Juno Jüpiter’e Ulaştı: 10 resimde Juno seferi

NASA’nın Juno sondası 4 Temmuzda Jüpiter yörüngesine giriyor. 5 yıllık yolculuktan sonra hedefine ulaşan Juno, Güneş Sistemi’nin en büyük gezegeni olan Jüpiter’in içyapısını inceleyecek ve merkezinde kayalık bir çekirdek ile karanlık hidrojen olup olmadığına bakacak. 10 resimde görelim.

En gelişmiş uzay sondası

Tenis sahası büyüklüğündeki bir uzay sondası şu anda Jüpiter’e saniyede 30 km hızla, yani Dünya’nın kendi çevresinde dönme hızında yaklaşıyor. Juno Jüpiter’in yerçekimine kapıldı ve önümüzdeki 3 günde hızını iki katına çıkararak saniyede 60 km’ye ulaşacak. Böylece bir gökcisminin yörüngesine giren en hızlı uzay aracı olacak.

Yörüngeye hızlı girmek gerçekten büyük başarı: Nitekim Yeni Ufuklar sondası uzak Plüton’a sadece (!) 10 yılda gitmek üzere saatte 83 bin km hıza ulaşmış, ama o hızda fren yapamadığı için 2015’te Plüton’un yanından durmadan geçmek zorunda kalmıştı. Oysa Plüton yörüngesine girecek şekilde tasarlanabilseydi cüce gezegen hakkındaki bilgilerimiz 10 katına çıkacaktı.

İlgili yazı: İnternetinizi uçuracak en iyi 10 modem

 

Neden Jüpiter?

Bu soruya “Cassini ile Satürn’ü 12 yıldır yeterince inceledik ve Jüpiter’e giden son uzay sondası Galileo da 2003’te görevini tamamladı. Artık Jüpiter’e yeni sonda göndermenin zamanı geldi” diye cevap verebiliriz.

Ancak Juno seferinin asıl amacı başka: Galileo Jüpiter’in bulutları ve uydularını inceledi. Juno ise Jüpiter’in içyapısını araştıracak. Juno araştırma ekip başkanı Scott Bolton’un dediği gibi, “Jüpiter Güneş Sistemi’ndeki en büyük gezegen ve onunla ilgili her şey çok ama çok büyük.”

Juno öncelikle Jüpiter’in içinde ne kadar su olduğuna bakacak. Böylece Güneş Sistemi’nin oluşumu sırasında gezegenleri meydana getiren gaz ve toz bulutunda ne kadar su olduğunu öğrenmiş olacağız. Jüpiter diğer gezegenler gibi Güneş Sistemi ile aynı yaşta; ama en büyük gezegen olarak üstüne büyük miktarda gaz çekmiş bulunuyor.

İlgili yazı: Ahtapot DNA’sı uzaylı mı?

 

Kayalık çekirdeği var mı?

Bir gaz deviyle ilgili en bariz soru budur: Tümüyle gazdan mı oluşuyor? Yoksa merkezindeki süper yüksek basınca rağmen ezilip ufalanmadan kalan bir kayalık çekirdek var mı? Güneş Sistemi’nin ilk yıllarında oluşan 2-3 Dünya kütlesindeki büyük bir kayalık çekirdek?

Jüpiter’in kayalık çekirdeği olup olmadığını öğrenmek bize gezegenlerin nasıl oluştuğu hakkında fikir verecek. Bu da galakside Dünya benzeri ne kadar gezegen olduğunu anlamamızı kolaylaştıracak.

Botton, “Çok zor bir işe kalkıştık” diyor. “Ancak, kendimiz hakkında bilgi edinmek ve doğadaki yerimizi öğrenmek istiyorsak bu zorlukları göze almalıyız.” İşte size Juno seferiyle ilgili en çarpıcı 10 gerçek:

İlgili yazı: Twitter ve Facebook engellenirse nasıl girersin?

