1964 yılında Oklahoma City semaları, askeri uçakların süpersonik uçuş testleri sırasında yaptığı sonik patlamalarla altı ay boyunca yankılandı. Toplam 1.253 sonik patlamanın kaydedildiği bu tartışmalı deney, ABD Federal Havacılık İdaresi’nin (FAA) halkın süpersonik uçuşlara bakışını ölçmek amacıyla yürüttüğü bir çalışmaydı. Ses hızından daha hızlı uçuşların seyahat süresini yarı yarıya kısaltma potansiyeli taşımasına rağmen, testin sonuçları ticari süpersonik uçuşların ABD üzerindeki kaderini belirledi ve 1971’de ABD Kongresi, Boeing’in süpersonik uçağı 2707 için fon sağlamayı kesti.
SÜPERSONİK YARIŞTA İKİ KALAN VE ABD'DEKİ YASAK
Kongre’nin kararının ardından süpersonik yolcu uçağı yarışında yalnızca iki model kaldı: Avrupa yapımı Concorde ve Sovyetler Birliği’nin başarısız kalan rakibi Tupolev Tu-144. FAA, 1973’te sivil uçakların ses hızı olan Mach 1’in üzerinde uçmasını yasaklayarak sonik patlamaların önüne geçti. Bu yasak, 1976’dan 2003’e kadar gökyüzünde uçan Concorde’un ardından süpersonik ticari uçuşların ABD’de fiilen sonunu getirdi. Concorde, emekliye ayrıldıktan sonra hiçbir halef uçak üretilmedi.
Concorde, Ocak 1976’da yolcu hizmetine girdiğinde British Airways ve Air France tarafından yalnızca Londra-Bahreyn ve Paris-Rio de Janeiro rotalarında uçuruldu. Uçağın yüksek işletme maliyetleri ve sonik patlamalar dahil gürültü sorunları kısa sürede tepki çekti. New York John F. Kennedy Uluslararası Havalimanı’na transatlantik uçuşlar, ABD Yüksek Mahkemesi’nin New York ve New Jersey Liman İdaresi’nin gürültü endişesiyle koyduğu yasağı kaldırmasının ardından ancak 1977’nin sonlarında başlayabildi. Kuzey Amerika ve Avrupa’nın büyük bölümünde kara üzerinde uçamayan Concorde, sonunda yalnızca New York-Paris ve New York-Londra hatlarında ve lüks tatil destinasyonlarına düzenlenen pahalı charter uçuşlarında kullanıldı. 2000 yılında 113 kişinin hayatını kaybettiği felaket niteliğindeki kazanın ardından ve kısa bir hizmete dönüş denemesinin sonrasında Concorde, 2003’te emekliye ayrıldı. Yalnızca 14 Concorde uçağı hizmete girebildi.
YENİ KURALLAR KAPIYI YENİDEN ARALIYOR
Yasağın üzerinden yaklaşık 50 yıl geçtikten sonra süpersonik uçuş için yeni bir dönem kapıda. FAA, haziran ayında süpersonik uçuşları yeniden tanımlayan kurallar taslağı yayımladı. Taslak, hız temelli standardı bırakıp gürültü temelli bir standarda geçilmesini ve 1973 tarihli yasağın kaldırılmasını öngörüyor. Kurum, yeni standartları 2027 yılının ortalarına kadar nihai hale getirmeyi hedefliyor. Stanford Üniversitesi Havacılık ve Uzay Bilimleri Bölümü profesörlerinden Juan Alonso, “Uzun zamandır beklenen bir düzenleme” dedi. Alonso, “Bu, memnuniyetle karşılanacak bir mevzuat. NASA ve ABD endüstrisi çok uzun süredir bu yönde ilerliyor” diye konuştu. Ancak kara üzerinde sese hızlı seyahat kapısının yeniden aralanmasına rağmen, havayolu endüstrisinin çözmesi gereken oldukça yüksek sesle ilgili bir sorun var.
Bir uçak veya uzay aracı ses hızını aştığında, sonik patlama adı verilen büyük bir şok dalgası oluşuyor. Yerde bu patlama, pencere çatlatabilen ve insanları irkilten yüksek sesli bir gürültü olarak duyuluyor. Bazı araştırmalar, bu gürültü seviyelerinin insan sağlığı üzerinde bile etkili olabileceğini gösteriyor. 1964 testinin sonunda Chicago Üniversitesi’nin 3 bin Oklahoma City sakinine uyguladığı anket, katılımcıların yüzde 73’ünün sonik patlamalarla yaşayabileceğini hissettiğini ortaya koydu. Buna karşın test sürecinde uçuşları durdurmak için hemen davalar açıldı ve FAA’ye gürültü şikayetleriyle ilgili yaklaşık 12 bin 400 telefon geldi. Ajans, pencere ve duvarlardaki hasarlar nedeniyle bazı bölge sakinlerine tazminat ödemek zorunda kaldı.
