Uluslararası Uzay İstasyonu’nda Solunabilir Oksijen Nasıl Üretiliyor?

Bilim kurgu dünyasının en popüler kitaplarından biri olan Jules Verne’in “Denizler Altında Yirmi Bin Fersah” romanında Kaptan Nemo’nun komuta ettiği Nautilus isimli denizaltı, kitaptaki olayların geçtiği ana mekânlarından biridir. 1 fersahın 5 kilometreden fazla olduğu düşünüldüğünde kilometrelerce mesafenin katedildiği bu kurgu hikâyede günlerce denizaltıda yaşamak, akla bazı soruları da getiriyor. Denizaltı mürettebatının tüm bu süreçte oksijen ihtiyacını nasıl karşıladığı kuşkusuz bu sorulardan biri. Kitabın zamanının ötesinde bir teknolojiye yer vermesi bir yana günlerce su altında kalmaya imkân sağlayacak farklı oksijen üretim teknolojileri 1950’lerden beri geliştirilmeye devam ediyor. Bunlardan bir kısmı tarihsel süreçte uzay araçları için geliştirilen birtakım teknolojilere de ilham kaynağı oldu. Günümüzde çeşitli denizaltılarda ve Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS) benzer oksijen üretim yöntemleri kullanılsa da ortam koşullarının farklı olması nedeniyle bu teknolojiler farklı yöntemlerle çalışıyor. Peki, Dünya’nın yüzeyinden ortalama 400 kilometre uzaklıkta hareket eden ISS’de nefes almayı mümkün kılan teknolojiler neler?

Dünya’nın atmosferi oksijen, azot, karbondioksit ve metan gibi çeşitli gazların farklı oranlarda bir araya gelmesiyle oluşur. Kütle çekim kuvvetinin etkisiyle Dünya’nın atmosferi ve manyetik alanı yerküredeki yaşamın devam etmesini sağlar. Yeryüzündeki canlıların solunum süreci ile besinlerden enerji üretmeleri için kritik öneme sahip olan oksijen atmosferin yaklaşık %21’ini oluşturur.

Ayrıca hidrojen ve helyumdan sonra evrende en bol bulunan üçüncü elementtir. Ancak uzaydaki oksijenin yaklaşık %96’sı atomik yapıda bulunur. Atomik yapıdaki oksijen tepkimeye girmeye son derece istekli olmasından dolayı moleküler yani solunabilir oksijenden farklı olarak elementlerle ve bileşiklerle daha kolay tepkimeye girer.

Uzayda Neden Solunabilir Oksijen Miktarı Çok Az?

1970 yıllarında gök bilimciler, moleküler oksijenin (O₂), moleküler hidrojen (H₂) ve karbon monoksitten (CO) sonra yıldızlararası ortamdaki en yaygın üçüncü molekül olacağını öngörmüştü. Ancak süregelen çalışmalarla birlikte moleküler oksijen, yıldızlararası uzayda Orion Bulutsusu ve Rho Ophiuchi Moleküler Bulutu olmak üzere yalnızca iki yerde tespit edildi. Ancak bu iki yerde tespit edilen moleküler oksijen miktarı öngörülenden çok daha azdı. Örneğin Orion Bulutsusu’ndaki hidrojen molekülü miktarı, oksijen molekülü miktarından milyonlarca kat daha fazladır. Bu sonuçlar uzayda solunabilir oksijenin yok denilebilecek kadar az miktarda olduğunu gösterdi.

Gök bilimciler 2015 yılında uzayda bulunan moleküler oksijen miktarının çok az olmasının sebebini oksijen atomlarının yıldızlararası ortamdaki toz ve gaz bulutlarını oluşturan parçacıkların yüzeyine sıkıca tutunmasıyla açıklayan bir deney gerçekleştirdi. Daha önce atomik oksijenin bağlanma  enerjisini ölçen birtakım çalışmalar yapılmış olsa da deneysel bir ölçüm henüz gerçekleşmemişti. New York’taki Syracuse Üniversitesinde deneysel astrofizikçi olan Jiao He ve meslektaşları 2015 yılında atomik oksijenin bağlanma enerjisini ölçmeyi başardı.