100 Milyar Kat Zum Yapan Yerçekimi Teleskopu

NASA 100 ışık yılı uzaktaki öte gezegenleri görüntülemek için 100 milyar kat zum yapan Güneş yerçekimi merceği (GSL) teleskopu geliştiriyor. Faz 3 tasarım aşamasındaki GSL teleskopu Güneş’in yerçekiminin uzak gezegenlerin ışığını büküp odaklamasından yararlanacak. Böylece öte gezegenleri 100 milyar kat zumla görüntüleyecek.

Bu da 100 ışık yılı uzaktaki bir gezegeni sadece 9460 km uzaktan bakarcasına fotoğraflamak demek. Kısacası gezegendeki kıtaları, yen şekillerini ve varsa Dünya dışı zekanın kurduğu şehirleri göreceğiz. Yerçekimi teleskopları insanlığın tasarladığı en güçlü teleskoplardır. Peki Dünya’dan 82,5 milyar km uzağa kaç teleskop göndereceğiz ve fütüristik Güneş yerçekimi merceği teleskopu nasıl çalışıyor?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Uzayda yaşam aramak

Kasım 2021’de fırlatılması planlanan James Webb uzay teleskopu (fırlatma tarihi yine ertelendi) öte gezegenlerin atmosferinin kimyasal analizini yapacak kadar güçlüdür. 2035’ten sonra fırlatılacak HabEx ve LUVOIR uzay teleskopları ise 10 milyar kat zum gücüyle öte gezegenlerin yörüngesini görecek. Öte yandan 100 ışık yılı uzaktaki bir gezegenin kıtalarını, yer şekillerini ve varsa şehirlerini seçmek için bize 100 milyar kat zum yapan bir teleskop gerekiyor.

Hubble gibi bir uzay teleskopuyla bu kadar uzak bir gezegenin sadece 1 piksellik görüntüsünü almak için bize 90 km çapında bir aynalı teleskop lazım! Karşılaştırma açısından İstanbul–Kocaeli uzaklığı ~103 km’dir. Elbette öte gezegeni aydınlatan yıldızın ışığı gözümüzü alacak. Hatta sistemdeki toz bulutlarını aydınlatarak görüntüyü iyice bulandıracak. Biz de bulanıklığı gidermek için piksel başına 100 bin yıl pozlama yapmak zorunda kalacağız! 😮

Bu da 1 km’ye bir piksel karşılık gelen 1000 x 1000 piksellik tek bir gezegen fotoğrafı için 100 milyon yıl pozlama yapmak demek. Tabii 90 bin km çapında bir teleskopla gezegeni 1 yıl da pozlayabiliriz. Özetle geleneksel teleskoplarla uzaktaki öte gezegenleri görüntülemek pratik değil. 90 bin km Dünya çapının 7 katı ediyor ve bunun için kaynak bulsak bile teleskopu uzayda inşa edemeyiz. Hafif olması için sadece 1 mikron kalınlığında bir metalik ayna üretsek bile 1 milyar ton ağırlığında olurdu. Ayrıca Dünya yörüngesine yerleştiremezdik; çünkü yerçekimi gelgitleri dev aynayı parçalardı. Durun daha bitmedi:

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Yerçekimi neden teleskopu şart?

Bu süper ince aynayı Güneş yörüngesine koysak bu kez de devasa bir güneş yelkenine dönüşürdü. Daha tek bir öte gezegen fotoğrafı çekmeden önce Güneş ışığının itiş gücüyle Güneş Sistemi’ni 1 yılda terk ederdi. Neden 100 ışık yılı uzaktaki gezegenlere odaklanıyoruz derseniz: 100 ışık yılı mesafede 75 yıldız var. Bu da Samanyolu’ndaki yaşama uygun gezegen sayısını hesaplamak için yeterli örnek demektir.

