Yıldızlara Yolculuk-Uzay Yelkenlileri

Uzay Yelkenlileri
Kâinat yani evren akıllara sığmayacak kadar büyüktür. Bilim insanlarının dediğine göre gökyüzündeki yıldızların sayısı, yeryüzündeki kumsalları oluşturan kum tanelerinin sayısından fazladır.
Dünya’mıza, Güneş’imizden sonra en yakın yıldız olan Alfa Kentauri yani Kentaurus / At Adam burcunun alfa ( en parlak ) yıldızı, bize yaklaşık 4.3 ışık yılı mesafededir.Bir başka ifadeyle bu yıldızdan yayılan ve saniyede 300.000 Km. hızla yol alan ışığın Dünya’mıza ulaşması için 4.3 yıl geçmesi gerekiyor. Sayılarla konuşursak bu yıldızla bizim aramızdaki uzaklık; 300.000 Km./saniye x 60 saniye x 60 dakika x 24 saat x 365 gün x 4.3 yıl, yani aşağı yukarı 41.000.000.000.000 (41 trilyon) Km. demektir. Şu ana kadar insan eliyle yapılmış en hızlı araçlardan olan ve halen Güneş Sistemimizin dışına doğru yol alan Pioneer’larla, Voyager 1 ve 2 isimli uzay araçlarının saatte yaklaşık 60.000 Km. olan hızlarıyla bu uzaklığı geçmeleri için 76.000 yıla ihtiyacı olurdu. Buna karşılık, teleskop teknolojisindeki son gelişmeler sayesinde ışığı Dünya’mıza 13 milyar yılda ulaşan gökadaların varlığı tespit ediliyor. Kolayca anlaşılacağı gibi günümüzün ve yakın geleceğin muhtemel teknolojik imkânlarıyla yıldızlararası yolculukların gerçekleştirilebilmesi pek mümkün görülmemektedir. Bu konuda en büyük sorun, böyle yolculuklar için olağanüstü büyük miktarlarda enerjinin kullanımına ve uzun zamanlara ihtiyaç bulunmasıdır.
Yıldızlara ulaşmak için gündemde olan uzay yolculuğu tekniklerinden biri de yıldızların radyasyon basıncından yararlanarak hareket eden uzay yelkenlileri yapmaktır. Bilindiği gibi yıldızımız Güneş’in yaydığı radyasyon cisimlere basınç uygular. Yeryüzünde standart aletlerle ölçülemeyecek kadar küçük olan bu basınç etkisi, uzayda geniş yüzeyler üzerinde kayda değer miktarlara çıkabilmektedir.
Dünya’mızın ötesine götürülecek çok hafif malzemeden uygun şekilde yapılmış böyle geniş, hafif ve ayna gibi parlak bir yüzeye sürekli olarak çarpan güneş radyasyonu bu yüzeyden yansırken, yüzeyi ve bu yüzeye bağlı küçük ve hafif bir uzay kabinini de, Newton’un etki – tepki prensibine göre, giderek hızlandıracaktır. Böylesine sürekli bir ivmelenmenin bir zaman sonra yelkenliyi boş uzayda çok büyük hızlara ulaştırması mümkün görülmektedir. Burada can alıcı olan nokta; böyle bir uzay aracını hareket ettirebilmek için herhangi bir türden yakıt taşımaya ihtiyaç duyulmayacak olmasıdır. Yanlış anlaşılmaması gereken bir nokta da yelkenliye hareket sağlayan enerjinin Güneş’in radyasyon enerjisi olduğu, elektrik yüklü parçacıklardan oluşan ve Güneş’teki manyetik parlamalar sonucu ortaya çıkan “güneş rüzgârı” dediğimiz olgunun bu işte bir rolü bulunmadığıdır. Özetle söylemek gerekirse aslında bir uzay yelkenlisi; ışığı, daha doğru bir ifadeyle radyasyonu, çok iyi yansıtan büyük ebatta bir aynadan ibarettir.
