Işık Yelkeni 2 Falcon Heavy ile Uzaya Gidiyor

Işık Yelkeni 2 yeni Falcon Heavy roketiyle bu Pazartesi günü Türkiye saati ile 06.30’da uzaya fırlatılıyor. Işık yelkeni ışık gücüyle uçacak ve uyduların manevra roketi olmadan yörüngede dönmesini sağlayacak. Böylece yakıt tasarrufu sağlanacak ve uzaydan internet herkesin kullanacağı kadar ucuzlayacak. Peki ışığı oluşturan kütlesiz fotonlar ışık yelkeni 2’yi nasıl itiyor?

Işık yelkeni parasını halk ödedi

SpaceX şirketi pek yakında uzaydan internet hizmeti vermek için yörüngeye 12 bin mini uydu fırlatmaya hazırlanıyor. Gelecek kuşak uydunet hizmeti sunacak olan Starlink uyduları, atmosfere girip yanmadan Dünya yörüngesinde dönmek için hızlanarak manevra yapmak zorunda kalacak.

Bunu yapmanın en kolay yolu da manevra roketi ve özel manevra yakıtı kullanmak… Oysa bu, insan kolu uzunluğundaki 12 bin mini uydunun hem üretim maliyetini hem de ağırlığını artırıyor. Bu da roketlerin yakıt tüketimine bağlı olarak fırlatma maliyetini yükseltiyor.

Ancak, internet kullanıcıları uzaydan ucuz ve hızlı internet bağlantısı istiyor. Bunun için de küçük ve ucuz binlerce uydu kullanmak gerekiyor. Gerçi Elektrosprey manevra roketleri ve uydularda yıllardır kullanılan iyon motorları da yörüngede dönmek için birer çare… Ancak, en iyi çare ışık yelkeni kullanmaktır. Planetary Society şirketi tarafından geliştirilen Işık Yelkeni 2 de ışık gücüyle çalışıyor:

Işığı oluşturan fotonların durağan kütlesi olmasa da foton parçacıkları sahip olduğu momentumun yüzde 50’sini ışık yelkenine aktarabiliyor. Böylece rüzgar yerine ışığın itiş gücüyle uçan uzay yelkenlileri inşat etmek mümkün oluyor. Parası halk tarafından karşılanan Işık Yelkeni 2, önceki prototipten çok daha verimli ve hafif olarak en yeni yelken teknolojilerini test edecek.

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

 

Hangi uydular kullanacak?

Planetary Society CEO’su ve ünlü popüler bilim hikaye anlatıcısı Bill Nye tarafından duyurulan Işık Yelkeni 2; diğer uzay araçlarında olduğu gibi radyoizotop termoelektrik jeneratörler (nükleer pil), güneş panelleri, standart manevra roketleri veya iyon motoru kullanmayacak. Bunun yerine, Dünya yörüngesinde yavaşlamadan ve atmosfere girip yanmadan dönmek için ışığın gücünden yararlanacak.

Işık yelkeni 2’yi taşıyan mini uzay aracı, yelkeni Güneş’e doğru uygun açılarda çevirerek Dünya yörüngesinde kararlı bir şekilde uçacak ki bu fikir ta 1600’lere uzanıyor. O yıllarda ünlü astronom Kepler, Güneş’in, kuyrukluyıldızların kuyruğunu ters yöne üfleyen bir tür görünmez rüzgar estirdiğini düşünmüştü. Sonradan bunu güneş rüzgarı olarak adlandırdık.

Ancak, ışık yelkeni fikri modern hayata astronom Carl Sağan’ın 1970’lerde verdiği derslerle girdi. Sonra, 1980’lerde Planetary Society şirketi kuruldu. Şimdi de Işık Yelkeni 2 ilk test uçuşunu yapacak. Işık yelkenleri öncelikle uyduların yörüngede manevra yapmasını kolaylaştıracak.

Biz de bu sayede Mars ve Jüpiter gibi yakın gezegenlere, ışığın itiş gücüyle binlerce mini araştırma sondası göndererek bu dünyaları uzaydan hızla keşfedeceğiz. Hatta ışık yelkenli uyduların roket yerine sadece yelkenleriyle hız keserek gezegenlerin yörüngesine girmesini sağlayacağız.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Asteroit madenciliği

Bunun dışında, ışık yelkenleri uzaydaki asteroitleri inceleyerek hangisinden maden çıkarmamız gerektiği konusunda bize bilgi verecek olan uzay sondalarını uçurmak amacıyla da kullanılacak. Yine de güneş rüzgarı ile ışığın itiş gücünü karıştırmayalım.

Güneş rüzgarı elektrik yüklü parçacıklardan oluşuyor ve daha ağır araçları, daha yavaş olarak Uranüs’e gönderme potansiyeline sahip bulunuyor. Bu da nükleer füzyon için Uranüs atmosferinden Helyum 3 hortumlamayı kolaylaştırabilir.

Güneş rüzgarından yararlanmak için plazma yelkenleri tasarlanıyor. Işık/güneş yelkenleri ise plazma yelkenleri gibi iyonlarla değil de fotonlorla çalışıyor ve uzak gezegenlere hızlı mini keşif sondaları göndermeyi kolaylaştırıyor.

Işık yelkeni nasıl açılacak?

 

Lazer yelkeni ve ışık yelkeni

Işık yelkenlerini lazer yelkenleriyle de karıştırmamak lazım. Örneğin Starshot projesinde, Dünya yörüngesinde veya yeryüzünde dev lazer topları inşa edilmesi planlanıyor. Bunlar da ışık yelkenli sondaları uzayda doğal gün ışığı yerine güçlü lazer ışınlarıyla itecek.

Böylece Güneş Sistemi’nin sınırına ve komşu yıldızlara çok kısa bir sürede; yani uzaklığa bağlı olarak 1 ila 20 yıl içinde araştırma sondaları gönderebileceğiz. Işık ve güneş yelkenleri ise büyük lazer topları geliştirmek için yüksek bütçe ayırmadan, sadece elimizdeki olanakları kullanarak derin uzaya uydu göndermemizi sağlayacak.

Ancak, ışık yelkeni teknolojisi Dünya’ya yakın uçan uzaydan internet uydularından ziyade, daha yukarıda dönen ve uzaydan interneti destekleyen orta yörünge uydularında kullanılacak. Sonuçta Dünya’ya en yakın yörüngelerde dönen uydular sürekli atmosfere sürtünüyor. Oysa ışık yelkeninin çalışması için rüzgarda buruşmaması ve sürtünmeyle ısınmaması gerekiyor.

Dolayısıyla Işık Yelkeni 2 ile test edilen teknolojiler, özellikle uzun mesafeli yolculuklarda yakıt tasarrufu yapmak ve küçük uyduları göndermekte işe yarayacak.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Peki Işık Yelkeni 2 nasıl çalışıyor?

Öyle ya, adının önünde 2 sayısı var ve bu da 2015 yılında fırlatılan prototipin devamı olduğu anlamına geliyor. Nitekim ilk yelken sadece yelken kumaşını test etmek ve uzayda düzgün açılıp açılmadığını görmek için kullanılmıştı. İki test de kısmen başarılı oldu ve görevini tamamlayan prototip bir hafta içinde atmosfere girerek yandı.

Gerçi ilk test uçuşunun hataları da vardı: Yelken tam açılmadı ve uçuş bilgisayarı arıza yaptı. Bunun nedeni ise prototipe takılan uçuş bilgisayarının, yelkenli araçlar için özel tasarlanmış bir işlemci olmamasıydı. Dolayısıyla ilk yelkeni taşıyan CubeSat uydusu sadece yelkenin uzayda açılıp açılmadığına baktı.

Bu da kolay bir şey değil; çünkü güneş ışığının itiş gücü çok zayıf. Bu yüzden yelken hem taşıdığı uzay aracına göre çok büyük olmak, hem de süper ince ve dayanıklı olmak zorunda. Bu da malzeme bilimi ve imalat sanayisinin sınırlarını zorluyor. Işık yelkenini işte bunun için test etmek gerekiyor.

Işık yelkeni için Japonlar önde

Nitekim Japonya Uzay Araştırma Ajansı (JAXA), Venüs gezegenine IKAROS adlı ışık yelkenli bir uzay sondası gönderdi. Ancak, bir sonda ne kadar büyükse o kadar ağır oluyor. Bu da yelkenin hızını düşürüyor. Planetary Society’nin yeni yelkeni ise 3U CubeSat kasasını kullanacak ve sadece beyaz ekmek boyunda olacak. Işık Yelkeni 2, Falcon Heavy roketiyle 720 km yüksekliğe fırlatılarak yörüngeye girecek. Ardından 32 metrekarelik araca göre oldukça büyük bir yelken açılacak.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Mylar kumaşından yapılma

Işık yelkeni hem ısınıp erimemesi, hem de güneş ışığını iyi yansıtarak hızlı uçması için parlak Mylar kumaşından üretildi. Küçük uzay aracı aynı zamanda bir manevra çarkı taşıyacak. Nitekim Kepler gibi gezegen avcısı uydular bile, uzayda manevra yapmak için jiroskop yerine manevra çarkı kullanıyor. Böylece uzaya olabildiğince küçük, hafif ve dayanıklı uydular göndermiş oluyoruz.

Sonuç olarak uzay aracı ışık yelkenini Güneş’e çevirmek için bu manevra çarklarından yararlanacak. Örneğin, yelkenin yansıtıcı olmayan arka yüzünü Güneş’e çevirdiğinde hız kesmiş olacak. Özetle bu ikinci ışık yelkeni prototipi 1 beygir gücünde rokete denk itiş güç üretecek (!).

