Güneş Sisteminde Yeni Gezegenler Arası Otoyol

Bilim insanları Dünya’dan Neptün’e yakıt harcamadan 12 yılda ulaşmamızı sağlayacak yeni bir gezegenler arası yerçekimi otoyolu buldu. Uzaya çıkmak çok pahalı ve bu da insanlığın uzaya yerleşmesine engel oluyor. Bugün yörüngeye 1 kg yük çıkarmak en az 2720 dolara mal oluyor. Mars’tan uzak gezegenlere ulaşmak içinse tonlarca yakıt gerekiyor ve 1 kg yüke +50 bin dolar para harcanıyor.

Üstelik uzay aracı ne kadar yükle yakıt taşırsa o kadar ağır oluyor ve bu da daha çok yakıt gerektirerek kısır döngüye yol açıyor. Oysa gökcisimlerinin yörüngesini fırlatma tahtası olarak kullanan gezegenler arası otoyollar 15 milyar km uzağa hiç yakıt harcamadan 100 yıldan kısa sürede ulaşmaya izin veriyor. Gezegenler arası yerçekimi otoyolları nedir ve insanlığın uzaya yayılmasını nasıl kolaylaştıracak?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Hohmann Yörünge Transferi

Güneş Sistemi’ni keşfetmek için büyük miktarda yakıt gerekmesi yalnızca insanlığın uzaya yayılmasını geciktirmiyor. Aynı zamanda Mars ve ötesine aynı anda onlarca uzay sondası gönderip robotik keşifleri hızlandırmaya da engel oluyor. Neyse ki bilim insanları işleri hızlandırmak için bizzat gezegenler ve uyduların yerçekiminden yararlanan bir kısa yol buldular. Buna gezegenler arası otoyol diyoruz. 1980’lerde Jüpiter ve diğer gezegenlere gönderdiğimiz uzay sondalarında bunun temeli olan daha basit bir yöntemi kullanmaya başladık ki bu da Hohmann yörünge transferidir.

Bu yöntemde uzay aracını Dünya yörüngesine gönderdikten sonra onu hızlandırmaya devam ederek yörüngeyi genişletmeye başlarsınız. Ta ki uzay aracının yörüngesi örneğin Mars’la kesişene dek… Böylece Dünya yörüngesinden Mars’a geçiş yaparsınız. Dünya ile Mars, Güneş çevresinde uzaklığına bağlı olarak farklı hızlarda döndüğü için ancak kısa süreliğine ve geçici olarak hizalanır. Dolayısıyla Hohmann yörünge transferi bir gezegenin yoluna çıkarak ona az yakıtla ulaşmanın en yoludur.

Uzay aracını uzay çekirgesine dönüştüren bu yönteme yörüngeden yörüngeye sıçramak da diyebiliriz. Nitekim astronotlar Ay’a böyle gittiler. Uydumuza tüfek kullanır gibi nişan alsalardı ya ıskalar ya da yüzeyine çakılırlardı. Oysa yörünge sıçraması bir gezegene giderken yolun yarısında aracı ters çevirip roketleri ateşleyerek çok yakıt harcama pahasına fren yapmayı gereksiz kılar. Örneğin Mars yörüngesine sıçrayan bir uzay aracı neredeyse Mars’a iniş yapacak kadar yavaşlamış olur.

Gezegenler arası yolculuk

Yalnızca atmosferde hız kesmek için roketleri az ateşleyerek hava frenlemesi yapması gerekir. Nitekim SpaceX Falcon Heavy roketinin uzaya gönderdiği Tesla Roadster elektrikli spor otomobil de Mars yörüngesine böyle girdi. Gerçi bu yöntemde Mars yörüngesine gezegenin önünde giriyor ve hız keserek Mars’ın arkadan size yetişmesini sağlıyorsunuz. Hatta Mars’ın yerçekimi sizi arkadan çekerek yavaşlamanızı sağlıyor. Peki Güneş Sistemi’ndeki dış gezegenlere hızlıca gitmek ve gezegenden gezegene sıçrayarak uzay turu atmak istiyorsanız? O zaman yerçekimi yardımından yararlanacaksınız:

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

 