100 ışık yılı uzaklığa dek yaşanabilir bir gezegen varsa hayat uzayda oldukça yaygın demektir. Bulduğumuz gezegende olmasa da diğer gezegenlerin birinde yaşam olacaktır. 100 milyar kat zum yapan GSL teleskopu işte bu tür gezegenleri arayacak. Düşünün ki Dünya’ya 9460 km uzaktan bakınca bitki örtüsünü görebiliyoruz. Öte gezegenlerin bitki örtüsünü de göreceğiz. Peki yerçekimi teleskopu nasıl çalışıyor?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Yerçekimi teleskopu bir devrimdir

Görelilik teorisine göre kütle uzayı ve uzaydan geçen ışığı büker. Dolayısıyla kara delikler ve nötron yıldızları gibi yerçekimi çok güçlü olan cisimler ışığı büküp odaklar. Böylece uzak cisimleri yakınmış gibi gösterir. Resimdeki gibi Dünya ile uzak bir galaksi arasında yer alan galaksi kümeleri veya kara delikler, normalde detaylarını seçemeyeceğimiz denli uzak galaksileri görmemizi sağlar. SGL teleskopu da aynı şekilde çalışıyor. Tabii Güneş Sistemi yakınlarında (şansımıza) tehlikeli kara delikler olmadığı için Güneş’in yerçekimi merceğini kullanacağız. Bunu anlamak için Einstein Halkasına bakalım:

Önce teleskopumuzu uzaya fırlatarak tam da Güneş’in öte gezegenlerin ışığını bükerek odakladığı noktaya yerleştiriyoruz. Bu nokta çizimdeki gibi Güneş Sistemi’nde bize çok uzak bir yerdir ve bunu birazdan göreceğiz. Sonra teleskopu Güneş’e çevirerek onu saran Einstein Halkasını görüyoruz. Bu da tıpkı gökkuşağı gibi bir optik olayıdır. Nasıl ki gökkuşağına gidip ayağını bulamazsınız Dünya’dan bakınca da Güneş’i saran Einstein Halkasını net göremezsiniz.

Bunu ancak Güneş yerçekimi merceğinin odak noktasından yıldızımıza bakınca görebilirsiniz. Einstein Halkası öte gezegenlerin çarpık ve bulanık görüntüsünü içerir. Yerçekimi teleskopunun da önce bulanık görüntüyü düzeltmesi gerekiyor. Nitekim NASA Jet İtki Laboratuarı’ndan Dr. Slava Turyshev ileri görüntü düzeltme teknikleri üzerinde çalışıyor.^1-2

Unutmayın ki bilim insanları teleskopları çok gelişmiş teknolojilerle kullanıyor. Aslına bakarsanız astronominin en heyecanlı yanlarından biri de bu: Bulanık görüntüleri düzeltip evreni görselleştirmek. Tabii bu teknolojilerin her biri çözülmeyi bekleyen ayrı bir uzay bulmacası, heyecan verici bir uzay macerasıdır. Uzay serüveni derken yerçekimi teleskopunun Güneş’ten en az 82,5 milyar km, yani 550 astronomik birim (AU) uzakta döneceğini biliyor musunuz? 😮

Plüton’dan 2 kat uzakta!

Uzayda uzaklıklar muazzamdır. Bunu Güneş Sistemi örnekleriyle görelim: Bir AU, Dünya’nın Güneş’e ortalama uzaklığı olup 150 milyon km’dir. Bu bağlamda Neptün’ün uzaklığı 30 AU ve Plüton’un bize yakın bir parçası olduğu Kuiper Kuşağı uzaklığı da 55 AU’dur. Güneş’e en uzak uzay aracı Voyager 1 ise şu anda 150 AU uzakta olup bu mesafeye 44 yılda zor erişmiştir! Her durumda yerçekimi teleskoplarını 10 yılda fırlatarak 20–30 yılda 500–550 AU uzaklığa erişmeyi planlıyoruz. Peki bunu nasıl yapacağız? O mesafeye nasıl ulaşacak ve bütün teknik zorlukları yenip öte gezegenlerde yaşam arayacağız?

İlgili yazı: Dünyadaki En Ölümcül 5 Toksin Nedir?

