NASA X-ışını navigasyon sistemi geliştirdi: NICER
NASA’nın geliştirdiği NICER adlı yeni X-ışını navigasyon sistemi nötron yıldızlarıyla çalışacak. NICER telefonlardaki GPS anteni gibi çalışarak uzay araçlarının konumunu bulacak. Böylece gelecekte komşu yıldızlara ve Uranüs gibi uzak gezegenlere gidecek sondalar yolda kaybolmadan hedefine ulaşacak.
Uzay GPS sistemi
Uzay Yolu ve Yıldız Savaşları filmlerinde görkemli uzay gemilerinin galaksinin uzak köşelerine birkaç günde ulaştığını görüyoruz. Ancak, bu gemilerin yukarı-aşağı ve sağ-sol gibi kavramların geçerli olmadığı engin uzay boşluğunda yolunu nasıl bulduğunu pek az kişi merak ediyor. NASA bu sorunu çözmek için NICER adlı yeni X-ışını navigasyon sistemini geliştirdi.
Her zaman için geleceği planlayan NASA, 10 yıl sonra Uranüs gibi uzak gezegenlere ve 20-30 yıl içinde komşu yıldızlara fırlatılacak yeni nesil uzay sondaları için yepyeni bir navigasyon sistemi geliştirdi. Uluslararası Uzay İstasyonu’nda test edilen NICER sistemi galaksimizdeki nötron yıldızlarının yaydığı X-ışınlarına bakarak uzay araçlarının konumunu saptıyor.
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
Neden uzay istasyonu?
Nötron yıldızlarının yaydığı güçlü X-ışınları kalın Dünya atmosferi yüzünden yeryüzüne ulaşmıyor. Bu da Dünya’da hayatın kanser olmadan yaşaması için iyi bir şey. Ancak, aynı zamanda nötron yıldızlarını yerdeki teleskoplarla incelemeyi zorlaştıran bir şey.
Öte yandan, uzay istasyonu (ISS) yerden 400-420 km yüksekte dönüyor ve Dünya atmosferinin dışında bulunuyor. Bu yüzden NICER hem nötron yıldızlarını X-ışını bandında inceleyecek hem de gökteki konumlarını kaydederek gelecekteki uzay araçları için navigasyon aracı olarak kullanacak.
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
Neden nötron yıldızları?
Nötron yıldızları süpernova patlamasıyla dış gaz katmanlarını uzaya savurup kendi üzerine çöken ölü yıldız çekirdeklerinden oluşuyor. Süper yoğun nötron yıldızları 10-20 km çapıyla orta boy bir şehir büyüklüğünde ve süper yoğun olmaları güçlü manyetik alanlar üretmelerine yol açıyor.
Manyetik alan çizgileri de nötron yıldızlarının kutuplarından uzaya süper hızlı ve süper sıcak gaz jetleri püskürtmesine sebep oluyor. Özellikle de kendi çevresinde saniyede yüzlerce kez dönen genç nötron yıldızları (pulsar veya Türkçesiyle atarcalar) uzaya deniz feneri ışıldağı gibi dönen ışık huzmeleri saçıyor.
X-ışınları aslında enerjik ışık ışınlarından oluşuyor. Özetle nötron yıldızlarının güçlü ışığı, bunların gökteki konumunu diğer yıldızlardan çok daha kesin olarak saptamaya izin veriyor.
Özellikle de aynı enerji düzeyinde istikrarlı ışınlar saçtıkları için (dönme hızları sabit ve periyodik) X-ışınlarına bakıp nötron yıldızlarının uzaklığını kesin olarak saptamak kolay oluyor.
İlgili yazı: Evren Bir Simülasyon mu?
İdeal navigasyon işareti
Bir nötron yıldızı kendi çevresinde ne kadar hızlı dönerse o kadar istikrarlı bir ışıldak oluyor. Bu yüzden astronomlar NICER ile önce milisaniye atarcalarının haritasını çıkarıyor.
Ancak, NICER sisteminin daha hassas olacak yeni modelleri gelecekte mikro saniye atarcalarının (saniyenin milyonda biri aralıklarla tekrarlanan sinyaller) haritasını da çıkaracak. Böylece biz de atom saati kesinliğinde gök haritası çıkaracağız.
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
Uzay yolculukları için
Gelecekte Mars’a insan göndermeyi ve ışık hızının beşte biriyle komşu yıldızlara lazer yelkenli mini sondalar fırlatmayı planlıyoruz. NICER benzeri X-ışını navigasyon cihazları şimdilik büyük ve ağır olduğu için uzay gemilerine bu tür sistemler takamıyoruz.