Uzay yelkenlisi fikri 1964 yılında bilim adamı ve bilimkurgu romanları yazarı Arthur C. Clarke’ın “The Wind From The Sun“ isimli hikâyesiyle gündeme gelmiştir. Clarke, bu hikâyesinde Dünya ile Ay arasında uzay yelkenlileriyle yapılan bir yarışmayı anlatmaktadır. Uzay yelkenlileri konusu daha sonraları bazı başka bilimkurgu yazarları tarafından da ele alınmıştır. O zamanlar bilimkurgu romanlarının konusu olan böyle uzay araçlarının günümüzde artık gerçekleştirilmesi aşamasına gelinmiştir.
Bu konuda uygulamaya konulan ilk ciddi proje, The Planetary Society isimli kuruluş ile müteveffa bilim adamı Carl Sagan’ın vakfına ait Cosmos Studios’unun bir araya gelerek gerçekleştirdiği Cosmos 1 projesidir. Cosmos 1, 100 Kg. ağırlığında ve her biri 30 metre uzunluğunda olan 8 adet üçgen biçiminde kanatçıklarıyla bir yel değirmeni görünümündeydi. Yüzeyine aluminyum kaplanmış mylar malzemeden imal edilen bu kanatçıkların uzayda güneşe göre açılarının değiştirilmesi suretiyle üzerilerine düşen ışınların miktarının arttırılıp azaltılması sağlanacak, bu suretle araç hareket halindeyken yerine göre hızlanıp yavaşlayabilecekti.
Dünya’mızın yakınlarındaki uzay ortamında, güneş radyasyonunun böyle yüzeylere yapacağı etkinin yaratacağı sürekli ivmelenme 0.0005 m / sn² mertebesindedir. Bilindiği gibi yeryüzünde cisimler 9.8 m / sn²’lik bir ivmeyle düşerler. Yapılan hesaplara göre uzayda bu çok zayıf, ancak sürekli ivmelenmeyle;
Cosmos 1’in hızı; yelkenlerini açtığı ilk günün sonunda saniyede 45 metreye, yani saatte 160 kilometreye, 100 gün sonra saatte 16.000 kilometreye, 3 yıl sonra da saatte 160.000 kilometreye yükselecek ve araç, hedefinde olması halinde, Güneş sisteminin sınırlarında dolaşan Pluto’ya 5 ile 6 yılda varabilecekti.
22 Haziran 2005 tarihinde ilk uzay yelkenlisi Cosmos 1, Rus Volna roketinin ucunda yola çıkarıldı, ancak rokette ortaya çıkan bir arıza nedeniyle deneme maalesef başarılı olamadı. The Planetary Society kuruluşu bu faaliyetlerini günümüzde LightSail 1 ve LightSail 2 adını verdikleri araçlarla sürdürmektedir. Bu araçlardan LightSail 1, 20. Mayıs. 2015 tarihinde bir roketin ucunda uzaya gönderilmiş ve yelkenleri başarıyla açılmıştır.
Önümüzdeki zaman dilimi içinde bu denemelerin sürdürülmesi planlanmaktadır. Bu konuda başka ülkelerin bilim insanları da çeşitli çalışmalar yapmaktadırlar. The Planetary Society’den sonra Japonya’nın Aerospace Exploration Agency kuruluşu da IKAROS ( Interplanetary Kite-Aircraft Accelerated by Radiation of the Sun ) adını verdikleri yeni bir deneme uzay yelkenlisi geliştirdi ve bu aracı 21. Mayıs. 2010 tarihinde Tanegaşima uzay merkezinden uzaya gönderdi. Köşegeni 20 metre olan kare şeklinde ve yaklaşık olarak 0.1 mikrometre kalınlığındaki yelkenin üzerini çok ince bir film tabakası halinde kaplayan güneş bataryaları aracın sistemleri için gereken elektrik enerjisini üretmekte, bu enerji kullanılarak güneş radyasyonunun etkisiyle yaratılan ivmelenme ölçülmektedir. Yüzeyine yayılmış LCD (likid kristal) hücreleri de kullanılarak rengini değiştirmek suretiyle yelkenin radyasyonu yansıtma kabiliyeti artırılıp eksiltilmekte ve bu şekilde aracın hızı ile konumu ayarlanmaktadır. Yelkenini 11. Haziran. 2010 tarihinde açan 315 kg. ağırlığındaki bu araç halen Güneş’in etrafındaki bir yörüngede dolaşmaktadır ve 8. Kasım. 2010 tarihinde Venüs gezegeninin 80.800 km. yakınından geçmiştir. İkaros’un bir güneş yılı 10 ay sürmektedir, yani Güneş’in etrafında bir turunu 10 ayda tamamlamaktadır.