 

Teleskopu Güneş’e hizalamak

Öncelikle teleskopumuz Güneş’le uygun hizaya geldiği andan itibaren öte gezegenleri görmeye başlayacaktır. Bu da Güneş ekvatoruna paralel olup uzaya uzanan hayali bir çizgidir. İşin ilginci öte gezegenleri görmek için teleskopun Güneş’ten ~550 AU uzaklaşmasını da beklemeyeceğiz. Neden derseniz: Güneş’e paralel geçen ışık ışınları tam odak noktasındaki kadar şiddetle bükülmez ama kısmen bükülür.  Bu nedenle yerçekimi merceği tekniğinde odak noktasından ziyade odak çizgisi vardır. Kısacası odak noktasına giderken görüntü almaya başlarsanız ve odağa yaklaştıkça görüntü netleşir.

550 AU uzaklık ise 100 milyar kat zumdan yararlanmak için gereklidir. Öyleyse Güneş’ten uzaklaştıkça onu saran Einstein halkası da yavaş yavaş belirginleşecektir. 82,5 milyar km uzağa erişmek, kullandığımız roket veya güneş yelkenine göre 10–20 yıl alacağından yolculuk sırasında gezegenleri görüntüleyebilmek büyük avantajdır. Diğer yandan öte gezegenler çok uzaktır:

Bu nedenle Einstein halkasındaki bir gezegeni hedeflemek çok zordur. Öyle ki öte gezegenlerde Dünya dışı uygarlıklar ararken aşmamız gereken ilk zorluk budur. Neden öyle derseniz: 550 AU uzaktaki teleskopu bir gezegene odaklamak isterseniz Güneş ekvatoruna paralel olan tutulum düzleminde yukarı–aşağı 1,5 milyar km kaydırmanız gerekir. Öte gezegenler o kadar uzaktır ki ancak bu büyük farkla bakış açısını değiştirebilirsiniz. Tabii teleskopu her gezegen için Güneş–Satürn uzaklığından daha uzun bir mesafede kaydırmak çok yakıt gerektirir.

Bu pratik değildir

Öte yandan SGL teleskopu 82,5 milyar km uzakta Güneş çevresinde dönerken gökyüzünü tutulum düzlemi hizasında 360 derece tarayacaktır. Her yıl Einstein Halkasında yer alan ve 100 ışık yılı uzağa kadar olan bütün öte gezegenleri detaylı olarak görüntüleyecektir. Bunu anlamak için pozlamaya geri dönelim:

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

Pozlama görüntüyü netleştirir

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, uzun süreli pozlama resimleri bulanıklaştırır.” Aslında yoğun bir caddeyi 20 dakika pozlamak sadece otomobil farları gibi hareketli nesnelerin ışığını bulanıklaştırır. Resimdeki statik (hareketsiz) unsurları ise netleştirir. 100 ışık yılı uzaktaki bir gezegen gökyüzünde Dünya’ya göre belirgin ölçüde yer değiştirmez. Bu yüzden uzun süreli pozlama astronomide görüntüyü netleştirir. Teleskopumuz da her gezegeni her yıl net olarak birkaç ay görüntüleyecektir.

Yılın geri kalanında ise diğer gezegenlere odaklanacaktır. Yine de 10 yılda her gezegeni defalarca inceleyecektir. Ardından birkaç ay süreli pozlamalarla elde ettiğimiz ve 10 yıl süreye yayılan bütün bu görselleri bilgisayarda birleştireceğiz. Böylece her gezegeni toplamda en az 30 ay pozlamış olacağız! Buna odak noktasına giderken geçen 10–20 yıllık sürede çektiğimiz bulanık resimleri ve 100 milyar kat zum gücünü eklerseniz ne olur? Öte gezegenlerin bulanıklığını büyük ölçüde netleştirerek kıtaları görme şansını yakalarsınız. 😉

Peki neden 550 AU uzağa gidiyoruz? Mademki dijital pozlama işimizi çözüyor Dünya’ya yakın bir teleskop kullansak ya? Bu imkansız; çünkü Güneş’in taçküresinin ışığı gözümüzü alıyor. Güneş’in parlaklığı onu saran Einstein Halkasının ışığını bastırıyor. Şimdi size kötü bir haberim var: Güneş pek parlak bir yıldız değil ama burnumuzun dibindedir. Dolayısıyla gökyüzündeki her şeyden daha parlaktır.

