UZAY ALANI DURUMSAL FARKINDALIĞI

UZAY ALANI DURUMSAL FARKINDALIĞI

Dünyanın yörüngesinde bulunan uydular; iletişim, navigasyon ve gözlem başta olmak üzere ekonomik ve sosyal yaşamlarımıza sunduğu faydalarla insanlık için vazgeçilmez araçlar haline gelmiştir. Son yıllarda uydularda yer alan faydalı yüklerinin yeteneklerinin artması ve uzaya fırlatma maliyetlerinin düşmesi sebebiyle uzaydaki insan varlığı giderek daha hızlı artmaktadır.

Yapılan fizibilite çalışmalarına göre 2027 yılında yörüngedeki aktif uydu sayısının sekiz bini aşacağı ve toplam uzay ekonomisinin 1 trilyon dolar seviyesine ulaşacağı öngörülmektedir. Uzaydaki değerin katlanarak artması, buradaki varlıkların durum takibinin yapılması ve etkilerinin değerlendirilmesini daha da önemli kılmaktadır.

Yörüngedeki uydular kadar uydulardan kopan parçalar ve çarpışma olaylarından sonra ortaya çıkan uzay çöpü de hızla artmaktadır. Beş binden fazla aktif uyduya ek olarak, görevini tamamlamış uydu ve bu uydulardan kopmuş parçaların sayısı milyonlar seviyesindedir. Özellikle alçak yörünge (LEO-Low Earth Orbit: 200-2.000 km) doyuma ulaşmış olarak nitelendirilmektedir. 2012 ve 2016 yıllarında fırlatılan GÖKTÜRK-2 ve GÖKTÜRK-1 gibi uydularımız bu yörüngede görevini sürdürmektedir.

2021 yılında fırlatılan TÜRKSAT 5A uydumuz ve diğer haberleşme uydularımız ise 35.786 km irtifada bulunan daha yüksek irtifada yer alan GEO’da (Geostationary Orbit veya Geosynchronos Earth Orbit. İrtifa ölçekli görüntüsü için bkz. yandaki şekil1) görev yapmaktadır. İnsanlığın GEO’daki varlığı alçak yörüngelere göre daha az olsa da buradaki uyduların değeri çok daha yüksektir. Bu kapsamda, özellikle bu irtifadaki varlıklar için çarpışma olasılığını sıfıra indirmek kritiktir.

Uzay sistemlerine çarpışma erken ikazı için tespit, takip ve kataloğa eklenecek cisimlerin türü (uzay aracı, roket kalıntısı, çarpışma sonrası saçılmış parça, doğal gök cismi vb.), sayısı ve bu cisimlerin bulunduğu irtifalar oldukça geniş bir yelpazede tanımlanmaktadır. Böyle bir kütüphaneyi oluşturup idame ettirmek için kapsamlı bir uzay alanı farkındalık sistem mimarisine ihtiyaç duyulmaktadır.

Ortamdaki insan yapımı ve doğal nesnelerin takibine ilave olarak, uzay havasının izlenmesi de uzay alanı farkındalığı konseptine dahildir. Uzay havası, uzay sistemlerinin operasyonları ile bu sistemlerden sunulan hizmetlerin kalitesi yanında satıh sistemlerinin performansı üzerinde de olumsuz etkiler yaratabilmekte, bazı hizmetlerin kesilmesine neden olabilmektedir. Bazı durumlarda (Örneğin yörüngeye oturma fazında meydana gelebilecek geomanyetik fırtınalar) sistemlerin kalıcı olarak gayrı faal duruma düşmesine dahi yol açabilmektedir.

Uyduların görevini yerine getirmesindeki bir başka büyük zorluksa haberleşme sırasında diğer uzay sistemlerimden kaynaklı sinyal girişime uğramalarıdır. Çevre koşulları sebebiyle halihazırda çok zor bir ortamda görev yapan uzay sistemlerinin yukarıda özetlenen diğer dış etmenler sebebiyle görevlerini sürdürmesi her geçen gün giderek daha zor hale gelmektedir. Bu sebeple, uyduların görevlerinin başarısından emin olmak için uzaydaki diğer varlıkların bilgilerine azami ölçüde sahip olmak kritiktir.

Ticari büyüklüğüne ve yüksek teknolojisine karşın uzay sistemlerinin dış etmenlere karşı güvenliği uluslararası hukukta gerektiği kadar garanti altına alınmamaktadır. Uzay ajansları arası protokoller ve Birleşmiş Milletler anlaşmalarında yer alan çoğu husus ortaklık veya iyi niyet kapsamında değerlendirilmektedir. Uyduların görevini güvenle yapması nihai olarak operatörlerin ve milli kuruluşların yetenekleri ve elde edebildikleri bilgi ile sınırlıdır. Bu sebeple, uzay alanı ile ilgili elde edilecek en küçük verinin dahi kullanılması kritiktir.

Doğru ve güncel verinin çok kıymetli olduğu bu alanda, sensörlerin kapsama kısıtlarının bulunması ve izlenmesi gereken binlerce cisim olduğu için uzay alanı farkındalığında uluslararası iş birliği kaçınılmazdır. Özellikle uzayda yüksek miktarda varlığı bulunan ülkeler; bu iş birliklerindeki diğer paydaşlara yüksek güvenilirlikte veri sağlamak ve yerel unsurları için erken ikaz bilgisi üretmek adına ulusal uzay gözlem ve durumsal farkındalık sistemlerini oluşturmakta ve geliştirmektedir.

