Güneşi Saran Halka Dünyalar İnşa Edebilir miyiz?

Güneş’i 150 milyon km uzaktan saran, çapı 300 milyon km ve yüzey alanı 3 milyon Dünya’ya eşit olan dev halka dünyalar kurabilir miyiz? Halka dünya Güneş’i ekvator kuşağında dönen bir yüzük gibi saracak ve güneş ışığından 100 trilyon kere trilyon watt enerji üretecek.

Nitekim insanlık kendini yok etmeden gelecekte yıldızlararası bir uygarlık kurarsa muazzam miktarda enerjiye ihtiyacı olacak. Benzer kaygılar taşıyan ünlü bilimkurgu yazarı Larry Niven de bunu 1970 tarihli Halkadünya romanında hayal etmişti. Peki Mars’a veya başka bir gezegene yerleşmek yerine, Güneş çevresinde dönerek yapay yerçekimi ve gece-gündüz üreten halka dünyalar inşa edebilir miyiz?

İlgili yazı: Virüsler Canlı mı ve RNA Yaşamın kökeni mi?

 

Öncelikle neden halka dünyalar?

İnsanlık küresel ısınmaya bağlı yıkıcı iklim değişikliği, deniz seviyesinde yükselme, Corona virüsü gibi salgın hastalıklar ve savaşlarla kendini yok edebilir. Daha önce Maya uygarlığına oldu ama ders almadık. Oysa yapay zekanın kontrolden çıkmasıyla bu yarın da olabilir.

Ancak, bir şekilde aklımızı başımıza aldığımızı varsayarsak önce nükleer füzyon teknolojisine geçeceğiz. Bunu uzaydan güneş enerjisi ışınlama teknolojisiyle birleştirince de Rus bilim insanı Kardashev’in 1964’te geliştirdiği enerji üretim kapasitesi ölçeğine göre tip 1 uygarlık olacağız; yani Dünya gezegeninin üretebileceği enerjinin tamamını kullanacağız.

Dünya’nın yıllık enerjisinin tamamını kullanmak doğal dengeyi bozarak gezegeni yaşanmaz kılacaktır; ama kastımız enerjiyi Yerküreden çıkarmak değil. Bunun yerine, füzyon santralleri ile yerde üretime ek olarak güneş enerjisi uydularının topladığı enerjiyi de lazer veya mikrodalga ışınlarıyla, yani kablosuz enerji transferiyle Yeryüzüne ışınlayabiliriz. Normalde bunu 100 yılda başarmamız gerekiyor. O zaman Kardashev ölçeğine göre yılda 10¹⁶ watt enerji üretebileceğiz (10 katrilyon watt). Bunun içinde megayapılar kurmamız gerekiyor:

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Dyson küresi ve halka dünyalar

Öte yandan Güneş’i portakal kabuğu gibi Dünya yörüngesinden saran bir Dyson Küresi inşa edersek yıldızın uzaya yaydığı enerjinin tamamını toplayıp kullanabiliriz. O zaman 10²⁶ watt enerji üretiriz ki bu da bizi, Güneş Sistemi enerjisinin tamamını kullanan tip II uygarlık yapar. Sonuçta Güneş Sistemi’ndeki ana enerji kaynağı Güneş ve onun yaydığı enerjiyi kullanmak yeterli olacaktır.

Oysa yıldızımızı kafese kapatan bir Dyson Küresi inşa etmek süper gelişmiş uygarlıklar için bile imkansızdır. Böyle yekpare bir kabuk yapmak için çok fazla ham maddeye gerekiyor ve Güneş Sistemi’ndeki gezegenlerin tamamını parçalayıp öğütsek bile yeterli ham madde bulamayız. Ayrıca yekpare küre kendi ağırlığı altında ezilip göçer ve parçalanır. Güneş’e bakan iç yüzünde hiç gece olmaz ve yüzeyinde sadece mikro yerçekimi oluşabilir. O da Güneş’in yerçekimi olup sizi kendine çeker.