 

Japonlar, önümüzdeki yıllarda da iyon motorları ile techiz edilmiş, daha büyük ve daha geliştirilmiş bir uzay yelkenlisini Jüpiter gezegenine göndermeyi planlıyorlar. Bilindiği gibi iyon motoru eksozundan, kimyasal reaksiyonlar vasıtasıyla üretilen sıcak gazlar yerine, elektromanyetik alanlar vasıtasıyla hızlandırılan elektrik yüklü parçacıkları yani iyonları püskürtmek suretiyle hareket eden yeni bir roket motoru türüdür ve bundan birkaç yıl önce bu motorun bir örneği NASA tarafından uzayda başarılı bir şekilde denenmiştir.
NASA da, bir uzay yelkenlisi geliştirdi ve akim kalan birkaç denemeden sonra NanoSail – D adı verilen bu aracı 19. Kasım. 2010 tarihinde Alaska’dan uzaya gönderdi. NanoSail – D, yerde sıkıca paketlenmiş olan yelkenlerini 21.Ocak.2011 günü uzayda başarılı bir şekilde açtı. NASA’nın çalışmaları da halen sürdürülmektedir.
Burada önemli olan konu, çok küçük bir hacim içinde sıkıca paketlenen 0.1 mikrometre kalınlığındaki aluminyum ve plastik bazlı kanatlarının uzayda sağlıklı bir şekilde açılarak yelken oluşturmasını sağlamaktır.
Gelelim bu konuda ileriye dönük çabalara: Güneş ışınlarının yoğunluğunu kaybettiği Jupiter gezegeninin ötesinde uzay yelkenlilerinin hareket ettirilebilmesi için laser ışınlarından yararlanılması düşünülmektedir. Gelecekte, uzayda konumlandırılacak güçlü laser kaynaklarından uzay yelkenlilerine yönlendirilecek laser ışınlarıyla araçların çok daha ötelere, belki de en yakın yıldızlara kadar gönderilebileceğine inanılmaktadır. Ancak bu konuda çözülmesi gereken çok ciddi problemler vardır. Her şeyden önce, bu yolla yıldızlara yönlendirilecek uzay yelkenlilerinin boyutları lazer kaynaklarının onları görebilmesi için yüzlerce kilometre mertebesinde olmak zorundadır. İkinci önemli bir konu da böyle araçların geriye nasıl getirilebilecekleri konusudur ki bu hususta da yapılmış ilginç öneriler vardır.
Yıldızlara böyle araçlar göndermek için önerilen bir başka teknik de, hareket için ihtiyaç duyulacak enerjinin araca laser ışınları yerine mikrodalgalar halinde gönderilmesidir ki bu durumda yelkenlilerin parlak, sürekli yüzeyler yerine, olağanüstü hafif aluminyum iskeletlere monte edilecek mikroçip ağlarından oluşturulmaları gerekecektir.
Şahsen böyle araçların geliştirilerek önümüzdeki yıllarda Güneş Sistemi içindeki yolculuklarda oldukça işe yarayacağını düşünüyorum, diğer yıldızlara ulaşmak için ise bir işe yarayacaklarına inanmıyorum. İnsanoğlu yıldızlara ulaşmak için er veya geç daha kullanışlı yollar bulacaktır. Ancak bunun yakın bir gelecekte gerçekleşeceğini ümit etmek için maalesef ufukta herhangi bir ışık görülmemektedir.
yurdaerihsan@gmail.com