 

1. Jüpiter radyasyonu Juno’yu yakıyor

Juno Jüpiter yörüngesinde sadece 20 ay kalacak. Bozulmadan daha uzun süre kalması zor; çünkü Jüpiter’in manyetik alanı Dünya’nın manyetik alanından 20 bin kat güçlü.

Jüpiter güçlü manyetik alanı sayesinde güneş rüzgarını oluşturan yüklü parçacıkları hapsediyor ve bunları bir parçacık hızlandırıcı gibi hızlandırarak ölümcül bir radyasyon kuşağı yaratıyor. İyonize radyasyon elektronik aletlere zarar veriyor.

Juno’nun zırhı yok mu?

Tabii ki var. NASA tarafından 0,8 cm kalınlığında üretilen kutu şekilli titanyum zırh türünün ilk örneği. 3,6 ton ağırlığındaki büyük bir jeep boyunda olan Juno’nun hassas aletleri bu kutunun içinde duruyor. Juno’nun zırhlı kasasının ağırlığı içindeki parçalarla birlikte 200 kg.

İlgili yazı: İnternette sansüre karşı dünyanın en iyi 5 VPN’i

 

2. Juno bilgisayarı eski bir laptop kadar güçlü

Uzay aracının ana bilgisayarı eski bir laptopun işlem gücüne sahip. 256 MB flash bellek bilgisayar kapansa bile veriyi saklıyor. 128 MB RAM de hem düşük maliyetli olan hem de hızlı çalışması gereken bir bilgisayar için gerekli. Ancak bu zayıf bilgisayar için NASA’ya kızmayın.

Bugün dünyada nükleer savaş çıksa ve yakında termonükleer bomba patlasa laptopunuz hemen yanar, ama Juno’nun görünüşte çelimsiz BAE Systems RAD750 işlemci kartı çalışmaya devam eder. Bu kartlar Dünya yörüngesindeki iletişim uyduları için radyasyona dayanıklı olarak üretiliyor.

Üstelik NASA bu işlemciyi Dünya’nın radyasyon kuşağından uçan ve iletişim uydularından daha fazla radyasyona maruz kalan Van Allen sondalarında yıllarca test etti. Elimizde Jüpiter’in radyasyon kuşağına dayanabilecek tek sistem bu ve manyetik alanı olmayan korumasız Mars yüzeyinde dolaşan Curiosity de aynı kartı kullanıyor.

İlgili yazı: İnternet Özel Hayatı Nasıl Yok Etti? >> 50 Resimle Gizliliğin Doğumu ve Ölümü

 

3. Güneş enerjisiyle çalışan en uzak uzay aracı

Juno’nun gelişmiş güneş panelleri soluk ışıkta bile elektrik üretebiliyor ki bu konuyu Dünya’yı Kurtaran Gezegen yazımda anlattım. Jüpiter’e ulaşan güneş ışığı gezegenimizi aydınlatan gün ışığından 25 kat zayıf ve Juno’nun gelişmiş panelleri bulutlu kuzey ülkelerinde bile temiz güneş enerjisinin yaygınlaşmasını sağlayabilir.

Sonuçta Jüpiter’in Güneş’e uzaklığı ortalama 800 milyon km. Dünya’nın Güneş’e sadece 150 milyon km uzakta yer aldığına dikkat edecek olursak Juno’nun neden her biri 9 metre uzunluğundaki 3 büyük güneş paneli kullandığını anlıyoruz: Juno boyundan büyük güneş panelleri taşıyor ve buna rağmen o mesafede sadece 500 watt elektrik üretebiliyor.

İlgili yazı: Fizikte Kriz: Süpersimetri CERN Testini Geçemedi

 

4. Kendi çevresinde fırıldak gibi dönüyor

Juno uzun yolculuğunda rotadan çıkmamak için kendi çevresinde fırıldak gibi dönüyor. Bunu da 1973’te Jüpiter’i geçip uzayın derinliklerine dalan Pioneer 10 ve 11 uzay sondalarından miras aldı.