Elbette bu mühendislik sorunlarını kısmen aşmanın yolları var ve bunları orijinal Dyson Küresi yazısı ile Dyson Sürüsü başlığında anlattım. Yine de Dyson Küresinin astarı yüzünden pahalıya geliyor. O yüzden en iyisi halka dünyalar inşa etmek. Bunlar Güneş’i ekvator kuşağından saran dev halkalardır ve aslında bir Dyson küresinin ekvator şeridinden ibarettir.

Halka Dünya için gereken malzemeyi sadece Jüpiter’i parçalayarak elde edebiliriz. Elbette insanlık gelecekte beynini bilgisayara yükleyerek Matrix dünyasında yaşayabilir ve dolayısıyla uzayda halka dünya kurmaya hiç gerek kalmayabilir. Ayrıca Jüpiter’i parçalamak etik olmaz. Oysa bir an için süper gelişmiş uygarlık olarak bunu yaptığımızı düşünelim. Güneş’i saran bir halka dünya nasıl inşa ederiz?

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

 

Halka dünyalar yapıyoruz

Bunun için yüzüğe benzeyen dev bir halka düşünün. Bu halkanın kenarları Güneş’e 150 milyon km uzakta bulunacak ve halkanın çapı 300 milyon km, çevresi de 966 milyon km olacak. Halka genişliği 1 milyon 600 bin km ve kalınlığı da en az 1 km olarak belirlenecek. Halka dünyaların yüzey alanı 3 milyon Dünya gezegenine eşit olacak.

Halkanın iç yüzü Güneş’e bakarak aydınlanacak ve 1 yılda halka yüzeyine maksimum 10²³ watt güç üretimine eşdeğer gün ışığı düşecek. Halka dünya kendi çevresinde dönerken 1 g, yani Dünya yerçekimi üretecek. Halkanın yüzeyinde göller, karalar, denizler olacak ve yüzey alanı ile doğal kaynaklar trilyonlarca insanı besleyebilecek.

İlgili yazı: Corona Virüsüne Karşı Baidu Antivirüs Yapay Zekası

 

Peki gece-gündüzü nasıl oluşturacağız?

Bunun için halkanın içinde ve Merkür uzaklığında daha küçük bir halka dönüyor olacak. Halka segmentleri ardışık olarak saydam ve mat malzemeden yapılacak. Böylece asıl halka dünyaya aralıklı gölgeler düşürecek ve halka dünyada ardışık şeritler halinde gece-gündüz döngüsü oluşacak. İç halkanın dönüş hızını ayarlayarak istenen uzunlukta gece-gündüz oluşturacağız. Uzaydaki güneş gölgelikleri halka dünya yüzeyindeki okyanusların buharlaşması ve canlıların kavrulmasını önleyecek.

Bu tür bir dünya elbette gerçek bir gezegenin yerini tutmaz ve en fazla yabanıl doğa parkı kadar karmaşık olabilir. Örneğin okyanusların derinliği 500 metreyi aşamaz ve yeraltında teknolojik altyapı kurulması gerekir. Halkanın Dünya yerçekimi üretmek için saatte yaklaşık 4,8 milyon km hızla dönmesi şart olur (bu da 1333 km/sn ile evrenin en hızlı ve serseri yıldızlarıyla yarışabilecek bir hız rekorudur).