MACH CUTOFF YÖNTEMİYLE GÜRÜLTÜSÜZ SÜPERSONİK UÇUŞ
Gelecekteki süpersonik yolcu uçaklarını FAA’nın yeni gürültü kurallarına uygun hale getirmeyi amaçlayan iki yaklaşım bulunuyor. Colorado merkezli Boom Supersonic şirketi, uçak tasarımından bağımsız olarak sonik patlamaların yere hiç ulaşmaması için fizik kurallarını kullanmayı planlıyor. NASA ise gürültü yoğunluğunu azaltmak amacıyla özel olarak tasarlanan X-59 adlı deneysel uçak üzerinde çalışıyor. Bu iki farklı çözümün başarısı ya da başarısızlığı, süpersonik seyahatin onlarca yıl önce gürültü şikayetleriyle durma noktasına gelen yolculuğunun ne kadar hızla geri döneceğini ve kaç kişinin bundan faydalanacağını belirleyecek.
FAA’nın yeni teklifinde, ABD üzerinde kara uçuşu yapacak herhangi bir uçağın yer seviyesinde üretmesine izin verilecek ses basıncı eşiği kesin olarak belirlendi: fit kare başına 0,11 pound. Bu değer, orta şiddette bir gümleme sesine denk geliyor. Karşılaştırma yapılacak olursa, Oklahoma testlerinde üretilen patlamalar fit kare başına 1,6 pound yoğunluğa ulaşıyordu; bu, FAA’nın önerdiği yeni sınırın 14 katından fazla. Teklif metninde, “Üreticiler, sonik patlama azaltma teknikleri kullanarak süpersonik uçakların sonik patlamalar yere ulaşmadan uçurulabileceğini gösterdi. Bu nedenle, sivil süpersonik uçuşun test alanları dışında tamamen yasaklanması artık uygun değildir ve ABD havacılık sektörünün büyümesi üzerinde gereksiz bir kısıtlamadır” ifadelerine yer verildi.
FAA’nın dikkat çektiği tekniklerden biri Mach cutoff olarak adlandırılıyor. Boom Supersonic’in “boomless cruise” şeklinde isimlendirdiği bu yöntem, şubat 2025’te gösteri uçuşuyla test edildi. Mach cutoff teknolojisini kullanan bir uçağın normal yolcu uçaklarından biraz daha yüksek bir irtifada uçması ve her uçuşun atmosferik koşullarına göre hassas navigasyon kullanması gerekiyor. Teknik doğru şekilde uygulandığında, uçağın ses duvarını aşmasıyla oluşan şok dalgası, yüksekteki hava ile yere yakın hava arasındaki sıcaklık ve rüzgar hızı değişimleri nedeniyle yukarı doğru bükülüyor. Mach cutoff başarıyla uygulandığında, yere ulaşan herhangi bir sonik patlama olmuyor.
Boom Supersonic’in kurucusu ve CEO’su Blake Scholl, bu yöntemi şöyle anlatıyor: “Bu, yeterince yüksek bir irtifada, genellikle 30 bin fitin üzerinde ses duvarını aşmakla ilgili. Ayrıca her günün hava koşullarına göre en hızlı ve en verimli sessiz hızı hesaplayabilmek için hesaplama gücüne ve yazılıma sahip olmak gerekiyor. Pilotlar için son derece basit. Gelecekteki yolcu uçağımız Overture’da bir ‘sessiz’ düğmesi olacak ve hız otomatik olarak ayarlanacak. Uçak, duyulabilir bir patlama yaratmadan mümkün olan en hızlı ve en verimli hızda uçacak. Açık okyanus üzerinde ise hızlanıp daha da hızlı gidebilirsiniz.”