Juno ana motorunu ateşlediğinde dakikada 5 kez ve vitesi boşa aldığında da dakikada 1 kez dönüyor. Bununla birlikte Jüpiter’i gözlemlerken kendi çevresinde dakikada 2 kez dönecek.

Kendi etrafında dönmenin diğer avantajı, Jüpiter yörüngesinde manevra yapmak için sürekli roket ateşleme ihtiyacını ortadan kaldırması ve böylece yakıttan tasarruf sağlaması. Bu sayede az yakıt taşıyan hafif bir uzay aracını ucuza fırlatmak ve Jüpiter’e göndermek mümkün oldu. Yakıtı tasarruflu kullanmak Juno’nun görev süresini de uzattı.

Juno Jüpiter’in özellikle kutuplarını inceleyecek, kutup ışıklarına bakacak ve bunun için iki kutup arasında gidip gelmesi 1 gün sürecek. Bir kutuptan diğerine giderken 400 devir yapacak olan Juno’nun aletlerinin Jüpiter’i gözlemlemek için sürekli aynı yere bakması da gerekmiyor. Böylece hedefini kaçırma korkusu olmadan rahat rahat dönebiliyor.

İlgili yazı: Dünyanın Derinliklerinde Yeraltı Okyanusu Bulundu

 

5. Dört Temmuzda Jüpiter yörüngesinde

Juno’nun Jüpiter yörüngesine girmesi 107 gün sürdü ve işlemin tamamlanmasına 3 gün var. NASA istese aracı 11 günde yörüngeye sokardı; ama hızla giderken ani fren yapmak için ana motoru uzun süre ateşlemek gerekirdi ve bunun sonucunda gözlem manevraları için yeterli yakıt kalmazdı. Juno yörüngeye girdikten 50 saat sonra gözlemlere başlayacak.

6. Özellikle kutuplarda gezecek

Kutup turları bir uzay sondası için alışılmadık bir yörünge. Genellikle sondalar ekvatora paralel döner. Böylece bütün gezegeni ve varsa uydularını kolay görür. Ancak, Jüpiter’in güçlü radyasyon kuşağı ekvatora paralel yörüngeyi tehlikeli kılıyor.

Ayrıca Juno görevi gereği özellikle kutupları görmek istiyor; ama kutupların üzerinden geçerken klasik dairesel yörünge yerine eliptik bir yörünge izleyecek. İki kutup arasında gidip gelen dikey yörüngeler gezegenlerin haritasını çıkarmayı kolaylaştırıyor. Ancak Jüpiter’in radyasyon kuşağını da hesaba katmak gerekiyor.

Eliptik yörünge Juno’nun sadece yakın çekim gözlem yapmak gerektiği zaman Jüpiter’e yaklaşmasını ve diğer zamanlarda radyasyondan uzak durarak kendini korumasını sağlayacak. Üstelik güneş panellerinin Güneş’e dönmesini sağlayarak elektrik üretimini artıracak.

Örneğin, Juno Jüpiter’e zaman zaman 5000 km kadar yaklaşacak ve bir gezegene en çok yaklaşan sonda unvanını kazanacak. Öte yandan, güney kutbundan ekvatora doğru yola çıktığı zaman gezegene 1,9 milyon uzakta olacak ki bu da Callisto’dan bile uzakta dönmesi demek.

İlgili yazı: Dünyada Neden Deprem Oluyor?

 

7. Juno’nun dramatik sonu

Mars’ı kirlettik, hayırlı olsun yazımda anlattığım gibi mikroplar uzayda bile yaşıyor ve başka bir gezegene bulaşabiliyor (şansımıza Curiosity’nin tekerleklerine saklanıp Mars’a giden mikroplar gezegeni kirletmeden ölmüş). Bu da gezegenleri mikroplardan korumayı gerektiriyor.