Gezegenler arası yerçekimi yardımı

Bu tekniği iki şekilde kullanabilirsiniz: 1) Satürn’e gitmek için Jüpiter’in yörüngesinden geçerek gezegenin yerçekiminin sizi sapan taşı gibi Satürn’e fırlatmasını sağlarsınız. Güneş’e ortalama 778 milyon km uzaktaki Jüpiter’in yerçekimi sizi hızlandırarak 1,44 milyar km uzaktaki Satürn’e kısa sürede ulaşmanızı sağlar. 2) Cüce gezegen Plüton’a giden Yeni Ufuklar sondasının yaptığı gibi önce Venüs’e giderek birinci yöntemle hız kazanır, sonra Dünya yörüngesine geri dönüp ters yerçekimi sapanıyla yeniden Venüs ulaşarak birkaç kez hızlanır, ardından sapan taşı gibi derin uzaya fırlarsınız.

Yeni Ufuklar sondası bu yöntem Plüton’a yalnızca 9 yılda ulaştı ama o kadar hızlı gidiyordu ki Plüton’un zayıf yerçekimiyle hız kesip yörüngeye girmesi imkansızdı. Böylece Plüton’un yanından geçip gitti ve 1 Ocak 2019’da mini gezegen 486958 Arrokoth’a ulaştı (Ultima Thule veya 2014 MU69). Yeni Ufuklar yerçekimi yardımıyla 2030’larda pili bitene dek Kuiper Kuşağı’ndaki diğer asteroitleri keşfetmeye devam edecek. Yeter ki yolu üzerinde olsunlar. Peki ya gezegenler arası yollar?

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Gezegenler arası otoyollar

Bu yöntemde Hohmann yörünge transferi ve yerçekimi sapanına ek olarak Lagrange noktalarını kullanıyoruz. Güneş-Dünya gibi iki gökcisminin bir arada düşünüldüğü bütün yörünge sistemlerinde 5 adet Lagrange noktası vardır. Bunlar uzay araçlarının iki gökcismine göre yörüngedeki konumunu uzun süre, belki de milyonlarca yıl boyunca değiştirmeden korumasını sağlar.

Örneğin Ay-Dünya sistemindeki L1 noktasında Ay ve Dünya’nın yerçekimi uzay aracını ters yönlerden çekerek birbirini dengeler. Bu da aracın uzayda park edilmesini imkan tanır. Bazı Lagrange noktaları sabittir. Bunlar uzaydaki yerçekimi kuyuları gibidir ve uzaklaşmaya çalışırsanız yokuş tırmanır gibi olursunuz. L noktaları sizi geri çeker ve uzay aracınız bir vadinin dibine inmiş topa benzer.

Diğer noktalar kararsızdır. Bunlardan uzaklaşırsanız ikili sistemdeki gökcisimlerinin yerçekimi sizi daha çok çekerek Lagrange noktasından uzaklaştırır. Bu noktalarda aracınız dik yamaçlı bir tepenin zirvesinde durup her an aşağıya yuvarlanmak üzere olan bir top gibidir. Oysa siz uzay aracınızı boşlukta park etmek istemiyorsunuz ki! Bunun yerine gezegenler arası yolculuk etmek istiyorsunuz. Üstelik Lagrange noktalarından çıkmak veya bunlara ulaşmak için de bol yakıt yakmanız gerekecek.

Gezegenler arası yerçekimi otoyollarıyla bu sorunu nasıl çözeriz? Öncelikle Lagrange noktaları her yerdedir: Güneş-Dünya, Ay-Dünya, Dünya-Mars gibi binlerce Lagrange noktası vardır. Bunları engebeli Güneş Sistemi’ni saran görünmez çukurlar ve tepeler olarak düşünebilirsiniz. Üstelik gezegenler Güneş’e ne kadar yakınsa o kadar hızlı ve ne kadar uzaksa o kadar yavaş döner. Kısacası Lagrange noktalarının uzaydaki konumu ve kararlı olup olmaması sürekli değişir! Siz de gezegenler arası yolculuk için bu değişkenliği bir avantaj olarak kullanabilirsiniz! Nasıl mı?

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Gezegenler arası sondalar

Önce Yeni Ufuklar gibi derin uzay sondalarıyla Güneş Sistemi’nin yerçekimi haritasını çıkarırız. Sonra uzay aracını yörünge transferi ve sapanıyla dış gezegenlerdeki Lagrange noktalarına göndeririz. Ardından Güneş çevresinde devinen komşu gezegenlerin Lagrange noktalarının uzay sondasının yakınından geçmesini bekleriz. Böylece kararlı L noktamız kararsız olur ve manevra iticilerini ateşleyerek bulunduğumuz noktadan çıkıp bize yeni yaklaşan gezegenin en uygun L noktasına geçeriz.

