Lazer Füzyon Roketi Daedalus ile Yıldızlara Yolculuk

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculukİngilizler Dünya’dan 5,9 ışık yılı uzakta bulunan Barnard Yıldızı’na 50 yılda gitmek için Daedalus adlı lazer füzyon roketini tasarladı. Titanic yolcu gemisi ve Empire States gökdeleninden daha büyük olan dev roket Daedalus, Barnard Yıldızı çevresindeki öte gezegenlerde dünya dışı uygarlıklar arayacaktı. Peki İngilizlerin geliştirdiği lazer ışınlı nükleer füzyon roketi nasıl çalışıyor?

Uzayda hayat arayışı

İnsanlığın en büyük hedeflerinden biri Güneş Sistemi’nin dışına çıkarak yeni dünyalar keşfetmek. Ancak, Uzay Yolu’ndaki warp sürüşü şimdilik mümkün değil ve Han Solo filmindeki kargo gemisi Millenium Falcon’un hiper sıçrama motorunda kullanılan teorik solucandeliği teknolojisini de saymazsak ışıktan hızlı yolculuk bugün için olanaksız.

Sıvı hidrojen ve kerosen yakan bugünkü roketlerle yakın yıldızlara sadece 10 dakikalık ateşlemeyle gitmek ise en az 50 bin yıl sürecek. Roketi tüm yolculuk boyunca çalıştırmak için de yaklaşık Dünya büyüklüğünde bir yakıt deposuna ihtiyacımız olacak. Bu da imkansız olduğuna göre,  Proxima Centauri gibi yörüngesinde Dünya benzeri gezegenler olan komşu yıldızlara gitmek üzere geriye bir tek çözüm kalıyor: Füzyon roketi kullanmak.

Daedalus Lazer Füzyon Roketi

Daha önce sizlere helyum 3 yakıtıyla çalışan füzyon plazma roketlerini anlattım. Ancak, İngilizler ta 1973 yılında elektron lazer atımlı yıldızlararası füzyon roketi Daedalus projesini geliştirdiler. Bizden 5,9 ışık yılı uzaktaki Barnard Yıldızı’nda hayat aramak için tasarlanan Daedalus roketinin nasıl çalıştığını görelim.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Daedalus atom bombasında olduğu gibi plütonyum kullanmadığı için nükleer silah anlaşmalarını delmiyor. Füzyon gemilerinin yörüngedeki inşaatı sırasında nükleer silah olarak kullanılabilecek teknolojiler kullanılmıyor.

 

50 yıllık yolculuk

Daedalus projesi 1973-78 yıllarında İngiliz Gezegenlerarası Derneği tarafından yakın yıldızlara insan ömrü içerisinde gitmek için geliştirildi.

Bizden 5,9 ışık yılı uzaktaki Barnard Yıldızı’na insansız sondalar göndermek için tasarlanan dev füzyon roketi Daedalus, 500 ton bilimsel ekipman ve 50 bin ton yakıtla birlikte, toplam 54 bin ton ağırlığında olacaktı.

Boş ağırlığı bile 2400 tona ulaşan (insanları Ay’a fırlatan Saturn V roketinin yük kapasitesinin 18 katı) ve Empire States binası kadar büyük olan Daedalus, iki kademeli lazer füzyon roketi olarak tasarlandı.

Neden bu kadar büyük derseniz en yakın yıldızlar bile bize 50-60 katrilyon km uzakta yer alıyor. Her ne kadar füzyon roketleri az yakıtla yüksek hızlara ulaşsa ve uzun süre çalışsa da mesafe çok büyük. Bu nedenle roket için dev yakıt tankları gerekiyor.

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

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Daedalus çok büyük olduğu için Dünya yörüngesinde inşa edilecek. Muhtemelen inşaatında robot işçiler çalışacak.

 

Işık hızının yüzde 12’si

Nitekim Daedalus’un daha büyük olan birinci kademesi iki yıl boyunca roket ateşleyerek yavaş yavaş hızlanacak ve ışık hızının yüzde 7,1’ine ulaşacak (21 bin 300 km/saniye). Ardından bu kademe uzaya atılacak.

İkinci kademe ise 1,8 yıl boyunca roket ateşleyerek ışık hızının yüzde 12’sine, yani saniyede 36 bin km hıza ulaşacak. Ardından Daedalus yakıtını tüketmiş olacak, ama uzayda yerçekimi olmadığı için sadece 46 yıl içinde 5,9 ışık yılı uzaktaki Barnard Yıldızı’na veya 35 yılda Proxima C yıldızına ulaşacak.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Güneş Sistemi içinde çalışan elektrik üretmek için güneş panelelri kullanan küçük boy Daedalus roketi.

 

Nasıl duracak?

Daedalus asla durmayacak ve sonsuza dek yoluna devam edecek. Nasıl ki Plüton’a giden Yeni Ufuklar sondası, küçük ve hafif olması gerektiği için fren yakıtı taşımadığından duramadı ve Plüton’un yanından geçip gitti, Daedalus da hedef yıldızın yanından hiç durmadan geçip gidecek.