Aksi takdirde sorun var: Örneğin Mars’ta hayat bulursak, aradan geçen zamanda mutasyon geçirip başka şeye dönüşmüş mikropların gerçekten Mars’a ait olup olmadığını asla anlayamayız ve mikroplar Dünya’dan gelmiş olabilir şüphesi yüzünden Mars’ta hayat bulduğumuzdan emin olamayız.

Aynı şey Jüpiter’in buzlu uyduları için de geçerli. Bu sebeple Juno görevini tamamladığı zaman 5,5 günlük intihar dalışıyla Jüpiter’e çakılacak ve yüksek hıza bağlı sürtünme nedeniyle atmosferde eriyip buharlaşarak kendini yok edecek. Geriye (varsa) hiç mikrop kalmayacak. Juno’nun görevi Şubat 2018’de sona eriyor.

Jüpiter hakkında ne biliyoruz?

Buraya kadar Juno seferinden söz ettik ama bu aslında Jüpiter seferi. O zaman biraz da Jüpiter hakkında bildiklerimize bakalım, Juno’nun neden Jüpiter’e gittiğini daha iyi anlayalım.

İlgili yazı: Geleceğin Otomobili >> Tesla S suda gidiyor ve BMW şekil değiştiren araba geliştiriyor

 

8. Güneş Sistemi’nin en büyük gezegeni

Sadece en büyük değil, en ağır gezegeni! Jüpiter’in kütlesi Dünya’nın 300 katı ve diğer tüm gezegenlerin kütlesinin toplamından daha büyük bir kütlesi var. Bu sebeple Jüpiter yörüngesine giren bir daha geri çıkamıyor (asteroitler, kuyrukluyıldızlar, gaz ve toz bulutları).

Kısacası Jüpiter, Güneş Sistemi’nin zaman kapsülü. Tıpkı Avrupa’nın Rosetta sondasının gittiği 67/P kuyrukluyıldızı gibi 4,6 milyar önceden değişmeden kalan kozmik hatıralar içeriyor ki bunların arasında Dünya’da yaşamın ortaya çıkmasını sağlayan ilk organik bileşikler de olabilir (detaylar için Popular Science Türkiye Temmuz sayısında çıkan Yaşam Neden Var yazımı okuyabilirsiniz).

İlgili yazı: 12 Adımda Evren Nasıl Oluştu

 

9. Güneş Sistemi’nin çobanı

Bebek dünyalar ve elmas gezegenler yazılarında görebileceğiniz üzere, gaz devleri gezegenleri çoban gibi güdüyor. Onları bugünkü yörüngelerine yerleştiriyor veya yörüngeden çıkmalarını önlüyor.

Aynı zamanda dış gezegenleri dışa ve iç gezegenleri sıcak Güneş’e doğru iterek hayata elverişli ılıman gezegenlerin oluşmasına imkan tanıyor. Üstelik tehlikeli asteroitleri üstüne çekip iç gezegenleri göktaşı çarpışmalarından koruyor.

İlgili yazı: Cassini sondasından Satürn ve uydularının en güzel 17 fotoğrafı

 

Bu yüzden Jüpiter’i seviyoruz

Galileo’nun 400 yıl önce kullandığı dürbün irisi teleskoptan gelişmiş Hubble uzay teleskopuna kadar sayısız alet kullanarak Jüpiter’in bulutlarını gözlemledik ve gaz devinin bulutlarında balon gibi yüzen canlılar olup olmadığını merak ettik.

Jüpiter’in dış bulutları amonyak ve hidrojen sülfürden oluşuyor. Şu anda 2 Dünya kadar geniş olan Büyük Kırmızı Leke ise (en az 300 yıldır süren bir fırtına) kahverengine dönerek gittikçe küçülüp yok oluyor.

Ancak Juno bildiklerimiz için değil, bilmediklerimiz için orada ve tahmin edebileceğiniz gibi bilmediğimiz şey de Jüpiter’in içinde ne olduğu: Dibine kadar gaz katmanlarından mı oluşuyor? Yoksa yüksek basınç nedeniyle süperiletkene dönüşen metalik hidrojen katmanının altında kayalık bir çekirdek var mı?