330 milyar km

Güneş’in gözümüzü almasını önlemek için 2200 AU uzağa gitmemiz gerekir. Bu da 330 milyar km uzağa gitmemiz demek. Elimizdeki roketler ve yerçekimi yardımı tekniğiyle bunu ancak 88 yılda başarabiliriz. ☹ Bu nedenle Slava Turyshev ve Viktor Toth, daha yakın teleskopların fotoğraf çekmesine izin veren yeni bir teknik geliştirdiler. Güneş şemsiyesi tekniği:

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

Yerçekimi teleskopu ve güneşlik

Güneş’in teleskopların gözünü almasını önlemenin iki yolu vardır: 1) Ya dıştan takma bir güneş şemsiyesi kullanacaksanız (bu kaş ve kirpikler gibi parlak ışığı keser) ya da 2) Teleskopun içine takılı bir gölgelik, yani taççeker (koronognaf) takacaksınız. Bu ikincisini 1931’den beri Güneş’in fotoğrafını çekmekte kullanıyoruz. Yeni teknikte ise bir dijital düzeltme yazılımı var. Bu yazılım Güneş ışığı piksellerini resimden kaldırıyor ama gezegen piksellerini koruyor. Böylece her pikseli birkaç saniyelik pozlamayla çekmek mümkün oluyor. Böylece ideal teleskop uzaklığı 650 AU’ya iniyor.

Evet, yanlış yazmadım. 650 AU ama bu ideal yerçekimi merceği odağının uzaklığı. Teleskopu geliştirirken 500–550 AU’da yeterli netlik elde edecek teknikler üzerinde çalışıyoruz. Ha 550 ha 660 AU, ikisi de çok uzak diyebilirsiniz ama aradaki ~100 AU’luk tasarrufu küçümseyin. O fark yerçekimi teleskopunu elimizdeki mali imkanlarla uzaya göndermemize izin veriyor. Yoksa bu yolculuk çok pahalı olacağı için asla yapılmazdı.

Bu noktada NASA’nın faz 3 tasarım aşaması için finansman ayırdığını da hatırlayalım. Kısacası bu teleskop bir gün uzaya gönderilecek. İyimser olmamızın bir sebebi daha var: Bu, NASA’nın bu tür iddialı projeler için 60 yılda verdiği üçüncü faz 3 finansman onayıdır. Bildiğiniz gibi bu tür işler tamamıyla duygusal olup paraya bağlıdır. NASA kesenin ağzını açıyor. 😉

Oysa bir sorun çıkıyor

650 AU uzakta, 1 metre çapındaki her sensör piksel başına 10 km çözünürlük elde eder. Bu da 100 ışık yılı uzaktaki bir gezegeni görüntülemek için müthiş bir çözünürlüktür. Öte yandan gezegenin görüntüsü de Güneş’in yerçekimiyle 100 milyar kat zum yaptığımızdan 1,3 km çapında olacaktır! 😮 Öyle ki görüntü teleskopa sığmayacak ve teleskop görüntü dışında kalacaktır. Bunun için teleskopu yukarı aşağı ve iki yana azar azar oynatmak gerekir. Bunu da teleskopa takılı iyon motorlarıyla yaparız. İyon motorları yakıtı bitene dek uzun yıllar çalışır. Bu da büyük bir görüntüyü parça parça taramayı sağlayan tekniğe (rastering) izin verir. Buna karşın yalpalama problemi de var:

İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?

 

Yerçekimi teleskopu ve yalpalama

1) Öte gezegenler kendi yıldızı çevresinde döner. 2) Aynı zamanda yıldızlar da yörüngesindeki en büyük gaz devlerinin yerçekimiyle ileri geri yalpalar. 3) Örneğin Güneşimiz başta Jüpiter ve Satürn yüzünden yalpalar. 4) Tabii teleskopumuz da uzayda yalpalayıp sarsılacaktır. Bunlar küçük oynamalardır ama 100 milyar kat zum yaparken görüntüyü titretmeye yeter.