Böylece o gezegenin yörüngesine aktarılmış oluruz. L noktalarının hizalanmasını bekleyerek sadece yörüngeden yörüngeye sıçramakla kalmayız. L noktalarına aracımızı park edip uygun gezegen yörüngelerinin hizalanmasını da bekleriz. Nitekim bilim insanları bu yöntemle Dünya’dan yola çıkan bir sondayı sadece 12 yılda Neptün’e gönderebileceğimizi keşfettiler ve bunun arkası gelecek.

Peki Güneş Sistemi’nin yerçekimi ve L noktası haritasını nasıl çıkarıyoruz? Bunun için coğrafi keşifler yapan Kristof Kolomb benzeri kaşif uzay araçları göndermeye gerek yok. Uzaydaki asteroit ve kuyrukluyıldızları teleskoplarla takip ederiz. Bunların gezegenler arasında nasıl yolculuk ettiğine bakarak yerçekimi haritasını çıkarırız.

Nitekim bu şekilde Dünya’da 1,5 ışık yılı uzakta dönen ve Güneş Sistemi’nin en dış cismi olan Oort Bulutu’nun disk şekilli iç kenarından kopan kuyrukluyıldızların Jüpiter’e sadece 100 yılda ulaşabileceğini keşfettik. Bu ne işe yarayacak derseniz uzayın risk haritası çıkarmamızı sağlayacaktır:

İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu

 

Gezegenler arası kazalar

Blogda defalarca yazdığım gibi önümüzdeki 100 yılda, muhtemelen 100 bin yılda Dünya’ya dinozorları yok eden asteroide benzeyen dev bir uzay kayası çarpma ihtimali çok düşüktür. Öte yandan kozmik çarpışma riskini azaltmak isteriz. Güneş Sistemi’nin yerçekimi haritasını çıkarırsanız Kuiper Kuşağı ve Oort Bulutu’ndan hangi cisimlerin ne zaman gelip iç güneş sistemine ulaşacağını da bilirsiniz. Oysa gezegenler arası otoyollar başka bir işe daha yarayacak:

Mars’a gitmek, Jüpiter’i kolonileştirmek zaman alan ve çok isteyen pahalı projelerdir. Uzay araçlarını hafifletmenin en iyi yolu ise Mars ve Jüpiter yolu üzerindeki Lagrange noktalarına akaryakıt ikmal istasyonları kurmaktır. Bunlar uzaya fırlatılan basit birer yakıt tankı da olabilir! Her durumda bu tür yakıt ve erzak depoları daha fazla yük taşıyan roketlerle uzayı kolonileştirmeyi hızlandıracaktır.

Gezegenler arası otoyollar 40 yıllık kullanım ömrü olan yüzlerce uzay sondasının Güneş Sistemi’nin her yerini keşfetmesini sağlar. Bu arada mini füzyon roketleri geliştirerek Jüpiter, Satürn ve Uranüs’e insan ya da robot uzay gemileri göndermeye başlarız. İlk uçuşları Ay’dan çıkaracağımız helyum 3 yakıtıyla ve 2060 sonrası uçuşları da Uranüs atmosferinden bol miktarda çıkarılacak helyum 3’le finanse edebiliriz ki gerisi hayal gücünüze kalmıştır.

Peki VASIMR plazma roketleriyle Mars’a 40 günde nasıl gideriz? Onu da şimdi okuyabilir, küçük sondaları Mars’a 3 günde gönderecek güneş rüzgarı yelkenlerine bakabilir ve nükleer füzyon roketleriyle komşu yıldızlara 50-80 yılda nasıl ulaşacağımı hemen görebilirsiniz. Hızınızı alamayarak gezegenler güneş çevresinde nasıl dönüyor diye sorup galaksiyi keşfedecek Von Neumann sondalarını araştırabilirsiniz. Yeni haftada meraklı kalın, bilimle kalın.

Yerçekimi otoyolları

¹The Arches of Chaos in The Solar System
²Interplanetary Super Highway Trajectory Method