Buna karşın yakın yıldızların kesin haritasını çıkarırsak yüksek çözünürlüklü rotalar da çizerek göklere güvenle uzay gemisi fırlatabiliriz. Nitekim komşu yıldızlara göndereceğimiz kamyonet büyüklüğündeki ilk insansız uzay gemileri NICER X-ışını navigasyon sistemleri taşıyacak ve gerekirse yıldızlararası uzayda rota düzeltmesi yapacaklar.
Uranüs atmosferinden nükleer füzyon için temiz Helyum-3 yakıtı çıkaracak robot uzay gemileri ve asteroit madenciliği yapacak olan robot gemiler de gelişmiş NICER sistemine gerek duyacak.
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Uzayda sekstant
Sekstant denilen denizcilik aleti insanların sadece Akdeniz’de değil, okyanuslarda da seyrüsefer yapmasını sağladı. Uzay sekstantı NICER bunu uzaya taşıyor. Bu fikir 2012’den beri ciddi ciddi tartışılıyor; ama işler son yıllarda kesinleşti ve 2016’da Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ilk teknik fizibilite çalışmasını yaptı.
NASA da bu raporu baz alarak İstasyon X-ışını Zamanlama ve Navigasyon Teknolojisi Kaşifi kelimelerinin İngilizce kısaltması olan SEXTANT deney aygıtını Nötron Yıldızı İçyapısı Kaşifi (NICER) sistemine taktı.
Bir kutuya bal peteği gibi dizilmiş 52 adet X-ışını teleskopuyla nötron yıldızlarını inceleyen NICER, böylece X-ışını tabanlı bir uzay navigasyon sistemine dönüştü. Kasım 2017’de iki gün boyunca salt uzay haritası çıkarmak için çalışan NICER, 78 farklı nötron yıldızı sinyalinin zamanlamasını ölçtü.
Bu da hiç kolay olmadı; çünkü uzay istasyonu yörüngede saatte 28 bin 500 km hızla fırıldak gibi dönüyor. Buna rağmen NICER 16 km çapındaki gökcisimlerini (ortalama nötron yıldızı çapı) binlerce ışık yılı uzaktan sadece 5 km hata payıyla tespit edebildi.
İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi
Peki bu cambazlık niye?
Komşu yıldızlara giden uzay gemileri saatte milyonlarca km hız yapacak. Mars ve Uranüs gemileri ise saatte 100 bin km’den hızlı gidecek. Bu sebeple hata payı düşük olan, kusursuza yakın navigasyon sistemleri kullanacak. Uzay istasyonu bu konuda iyi bir test oldu.
NASA SEXTANT projesi araştırma ekibinden Paul Ray, “İstasyondaki ölçümlerin kayda değer olması için nötron yıldızı ışınlarının Dünya’ya ulaşma zamanlarını öngörecek bir model geliştirmemiz gerekiyordu” diyor.
Astronomlar bunu radyo teleskop kullanan dünya çapındaki destekçiler tarafından sağlanan yer gözlemi verileriyle yaptılar. Bu da NICER navigasyon ölçümlerini anlamlandırmalarını sağladı: Bilim insanları yer gözlem öngörüleri ile gerçek uzay ölçümlerinin farkını karşılaştırdılar ve aradaki fark, hata payını eleyerek gerçek nötron yıldızı konumlarını bulmalarına izin verdi.
İlgili yazı: Göz Kırpan Yıldızın Sırrı Çözüldü
5 km hata payı
Dünya’da bu kadar büyük bir hata evinizin Caddebostan yerine Kadıköy’de çıkmasını sağlar; ama binlerce ışık yılı uzaktaki bir nötron yıldızının konumunu 5 km hatayla belirlemek gerçekten üstün başarı.
Yine de bilgisayar simülasyonları ile gelişmiş düzeltmeler yapmalıyız; çünkü uzay aracımız yakın yıldıza daha şimdiden 5 km hata payıyla yola çıkarsa hedefine giderken o yıldızı 1 ışık yılı farkla ıskalayabilir. NICER yıldız izdüşüm (projeksiyon verileri) işte bu tür kaymaları önlemeye yarayacak.
Ayrıca geleceğin uzay gemileri biraz fazla yakıt harcama pahasına rota düzeltmesi yapacak. Yine de geminin hafif olması için taşıyabileceği manevra yakıtı da sınırlı olacak. Kısacası hatasız navigasyon sistemleri uzay gemilerinin menzilini uzatacak.
SEXTANT proje yöneticisi Jason Mitchell konuyu şöyle ifade ediyor: “X-ışını atarcalarının konumunu belirleyerek uzay araçlarının kendi yolunu bulmasını sağlayacak bir navigasyon sistemi geliştirdik.” Peki komşu yıldızlara gitmek için ne tür uzay gemileri kullanacağız? Bu sorunun cevabını da VASIMR roketiyle Mars’a 40 günde gidin ve 5 adımda başka yıldızlara nasıl ulaşırız? yazılarında bulabilirsiniz. İyi haftalar, iyi uçuşlar!