Mach cutoff kavramı yeni değil. Lockheed Martin mühendisleri bu yöntemi ilk kez 1960’larda incelemişti. NASA, 1970’lerde FAA onayıyla yaptığı bazı testlerde bu yaklaşımın uygulanabilir olduğu sonucuna vardı. Scholl’a göre bazı Concorde uçuşları teknik olarak Mach cutoff’u başardı. Scholl, “Concorde pilotlarıyla özel olarak konuşursanız, bazen Mach cutoff’un gerçekleştiğini söyleyeceklerdir. Ancak bunu güvenilir şekilde nasıl yapacaklarını bilmiyorlardı ve verimli bir şekilde nasıl yapacaklarını da bilmiyorlardı. Fiziği biz icat etmedik, fiziği biz keşfetmedik. Sanırım onları pratik hale getiren ilk biz olduk. Bunu pratik hale getirmek için hızları ve irtifaları gerçek zamanlı hesaplayabilecek hesaplama gücüne ve Concorde’un sahip olmadığı düşük süpersonik hızlarda verimli uçabilen bir güç aktarma sistemine ihtiyacınız var” şeklinde konuştu.
NASA'NIN X-59 UÇAĞI VE DÜŞÜK GÜRÜLTÜLÜ TASARIM
NASA’nın sonik patlamaları yok etme stratejisi ise radikal biçimde farklı ve navigasyona ya da hıza değil, uçak tasarımına dayanıyor. Uzay ajansının deneysel uçağı X-59, yoğun ve konsantre bir şok dalgasının oluşmasını engelleyen “düşük patlama” biçiminde tasarlandı. X-59’un görünümü oldukça çarpıcı: aşırı uzun bir burun, son derece pürüzsüz bir alt yüzey ve hiçbir ön cam bulunmuyor. Kokpitteki pilot, dış görünümü dijital olarak yeniden yaratan 4K ultra yüksek çözünürlüklü bir ekran kullanıyor. NASA’ya göre bu tasarım, uçağın yüksek sesli bir patlama yerine yaklaşık 6 metre uzakta araba kapısının kapanmasına benzer bir sonik “gümleme” sesi üretmesini sağlayacak.
Uçan her araç, gövde boyunca burnunda, kanopisinde ya da motor girişinde birbirinden farklı güçlerde çeşitli şok dalgaları üretir. Bir uçak ses hızından daha hızlı seyahat ettiğinde, bu şok dalgaları birbirinin üzerine binerek NASA’nın Quesst misyonunun entegrasyon yöneticisi Peter Coen’ın “istikrarlı bir sistem” olarak adlandırdığı yapıyı oluşturur. Bu senaryoda, biri burunda biri kuyrukta olmak üzere iki şok dalgası ve aralarındaki uzun bir genleşme bölgesi, yoğun bir sonik patlama yaratan sistemdir. Coen, “Tasarım yaklaşımımızda amaç, uçağı şok dalgaları göreceli olarak eşit güçte ve uçak boyunca eşit aralıklarla dağılacak şekilde tasarlamak. Bunu başarırsanız, bu şoklar hâlâ birleşme eğiliminde olur, ancak sistem tamamen birleşmeden yere ulaşacak kadar yavaş birleşir. Böylece iki keskin şok yerine birden fazla daha zayıf şok dalgası elde edersiniz. Atmosfer bunlar üzerinde biraz daha fazla çalışır ve güçlerini azaltır, onları biraz daha yayar. Sonuçta yerde keskin bir artış yerine çok kademeli bir basınç artışı olan sadece bir gümleme duyarsınız” dedi.
NASA’nın nihai hedefi, Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü’nün (ICAO) 2031 yılına kadar sonik patlamalarla ilgili yeni küresel düzenlemeler belirleyebilmesi için yeterli veriyi toplamak. Coen, süpersonik uçuşun büyük havayolları için ekonomik açıdan cazip hale gelebilmesi için patlama sorununa çözümün, uçakların sadece su üzerinde değil kara üzerinde de kısıtlanmamış hızlarda uçmasına izin vermesi gerektiğini düşünüyor.
X-59, birkaç gecikmenin ardından 2025’in sonlarında ilk kez uçtu ve haziran ayında ilk süpersonik uçuşunu gerçekleştirdi. Uçak daha sonra Mach 1.4 azami hıza ulaşarak iki kez daha süpersonik uçuş yaptı. Coen, sıradaki adımın daha yüksek bir hız ve uçağın ürettiği şok dalgaları ile gürültü seviyelerinin bu yıl içinde yapılması planlanan hassas ölçümleri olduğunu belirtti. Veriler toplandığında NASA, misyonun en önemli aşaması olan topluluk testlerine geçecek. Bu testler, 1964 Oklahoma City denemeleriyle çarpıcı benzerlikler taşıyor.
Coen, “Oklahoma City’de yapılanın aynısını yapmaya çalışıyoruz; insanların normalde duymadıkları bir sese verdikleri tepkiyi anlamak istiyoruz. En büyük fark, laboratuvar testleri ve ön testler, bu sesin ya duyulmadığını ya da insanların olumsuz tepki vermediği bir seviyede olduğunu gösterdi” dedi. Plan, daha sonra kademeli olarak daha yüksek sesler devreye sokarak sonik patlama gürültüsünün kabul edilebilir olmaktan çıkıp çıkmadığı seviyeyi keşfetmek.
İKİ FARKLI YAKLAŞIMIN KARŞILAŞTIRILMASI
Uzay ajansı bu seviyeyi bulsa bile, X-59 konseptinin tek başına süpersonik uçuşu kitlelere sunması mümkün değil. Boom Supersonic CEO’su Scholl, Quesst programını ölçeklenebilirlik potansiyeli nedeniyle “vergi mükelleflerinin parasının israfı” olarak nitelendiriyor. Scholl, “NASA yaklaşımını anlamıyorum. Seçilmiş bazı son derece sessiz patlamaları gösterebilecek bir uçak inşa ettiler, ancak bunu bir yolcu uçağı boyutuna büyütürseniz bir futbol sahası uzunluğunda olur. Bu bir bilim deneyi. Bunun gerçek bir uçağa dönüşeceğini anlamıyorum” diye konuştu.
Coen ise X-59’un bir yolcu uçağı prototipi olmadığını söyledi. “Sessiz uçuş hakkında veri toplamamızı sağlayacak bir uçak inşa ettik. Bir uçağı yolcu uçağı boyutuna büyüttüğünüzde üzerinde çalışabileceğiniz daha fazla hacim olur. Burun farklı şekillendirilir ve kokpitin o bölüme alınması için yeterince büyük olur, yolcu bölümü de öyle” dedi. NASA sözcüsü, ajansın geçmişte Mach cutoff üzerinde kapsamlı testler yaptığını ancak X-59’un her uçuşunda seyir hızında ve irtifasında sonik bir gümleme üretecek şekilde tasarlandığını belirtti. Sözcü, düşük patlama tasarımı ve Mach cutoff’un rekabet halinde olmadığını, kara üzerinde ticari süpersonik seyahat için farklı yaklaşımlar olduğunu ekledi.
Coen’a göre Boom için iyi haber, Mach cutoff’u gerçekleştirmek için bir uçak tasarlamak zorunda olmamaları. Ancak bu teknik kendi başına kesin bir çözüm değil. Mach cutoff’un en büyük sınırlaması, bu yöntemin çalışması için uçağın ses hızından yalnızca marjinal olarak daha hızlı, tipik olarak Mach 1.1 seviyesinde uçması gerektiği. Boom, bu olgunun Mach 1.3 hızlarına kadar mümkün olduğunu ancak mevcut yolcu uçaklarından yalnızca yüzde 30 ila 40 daha hızlı seyahat sağladığını aktarıyor. Coen, “Bu yöntem tüm hava koşullarında kullanılamayacak çünkü büyük ölçüde atmosferdeki sıcaklık dağılımına ve rüzgara bağlı. Bazı günler Mach cutoff hızlarında uçamazsınız” dedi. Ancak yeni FAA kuralları ve Mach cutoff’un süpersonik uçuşun yeniden uygulanması için bir fırsat yarattığını ifade eden Coen, “Bunun süpersonik uçuşun daha geniş kabulüne doğru çok önemli bir adım olduğunu düşünüyorum” diye konuştu.
Boom, Mach cutoff’u iki süpersonik uçuş sırasında altı kez uyguladı ve ardından gözlem verileri yayınlamadı. Scholl’a göre Mach cutoff orijinal planın parçası değildi. “Bunu ilerlerken keşfettik” dedi. Şirket başlangıçta kıtalararası uçuşlar başlatmayı ve motor geliştirmeyi dış kaynaklarla yürütmeyi hedefliyordu. Ancak büyük havacılık üreticilerinin bu işi çok riskli ve özel bir alan olarak değerlendirip reddetmesinin ardından Boom, motoru kendi bünyesinde geliştirmeye ve ABD kıtası içi rotalarla başlamaya karar verdi. Şirket, Boom XB-1 ile özel geliştirilen ilk jetin ses duvarını aşmasını sağladı ve tek kişilik uçağı yalnızca iki süpersonik uçuşun ardından emekliye ayırdı. Scholl’a göre Overture uçağının ön üretim prototipi üzerinde çalışılıyor ve uçak, su üzerinde Mach 1.7 hıza kadar çıkarak 60 ila 80 yolcu taşıyabilecek. Mevcut yolcu uçaklarının iki katı hıza sahip olacak uçak, New York-Los Angeles gibi rotalarda 3,5 saatlik uçuş süresi sunacak. Scholl, uçağın dört yıl içinde yolcu uçuşlarına hazır olacağını söyledi.