Halka dünyaları hızlandırmak

Elimizdeki teknolojiyle bir halkayı bu kadar hızlandırmak imkansız. Bunu kısa sürede yapacak enerjiyi nükleer füzyonla bile üretemeyiz. Dev füzyon roketleri halka ağırlığını artırır, çok yakıt gerektirir ve halkanın yüksek ivmesi bütün yapıyı parçalayacak bir strese yol açar. Ancak, iyon motorlarının gelişmiş versiyonları ile halkayı aylarca veya yıllarca hızlandırıp uygun hıza yavaş yavaş çıkmak mümkündür.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Halka dünyalar ile uzaya savrulmak

Jüpiter’i parçalayarak üzerinde hayat olabilecek Europa gibi uydularını yok etmek gibi kıyımlar yapmak bir yana ve muazzam inşaat sürecini görmezden gelmek pahasına bir sorun daha var: Komşu yıldızlar, gezegenler ve asteroit çarpışmaları… Saniyede 1333 km hızla dönen halka dünyalar pek kararsız olacaktır. Bunların Güneş ekvatoruna paralel dönmesini sağlamak çaba isteyecektir.

Yakınlardan geçen bir yıldızın yerçekimi etkisi ile Venüs, Mars ve Jüpiter’in yerçekimi halkanın yerinden oynayıp uzaya savrulmasına neden olabilir. Dahası basit bir asteroit çarpışması bile halkayı parçalayabilir. Sonuçta çok hızlı dönen bu halkaya çarpan 86 kg’lık bir insan bile Hiroşima bombası kadar büyük bir patlamaya yol açacaktır (18 kiloton).

Gerçi dinozorları yok eden bir asteroit kadar büyük uzay kayaları 100 milyon yılda bir çıkıyor ve bunlar bile iri cüsseli gezegenimizi yok edemezler. Oysa küçük bir meteor taşı halka dünyayı kırabilir. Buna halkanın taşıdığı canlıların ve okyanusların ağırlığını da eklersek halkanın dengeli olması için çok çalışmak gerektiğini anlarız. Öyleyse iyon iticilerini düzenli olarak çalıştırıp bol yakıt harcayarak halkanın devinimini korumalıyız.

İlgili yazı: İnsanlar Ay Üzerinde Ne Zaman Üs Kuracak?

 

Halka dünyalar için enerji üretimi

Peki halka dünyanın enerjisi nereden gelecek? Gündüz güneş panelleriyle elektrik üretmek ve nükleer füzyon reaktörleriyle 7/24 enerji üretimi her zaman mümkün olacak. Ancak, asıl enerjiyi Güneş’e daha yakın olan iç halka üretecek. Halkanın mat kısımlarının iç yüzeyindeki güneş panelleri muazzam enerji toplayarak bunu lazer veya mikrodalga ışınları halinde halka dünyalara ışınlayabilecek.

Üstelik enerjiyi halka dünya yüzeyine yansıtmaya gerek yok. Bunun yerine lazer veya mikrodalga ışınlarını halka kenarındaki duvarların dış yüzeyinde bulunan antenlere yansıtabiliriz. 1600 km yüksekliğindeki duvarlar halka dünyada yaşayanların yanlışlıkla kenardan uzaya düşmesini engelleyecek ve meteor kalkanı işlevi görecek. Bu duvarlar mekanik altyapıyı barındırmanın yanı sıra toplarla donatılmış eski kale surları gibi savunma amacıyla da kullanılacak.

Duvarların dış yüzeyindeki lazer topları ve ray silahları halkaya yaklaşan asteroitleri uzayda avlayarak parçalayacak. Duvarlar aynı zamanda Güneş çevresinde dönen halkanın merkezkaç kuvvetiyle ürettiği yapay yerçekimi sayesinde yerinde duran atmosferin halkanın yalpalaması nedeniyle uzaya kaçmasını da önleyecek (halkamız yerçekimi kaçış hızından daha hızlı döndüğü için iki tarafa duvar çekmek şart).

Dahası iç halkanın saydam kısımlarının kenarlarını yarı mat yaparsak gündoğumu ve günbatımı kızıllığını taklit edebilir ve mat parçalarda güneş paneli kullanmak yerine aynaları tercih edebiliriz. İç halka yerine mercek kullanırsak alacakaranlık tonu ve süresini bile 4 mevsimi taklit edecek şekilde ayarlayabiliriz. Sonuç olarak aynalar da kullanırız ve bunlar güneş ışığını iç halka ile Güneş arasında dönen enerji kolektörlerine odaklayabilir. Halka dünyaya enerji transferini bu kolektörler yapabilir.