Son olarak Galileo, Jüpiter bulutlarının kimyasal bileşimini 150 km derinliğe kadar incelemişti; ama bu 140 bin km çapındaki bir gezegen için devede kulak kalır (Jüpiter’in merkezi 70 bin kilometre derinde. Karşılaştırma açısından Dünya’nın çekirdeği sadece 6000 km derinde).

İlgili yazı: Çin’den dünyanın en güçlü süper bilgisayarı TaihuLight

 

10. Juno Jüpiter’in röntgenini çekecek

Sadece kameralar ve tayfölçerler kullanarak Jüpiter’in merkezini göremeyiz. Yine de Juno Jüpiter atmosferinin kimyasal bileşimini, derinlerdeki gaz akıntılarını ve ne tür gazlar barındırdığını 550 km’ye kadar analiz edecek.

Manyetik alan ve yerçekimi alanı ölçerleri sayesinde ise ta gezegenin kalbine kadar inerek içyapısını araştıracak. Deyim yerindeyse Jüpiter atmosferini soğan kabuğu gibi kat kat soyacak.

 

Çekirdek meselesi

Jüpiter’in yerçekimi gücü belli, ama içinde kayalık çekirdek varsa gaz devinin yerçekimi şiddetinin lokal bazda değişiklik göstermesi gerekiyor. Bu da bize çekirdeğin kütlesini, bileşimini ve çapını verecek.

Böylece gezegenlerin nasıl oluştuğunu da anlayacağız. Gaz devleri doğrudan kendi üstüne çöken gazlardan mı oluştu? Yoksa 3 Dünya kütlesi ve 2 Dünya boyundaki kayalık gezegenler zamanla üstüne gaz çekerek mi gaz devine dönüştü?

Juno Jüpiter’in manyetik alanını da analiz ederek gezegenin içyapısını dolaylı yoldan araştıracak (güneş lekeleri yazısında anlatıldığı üzere gezegen ve yıldızların iç katmanları manyetik alanın özelliklerini belirliyor). Böylece Jüpiter’in ölümcül radyasyon kuşağının nasıl oluştuğunu da anlayacağız.

İlgili yazı: Dünyanın 1000 çekirdekli ilk işlemcisi KiloCore çip

 

Nihayet kutup ışıkları

Jüpiter ve Dünya’nın manyetik alanı var. Bu alanlar güneş rüzgarının taşıdığı elektrik yüklü parçacıkları kutuplara çekiyor ve atmosferi bombalayan parçacıklar da gece göğünü süsleyen estetik kutup ışıklarına (aurora) yol açıyor. Peki Jüpiter’in kutup ışıkları Dünya ile aynı mı, yoksa farklı mı? Juno gezegene morötesi ışıkta bakarak bunu da araştıracak.

Bonus 1: Juno istatikleri

Hedef: Jupiter:

• Çapı Dünya’nın 11 katı. Tüm diğer gezegenlerin toplamından 2,5 kat ağır.
• Kendi çevresinde 10 saatte, Güneş çevresinde 12 yılda dönüyor.
• Gaz devi ama belki kayalık çekirdeği var.
• 4 büyük ve 60 küçük uydusu var.
• Süper güçlü manyetik alanı ve radyasyon kuşağı var.

Uzay aracı Juno:

• Jüpiter Eski Yunan baş tanrısı Zeus’un Latince adı. Juno da Zeus’un karısı Hera’nın Latince adı.
• Sonda 3,5 metre boyunda, ama güneş panellerinin uzunluğu 9 metre.
• Ağırlığı 3,6 ton (neredeyse bir fil kadar ağır)
• Gezegenlerin yörüngesinde dönerek hızlandığı için Jüpiter’e toplam yolculuk mesafesi 2,8 milyar km.
• 0,8 cm kalınlığında titanyum radyasyon kalkanı var.
• Manevra sistemi: Serbest düşüşle yörüngeye giriş.