Sonuçta dev uzay gemisinin hızlı gitmek için hafif olması gerekiyor ve performans/hız oranı açısından ancak 50 bin ton yakıt taşıyabiliyor. Dolayısıyla gemiyi hedef yıldıza yarı uzaklıktayken ters döndürmek ve roketleri fren yapmak için ateşlemek mümkün olmuyor. Ayrıca Daedalus’un hedef yıldıza ulaşmak için iki kademeli olması ve hafifleyerek hızlanmak amacıyla da yakıtı biten birinci kademeyi uzaya atması gerekiyor.

İşte bu yüzden Daedalus yanında küçük yıldızlararası sondalar taşıyacak. Bunlar da Barnard Yıldızı’nın yanından geçerken nükleer iyon roketlerini ateşleyerek fren yapacak ve Barnard Yıldızı ile çevredeki gezegenlerin yörüngesine girecek. Ardından Barnard sisteminde hayat aramaya başlayacak.

Daha doğrusu hayat aramaya başlayacaktı ve bunun sebebi de 45 yıl önce astronomların Barnard Yıldızı yörüngesinde iki gezegen bulunduğunu düşünmesiydi. Ancak, bunlar teleskop merceğindeki lekeler çıktı. Böylece Daedalus projesi iptal oldu.

Ancak Icarus adıyla yeniden doğdu

Sonuç olarak Daedalus projesi Icarus adıyla yenilendi. Öyle ki gelecekte Daedalus roketi yaparsak bu uzay gemisi önce Alpha Centauri gibi yörüngesinde öte gezegen olduğunu bildiğimiz yıldızlarda yaşam izleri arayacak.

İlgili yazı: Curiosity Mars’ta Organik Moleküller Buldu

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Astronotları uzaya taşıyan Satürn V roketi yanında cüce gibi kalıyor.

 

Elimizdeki en hızlı roket tasarımı

Neden illa Daedalus dersek; Helyum 3 füzyon roketi yazısında anlattığım gibi, standart füzyon gemileri özellikle Güneş Sistemi’nde yolculuk etmek ve Uranüs’e insan taşımak için tasarlanıyor. Bu sebeple ışık hızının yüzde 8’inden daha hızlı gitmeleri mümkün olmuyor (Hem insan vücudu zarar görmesin diye daha yavaş hızlanmaları gerektiği için, hem de fren yapmaları gerektiğinden).

Daedalus/Icarus ise ışık hızının yüzde 12’sine ulaşacak. Bunun için de elektron lazerli füzyon roketi kullanacak.

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Daedalus’un birinci kademesinin dev çanında ateşlenen elektron lazerleri, çanın tam ortasına bırakılan nükleer füzyon küreceğini sıkıştırarak patlatıyor. Bu da çanın içine verilen hidrojen gazını ısıtıyor. Saniyede 250 füzyon küreceği patlatan lazerler, bu geminin 4 yıldan kısa sürede ışık hızının yüzde 12’sine ulaşmasını sağlıyor.

 

Elektron Lazerli füzyon roketi nedir?

Daedalus iki tür yakıt taşıyor: 1) Sıvı hidrojen itici güç yakıtı (Resimde görülen küre şekilli dev tanklar, nükleer füzyon yakıtını değil de gemiyi ileri itmekte kullanılacak olan hidrojen yakıtını taşıyacak) ve 2) Sadece bozuk para büyüklüğünde olan mini nükleer füzyon paletleri (Bunlar ağır hidrojen izotopu döteryum ve helyum 3 atomları içerecek). Peki bu roket nasıl çalışıyor?

Daedalus önce dev roket çanının içine hidrojen gazı püskürtecek (1). Daha sonra bunun tam ortasına nükleer yakıt paletlerini atacak (2). Sonra yakıt çanının iç duvarına halka şeklinde dizilmiş olan 200 adet elektron lazeriyle palete aynı anda ateş edecek. Böylece kürecik hem aşırı ısınacak, hem de kütleli elektronların kinetik enerjisinin sağladığı yüksek basınçla ezilecek.

Sonuç olarak paletin içindeki atomlar yüksek ısı-basınç altında kaynaşarak daha büyük helyum 4 atomlarını üretecek. Daedalus bu sırada açığa çıkan büyük enerjiyi kullanarak hidrojen gazını yakıp milyonlarca derece sıcaklığa ulaştıracak. Basınçlı gaz roket çanından uzaya püskürürken, Daedalus roketini de ışık hızının yüzde 7-12’si ile uzayda ileri itecek.

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

Neden elektron lazeri?

Normal lazerler tek bir hedefe odaklanmış olan ışık ışınlarından oluşuyor. Ancak, ışık ışınları kütlesi olmayan foton parçacıklarından meydana geliyor. Işık ışınları, Lazer Yelkeni Starshot yazısında gördüğümüz gibi foton basıncıyla itiş gücü sağlıyor.