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük EnChroma

 

Halka dünyalar çok sağlam olmalı

Saniyede 1333 km ile dönen 3 milyon Dünya büyüklüğündeki bir halkanın üzerine binen yük muazzamdır. Halkanın merkezkaç kuvveti ve yalpalama nedeniyle hissedeceği mekanik gerilimi dizginlemek için moleküler bağlar kullanabiliriz. Bunlar endüstri 6.0 ile erişeceğimiz üretim teknikleriyle mümkün olacaktır. Kısacası halkanın bileşenlerini birbirine molekül molekül bağlayacağız.

Bu tür bir teknolojiyi Uzay Yolu dizilerindeki yapısal bütünlük güç alanıyla karşılaştırabilirsiniz. Örneğin yıldız gemisi Atılgan’ın kalkanlarını delen K’Tinga sınıfı bir Klingon ağır kruvazörü foton torpiliyle isabet kaybederse gemiyi sadece zırhı değil, yapısal bütünlük güç alanı da koruyacaktır. Geminin gövdesinin parçalanmaması için yapısal bileşenlerin moleküllerini güç alanıyla sıkı sıkı tutacaktır.

Bu teknolojinin ilkel bir sürümüne nükleer füzyon reaktörlerinden sonra, muhtemelen 60 yıl içinde sahip olacağız. Ancak, halka dünyalar için işimiz daha zor; çünkü moleküler bağ kullanan inşaat teknikleri mekanik stresi yenecek kadar güçlü halkalar üretemez. Bunun için bize güçlü nükleer kuvvet gerekiyor.

Güçlü kuvvet adı üstünde, doğadaki en güçlü kuvvettir ve atom çekirdeklerini oluşturan protonlarla nötronları yapıştırıp bir arada tutar. Ne kadar güçlü derseniz elektromanyetik kuvvetten 137 kat, zayıf nükleer kuvvetten milyon kat ve yerçekimine yol açan kütleçekim kuvvetinden 10³⁹ kat, yani katrilyon kere katrilyon kere milyar kat güçlüdür!

İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?

 

Halka dünyalar ve güçlü kuvvet

Güçlü nükleer kuvvetin en güzel yanı hem güçlü hem esnek olmasıdır. Bu kuvvet yay gibi esnek ve gerilimlidir. Örneğin protonların nötronlardan az uzaklaşmasına izin verecek kadar hoşgörülüdür; ama birbirinden kopacak kadar uzaklaşmaya kalkarlarsa onları büyük bir güçle geri çeker. Yarı esnek süper güçlü kuvvet, halka dünyalar için mekanik stres problemini çözmenin en iyi yoludur.

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, güçlü nükleer kuvvet çok kısa menzilli ve sadece atom çekirdeklerini bir arada tutuyor. Halka dünyaların yan yana ve üst üste dizilen atomlarını nasıl bir arada tutabilir?” Bunun cevabını bilmiyoruz; ama doğa bize nötron yıldızları ile pratik olmayan bir çözüm sunuyor:

Nötron yıldızlarının içi o kadar yoğundur ki bir çay kaşığı nötron yıldızı maddesi Everest dağı kadar ağırdır. Bunun sebebi de bunların içinin nötronyum denilen ve sadece nötronlardan oluşan bir maddeden meydana gelmesidir.

Nötronyum süper güçlü nötron yıldızı yerçekimi altında ve süper yüksek basınçta sıkışmış egzotik bir madde formudur. Açıkçası kaçış hızının ışık hızının yarısına ulaştığı nötron yıldızlarının dışında var olması da imkansızdır.