En hızlı yörünge girişi (58 km/saniye):

• Juno yörüngeye girerken 800 kg yakıt yakacak, yani araçta kalan yakıtın yüzde 35’i.
• Amerikan saatiyle 4 Temmuzda yörüngede.
• O mesafeden Dünya’ya sinyal ulaşması 48 dakika sürüyor ki bu da manevra süresinden uzun.

 

 

Bonus 2: Karanlık hidrojen

Nedir bu karanlıktan çektiğimiz? Kara delik, karanlık madde ve karanlık enerji yetmedi, şimdi bir de başımıza karanlık hidrojen çıktı. Neymiş görelim:

Jüpiter’in üst gaz katmanlarının ardında karanlık bir sır gizleniyor: Jüpiter’in çekirdek sıcaklığı 10 bin derece ve çekirdek basıncı 2 milyon bar, yani deniz seviyesindeki basıncın 2 milyon katı.

Dolayısıyla Jüpiter’in gaz tabakası önce kaynamaya başlıyor, sonra da sıkışarak sıvılaşıp kaynar gaz devine dönüşüyor. Jüpiter’in ana bileşeni olan hidrojen bu sıcaklık ve basınçta süperiletken metalik hidrojene dönüşüyor.

İlgili yazı: DNA Katlama Sanatı >> DNA’da gizli yeni veri katmanı keşfedildi: Epigenetik kod

 

İki arada bir derede

Ancak bilim insanlarına göre Jüpiter metalik hidrojenden oluşan sıvı dış çekirdeği ile atmosferini oluşturan gaz katmanları arasında karanlık hidrojen tabakası bulunuyor. Hidrojen gazının yüksek basınç altında oluşan bir formu olan karanlık hidrojen hiç ışık saçmıyor, ama sıcaklık yayıyor.

Elbette o kadar derinde sağ kalıp hidrojene el feneriyle ışık tutacak halimiz yok; ama Dünya’da hidrojeni bu kadar sıkıştırdığımızı hayal etseydik karanlık hidrojen spot ışıkları altında bile kapkara duracaktı. Buna karşın ısıyı gören kızılötesi kamerada güneş gibi parlayacaktı.

Ne önemi var?

Karanlık hidrojen Jüpiter ve Satürn gibi gaz devlerinin çekirdek ısısını uzaya yayarak nasıl soğuduğunu anlamamızı sağlayabilir. Aynı zamanda manyetik alan çizgilerinin şeklini değiştiren bir ara katman olarak gaz devlerinin manyetik alanlarını da şekillendiriyor olabilir.

İlgili yazı: Intel çipsetlerde PC’nizin kontrolünü ele geçirebilecek gizli CPU var

 

Dünya’da denedik bile!

Washington Carnegie Enstitüsü ve Edinburgh Üniversitesi fizikçileri, lazer ışınlarını kullanarak hidrojen gazını 1,5 milyon bar basınç altında 5538 dereceye kadar ısıttılar ve hidrojen gazdan sıvıya geçerken karanlık hidrojen adlı bir ara faz oluşturduğunu gördüler.

Karanlık hidrojen bilim insanlarının gaz devlerinin neden bu kadar hızlı soğuduğunu anlamasını sağlayacak. Yarı metalik ve yarı iletken olan karanlık hidrojen tam da bu özellikleri sayesinde Jüpiter’in manyetik alanını şekillendiriyor olmalı.

Juno’nun en büyük görevi

Jüpiter’de karanlık hidrojen bulmak ve gaz devinin nasıl oluştuğunu açıklayan modellerle uyuşmayan karanlık hidrojen tabakasının sırrını aydınlatmak. Bunun için de radyasyondan bozulana kadar çalışacak ve siz de blogda Juno keşiflerini yakından takip etme olanağı bulacaksınız.