Teknoloji perspektifinde uzay sektörünün dönüşümü: Uzay 4.0

Son yıllarda küreselleşen dünyanın her yerinde artan kullanıcı ihtiyaç ve taleplerini karşılama adına LEO (Low Earth Orbit) uyduların daha düşük gecikmelerle kesintisiz iletişim sağlamaya imkân tanıması, haberleşme ağlarının bu altyapı üzerine kurulması konularını da gündeme getirmiştir. Özellikle 5G teknolojisinin beraberinde getirdiği nesnelerin interneti (Internet of Things-IoT) uygulamalarının hem pazar olarak önemli bir yer edineceği hem de mevcut altyapılarda köklü bir değişikliğe yol açacağı düşünülmektedir. Gerek Türkiye gerekse dünya için yeni bir gelişme olan ve haberleşme sektöründe yeni kırılımların yaşanması kuvvetle muhtemel olan bu alanda, LEO uydular üzerinden altyapı kurma planları olan dünyanın önemli teknoloji firmalarının çalışmaları, sektörde yer alan herkes için bir fırsat olduğu kadar bir tehdit olarak da karşımıza çıkmaktadır.

17 Temmuz 1975 tarihinde Apollo ve Soyuz uzay araçlarının uzayda birbirine kenetlenmesi ile SSCB ile ABD arasındaki uzay yarışında da yeni bir döneme geçilmişti. Aradan geçen yaklaşık kırk yıllık süreçte uzayın navigasyon, haberleşme ve gözlem amaçlı kullanımı çalışmalarına onlarca ülke daha dahil oldu. Ancak 2030 yılına doğru yaklaşırken yaşanılan süreçte alçak dünya yörüngesinin odak noktası olduğu yeni bir uzay yarışının fitili ateşlenmiş gözükmektedir.

Sektörü yakından takip eden kimi araştırmacılar tarafından Yeni Uzay (New Space) olarak tanımlanan bu yarış, öncelikli olarak ticari müşterileri hedefleyen, bir getiri arayan risk sermayesi ile desteklenen, uzayda veya uzay için geliştirilen yenilikçi ürünlerden veya hizmetlerden kâr sağlamaya çalışan küresel bir şirketler ve girişimciler endüstrisi haline gelmiştir.

Kimi araştırmacılar tarafından da Uzay 4.0 (Space 4.0) olarak adlandırılan bu yeni dönem; yıllardır yapılan geliştirme faaliyetleri neticesinde, fırlatma maliyetlerini oldukça düşüren yeniden kullanılabilir fırlatma araçları ile birlikte uzaya eşi görülmemiş bir ölçekte erişim sağlayan yeni bir uzay altyapısı ortaya çıkarmıştır. Bu altyapı ile birlikte uydu tabanlı haberleşme, navigasyon ve gözlem hizmetlerinde mevcut pazarların artarak yeni iş ve endüstrilerin genişlemesine olanak sağlaması kesin gözükmektedir. Ekonomik kalkınma yoluyla uzay sınırını insan yerleşimine açmak için çalışan tüm kişiler, işletmeler ve kuruluşlar da bu yeni yarışın yeni oyuncuları olmuşlardır. Yeni Uzay veya Uzay 4.0, hangi ismi verirsek verelim bu yeni yarışta haberleşme, navigasyon ve yer gözlem uygulamaları için yeni fırsatlar ve imkânlar her geçen gün daha çok öne çıkmaya başlamış durumdadır.

DÜNYA NEREYE GİDİYOR?