Ancak, kütlesiz fotonların itiş gücü sadece foton momentumundan ileri geliyor. Bu da foton momentumunun en fazla yüzde 50’sinin itici güç olarak uzay aracına aktarılabilmesi anlamına geliyor.

Özetle Daedalus’un nükleer füzyon başlatmak için yüksek ısı üretmesi yetmiyor. Atomları 15-100 milyon dereceye kadar ısıtarak hızlandırmanın yanı sıra, birbirine bastırıp sıkıştırması da gerekiyor. Foton lazerleri bu kadar basınç üretemiyor, ama elektronlar kütleli parçacıklar ve bu yüzden elektron lazerleri gereken basıncı sağlıyor.

İlgili yazı: Kontrollü Güç >> Telefon pil ömrünü uzatmak için en iyi 5 yöntem

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Büyütmek için tıklayın.

 

Saniyede 250 yakıt topağı

Bu durumda Daedalus roketinin aslında dev bir yakıt deposu olduğunu görüyoruz. Hem küre şekilli tanklarda büyük miktarda hidrojen gazı taşıyor, hem de depoların içinde çok sayıda nükleer yakıt paleti taşıyor.

Roket çanının içindeki 200 elektron lazeri, aynı anda tüm yönlerden palete odaklanarak nükleer füzyon tepkimesini başlatıyor. Peki Daedalus ne kadar yakıt topağı taşıyor derseniz milyarlarca kürecik diyebiliriz:

Binlerce ton hidrojeni yakmak ve iki roket kademesini 3,8 yıl süreyle hızlandırmak için saniyede 250 yakıt topağı yakması gerekiyor! Bu da roketin 34 ay boyunca çalışması için 22 milyar 32 milyon mini kürecik taşımayı gerektiriyor.

Neyse ki paletler Bepanten boğaz pastilinden küçük ve sadece birkaç mikrogram ağırlığında. Yoksa zaten dev gibi olan Daedalus uzay gemisi çok daha büyük ve ağır olurdu (Yine de sadece paletlerin binlerce ton ağırlığında olması gerek).

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

İki kademeli. Birinci kademenin yakıtı bitince ikinci kademe ayrılacak. Daha hafif ve hızlı olacak. Birinci kademenin yakıt çanının sıcaktan nasıl kızıl kızıl parladığına bakın. Uzayda hava yok ve bir şeyin salt termal radyasyonla, yani kendi kendine soğuması çok zor; çünkü yıldızlararası boşlukta ısıyı transfer edecek atom bulmak çok zor. Bu yüzden soğumak zaman alıyor.

 

Hidrojen ve elektron lazeri

Elektron lazerleri tıpkı bir Gauss topu gibi çalışıyor; yani elektromıknatıslar yardımıyla elektron ışınını ileri doğru hızlandıran bir manyetik alan oluşturuyorsunuz. Ardından, neredeyse ışık hızında giden elektronlardan oluşan elektron lazerleriyle yakıt paletlerine ateş ediyorsunuz.

Elbette roket çanındaki yüzlerce lazeri çalıştırmak için büyük miktarda enerji gerekiyor. Bu yüzden, Daedalus’un itiş kütlesi için taşıdığı hidrojenin bir kısmını lazer enerji kaynağı olarak yakması veya başka bir güç kaynağı kullanması gerekiyor.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Süperiletkenler

Neyse ki süperiletkenler var ve bunlar elektriği direnç göstermeden ürettiği için süperiletken elektromıknatıslar da elektron lazerini oldukça az elektrik tüketerek hızlandırıyor. Ayrıca uzaydan bile soğuk olan mutlak sıfır yerine, -183 derecede çalışan yüksek sıcaklıklı süperiletken malzemeler geliştirmiş bulunuyoruz. Böylece elektromıknatısları soğutma ihtiyacımız azalıyor.

Uzay boşluğu -270 derece olduğu için elektromıknatısları soğutmaya hiç gerek olmadığını düşünebilirsiniz. Ancak elektromıknatısların çalışırken ısındığını unutmayalım. Bu yüzden sistemi soğutmamız şart; ama uzay boşluğu da soğuk olduğu için mıknatısları daha az sıvı azot tüketerek soğutabiliyoruz. Bu da geminin roketini soğutmakta kullanacağımız -195 derecelik sıvı azottan tasarruf yapmamızı sağlıyor.

Neden soğutmalıyız derseniz nükleer füzyon roketi ve elektron lazerleri çalışırken Daedalus’un çok ısınacağını belirtelim. Her ne kadar Daedalus’un üreteceği manyetik alanlar, süper sıcak hidrojen plazmasının ve elektron lazerlerinin roketle temas ederek gemiyi eritmesini önleyecek olsa da Daedalus bütün makineler gibi çalışırken ısınacak. Bu yüzden uzay gemisini soğutmak şart olacak.

İlgili yazı: Dünya’dan 2 Kat Büyük Elmas Gezegenler

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Birinci ve ikinci kademenin Satürn V roketi ile karşılaştırması.

 

Zaten en büyük sorun soğutma

Sıvı azotu neden idareli kullanmamız gerektiğine gelince: Daedalus’un tükenen azot stoklarını yenilemek için atmosferinde azot olan bir gezegene uğrayıp gaz çekmesi mümkün değil. Bir kere yıldızlararası uzayda gezegen bulunmuyor ve ikincisi Daedalus fren yaparak durmak için ek yakıt taşımıyor. Daha doğrusu taşıyamıyor!

Sadece tek yönlü uçuş için toplam 50 bin ton hidrojen ve nükleer füzyon paleti taşıması gereken Daedalus, ne yazık ki 3,8 yıl boyunca çalışacak olan füzyon roketi ile elektron lazerlerini kendi stoklarındaki sıvı azotla soğutmak zorunda.

Ayrıca, yanından geçeceği yıldızlara gidecek olan uzay sondalarının kimyasal roketleri için gereken yakıtı ve soğutma sıvısını da yanında taşıması gerekiyor. Şansımıza itici güç yakıtı olarak kullanacağımız hidrojeni Dünya’da soğutmak ve Daedalus’un yakıt tanklarına doldurmak oldukça kolay.

İlgili yazı: Kendi gezegenlerini yutan yamyam yıldızlar

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Geminin burnunda bilimsel ekipmanı koruyan berilyum erozyon kalkanını görebilirsiniz. Bu kalkan aynı zamanda geminin geri kalanının da yıldızlararası tozda aşınmasını önlüyor. Ne de olsa yolculuk 50 yıl sürecek ve maksimum hız ışık hızının yüzde 12’si olacak.

 

Sıvı hidrojen

Normalde hidrojeni genişleme ve yoğuşma döngüsüyle soğutuyoruz; yani önce hidrojen gazını yüksek basınç altında sıkıştırıyoruz. Bu işlem hidrojeni hem ısıtıyor hem sıvılaştırıyor. Ardından basıncı azaltarak sıcak hidrojen sıvısının genleşmesine izin veriyoruz.

Tabii hidrojen genleşirken enerji kaybederek soğuyor. Sonra azar azar tekrar sıkıştırıyoruz ve bu işlemi birkaç kez tekrarladığımızda ultra soğuk sıvı hidrojen elde ediyoruz. Üstelik NASA hidrojeni sıvı helyumla soğutan yeni bir makine yaptı. Bu sistem hidrojen sıvılaştırmayı ucuzlatarak gelecekte inşa edilecek olan Daedalus benzeri roketlerin yakıt maliyetlerini daha da azaltacak.

İlgili yazı: Periyodik Tabloda Keşfedecek Kaç Element Kaldı?

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Empire States daha yüksek ama Daedalus daha büyük.

 

Dünya’da bir kez soğutmak yeterli

Daedalus’un hidrojen tankları roket motorundan uzak duruyor ki roket çalışırken ısınıp patlamasın. Gerisini de tanklarda kullanılan gelişmiş yalıtım sistemi ve -270 derecelik uzay soğuğu hallediyor.

Kısacası Daedalus’un itici kütle olarak kullanılan hidrojen yakıtını Dünya’da bir kez soğutmamız yeterli olacak. Uzayda soğutmak için sıvı helyum taşımayacağımız için Daedalus nispeten hafif olacak ve az yakıtla daha kolay hızlanacak. Bu da süper uzun menzilli bir uzay gemisi için şart.

İlgili yazı: Cüce Gezegen Plüton ve 9. Gezegen Nasıl Oluştu?

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Süper dayanıklı malzemeler

Farkındaysanız tıpkı Yıldız Gemisi Atılgan Ne Zaman yazısında olduğu gibi, uzay gemilerinin soğutulması konusunu detaylarıyla anlatıyorum; çünkü uzaya yayılmanın önündeki en büyük engel soğutma problemidir. Bir roket ne kadar güçlüyse o kadar sıcak oluyor ve biz de burada çalışırken 100 milyon derece sıcaklığa erişen Daedalus füzyon motorundan söz ediyoruz!

Bu sorunu çözmek için iki teknoloji kullanacağımızı söyledik: 1) Manyetik alanlar Daedalus gemisini elektron lazerleri ve roket motorunun üreteceği yüksek ısıdan koruyacak. Bunu da lazer ışınları ve sıcak gazın rokete değmesini önleyerek yapacak. 2) Uzay gemisini sıvı azot ve benzeri ultra soğuk sıvılarla soğutacağız.

Ancak sıradan demir, çelik ve titanyum -183 derecede çatlayıp tuzla buz oluyor. Bu yüzden bize dış kısmı -270 derecelik uzay boşluğuna temas ederken, iç yüzeyi de 1870 dereceye kadar ısınan; ama buna rağmen çatlamayan süper dayanıklı metaller gerekiyor. Böyle bir metal yok!