Telefonda zum yapınca görüntünün en ufak el hareketinde titrediğini bilirsiniz. Öyleyse teleskopu dev gezegen görüntüsünü parça parça taramak için titretmek yetmiyor. Bir de bu 4 yalpalamayı sıfırlayacak frekansta titremek gerekiyor. Neyse ki teleskopun mikro iyon iticileri bunu başaracak kapasitededir.

Özetle teleskopu manevra iticileriyle dinamik olarak sabitleyeceğiz. Aracımız titreyecek ama görüntü sabit kalacak. Bu biraz da Türk Hava Kuvvetlerinin F-16 av-atak uçaklarına benziyor. F-16’lar da aerodinamik olarak sabit değildir ve düzgün uçmak için bilgisayarın kanatlarla diğer yüzeyleri sürekli oynatmasını gerektirir. Yine de karşımıza ayrı bir problem çıkacak. Einstein Halkasının öte gezegenlerin görüntüsünü çarpıtması… Buna ek bulanıklık kaynağı diyebiliriz. Neyse ki bunu çözmenin de yolları var:

İlgili yazı: Pi Sayısı Nedir ve Newton Nasıl Hesapladı?

 

Yerçekimi teleskopu ve küresel sapınç

Öncelikle Güneş gibi kütleli bir gökcisminin yerçekimi alanı üç boyutludur. Dolayısıyla Einstein Halkası da aslında Güneş’i saran küresel bir ayladır; yani yerçekimi merceği gözlük camına benzemez ve küre yuvarlaktır. Bunu hesaba katmanız gerekir! 550 AU mesafeden Einstein Halkası içinde büyütülmüş bir öte gezegen görüntüsüne baktığınızda bu 1,3 km çapında küresel bir görsel olacaktır. Elbette karşıdan bakınca küresel resmin tamamını göremezsiniz ama gezegenin görüntüsü eğri küre yüzeyine yayılacaktır. Burada Güneş’e dikkat edelim:

Teleskop Einstein Halkasına bakarken Güneş’i görmeyecek, onun yerine öte gezegenlerin görüntüsünü büyüten parlak bir disk görecektir. Sonuçta bu disk odak noktasından bakıldığında Güneş’i saran bir görüntü küresidir. Siz de teleskopu diskteki bir öte gezegene çevirdiğinizde o gezegen diskin tamamını kaplar: Ona odaklandınız çünkü… Gezegenin orta kısmı parlak diskte gayet net görünür. Oysa gezegenin kenarları iç içe geçmiş bulanık halka halinde görünecektir. İşte bu çarpılmaya küresel sapınç deriz. Bu etkiyi içinde kar yağan Noel Baba kürelerinde görebilirsiniz.

Daha ileri giderek Yüzüklerin Efendisi filminde uzakları görmeyi sağlayan Palanthir kürelerinin görsel efektlerinde görebilirsiniz. Şimdi Güneş yerçekimi merceği odak noktasına 1 metre çapında bir teleskop yerleştirirseniz bu teleskop da görüntü küresini değil, sadece diski görecektir. Görüntüdeki bulanıklığı düzeltmesi de şart olacaktır. Son olarak küresel sapınç çarpılmasının asıl nedeni başkadır… Bu da hem tam odaktan geçen net gezegen ışık ışınlarını hem de odağı ıskalayan çarpık ışığı görüyor olmanızdır. Peki fotoğrafta bulanıklık nedir ve bunu nasıl gideririz?

İlgili yazı: 5 Soruda Kuarklar Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Pikselleri netleştiriyoruz

Fotoğrafı oluşturan piksellerin ışığı birbirine karışıyorsa görsel bulanıklaşır. Bunu düzeltmek üzere ışık demetini tek tek ışınlara ayırır ve her ışını kendi pikseline atarsınız. Peki hangi ışının hangi piksele ait olduğunu nereden bileceğiz? Güneş’i 1 milyon 392 bin km çapında dev bir yerçekimi merceği olarak kullanıyoruz; ama 1-2 metre çapında olan teleskopumuz Hubble’dan büyük değildir. Bu da çok avantajlıdır: Teleskopumuz Güneş çevresinde devinirken baktığı gezegeni farklı açılardan görecektir. Eskiden tümüyle bulanık olan pikselleri çok net gördüğü anlar olacaktır.

