptor’un kullandığı teknoloji BE-4’ünkine görece daha üstün.

Yeniden Kullanılabilirlik: Bu iki motor da yeniden kullanılabilir fırlatma araçlarında kullanılacağı için kaç defa  ufak veya sıfır yenilemeyle tekrar uçuşa çıkabilecekleri de önemli bir faktör. BE-4’lerin bulunduğu New Glenn roketinin ilk kademesi Blue Origin’e göre en az 25 defa tekrar kullanılabilecek. Bu sayı ise Starship için ise 1000. (Elon Musk’un 2016’daki bir konuşmasında. Starship tasarımı günümüze kadar çok değişti. O yüzden bu sayı şu anki tasarımda farklı olabilir.)

Sonuç olarak bu iki motor da birbirlerine karşı çeşitli avantajlara sahip ve her ikisi de teknolojik olarak çok üst düzey makineler. Hangisinin daha iyi olduğu kararını da sizlere bırakıyorum.

Kaynaklar:

https://www.theverge.com/2016/9/27/13001590/mars-rocket-booster-announced-elon-musk-spacex

https://www.blueorigin.com/new-glenn/

https://www.spacex.com/starship

https://www.blueorigin.com/engines/be-4

https://space.stackexchange.com/questions/12170/why-did-it-take-so-long-for-methane-to-be-used-as-a-rocket-propellant

https://en.wikipedia.org/wiki/SpaceX_Raptor

https://en.wikipedia.org/wiki/New_Shepard

 

 

 

You may also like...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir