BepiColombo Sondası ile Merkür’e Gitmek Neden Zor?
ESA ve Japonya uzay ajansı JAXA tarafından geliştirilen BepiColombo sondası 2025 yılında Merkür’e ulaşarak gezegeni yörüngeden incelemeye başlayacak. Geçen Nisanda hız kesmek için tekrar Dünya’nın yakınından geçen BepiColombo, Güneş’e ve yaklaşma sıklığı açısından da Dünya’ya en yakın gezegen olan Merkür’e 5 yılda ancak ulaşacak. Peki BepiColombo nasıl çalışıyor ve Merkür’e ulaşmak neden bu kadar uzun sürüyor? Uzay sondasının dolambaçlı yollarını görelim.
En yakın ama en az bilinen gezegen
Güneş’e ortalama 58 milyon km uzakta olan Merkür’e gitmenin zor olmasının nedeni Güneş’e en yakın gezegen olması değildir. Yüzey sıcaklığının Güneş’e bakan yüzünde 430 dereceye ulaşması ve arka yüzünde -180 dereceye düşmesi gibi sert doğa koşulları da değildir. Asıl nedeni eski bir çarpışmayla milyarlarca yıl önce manto tabakasına dek soyulmuş olan bu gezegenin Güneş yönünde olmasıdır.
Güneş’in uzay araçlarını güçlü yerçekimiyle kendine çekerek hızlandırması aslında bunların Venüs ve Merkür’ün yörüngesine girmesini zorlaştırıyor. Öyle ki 1985’e kadar Merkür’e fazla yakıt yakmadan düşük maliyetlerle ulaşmanın bir yolunu bilmiyorduk.
1957’de Sovyetler Birliği’nin Sputnik uydusu uzaya çıktığından beri Güneş Sistemi’ne sonda gönderiyoruz ama Merkür’ü incelemek için gönderilen ilk uzay aracı olan ve aynı zamanda Venüs’ü ziyaret eden Mariner 10 Merkür’e ancak 1973 yılında ulaştı. Sputnik’ten 28 yıl sonra elde edilen bu başarı da eksikti; çünkü Mariner 10 yörüngeye girmeyerek Merkür’ün yanından hiç durmadan geçti.
Merkür yörüngesine giren ilk araç NASA’nın Messenger sondası oldu. Bunun için 2011’i beklemiş olmamız şaşırtıcı değil mi? Pek değil aslında: Merkür yörüngesine girmenin zorluğu 1) Güneş’in yerçekiminin sondaları aşırı hızlandırması ve 2) Merkür’ün çok hızlı bir gezegen olmasıdır. Bunların işimizi nasıl zorlaştırdığına gelince:
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
BepiColombo sondası ve Güneş
4800 km çapındaki Merkür’ün Dünya’ya uzaklığı ortalama 77 milyon km’dir. Bu da Güneş’in yerçekimiyle aşırı hızlanan bir sondanın fazla yakıt yakmadan yavaşlamasına yeterli bir uzaklık değildir. Sert fren yapmak ve bunun için roket motorlarını uzun süre tam kapasiteyle çalıştırmak gerekir. Roket motorları uzay aracını sarsarak zarar verir ki bu da sizi daha sağlam ve pahalı bir sonda üretmeye iter.
Roketlerin uzun süre ateşlenmesi de yakıt tüketimini artırır. Düşünün ki Dünya Güneş çevresinde zaten saniyede 30 km hızla dönüyor ve bunun üstüne Güneş’in yerçekimi ekleniyor. Örneğin Güneş’i incelemek için 2018’de gönderilen Parker sondası yörüngesini yavaş yavaş daraltarak 2025’te Güneş’e 6,16 milyon km kadar yaklaşacak! 😮 Bu sırada hızı saniyede 192 km’ye ulaşacak. Güneş Sistemi’nin Samanyolu galaktik merkezi çevresinde 230 km/sn hızla döndüğünü düşünürsek bu müthiş bir hız.
Parker işte bu yüzden Güneş’e direkt fren yaparak yaklaşmıyor. Evet, doğrudan Güneş’e uçtu ama yıldızın güçlü yerçekimi yüksek hızlarda bile uzak yörüngeye girmesine izin verdi. Ancak, roketlerle fren yaparak direkt en yakın yörüngeye girmeye kalksa petrol tankerlerinin taşıdığı kadar çok yakıt yakar ve bir tanker kadar büyük olması gerekirdi.