YAKIT TÜKETİMİ VE ÇEVRESEL ETKİLER
Stanford Üniversitesi’nden Alonso’ya göre düşük patlama biçimine sahip olmayan bir uçağı tasarlamak çok daha kolay olduğu için Mach cutoff, süpersonik uçuşların daha hızlı devreye girmesini sağlayacak. Ancak bu kavram, hız sınırlamaları nedeniyle süpersonik uçuşların gerçek faydalarını ortaya çıkarmıyor. “Süpersonik vaadi sonunda Mach 2, belki Mach 2.5’e ulaşmak. Bu koşullarda düşük patlama istiyorsanız başka çözümlere bakmanız gerekir” dedi.
Mach cutoff aynı zamanda yakıt tüketiminin artmasına neden oluyor. Motorlar Mach cutoff hızlarında ideal verimlilik aralığında çalışmıyor ve bu teknik, hız, irtifa, rüzgar, sıcaklık, nem ve diğer parametrelerin doğrulanması için daha dikkatli uçuş yönetimi gerektiriyor. Alonso yine de Mach cutoff’un “kesinlikle yapılabilir” olduğunu söyledi.
Boom’a göre Overture uçağı, günümüzün yolcu uçaklarına kıyasla üç kat daha fazla yakıt kullanacak. Şirket, Overture’un tamamen sürdürülebilir havacılık yakıtı (SAF) ile çalışacak şekilde tasarlandığını belirtiyor. Yemeklik yağlar ve tarımsal atıklardan üretilen bu yakıt türü, Uluslararası Hava Taşımacılığı Birliği’nin verilerine göre karbon emisyonlarını ortalama yüzde 80 azaltıyor. Ancak SAF’ın havayolu endüstrisinde benimsenmesi yavaş ilerliyor. Emisyon azaltım planlarının çoğu bu yakıt alternatifine bağlanmasına rağmen, üretimin yıldan yıla düşmesi bekleniyor ve SAF toplam yakıt tüketiminin yüzde 1’inin altında kalıyor.
İKİ TEKNOLOJİ BİRLİKTE VAR OLABİLİR Mİ?
X-59’da kullanılan düşük patlama tasarımının büyük bir yolcu uçağı için pratik olması beklenmese de, uçak belirli bir uçak sınıfı için bir kolaylaştırıcı olarak tasarlanmadı. Alonso, bu tasarım ilkelerinin 15 ila 20 yolcu kapasiteli iş jeti kategorisindeki daha küçük süpersonik uçaklara daha kolay uygulanacağını düşünüyor. “Bu, Boom Supersonic’in hedeflediği uçak sınıfından farklı bir uçak sınıfında muazzam etki yaratabilecek bir şeyin inanılmaz bir göstergesi” dedi.
Mach cutoff ve düşük patlama tasarımının bir arada var olup olmayacağını ya da birinin diğerini ortadan kaldırıp kaldırmayacağını öngörmek zor. Scholl’a göre dünya, süpersonik seyahat söz konusu olduğunda mutlaka patlamasız bir geleceğe gitmiyor. “Benim beklentim, insanların tam sonik patlamanın bile aslında bir sorun olmadığını bulacağı. Birçok sonik patlama duydum ve büyük çoğunluğu önemli bir şey değildi” dedi. Scholl, “Bence burada rahatsız edici olmayan seslere izin veren ikinci bir kuralsızlaştırma dalgası olabilir çünkü bugün içinde yaşadığımız ortam bu. Mükemmel derecede sessiz bir ortamda yaşamıyoruz. Gök gürültülü fırtınalar var. Biraz ses karşılığında daha hızlı gidebilirsek bunun iyi bir değiş tokuş olduğunu düşünüyorum. Ama o köprüye geldiğimizde geçeriz” diye ekledi.