Nötronyumun gücü

Ancak, sadece nötronlardan oluştuğu için içerdiği bütün nötronlar süper sıkışık ve güçlü kuvvete tabi olacaktır. Sorun şu ki nötronyumdan oluşan halka dünyalar yapmayı başarsak bile, bunlar süper güçlü yerçekimi yüzünden anında çökerek kara deliğe dönüşecektir! Sözün özü kendi çevresinde hızla dönerken parçalanmayan yekpare bir halka dünya inşa edecek malzeme yoktur. Normal maddeden halka dünyalar inşa etmek içinse bize kara delikler gerekiyor; ama bunu gelecek yazıda anlatacağım.

İlgili yazı: DNA Testi Yaparsanız Neler Öğrenirsiniz?

 

Peki halka dünyaları abartmasak?

Kara delik motorlu uzay gemilerinde gördüğümüz gibi bir şeyin ne kadar güçlü olduğu değil ne kadar pratik olduğu önemlidir. Kara delik motorlu yıldız gemileri de nükleer füzyon roketleri de ışık hızının en çok yüzde 12’sine erişiyor. Dünya’nın yakınlarında ise şansımıza (!) kara delik bulunmuyor. Öyleyse nükleer füzyon motoru geliştirmek kulağa daha mantıklı geliyor.

Aynı mantık, yani abartmama mantığı halka dünyalar için de geçerli. En iyisi Halkadünya romanındaki halkalar yerine Halo video oyunundaki küçük halkaları inşa etmek… Böylece sıradan çelikten 16 bin km çapında halkalar inşa edebiliriz. Hatta nanoteknoloji yardımıyla atom boyunda çalışıp 1920 km çapında ve süper hafif karbon nanotüplerden yapılma halka dünyalar da yapabiliriz. Bunlar uzay istasyonu boyunda olur ama milyonlarca kişiyi barındırabilir (Karbon nanotüpleri uzay asansöründe anlattım).

Belki de en iyisi 1 günün Dünya’daki 24 saat süreceği ve aynı zamanda Dünya yerçekimi üretecek bir halka boyu bulmaktır. Bu da 1 milyon 853 bin 777 km çapında ve çevresi 12 milyon km’ye eşit olan bir halkadır. Bu tür normal bir halkanın saniyede sadece 135 km hızla dönmesi yeterli olacaktır. Karşılaştırma açısından Merkür’ün yörünge dönüş hızı yaklaşık olarak 47 km/saniyedir. Peki nasıl gece-gündüz olacak?

Bu halkaların ortasına Güneş’i oturtamazsınız çünkü çok küçükler; ama bunları Güneş ile Dünya yerçekiminin birbirini sıfırladığı Lagrange noktalarından birine yerleştirebilirsiniz. O zaman Dünya ile çarpışmadan ama Dünya yörüngesine yakın bir yerde kalırlar. Bu kez halkanın Güneş’e bakış açısını değiştirerek gece-gündüz döngüsü sağlayabilirsiniz. Ancak, Corona virüsü salgını gösterdi ki uzayda halka dünyalar inşa edecek Tip II uygarlık seviyesine gelmeden önce Dünya’yı kurtarmamız gerekiyor.

Halka dünyalar için sonsöz

Daha ucuz ve pratik halka dünyalar inşa etme konusuna gelecek yazılarda geri döneceğim. Peki yakınlardaki olası bir süpernova tehlikesine karşı Güneş Sistemi’nin yerini değiştirebilir miyiz? Onu da Shkadov İticileri: Güneş Sistemi Taşıyan Yıldız Motorları yazısında görebilir ve yörüngeye yük taşımak için uzay asansörü yerine gök kancası kullanmayı düşünebilirsiniz. Başka bir dünyaya yerleşmek için Yıldızlararası Uzay Gemisi Yapmanın 4 Yolu’nu da görebilirsiniz. Hepimize keyifli bir hafta sonu dilerim.

Uzayda halka dünyalar

¹GG Tau A: Dark shadows on the ringworld
²Synchronization of Discrete Oscillators on Ring Lattices and Small-World Networks
³Provable Tensor Ring Completion