O kadar büyük bir uzay gemisinin fren yapması için daha çok yakıt gerekir ve bu da kısır döngüye yol açardı. Öyleyse bilimkurgu filmlerinin tersine bir gezegenin yörüngesine girmek kolay değildir. Bunun için yörünge freni olarak adlandırılan özel bir teknik uygulamanız gerekir. Bu da bizi Merkür gezegenine ve BepiColombo sondasına getiriyor:
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
BepiColombo sondası ve Merkür
Kepler’in ikinci hareket yasası gereği Güneş çevresinde dönen gezegenler yörünge düzleminde eşit zamanda eşit alanları tarar. Bu da Güneş’e yakın gezegenlerin daha hızlı ve uzak gezegenlerin daha yavaş dönmesi gerek. Merkür Güneş’e o kadar yakın ki 1 Merkür yılı 88 Dünya gününe eşit oluyor. Merkür Güneş çevresinde yüksek hızda vızır vızır dönüyor ki bu kadar hızlı devinen bir gezegenin yörüngesine girmek kolay değildir. Yakıt maliyetine ek olarak gezegeni ıskalama şansı yüksektir!
Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, BepiColombo’dan daha hızlı giden Parker Güneş yörüngesine girdi.” Girdi ama Merkür’ün yerçekimi o kadar güçlü değil. BepiColombo direkt Merkür’e uçsa tıpkı Mariner 10 gibi yörüngeye giremeyecek kadar hızlı yol alacaktı. Plüton’a en kısa sürede gitmek için 9 yıl tam gaz giden Yeni Ufuklar gibi gezegenin yanından geçerken birkaç kare fotoğraf çekmekle yetinecekti.
BepiColombo yavaşlamak için farklı bir taktik kullanıyor: Yörünge freni veya teknik adıyla yerçekimi desteği, Nitekim geçen Nisanda Dünya’nın yanından geçti ve iki kez de Venüs yakınından geçecek. Her seferinde gezegenlerin yerçekimiyle yakıt yakmadan yavaşlayacak. Merkür’e ise tam altı kez yaklaşacak ve sadece sonuncu yaklaşmada, yani 9 Ocak 2025’te yörüngeye girecek kadar yavaşlamış olacak. İşte bu yüzden yolculuk Mariner gibi 5 ay değil, şu andan itibaren yaklaşık 5 yıl daha sürecek.
Messenger’ın izinde
BepiColombo güneş enerjisinden yararlanmak üzere tasarlandı: Yerçekimi frenine ek olarak manevra yapmakta kullanılacak iticiler ve motorları var. Güneş’e yakın olduğu için büyük güneş panelleri de taşıyor ve atom pillerine (radyoizotop termoelektrik jeneratör) gerek kalmıyor. Messenger 2004’te fırlatılmış ve 6,5 yıl süren yerçekimi freni manevralarından sonra 2011’de Merkür ulaşmıştı. Messenger yakıtı bitene dek 4 yıl çalıştı. Ardından NASA aracı Merkür’e çarparak çıkardığı tozu Merkür’ün kimyasal bileşimini öğrenmek amacıyla analiz etti. BepiColombo ise hedefine toplam 7 yılda varmış olacak.
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
BepiColombo sondası nasıl çalışıyor?
2018’de fırlatılan BepiColombo sondası aslında iki sondadan oluşuyor: Japonya Uzay Araştırma Ajansı (JAXA) üretimi Merkür Manyetosfer Uydusu (Japonca güzel kiraz çiçeği anlamına gelen Mio gezegenin manyetik alanını inceleyecek) ve ESA yapımı Merkür Gezegeni Uydusu (Merkür yüzeyini inceleyecek). Merkür’e inmesi planlanan bir sonda daha vardı ama maliyetten kısmak için bu proje iptal edildi.
Mio toplam 45 kg ağırlığında olan 5 grup bilimsel aygıt taşıyor: Merkür Plazma Parçacıkları Deneyi (MPPE), gezegenin manyetosferiyle güneş rüzgarı etkileşimini inceleyecek. Bunun için de gezegeni saran plazma parçacıklarıyla nötr parçacıkları analiz edecek. MPPE şu aygıtları taşıyor:
- Merkür Elektron Analizörleri (MEA1 ve MEA2)
- Merkür İyon Analizörü (MIA)
- Kütle Tayf Analizörü (MSA): Almanya Braunschweig Teknik Üniversitesi IDA departmanı ve Max Planck Enstitüsü Güneş Sistemi Araştırma Departmanı (MPS), Fransa Ekol Politeknik Plazma Fiziği Laboratuarı (LPP) ile Japonya Havacılık ve Uzay Bilimleri Enstitüsü tarafından geliştirildi.