Siz de 1,3 km çapındaki gezegen görüntüsünü 10 yılda tekrar tekrar tarayarak ışık ışınlarını kendi pikseline atayıp görüntüyü netleştirecek veriyi elde edersiniz. Meraklısına bu tekniğin adı tersine evrişimdir (deconvolution). Müthiş değil mi? Uzay teleskoplarına fotoğraf dedektifleri desek yeridir. Öte yandan bu sefer de görüntüdeki karlanma (gürültü) artar. Bu kez gezegenin görüntüsü yayın almayan tüplü TV gibi kumlanır. Bu durumda sinyal-gürültü oranını (SNR) iyileştirmek gerekir:

İlgili yazı: İnsanlar Ne Zaman Tüy Dökmeye Başladı?

 

Bunun çeşitli yolları vardır

Pozlamayı uzatır, daha büyük teleskop diyafram açıklığı kullanır ve CCD duyarlılığını artırırsınız. CDD’ler kameranın ışığı gören dijital gözleri, sensörleridir. Oysa karlanmayı gidermenin asıl yolu piksel ışığının birbirine nasıl karıştığını bilmektir. Peki bunu 100 milyar kat zumla 100 ışık yılı uzaktaki bir gezegeni daha hiç görmeden nasıl yapacağız? Görüntü netleştirme yapay zekasını nasıl eğiteceğiz? Unutmayın ki kara delik resmi çeken Dünya çapındaki Olay Ufku teleskopunun yapay zekasını da böyle eğittik.

Slava Turyshev ve Viktor Toth, Dünya gezegenini öte gezegen yerine koyup bilgisayar simülasyonu yaptılar. Dünya’ya 100 ışık yılı uzaktan yerçekimi teleskopuyla bakarcasına çalıştılar. Böylece Dünya’nın görüntüsünün nasıl bulanıklaştığını öğrendiler. Bunu baz alarak Nokta Yayılım Fonksiyonu (PSF) türeterek yapay zekayı eğittiler. Mevcut yapay zeka ve bilgisayar teknolojisini alıp 550 AU’ya ne kadar gelişmiş bir bilgisayar gönderebileceğimizi hesapladılar. Yakıt tüketimi açısından ağırlık kritiktir.

Sonuçlar müthişti!

100 ışık yılı uzaktaki bir öte gezegeni piksel başına 25 km çözünürlükte görebiliyorduk! Bu da kıtaları, körfezleri ve varsa şehir ışıklarıyla bitki örtüsünü seçmek için yeterliydi. NASA, Güneş yerçekimi merceği (SGL) teleskopunu işte bu yüzden faz üç aşamasında destekliyor. Bu teleskopun çalışacağını biliyor. Öyleyse geriye son bir engel ve soru kalıyor: 1) Bulutlu günlerde gezegenin yüzeyini nasıl göreceğiz ve 2) Görüntüyü iyileştirmek için kaç adet teleskop kullanmamız gerekiyor?

İlgili yazı: Evrenin En Verimli Makineleri Nedir?

 

Yerçekimi teleskopu ve nükleer roket

Gezegenin görüntüsünü ışığı doğru piksellere atayarak yerleştirme tekniğini, gezegeni bulut örtüsünden sıyırmakta da kullanabiliriz. Öyle ya, bir gün bulutlu olan kara parçaları ertesi gün açık olacaktır. Teleskopumuz gezegeni birkaç yıl inceledikten sonra yer şekillerini bulutlardan ayırmayı öğrenecektir. İşte burada karşımıza son engel çıkıyor: Bunun için bize 2 metre çapında bir Hubble uzay teleskopu yetmez. Uzaya gönderemeyeceğimiz kadar büyük bir teleskop gerekir.