İlgili yazı: Elektrikli Karanlık Madde ve Steril Nötrino

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Daedalus’un insan taşıyan versiyonunda, burundaki bölmede kendi çevresinde dönerek yapay yerçekimi üreten bir yaşam modülü halkası olacak. Bunun daha büyük bir erozyon kalkanıyla korunması gerekiyor. Belki de bütün gemiyi örme kazak gibi karbon nanotüplerden örersek; yani metal plaka ve iskelet kullanmazsak daha hafif olabilir.

 

Ancak süper alaşımlar var

Daedalus roket çanlarını ve uzay gemisinin gövdesini titanyum, zirkon ve karbon alaşımlı molibden metalinden üreteceğiz. İşte bu özel alaşım aşırı sıcak ve aşırı soğuğa dayanıklı olacak.

Gerisini ise Alman fizikçi Friedwardt Winterberg tarafından geliştirilen ve sıcak gazları manyetik alanların içine hapsetmeye yarayan özel yalıtım sistemi halledecek. Nitekim bu sistemi günümüzdeki deneysel nükleer füzyon reaktörlerinde kullanıyoruz.

Ancak, füzyon reaktörlerindeki manyetik alanı sadece 1 saniye koruyabiliyoruz. Sonra sistem çöküyor ve manyetik alandan kurtulan sıcak gazlar reaktörün yanma odasına çarparak zarar veriyor. Daedalus gibi nükleer füzyon roketleri yapmak için önce bu sorunu çözmemiz gerekiyor.

İlgili yazı: Lazer Işınlı Güneş Enerjisi Uydusu Geliyor

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Gelelim ışık hızına

Daedalus roketi ışık hızının yüzde 12’sine ulaşacağı için, roket çanından uzaya püsküren 100 milyon derecelik hidrojen gazının da gemiyi ışık hızının yüzde 12’siyle ileri ittiğini düşünebilirsiniz. Ancak bu yanlış olur. Daedalus yavaş yavaş, ama neredeyse kesintisiz olarak hızlanacak ve ancak 34 ay sonra ışık hızının yüzde 12’sine ulaşacak.

Yoksa roketin birinci kademesi 2 yılda sadece ışık hızının yüzde 7,1’ine erişebilecek. Ancak, uzay gemisinin yavaş yavaş hızlanması şart: 1) Aniden hızlanırsa sarsıntıdan parçalanır. 2) Aniden hızlanmak için çok büyük enerji gerekir ve o zaman da bize roket değil, füzyon bombası gerekir :). Bu bomba da o kadar güçlü olur ki roketi bütünüyle buharlaştırır.

Sonuç olarak roket motorlarının kontrollü reaksiyonla çalışan, yani kontrollü şekilde patlayan bir tür bomba olduğunu unutmayın. Yüksek ivmelenme ise roketin aşarı ısınması demektir ve bunu Deadalus bile önleyemez.

Daedalus bile bu sırada 1 trilyon derece sıcaklığa erişecek olan hidrojen gazını kontrol edecek kadar güçlü bir manyetik alan üretemez. Zaten daha güçlü manyetik alan, daha çok enerji ve daha çok yakıt gerektirir ki bu da geminin ağırlığını sürekli artıran bir kısır döngü olur.

İlgili yazı: Antimadde Varsa Anti Yerçekimi de Var mı?

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk 

Ne kadar hızlı gidiyor?

Daedalus’un birinci kademesi saniyede 10 bin 600 km ve ikinci kademesi de saniyede 9210 km itiş gücü sağlayacak. Ancak, birinci kademe 2 yıl kesintisiz çalışacağı için uzay gemisi ışık hızının yüzde 7,1’ine ulaşmış olacak.

Yakıtı biten birinci kademe uzaya atıldıktan sonra düşük itiş güçlü ikinci kademe devreye girecek. İkinci kademe daha düşük güçlü olmasına karşın, zaten ışık hızının yüzde 7,1’iyle giden bir gemiyi devralmış olacak.

Dahası, birinci kademe ayrıldıktan sonra hafifleyen uzay gemisini 1,8 yıl boyunca daha da hızlandırarak Deadelus’un hızını ışık hızının yüzde 12’sine çıkaracak. Peki bu değirmenin suyu nereden geliyor? Dünya’da bol bulunan döteryum atomlarını nükleer yakıt olarak kullanmak varken, Daedalus neden buna ek olarak helyum 3 atomlarını da kullanacak?

İlgili yazı: En Küçük Uzay Gemisi Fırlatıldı: Starshot Yıldız Çipleri

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Helyum 3 kaynakları

Bir füzyon roketinde az yakıtla yüksek hıza ulaşmanın en iyi yolu nükleer füzyon kullanmak. Teorik olarak bildiğimiz en verimli nükleer füzyon reaksiyonu da döteryum ve helyum 3 atomlarının kaynaşmasıyla gerçekleşiyor. Bu reaksiyon özellikle uzun menzilli yıldızlararası yolculuklara uygun.