- Elektron Yüksek Enerjili Parçacık Aygıtı (HEP-ele)
- İyon Yüksek Enerjili Parçacık Aygıtı (HEP-ion)
Mio’nun diğer aygıt grupları ise gezegenin manyetosferi, manyetik alanı ve gezegenler arası güneş rüzgarını inceleyecek olan Merkür Manyetometresi (MMO-MGF); manyetosferle güneş rüzgarının elektrik alanını, elektromanyetik ve radyo dalgalarını inceleyecek olan Plazma Dalgaları Araştırma Aracı (PWI); Merkür Atmosferi Sodyum Tayfölçeri (MSASI) ve Merkür ile gezegenler arası uzaydaki toz bulutlarını inceleyecek olan Merkür Toz İzleyicisidir (MDM).
İlgili yazı: Zamanda Yolculuk Etmenin 9 Sıra Dışı Yolu
Merkür Gezegeni Uydusu
BepiColombo’nun Dünya ile iletişim kuracak ana parçası olan Merkür Gezegeni Uydusu (MPO) 1150 kg ağırlığında olup tek yüzlü güneş paneliyle 1 kilovat güç üretecek kapasiteye sahip bulunuyor. Uydunun taşıdığı Optik Güneş Yansıtıcıları aracın ısısını 200 derecenin altında tutmayı hedefliyor. Bu bağlamda MPO’nun Güneş’e eğik açıdan bakarak sıcaklığı düşürmek ama aynı zamanda güneş enerjisi üretimini artırmak için yeterince dik açıyı korumak arasında denge gütmesi amaçlanıyor.
MPO’nun 11 deney aygıtı arasında kameralar; kızılötesi, morötesi, X ışınları, gama ışınları ve nötron ışınlarını ölçecek tayfölçerler; bir radyometre, lazer yükseklikölçer, manyetometre, parçacık analizörleri, K bandı vericisi ve ivmeölçer bulunuyor. Bu aygıtlar detektörleri bozacak ve yanlış ölçümlere yol açacak yüksek ısıdan korunması için aracın altına yerleştirilmiş bulunuyor. Sadece MERTIS ve PHEBUS tayfölçerleri daha geniş bir görüş açısı için radyatörün hemen altında yer alıyor.
Yüksek sıcaklığa dayanıklı olan ve 1 metre çaplı çanak kullanan yüksek kazançlı anten aracın üst tarafındaki kısa direğin üzerinde bulunuyor. Öyle ki BepiColombo sondası Dünya ile ortalama 50 kilobit saniye hızla ve yılda 1550 gigabit veri hacmiyle X ve K bandında iletişim kuracak. Merkür sondasını ESA’nın 35 metrelik çanak anten kullanan Cebreros yer istasyonu yönetecek.
Toparlayacak olursak
Bu yazıda BepiColombo sondasının nasıl çalıştığını, ne tür bilimsel aygıtlar taşıdığını, bu konudaki bilimsel işbirliğini, uzay bilimlerine meraklı gençlerimizin yurt dışında hangi üniversitelere seçebileceğini ve Merkür’e gitmenin neden bu kadar uzun sürdüğünü gördük.
Siz de BepiColombo seferiyle ilgili daha detaylı bilgiye hemen erişebilir ve Merkür gezegeninin neden elma kurusu gibi büzülüp küçüldüğünü inceleyebilirsiniz. Güneş’i saran halka dünyalar inşa etmek için Merkür’ü nasıl kullanabileceğimize bakabilir ve Merkür’ün görelilik teorisini nasıl kanıtladığını şimdi öğrenebilirsiniz. Deniz ve güneşle muhteşem bir Pazar günü dilerim.
BepiColombo Dünya’nın Yanından Geçti
1Investigating Mercury’s Environment with the Two-Spacecraft BepiColombo Mission
2Magnetometer in-flight offset accuracy for the BepiColombo spacecraft