Alternatif olarak uzaya yüzlerce küçük teleskop göndeririz. Bunlar yerçekimi merceği odak noktasında, 550 AU uzaklıkta toplanır. Bir grup halinde olsalar da her gezegene kendi açısından bakar ve görüntü netleştirme işini son derece hızlandırırlar. Hatta bunları odak noktasında birkaç orta boy teleskop halinde birleştirebiliriz. Nitekim NASA şimdiden Lego blokları gibi uzayda kenetlenip birleşen mini uydular test ediyor. Uzayda öz montaj çağı başlıyor.

Bunun için nükleer termal roket teknolojisini nihayet kullanırız (50 yıl önce geliştirdik). Her nükleer roket Hubble teleskopu büyüklüğünde bir teleskop taşır. Bunları 10-20 teleskopluk gruplar halinde 10 yıl boyunca fırlatırız. Uzayda gerdanlıktaki inci taneleri gibi art arda dizilen teleskoplar yol boyunca öte gezegenleri gözlemler. Odak noktasında ulaşınca da toplanıp birlikte çalışmaya başlar. Diyelim ki ABD nükleer roket kullanmaya yine cesaret edemedi. O zaman teleskopları 82,5 milyar km mesafeye neyle göndereceğiz? Güneş kanatlarıyla tabii:

İlgili yazı: Planck Kalıntısı Mikroskobik Kara Delikler Nerede?

 

 

Güneş kanatları ve yerçekimi teleskopu

Güneş yelkenleri ışıkla çalışır; çünkü ışık, yelkenleri itebilir. Güneş kanatları (LightCraft) ise dümen kanadı gibi dönebilir. Bu da güneş ışınlarını farklı açılardan alarak uzayda manevra yapmayı sağlar. Böylece aracın hızlanması ve yavaşlamasına imkan verir. Bu tür teleskop kümelerini Ay yörüngesinde inşa ederek uzaya gönderebilirsiniz ama küçük bir numarayla:

Nasıl ki Güneş’e çok hızlı yaklaşırsanız Güneş de yerçekimi sapanıyla sizi uzaya taş gibi savurur; Güneş’e yaklaşırken de güneş kanatlarını açarsanız bu kez güneş ışığı sizi uzaya müthiş bir hızla savurur. Hatta Güneş’e yaklaşmak için gezegenler arası yerçekimi otoyolunu kullanabiliriz. Öyle ki ne kadar yaklaşırsanız güneş ışığı sizi o kadar hızlı iter. Bugünkü güneş kanadı malzeme teknolojisiyle yıldızımıza çapının 10 katı kadar yaklaşabiliriz (yaklaşık 14 milyon km).

Düşünün ki Güneş’e en yakın uydumuz Parker sondası sadece 9 Güneş çapı uzakta dönüyor… Öte yandan yeni teknolojilerle Güneş’e 5 çapa kadar yaklaşmak mümkün olacaktır. Güneş’e 7 milyon km’ye kadar yaklaşıp uzaya savrulan güneş kanatlı yüzlerce Hubble uzay teleskopu bileşeni düşünün… Bunlar uzayda birleşen küçük uydular olacak ve ışığın itiş gücüyle yılda 22 AU, yani 3,3 milyar km yol alacaktır. Kısacası Plüton’a 2 yılda ulaşıp 7 yılda Güneş’ten en uzak uzay aracı olan Voyager 1’i geçecektir (150 AU). Tabii güneş ışığı uzak mesafelerde zayıflar:

NovaWurks HiSat

İlgili yazı: Nemesis: Dünya’ya Göktaşı Savuran Ölüm Yıldızı

 

Yerçekimi teleskopu kanat döküyor

O zaman da küçük uydular artık gereksiz olan kanatlarını döküp hafifleyecektir. Uzayda hız kesen hava olmadığı için başlangıç hızıyla 550 AU uzaktaki odak noktasına 25 yılda varacaktır. Gerçi merak etmeyin: Küçük uydularımız uzayın derinliklerinde kaybolmayacaktır. Bir kere onları inci taneleri gibi art arda dizerek göndereceğiz. İkincisi Elon Musk’ın Starlink uzaydan internet şirketindeki mini uydular gibi birbirlerini lazer radarıyla (lidar) bulacaklar. Hatta bazı uydular güneş kanatlarını atmayarak bunları lazer ışığını yansıtıp konum bulmayı kolaylaştıran aynalar olarak da kullanabilir.