Nitekim döteryum kolay: Dünya’daki ağır su moleküllerinden döteryum üretebiliriz. Ağır suyu nükleer reaktörleri soğutmakta kullandığımız için döteryum üretimi konusunda bir sıkıntımız yok. Altyapı hazır. Öte yandan helyum 3 Dünya’da yok ve üretimi çok pahalı.

Bunun için helyum 3’ü uzaydan getirmemiz lazım ve elimizde 3 seçenek var: Jüpiter, uydumuz Ay ve Uranüs. Daedalus projesinde helyum 3 kaynağı olarak Jüpiter düşünülmüştü. Ancak, Jüpiter’in ölümcül radyasyon kuşağı bu işi imkansız kılıyor ve Ay’dan getirmek de çok pahalı. Bu yüzden en iyi çözüm, helyum 3 gazını Uranüs atmosferinden çekmek.

Evet, böylece Daedalus elektron lazer atımlı nükleer füzyon roketinin nasıl çalıştığını anlattık. Şimdi Daedalus ile başka yıldızların yörüngesindeki gezegenlerde hayat arayışına gelelim:

İlgili yazı: Güneş Yelkeni ile 3 Günde Mars’a Gidelim

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Bilimsel ekipman ve araştırma sondaları

Daedalus, komşu yıldızlarda hayat aramak için 18 adet araştırma sondası taşıyacak. Bunları yıldızlara varmadan 7,2 ila 1,8 yıl önce ateşleyecek. Araştırma sondaları Daedalus’la birlikte ışık hızının yüzde 12’siyle gidiyor olacak.

Ancak, Daedalus hedeflediği yıldızın yanından geçip giderken, bu sondalar nükleer iyon motorlarını kullanarak yavaşlayacak ve yıldızın çevresindeki öte gezegenlerin yörüngesine girecekler. Ardından, gezegenlerin fotoğrafını çekip atmosferinden gaz örneği alacak ve Dünya benzeri gezegenlerde hayat arayacaklar. Sonra bütün bu verileri Daedalus’un ikinci kademesine iletecekler.

Daedalus, hedef yıldızın yanından uzaklaşırken bu verileri güçlü çanak anteniyle Dünya’ya iletecek. Işık hızında giden radyo dalgaları yaklaşık 6 yılda Dünya’ya ulaşacak (Daedalus’un menzili 6 ışık yılı). Özetle bize en yakın yıldızlarda uzaylılar varsa ve sondalarımızı yok etmezlerse bu gerçeği Daedalus Dünya’dan yola çıktıktan 50-60 yıl sonra öğrenmiş olacağız.

İlgili yazı: Lazer Yelkeni Starshot

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Teleskop seti

Yıldız gemisi Daedalus 5 metre çaplı iki teleskop ve 20 metre çaplı iki çanak anten taşıyacak. Bu teleskoplar uzay gemisinin komşu yıldızları ve öte gezegenleri yüksek çözünürlükte görüntülemesine izin verecek.

Daedalus teleskop ve antenleri yıpranmaktan korumak için özel bir depoda saklayacak ve sadece komşu yıldız sistemine girince kullanmaya başlayacak. Çanak antenler ise hem radyo teleskop hem de iletişim sistemi olarak kullanılacak. Daedalus çanak antenler sayesinde yanında taşıdığı sondalarla bağlantı kuracak ve bunların gönderdiği verileri Dünya’ya aktaracak.

İlgili yazı: 5 Adımda Başka Yıldızlara Nasıl Gideriz?

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Asıl sürpriz roket çanağı!

Hedeflenen yıldıza sadece Daedalus’un ikinci kademesinin ulaşacağına dikkat edelim. Bu kademenin 40 metre çapındaki roket çanı ise 50 yıllık yolculukta sade 1,8 yıl çalışacağı için yıldıza ulaştığında 42 yıldır kullanılmıyor olacak ki bu soğuk roket çanı çok işimize yarayacak. Sonuçta Daedalus fren yapamadığı için yıldızdan uzaklaşırken roket çanı geriye, yani Dünya’ya bakıyor olacak:

Kısacası Daedalus yıldıza yaklaştığı zaman, atıl roket çanını 40 metre çapındaki dev bir çanak anten olarak kullanacak. Kendisinin ve yanında taşıdığı sondaların topladığı verileri Dünya’ya roket çanıyla gönderecek (Dev çan radyo dalgalarını güçlendirerek Dünya ile geniş bant iletişim kurmayı sağlayacak).

İlgili yazı: Yakıtsız Çalışan Devridaim Roketi EmDrive Test Edildi

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Erozyon kalkanı

Bir uzay gemisi ışık hızının yüzde 12’siyle gidiyorsa yıldızlararası ortamda bulunan seyrek atomlar ve ince toz bulutları, çok güçlü bir şekilde uzay aracına çarparak radyasyon yayacaktır. Aslında gaz bulutları uzay gemisine çarpmayacak, yüksek hızlı Daedalus bunları resmen mahmuzlayacak.

Her durumda uzay gemisinin bilimsel ekipmanının; teleskoplar, sondalar ve çanak antenlerin hedef yıldıza yaklaşmadan kullanılması mümkün olmayacak. Sonuçta bunlar uzayda ne kadar uzun süre kalırsa o kadar aşınacak ve sonunda delik deşik olacaklar.

Bu yüzden Daedalus, hedef yıldızda hayat aramamızı sağlayacak olan değerli yükünü özel bir depoda saklayacak. Ancak, Daedalus hiç durmadan sadece ileri gidebildiği için depoyu da aracın burnuna yerleştirmek gerekiyor ki yıldıza yaklaşırken teleskoplarını yıldız sistemini izlemek için kullanabilsin.

Tabii geminin itiş yönü gereği, bu da burundaki bilimsel ekipmanın aşındırıcı atomlara karşı özel bir erozyon kalkanıyla korunmasını gerektiriyor. Sonuç olarak deponun kapağı en az 7 milimetre kalınlığında olan özel bir berilyum diskle korunacak.

İlgili yazı: NASA’dan Işıktan Hızlı Warp Drive Projesi

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Berilyum disk mi?

Evet. Her teleskopa ayrı erozyon kalkanı takamayız. Her teleskopa ayrı yuva da ayıramayız. Bu çok yer kaplar, ağır ve pahalı olur. Bu nedenle Daedalus’un bütün bilimsel ekipmanı tek bir hangarda duracak ve tek bir büyük berilyum kalkanıyla korunacak.

Berilyum iyi bir seçim; çünkü yüksek sıcaklıklarda kolay buharlaşmıyor, aşınmaya dayanıklı bir metal ve nispeten hafif bir malzeme. Her durumda, dev hangarın ağzını kapatmak için büyük bir disk kullanacağız ve bu da neresinden baksanız 50 ton ağırlığında olacak.

Yine de berilyum kalkan bile komşu yıldız sisteminin içinden geçerken karşılaşacağımız gaz ve toz bulutlarına karşı fazla dayanamaz. Daedalus’un en değerli yükü olan; aslında 50 yıl boyunca uzayda ışık hızının yüzde 12’siyle gitmek için tek geçerli sebebi olan bilimsel ekipmanı korumak için başka bir yöntem kullanmalıyız. Buna yapay rüzgar yöntemi diyoruz:

İlgili yazı: Uzay Yolcuları Filmi Ne Kadar Gerçekçi?

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Daedalus uzaya toz üfleyecek

Sonuç olarak yıldız sistemlerinde güneş rüzgarı esiyor ki bu da güneş sistemindeki gaz ve toz yoğunluğunu artırıyor. Ayrıca, güneş sistemindeki asteroit kuşakları da zararlı madde yoğunluğunu artırıyor ve bu da Daedalus’un mikro meteor yağmuruna tutularak delik deşik olma riskini artırıyor.

Bu sebeple Daedalus bilimsel ekipmanını korumak için özel bekçi robotlar taşıyacak. Bunlar da yanlarında basınçlı gaz ve toz tüpleri taşıyacaklar. Uzay gemisinin önüne yoğun bir bulut çıktığı zaman, Daedalus’tan ayrılarak geminin 200 km önüne geçecekler. Ardından malzeme tanklarında taşıdıkları tozu uzaya üfleyerek bulutları dağıtacaklar.

Böylece hem mikro meteor yağmurunu önleyecekler, hem de ışığı kesen tozu dağıtarak uzay gemisinin teleskoplarının gezegenleri net görmesini sağlayacaklar. Daedalus’un taşıdığı diğer robotlar ise 50 yıllık yolculukta eskiyecek olan geminin bakımını yapacak ve arızaları tamir edecekler. Bunun için de yapay zeka kullanacaklar:

İlgili yazı: 180 Resimde Varoluşun Kısa Tarihi

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Dünya dışı uygarlıklar yabancı dünyalarda nasıl yapılar inşa ediyor!

 

Süper zeki robot bakıcılar

Yapay zeka derken, Dünya’daki mühendisler uzay aracının hangi parçasının daha kritik olduğunu ve ne zaman, nasıl yıpranacağını tahmin edecekler. Ardından, gemideki robotları buna göre programlayacak ve daha iyi çalışmaları amacıyla da kendi başına öğrenen yapay zekayla donatacaklar.

Böylece Daedalus’un taşıdığı akıllı robotlar, 50 yıllık yolculukta karşılarına çıkacak olan beklenmedik durumlara en iyi şekilde cevap verecekler. Yapay zeka sayesinde uzay gemisinin bilimsel ekipmanını da en iyi şekilde kullanarak yabancı yıldızları ve öte gezegenleri araştıracaklar. Daedalus yıldızlararası elektron lazer atımlı nükleer füzyon roketi uzayda işte böyle çalışacak ve hayat arayacak.