Tarihsel olarak alçak yörünge uyduları üzerinden erişim hizmetleri sağlamaya çalışan ilk şirketler iyi bir şekilde lanse edilmemeleri, yüksek hızda erişim sağlayamamaları, bunun sonucunda az sayıda kullanıcının ilgisini çekmeleri ve yüksek maliyetlerle engellenmeleri gibi nedenlerle yeterince büyüyememiş veya iflas etmek durumunda kalmışlardı. Uydu telefon hizmetlerini halen sunmakta olan Iridium 1999 yılında iflas koruma başvurusunda bulunmuş; petrol-madencilik, kamu hizmetleri, ormancılık, balıkçılık, askeri, ulaşım ve acil durum uygulamaları olan Globalstar ise 2002 yılında aynı durumla karşılaşmıştır. Globalstar, daha sonraları ikinci nesil uyduları ile varlığını devam ettirse de istenilen pazar payını hiç yakalayamamıştır. Teledesic firması da proje maliyetini 9 milyar ABD doları olarak çıkarmış fakat yatırımcı bulamadığı için Ekim 2002’de uydu yapım çalışmalarını resmen askıya alarak faaliyetlerini sonlandırmıştır. Rusya merkezli Gonets uydularının mesajlaşma, M2M (makine-makine) haberleşmesi ve GLONASS navigasyon uydularından gelen verilerin yere iletilmesi servislerine rağmen kullanım alanı Rusya ile sınırlı kalmıştır.

Tüm bu gelişmeler neticesinde geçmişten günümüze bu alanda faaliyet gösteren operatörler, aslında başarısız birer girişimler olarak öne çıkmışlardır. Ancak günümüzde küreselleşen dünyanın her yerinde artan kullanıcı ihtiyaç ve taleplerini karşılama adına alçak yörünge uydularının daha düşük gecikmelerle kesintisiz iletişim sağlamaya imkân tanıması, haberleşme ağlarının bu altyapı üzerine kurulması konularını da gündeme getirmiştir. Özellikle 5G teknolojisinin beraberinde getirdiği IoT uygulamalarının hem pazar olarak önemli bir yer edineceği hem de mevcut altyapılarda köklü bir değişikliğe yol açacağı düşünülmektedir. Bu noktada alçak yörünge uyduları üzerinden altyapı kurma planları olan dünyanın önemli teknoloji firmalarının çalışmaları her geçen gün dünyanın gündemine daha çok gelmektedir. Bunun yanı sıra birçok firma da 5G teknolojisini uydu haberleşme altyapısı ile buluşturmak üzere çalışmalar yürütmektedir. Bu gelişmeler doğrultusunda Yeni Uzay alanında her geçen gün değişik büyüklükteki yeni işletmeler piyasaya girmektedir. Girişim sermayeli kurulan şirketler de hesaba katıldığında yarısı ABD merkezli bu şirketlerin sayısı iki yüz elliyi aşmaktadır. Aynı zamanda bu işletmelerin çalışma alanları incelendiğinde en önde gelen uygulamaların IoT alanındakiler olduğu görülmektedir. Bununla beraber Yeni Uzay’ın en önemli bileşenlerinden birisi de düşük maliyetli küp uydular ile uzaya erişimin sağlanarak hizmetlerin veriliyor olmasıdır. 1999 yılında ilk defa gündeme gelen bu küp uyduların uzaya fırlatılma sayısı bugün iki bin adete yaklaşmıştır. Özellikle de fırlatılan bu uyduların sayısının son on yılda otuz kat; haberleşme amaçlı olanlarının pazar payının ise dört kattan fazla bir artış göstermesi çok dikkat çekicidir.

Sahip olunan yeni imkânlarla 2030 yılına doğru yol alırken birim maliyetlerin de düşmesi ile birlikte tüm dünyada fırlatılması planlanan uydu sayısının on bin adedi aşacağı tahmin edilmektedir. Bu da bugün yörüngedeki aktif uydu sayısının beş katına çıkması anlamına gelmektedir. Bu yeni uyduların önemli bir kısmı 5G ve IoT uygulamaları için planlanmıştır. Özellikle 5G uygulamalarının uydular üzerinden verilmesi ve iletişim altyapılarının bu yöne evrilmesi için çok sayıda çalışma halihazırda yürütülmektedir. Böylece küresel bazda gerçek zamanlı geniş bant iletişimi sağlayan küçük uydu filolarının yer durağan uyduları (GEO) tamamlayan bir yapıya ulaşması ve 2030 yılına kadar küresel bir etkiye sahip olması beklenmektedir. Küçük uydulara yönelik eğilim sadece uyduların inşa, fırlatma ve işletme maliyetlerini azaltmakla kalmamış, aynı zamanda uzayda daha hızlı ve daha esnek bir dağılım alarak oluşturdukları büyük uydu filolarını uygulanabilir hale getirmiştir.

Elde edilen teknolojik ve ekonomik ilerleme sonrasında son yıllarda SpaceX, OneWeb, Telesat ve O3b gibi firmaların başını çektiği uydu operatörleri bugüne kadar görülmemiş büyüklükte uydu filoları oluşturmaya başlamışlardır. Sayıları binler ile ifade edilen bu uydu filoları ile birlikte dünya adeta bir ağ gibi örülerek dünyanın her yerine yüksek hızlarda erişim hizmetinin sunulması mümkün hale gelmektedir.

Özellikle SpaceX’in Kasım 2020 itibarıyla beta sürümü adıyla kullanıma başlamış olması, dünya kamuoyunun söz konusu projelerin uygulanabilirliğine daha güçlü bir şekilde inanmasını sağlamıştır. SpaceX’in iletişim uydusu ağı fikri Ocak 2015’te ilan edilmiştir. Kendi fırlatma roketi Falcon 9 ile fırlatma başına 60 Starlink uydusu iki haftalık periyotlar halinde fırlatılmaktadır. Tüm sistemin yaklaşık kırk iki bin uydu ile tamamlanması planlanmaktadır. Bu süreçte SpaceX, bazı uyduları yeni teknolojilerin gösterimi ve doğrulanması amacıyla kullanmaktadır. SpaceX, yetersiz hizmet alan bölgelere internet hizmeti vermeyi amaçlamış olup yaklaşık 30 milyar ABD doları harcayacağı projeden, 2025 yılı itibarıyla yılda 10 milyar ABD dolarının üzerinde kazanmayı hedeflemektedir. Ticari servislerinin yanı sıra ilerleyen dönemde Starlink sisteminin bir kısmının askeri haberleşme amaçlı olarak kullanılması da planlanmaktadır.

Kanada merkezli TELESAT, alçak yörüngede çalışacak yüz yirmi uydudan oluşan TELESAT LEO ismini verdikleri bir uydu filosu fırlatmayı hedeflediğini 2016 yılında belirtmiştir. 2020 yılında ise bu uydu takımının bin altı yüz uydudan oluşmasını hedeflemişlerdir. 2021 yılında 3 milyar ABD dolarlık bir büyüklüğe sahip, iki yüz doksan sekiz uydu ve ilgili yer hizmetlerini içeren bir sözleşmeyi Thales Alenia Space firması ile imzaladığını duyuran şirket, düşük gecikmeli internet kullanımı ve 5G altyapı hizmetini 2023 yılı itibarıyla kırsal ve kentsel bölgelerde sunmayı planlamaktadır.

2016 yılında Lüksemburg merkezli SES uydu operatörü tarafından satın alınan O3b ise hali hazırda yörüngesinde bulunan orta irtifa (MEO) uydular ile mobil cihazlara ses ve veri haberleşmesi ile birlikte mobil operatörlere de internet sağlayan bir firmadır. O3b (Other 3 billion) ismi, dünyada henüz geniş bant internet hizmeti alamayan üç milyar insanı temsilen konulmuştur. O3b, Yeni Uzay yarışında geniş bant haberleşme hizmeti vermeye başlayan ilk operatör olup düşük gecikmeli, yüksek hızlı uydu haberleşmesi sağlanması için ABD Savunma Departmanı ile 2018 yılında bir anlaşma yapmıştır.

İngiltere’nin 2018 yılında Avrupa Galileo Navigasyon Sisteminden; 2020 yılında da Avrupa Birliği’nden ayrılması ile birlikte OneWeb’e ortak olması uydu haberleşme ve navigasyon projelerine Avrupa ülkelerinden bağımsız bir şekilde devam etmesi anlamında önemli bir aşama olmuştur. Bununla beraber süreç içerisinde OneWeb’in, uyduların üretimi için Airbus ile bir ortaklığa giderek OneWeb Satellites şirketini kurması nedeniyle de Avrupa’dan tamamen bağımsız olması pek mümkün gözükmemektedir. Bu dört şirketin yanı sıra Kepler (Kanada), Kuiper (ABD), Hongyun (Çin) gibi farklı şirketlerin de ilerleyen zaman içerisinde bu alanda servislerine başlaması beklenmektedir.

PEKİ YA TÜRKİYE?

Türkiye açısından bakıldığında, 90’lı yıllarda adım attığı uydu haberleşme sektörü ile bu yüksek teknolojili ve stratejik alanda söz sahibi olmak her zaman Türkiye’nin gündeminde olmuştur. Bu hedefle çıktığı yolda önceleri hizmet alımı daha sonra kendi uydusunu dış temin yoluyla tedarik ederek işletmeye başlamış ve en nihayetinde de artık kendi gözlem uydularını ve haberleşme uydularını kendisi üretme noktasına gelmiştir. Aradan geçen bu yaklaşık otuz yıllık süreçte Türkiye artık kendi uydu projelerine yön verebilecek konuma gelmiş ve bu konuda kurum/kuruluşları vasıtasıyla çeşitli iş birliği modelleri de geliştirmiştir. Gerek milli olarak gerekse uluslararası iş birlikleri ile gerçekleştirilen her proje Türkiye’nin bu sektördeki tecrübesini daha da artırmıştır. Gelinen noktada Türkiye Uzay Ajansı (TUA) 2018 yılında kurulmuş ve Milli Uzay Programı da Şubat 2021 itibarıyla ilan edilmiştir durumdadır. Gerek Türkiye gerekse dünya için yeni bir gelişme olan ve haberleşme sektöründe yeni kırılımların yaşanması kuvvetle muhtemel olan Yeni Uzay hem bir fırsat hem de bir tehdit olarak Türkiye’nin gelecek dönemlerde sık sık karşılaşacağı bir konu olarak yerini almaktadır.

FIRSAT MI TEHDİT Mİ?

Toplumun geniş coğrafyalar üzerinde sürekli bilgiye olan ihtiyacı nedeniyle yüksek hassasiyetli uydulardan bilgi ihtiyacı artmaktadır. Bu ihtiyacın ancak geleneksel çözümlerin yeniden değerlendirilmesi ile karşılanabilmesi mümkün gözükmektedir. Alçak yörüngede servis sağlayan ve çok sayıda küçük uydudan oluşan uydu filolarının getirdiği daha fazla kapasite ile birlikte fiyatların düşmesi öngörülmektedir.

Alçak yörünge uydularının kullanıldığı haberleşme altyapıları genel olarak uzay kesimi, yer kesimi ve kullanıcı kesiminden oluşmaktadır. Uzay kesiminde dünyayı devamlı olarak tarayan bir uydu filosu yer alırken; yer kesiminde ağ geçitleri, kullanıcı kesiminde ise kullanıcı terminalleri yer almaktadır. Devamlı olarak hareket halinde olan ve belirli bir alanı kısa süre görebilen uydular kendi aralarındaki iletişimi zamanla inter-satellite link (ISL) adı verilen uydular arası haberleşme alt sistemleri ile yapmaya başlayacaktır. Bununla beraber yer kesimi üzerinden erişim sağlanan yüksek bant genişliği ve düşük iletişim gecikmesi olan internet altyapısı küçük güç ve anten boyutları ile kullanıcı terminallerine uydular üzerinden iletilmektedir.

Bununla beraber, her ne kadar dünya genelinde bu yeni gelişmelere doğru bir eğilim gözükse de küçük uydulardan oluşan bir uydu filosu inşa ederken aşılması gereken birçok engel vardır. İlk olarak, projelerin finanse edilmesi, düzenleyici onayların alınması ve diğer uydu sistemleriyle güvenli bir şekilde bir arada işletilmesini sağlamak için frekansların ve yörüngelerin koordine edilmesi gerekmektedir. Üstelik uyduların çarpışmalardan kaçınarak ilave bir uzay çöpüne de neden olmaması gerekir. Ayrıca birçok uydunun düzenli, zamanında ve ekonomik olarak fırlatılması gerekmektedir. Uyduların büyük bir kısmı fırlatılıp faaliyete geçene kadar hizmete başlanması mümkün olmayacaktır. Gelişmiş antenlerin ve modemlerin tasarımı, kullanıcı ekipmanlarının geliştirilmesi, uyduların kısa ömürlü olması gibi karmaşık ve yüksek teknolojili teknik gereksinimler ciddi bir risk oluşturmaktadır. Birçok girişim şirketi ve yatırımcı, bu risklere gerektiği kadar önem vermemeleri nedeniyle ya başlamadan sona ermiş ya da büyük finansal risklerle mücadele etmek zorunda kalmıştır.

Teknolojik gelişmelerin çok hızlı olmasına karşın uluslararası boyutta düzenleyici çalışmalar nispeten daha geriden gelmektedir. Ulusal ölçekte ise henüz çoğu ülkenin bu yeni duruma hazır olmadığı da bir gerçektir. Bu da hem mevcut ve hem de yeni girişimler için bir belirsizlik anlamına gelmektedir. Yine de bu engellerin aşılması ile beraber alçak yörünge uydu filolarının tüm dünya için yeni teknolojik, ekonomik ve sosyal fırsatlar oluşturabilmesi çok mümkün gözükmektedir.

Radyo ve televizyon yayıncılığı başta olmak üzere veri haberleşmesi, ses haberleşmesi, askeri haberleşmeler, navigasyon uygulamaları gibi birçok kullanım alanı olan GEO uydular, yüksek bir irtifada olmaları nedeniyle daha uzun bir gecikme süresine sahiptirler. Ayrıca geniş kapsama alanlarına rağmen bütün dünyaya hizmet sunabilme açısından tek başlarına yeterli gelmemektedirler. Bu nedenle, birçok kritik iletişim kablo üzerinden veya daha hızlı bağlantı sağlayan LEO takım uyduları üzerinden sağlanmaktadır. Yaşanan teknolojik ilerlemeler ve özellikle 5G/IoT alanındaki gelişmelerle birlikte değişen ihtiyaçlar-talepler doğrultusunda LEO uyduların önemi son on yılda daha da öne çıkmaya başlamıştır. Bu noktada LEO uydular üzerinden sağlanan servisleri geniş bant ve dar bant olarak ikiye alarak incelemekte fayda vardır. Zira; geniş bant haberleşme hizmetlerinde sahip olunması gereken teknik kabiliyetler ve finansal ihtiyaçlar oldukça büyük çaplı projelerin hayata geçmesine bağlıdır. Bununla beraber dar bant haberleşmede ise IoT uygulamaları ile teknolojiyi yakalayabilmek ve yetkinlik kazanabilmek için daha etkin ve ekonomik bir başlangıç noktası olarak öne çıkmaktadır. Dünyada genel itibarıyla mini uydu sınıflarında uydu filolarının kurulmaya başlandığı bu dönemde teknolojiyi sosyal ve toplumsal birçok alanda kullanarak ekonomik faydalar elde etmek mümkün gözükmektedir. İnsanoğlunun uzay serüveninde yeni bir dönüm noktası olabilecek bu aşamada elde edilecek kazanımlar iklim değişikliği, demografik kalkınma, göç, kaynak sıkıntısı, çatışmalar ve felaketler, enerji, dijital bölünme ve sağlık gibi küresel sorunlarla başa çıkmak için bir araç olarak kullanılabilecektir. Bu sürecin henüz başındayken karar vericiler için de kritik dönem başlamış durumdadır. Bu kritik dönemde doğru karar verme ve politika oluşturma, gelecek nesillere ilham ve motivasyon sağlamadır.