Küçük uydular eski güneş kanatlarını seyrüsefer antenleri ve hatta yerçekimi teleskopları için ayna olarak da kullanabilir. Seçenek bol… Bu uydular güç tasarrufu yapmak için uzayda donmayacak kadar düşük güçte çalışacaktır. Hedefe vardığında uyanıp lidarla birbirini bulacaktır. Sonra birleşerek 10 ila 20 adet Hubble boyunda uzay teleskopu kuracaktır. Teleskoplar da lidarla birbiriyle Güneş’e hizalanacak ve ardından öte gezegen avı başlayacaktır.

Bugün geliştiriliyouz

Örneğin ABD İleri Savunma Araştırmaları Projeler Dairesinden (DARPA) destek alan NovaWurks şirketi, Lego gibi birleşen HiSat küp uydular üretiyor (Arkysis katkılarıyla). Güneş kanatları (LightCraft), Xplore şirketinin eseri ve Xplore ilk aşamada yılda 5-8 AU yol alacak kanatlar geliştiriyor. Bu da şimdiden Voyager 1’den iki kat hızlı gideceğiz demektir.

Caltech de öz montaj kapasiteli Lego bloklarından uzay teleskopu kurma projesini yürütüyor. Bu projeye de Öz Montajlı Yeniden Yapılandırılabilir Uzay Teleskopu (AAReST) adıyla ulaşabilirsiniz. Güneş kanatçıklarını katlanabilir ayna da ya güneş şemsiyesi olarak kullanmayı amaçlayan DeMi’yi de unutmayalım. MIT ekipleri Biçim Değiştirebilen Ayna Demo Seferi geliştiriyor. Her şeyi hazırlıyoruz ama yerçekimi teleskopu başka neler yapabilir?

İlgili yazı: Çin ve Hindistan’ın Gelecek Kuşak Uzay İstasyonları

 

Yerçekimi teleskopu için sonsöz

100 ışık yılına kadar olan öte gezegenlerin kıtalarını, yer şekillerini ve varsa Dünya dışı şehirlerini görmek size yetmiyor mu? Güneş yerçekimi merceği (SGL) teleskopları uzayda hayat olup olmadığına oldukça kesin yanıt vermemizi sağlayacaktır. Peki evrende oluşan ilk galaksileri görmek ister misiniz? Peki ya yıldız kütleli kara delikleri ışık hızının yüzde 70-90’ıyla püskürttüğü gaz jetlerinin haritasını çıkarmak? Nötron yıldızları ve beyaz cücelerin yüzeyini görüntülemek?

NASA, İleri Yenilikçi Tasarımlar programı kapsamında SGL uzay teleskopu ekibine faz 3 aşaması için 2 milyon dolar verdi. Bu parayla tasarım tamamlanacak ve teknoloji demosu yapılacak. Türkiye NASA’dan örnek alsa teknoloji girişimcilerimiz ihya olurdu. SGL teleskopuyla ilk uzaylıları 2050’de keşfetme şansımız olacak. Bunun için 100 milyar doları gözden çıkarmaya değer ki askeri bütçesi 1 trilyon dolar olan ABD’nin bunu ödemesini isteriz.

Siz de evrende ne kadar uzağı görebiliriz yazısını şimdi okuyabilir ve öte gezegenlerde yaşam aramanın 5 yoluna bakabilirsiniz. Gezegen avcısı TESS teleskopunun bulduğu üç yeni öte gezegeni görüp Hubble’dan 1000 kat güçlü şemsiye teleskop Aragoskop’u inceleyebilirsiniz. Yelpaze gibi açılan güneş şemsiyeli Starshade uzay teleskopunu da şimdi araştırabilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın. 🙂

Güneş Yerçekimi Merceği Teleskopu

¹Direct Multipixel Imaging and Spectroscopy of an Exoplanet with a Solar Gravity Lens Mission
²Image formation for extended sources with the solar gravitational lens
³Resolving Exo-Continents with Einstein Ring Deconvolution