İlgili yazı: NASA Mars’a nükleer roket teknolojisiyle gidecek

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Son söz

Ben de bu yazıyı bitirirken, Daedalus uzay gemisinin bugüne dek tasarlanan en güçlü roket olduğunu vurgulamak istiyorum:

NASA’nın bugünlerde yeniden geliştirilmekte olduğu termal roketler ve hatta atom bombasıyla çalışan Orion uzay gemisi bile, sürekli yanıp sönerek saniyede 250 kez ateş eden elektron lazerleriyle çalışan Daedalus atımlı nükleer füzyon roketi kadar hızlı gitmiyor.

Orion uzay gemisi bile Daedalus kadar yük taşıyamıyor ve ışık hızının yüzde 20’sine ulaşan lazer yelkenli Starshot sondaları bile, sadece foton basıncıyla itiş gücü sağladıkları için, Daedalus kadar büyük teleskoplarla güçlü bilimsel ekipmanları uzak yıldızlara ulaştıramıyor.

Helyum 3 füzyon roketi yazısında anlattığım gibi, ışık hızının yüzde 8’i gibi yüksek hızlara ulaşan standart füzyon roketleri bile sadece Güneş Sistemi içindeki gezegenlerarası yolculuklara uygunlar. Öyle ki Expanse bilimkurgu dizisindeki Eipstein motorları gibi, VASIMR plazma motorlarını füzyon motoruyla birleştiren hibrit teknolojiler geliştirsek dahi komşu yıldızlara makul bir sürede ulaşamayız.

İlgili yazı: Bizden İlkel Dünya Dışı Uygarlık Bulursak Ne Yaparız?

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

 

Daedalus taçsız kraldır!

Süper verimli olan hayali Epstein motorları bile 5-10 ışık yılı menzile sahip değil ve çok daha kısa mesafelerde yakıtlarını tüketiyor. Bunu başarabilecek olan tek tasarım Daedalus roketidir ve komşu yıldızlara ulaşmak üzere bizim yapabileceğimiz en iyi şey de elektron lazerli füzyon motorlarını geliştirmektir.

Bu tür küçük boy mikro füzyon motorları yaparsak aslında uzay gemisi Daedalus’a bile gerek kalmaz ve sadece yıldızlararası sondalarla komşu yıldızları keşfedebiliriz. Sonuçta bu sondalar küçük ve hafif olur. Uzun menzilli yolculuklar için lazer füzyon roketi ve yıldız sistemlerinin içinde yolculuk etmek için de hayali Eipstein motorlarının gerçek versiyonunu kullanırlar.

Böylece hem uzak yıldızlara erişir, hem de fren yaparak yavaşlar ve yıldızlarla öte gezegenlerin yörüngesine girerek uzayda hayat ararlar. Belki de 3D ve 4D printerlarla uzayda kendini kopyalayarak galaksiye yayılan bu tür Von Neumann sondaları, yakın yıldızlarda dünya dışı uygarlıklar bulurlar.

İlgili yazı: Füzyon Roketi için Helyum 3 Zaman Kristalleri

lazer-füzyon-roketi-daedalus-ile-yıldızlara-yolculuk

Bu da bussard kolektörlü nükleer füzyon gemisi. Öndeki huni ile yıldızlararası gazı çekiyor ve itici güç yakıtı olarak kullanıyor. Dikkat ederseniz yolda yakıt topladığından yakıt tankları daha küçük. Bu gemi daha hafif olduğu için özellikle de insansız versiyonu ışık hızının yüzde 20’sine çıkabilir. Ancak yüksek hız aşınmayı da hızlandırır. Gaz çekerken huninin aşınmasını önlemek ayrı bir dert. Belki manyetik güç kalkanı kullanırız. Gazı içeri çekerken, tozu dışarı iten seçici bir güç alanı nasıl üretiriz? Huni hızla yıpranabilir ve kısa ömürlü olabilir.

 

Öyleyse uzaylılar temas ne zaman?

Daedalus projesinin devamını getirerek dünya dışı uygarlıklarla temasa geçebilir miyiz? Belki de bunun için yıldızlararası sondalara bile gerek kalmayacak.

Artık elimizde Dünya’dan hiç ayrılmadan, yani oturduğumuz yerden uzayda hayat aramayı kolaylaştıracak olan teleskoplar var. Siz de Gezegen Avcısı TESS ve James Webb uzay teleskopları ile uzayda nasıl yaşam arayacağımıza bakabilirsiniz.

Bütün bu sebeplerle NASA önümüzdeki 50 yılda uzaylılarla temasa geçmeyi umuyor. Mars’ta kompleks organik moleküller bulan Curiosity gezgini de kızıl gezegende hayat olabileceği ihtimalini artırıyor. Demek ki astrobiyolojide altın çağa girmek üzereyiz. 🙂

Peki ya uzaylılar bizden önce davranıp Dünya’ya ulaşırsa ne olacak? Daha makul bir olasılıkla, bize uzak yıldızlardan radyo sinyalleri gönderen dünya dışı zeki uygarlıklarla nasıl anlaşacağız? Onu da Dünya Dışı Zekayla İlk Temas yazısında okuyabilirsiniz. Hepinize bol güneşli enfes günler dilerim.

Işık hızına yaklaşmak


1Project Icarus

4 Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir