ASTRO TUA Hackathon
StarX
CELSS
Controlled Ecological Life Support System

Uzayda sıfıra yakın dışa bağımlılık ile insanı besleyen,
atıkları geri dönüştüren kapalı döngü yaşam destek sistemi.

01 — PROBLEM & AMAÇ

Uzayda lojistik krizi

💸

Maliyet

ISS'e kargo fırlatmanın maliyeti ortalama $44.000/kg — su, gıda ve oksijen sürekli Dünya'dan taşınmak zorunda.

⏱️

Görev Süresi

Dünya'ya olan bağlılık, uzun süreli uzay görevlerini ve Mars yolculuklarını doğrudan sınırlandırmaktadır.

♻️

Atık Yönetimi

İnsan ve bitki atıkları yönetilemez hâle gelir; mevcut sistemler döngüyü kapatmaktan uzaktır.

🌿

Kaynak Kıtlığı

Su, enerji ve alan son derece kısıtlı; her gram ve her mililitre titizlikle yönetilmek zorundadır.

Amacımız: Minimum kaynak tüketimi ile astronotun tüm ihtiyaçlarını karşılayan, atıkların %100'e yakın geri dönüştürüldüğü kapalı döngü ekolojik sistem tasarlamak.

02 — İNSAN METABOLİZMASI

Günlük girdi / çıktı dengesi

↓ GİRDİ — Günlük İhtiyaç

🔥 Kalori2.800 kcal
💨 Oksijen~0,84 kg
💧 Su2,5 – 3,0 L
🌾 Kuru Gıda~0,62 kg

↑ ÇIKTI — Günlük Atık

🫧 CO₂~1,0 kg
💦 Sıvı Atık3,0 – 3,5 L
🧱 Katı Atık~0,2 kg

Tüm bu çıktılar CELSS içinde hammaddeye dönüşerek sistemi besler — dışa sıfır bağımlılık hedeflenmektedir.

03 — SİSTEM MİMARİSİ

5 Modüllü kapalı döngü

M1-2
Atık Sterilizasyonu & Nitrifikasyon
İnsan ve bitki atıkları inorganik forma dönüştürülür ve amonyak güvenli nitrata çevrilir.
%100 azot geri kazanımı
  • WO Reaktörü: Atıklar yüksek ısı ve basınç altında sterilize edilerek patojen riski bertaraf edilir.
  • Amonyak Oksidasyonu: Amonyak, nitrosomonas bakterileri tarafından nitrite oksitlenir.
  • Nitrit Oksidasyonu: Toksik nitrit, nitrobacter bakterileri ile bitkiler için en güvenli olan nitrata yükseltgenir.
M3
Tarım Modülü — Ana Mahsul
Yüksek hasat indeksiyle patates ana kalori kaynağıdır.
2.800 kcal / gün
  • Patates (Solanum tuberosum): Su verimi: 500 L/kg'dır.
  • Cüce Buğday (Apogee Wheat): NASA tarafından geliştirilmiş, boyu kısa ama başağı büyük bir türdür.
  • Soya Fasulyesi: Biyolojik sisteme mükemmel protein ve yağ sağlayan tamamlayıcı bitkidir.
M4
Elektrostatik Aeroponik Sistem
Damlacıklara statik yük verilerek yerçekimsiz ortamda suyun doğrudan köklere iletilmesi sağlanır.
%90 su tasarrufu
  • Coulomb Yasası ile yönlendirilen damlacıklar doğrudan köklere yapışır.
  • Su tüketimi standart tarıma göre %90 daha azdır ve kök çürümesi riski minimumdur.
M5
Spirulina Biyoreaktörü
Mikroalgler astronotun ürettiği fazla CO₂'yi tüketir ve sistemi dengeler.
CO₂ → O₂ + Protein
  • Patatesin fotosentez hızı, insanın ürettiği ~1,0 kg CO2'yi tek başına tüketmeye yetmeyebilir. Ayrıca patatesin amino asit profili eksiktir.
  • Spirulina kurutulduğunda %60'ı saf proteindir. Patates ile kusursuz bir denge yakalar.
04 — MÜHENDİSLİK ÇÖZÜMLER

Optimizasyon & verimlilik

🌱

Kademeli Ekim

5 katlı 125 hücrelik tasarım — astronot her gün 1 hücre hasat eder, 1 hücre eker; gıda akışı hiç kesilmez.

☀️

Fiber Optik Güneş

Parabolik toplayıcılar güneş ışığını fiber optikle doğrudan tüm katlara iletir; LED yalnızca destek sistemi olarak çalışır.

💧

Su Döngüsü

Bitki transpirasyonu yoğuşma panelleriyle geri kazanılır — günlük su kaybı yalnızca 50–100 ml seviyesinde kalır.

%90 Su Tasarrufu
%100 Azot Geri Kazanımı
50–100 ml Günlük Su Kaybı
05 — MALİYET ANALİZİ

Yatırım & tasarruf

BAŞLANGIÇ YATIRIMI

$10.000.000

Tek seferlik kurulum; 5 modülün tamamı, mühendislik, uzay sertifikasyonu ve fırlatma hazırlığı dahil.

YILLIK İŞLETME

$667.400

Enerji, bakım, sarf malzemeleri, yazılım ve biyolojik malzeme yenileme dahil yıllık toplam gider.

GELENEKSEL İKMAL ALTERNATİFİ ($44.000/kg)

$68.244.000 / yıl

Gıda, su, oksijen ve gübre kargo maliyetlerinin toplamı. CELSS bu tutarın %99'unu ortadan kaldırır.

BREAK-EVEN NOKTASI
~54 Gün

10 milyon dolarlık tüm başlangıç yatırımı 54 günde geri ödenebilir. 5 yıllık kümülatif tasarruf: ~$327.883.000.

06 — SONUÇ

CELSS çalışır,
sayılarla kanıtlanmıştır.

%100 Azot Geri Kazanımı
%98+ Su Geri Kazanımı
54 gün Break-Even
25× 5 Yılda Avantaj

Kapalı döngü yaşam destek sistemleri yalnızca teknik bir zorunluluk değil,
uzun vadeli uzay görevlerinin en maliyet-etkin çözümüdür.