ASELSAN Türkiye’nin uzaydaki hızlı büyüyen varlığını gözeterek; hava savunma, komuta kontrol, uydu görev yükleri, uydu yer istasyonları, radyo frekansı uygulamaları, RADAR, elektro-optik alanlarındaki tecrübesine dayanarak 2020 yılında Yakın Uzay Durumsal Farkındalık (YAKUD) projesini başlatmıştır. Proje kapsamında temel mühendislik aktivitelerine ilave olarak uzay alanında tecrübe sahibi ve üniversitelerin Geomatik Mühendisliği, Astronomi ve Uzay Bilimleri gibi bölümlerinde görevli akademik personeller ile ortak çalışmalara başlanmıştır. Proje kapsamında dış kaynak verisiyle üretilen ilk karar destek çıktılarına ilişkin örnek görüntü yandaki şekilde2 verilmiştir.

YAKUD Projesiyle ile LEO yörünge başta olmak üzere uzay durumsal farkındalığına odaklanılmış olup; uyduların ve uzay çöplerinin yörünge bilgilerinin üretilmesi ve güncellenmesi hedeflenmektedir. Uzay alanında farkındalığın elde edilmesi için gerekli veri dış kaynaklardan ve yüksek teknolojideki RADAR, teleskop vb. sensörlerden sağlanabilmektedir. Bu verilerinin sağlıklı bir şekilde akışının sağlanması ve anlamlandırılıp birleştirilmesi gerekmektedir. Birleştirilmiş veriyle uzay resminin oluşturulması, uzay trafiğinin gözlemlenmesi ve nihai olarak değerli varlıkların çarpışmadan kaçınma manevrası yapması veya yeni fırlatılacak bir uydunun yörüngeye istendiği şekilde oturması gibi konularda yarar sağlanacaktır. Proje kapsamında planlanan veri toplama ve anlamlandırmaya yönelik iş akışının aşağıdaki şekilde3 yer aldığı şekilde oluşturulması planlanmaktadır.

Durumsal farkındalık verisinin üretilme sürecinde; uzay cisimlerinin gözetlenmesi, izlenmesi, tanımlanması, kataloglanması ve uzay havasının takip edilmesi yer almaktadır. Bu amaçla tipik olarak yerde konuşlu (teleskoplar, radarlar, vb.) ve uzayda konuşlu (uydu platformlarına yerleştirilen görev yükleri) sensörlerden elde edilen verileri kullanmaktadır. Bu sensörlerden alınan veriler;

• Uzayın gözlenmesi,

• Uzay sistemlerinin yörünge bilgilerinin doğrulanması ve güncellenmesi,

• Uzay sistemleri için çarpışma erken ikaz bilgisi sağlanması,

• Uydu operatörleri ve diğer yer sistemlerine karar destek verisi üretilmesi

yollarıyla kıymetlendirilmektedir.

Uzay alanı farkındalık sistemleriyle uzun vadede çok daha küçük cisimlerin tespiti, bu cisimlerin yarattığı potansiyel tehlikelere göre önceliklendirilmesi ve nihai olarak da gerekirse de toplanması veya daha yüksek yörüngeye taşınması planlanabilecektir.

Milli Uzay Programına ve milli uydu projelerine ASELSAN uzman olduğu tüm alanlardaki bilgi ve deneyimini sunarak şüphesiz ki azami katkıda bulunacaktır. YAKUD Projesiyle de yörüngelerdeki hareketlilik konusunda sağlanacak durumsal farkındalık sayesinde uzay projelerindeki planlamamız daha sağlıklı olacak, Türkiye’nin uzaydaki varlığı daha güvende olacaktır.

Dipnotlar: 

1. İrtifaya göre ayrılmış yörünge sistemleri. LEO tipik olarak 200-2000 km arasındaki irtifada yer almakta olup çoğunlukla keşif, gözlem ve istihbarat uydularının bulunduğu katmandır. Yakın zamanda haberleşme uydu grupları için de popülerliği artmıştır. Bu sebeplerden dolayı uzay çöpü yoğunluğu ve çarpışma riski konularında en çok problemin bu yörüngede olması beklenmektedir.

2. YAKUD Projesi kullanıcı arayüz yazılımının örnek ekran görüntüsü. Modern uzay durumsal farkındalık sistemlerinin karar vericilere anlık destek verebilmesi için güvenilir veri ve analiz kabiliyetine sahip olması, diğer sistemlerle sorunsuz bağlantı kabiliyetinin bulunması ve arayüzlerinin hızlı ve kullanıcı dostu olması beklenmektedir.

3. YAKUD Projesi kapsamında öngörülen uzay alanı durumsal farkındalık mimarisi. Uzay durumsal farkındalık sistemleri faydalı çıktıları üretmek için kendi sensörlerinden ve üçüncü paydaşlardan (Açık kaynak verileri, uydu yer istasyonları verileri, ortak ülke veri tabanları vb.) temin ettiği verileri kullanmaktadır.