Bu da küçük ve hafif bir aracın yörüngede manevra yapması için yeterli. Ayrıca 1 beygir gücüne denk ivmelenme ile uzayda aylaca hızlanan yelkenli uzay aracınız ışık hızının yüzde 5’ine erişebilir. Bunu yakıt harcamadan yapabilmek ise yabana atılacak cinsten değildir.

Metrekarede 9 mikronewton

Işık Yelkeni 2 ancak bu kadar itiş gücü sağlıyor; ama bu da 32 metrekarelik yüzey alanında 100 mikronewtona eşit oluyor. Ancak, gelecekte 16 kilometrekarelik dev bir süper hafif yelken üretirsek çok daha yüksek hızlara erişebilir veya daha ağır yükleri taşıyabiliriz.

İlgili yazı: Cüce Gezegen Ceres Üzerinde Hayat Var mı?

 

Işık yelkeni sineğe denk

Sonuç olarak burada elinize konan bir sineğin itiş gücünden söz ediyoruz. Bu sinek 1 g’lik standart yerçekiminde elinizi itemeyebilir; ama yerçekimi olmayan uzay boşluğunda ince bir kağıdı uzayda rahatlıkla azar azar hızlandırabilir. Öte yandan, her birkaç saatte kağıdı itmek için yeni bir uzay sineği eklerseniz daha yüksek hızlara erişirsiniz. Işık yelkenini iten fotonları sineğe benzetebilirsiniz.

Işık parçacıkları bir sondayı tek başına itmek için yetersizdir. Ancak, sürekli gün ışığı alan bir yelken yüksek hızlara ulaşabilir. Zaten Işık Yelkeni 2 de bunu test edecek: Mylardan üretilen yelken kumaşının, prototip sondayı ışıkta gerçekten hızlandırıp hızlandırmadığına bakacak.

Üstelik bunu NASA’nın benzer seferler için ayırdığı bütçenin yalnızca 20’de birine karşılık gelen sınırlı bir kitle fonlama bütçesiyle yapacak. Bu da halkın desteklediği uzay seferlerinin önünü açacak olan yeni bir finansman yönteminin denenmesi anlamına geliyor.

İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?

 

Peki ışık yelkeni 2’de neler yeni?

Öncelikle daha gelişmiş bir bilgisayar var. Bu uçuş bilgisayarı, tam kapsamlı uydulardaki gibi kozmik ışınlar ve güneş rüzgarından kaynaklanan X-ışını radyasyonuna dayanıklı olmasa bile, en azından kendini yeniden başlatma özelliğine sahip olacak. Kısacası kozmik ışınlar devre kartını yakana kadar kilitlenmeden çalışacak. Manevra çarklarını da bilgisayar kontrol edecek.

Işık yelkeni ise bu kez düzgün açılacak şekilde yeniden tasarlandı. Önceki yelken yüzde 90 açıldıktan sonra takılmış ve Yeryüzü’nden müdahale ederek yelkeni tam açmak mümkün olmamıştı. Oysa bu kez, mühendisler elektrikli motorun yelkeni tümüyle açmak için kaç kez dönmesi gerektiğine baktılar.

Yelkenin ne kadar açıldığını yerden izlemek için yelken direklerine işaretler de çizdiler. Sonuçta yelken tam açılmazsa sonuna kadar zorlamak için Dünya’dan müdahale edecek kapasiteyi geliştirdiler.

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Evreni keşfetmek için

Japonların IKAROS yelkenlisi yörüngede manevra yapmak üzere değil de Venüs’e ulaşmak amacıyla tasarlanmıştı. Dolayısıyla Işık Yelkeni 2, manevra motoru olarak ışık gücünden yararlanmak konusunda test edilen ilk uzaya aracı olacak. Bill Nye’ın dediği gibi, “40 yıldır ışık yelkenlerini konuşuyoruz; ama ilk kez 24 Haziran 2019’da uzaya tam kapsamlı bir yelken fırlatmış olacağız.”

Peki Dünya’daki doğal kaynaklar tükenirken asteroitlerden maden çıkararak ekonomiyi döndürebilir miyiz? Bu sorunun yanıtını asteroit madenciliğinde bulabilir ve yakın yıldızlara lazer yelkeniyle araştırma sondası göndermek amacıyla Starshot yazısına bakabilirsiniz.

Uzaydan internet için şimdi Starlink projesini okuyabilir, uzaya ucuza yük ve insan taşımak için de uzay asansörü ile uzay gökdelenlerine göz atabilirsiniz. Yeni yazıda görüşmek üzere muhteşem bir Pazar dilerim.

Işık Yelkeni Nasıl Uçuyor?

¹Stability of a Light Sail Riding on a Laser Beam
²Transverse instability in the “light sail” ion acceleration