Uzay Yolu’ndaki Çekici Işın Gerçek Oldu >> Bilim adamları cisimleri çeken ve iten lazer ışını geliştirdi

Çekici ışınların uzun ve zorlu bir öyküsü var: Bu yılın Nisan ayında Dundee Üniversitesi araştırmacıları ses dalgalarıyla çalışan (akustik) çekici ışın geliştirdiklerini duyurdular. Bu sistem nesneleri kendine çekmek için ultrasonik dalgalar kullanıyor ve bu açıdan anne karnındaki bebekleri görüntüleyen ultrason cihazının farklı bir versiyonu sayılır.

Ağustos ayında ise Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden (ANU) Dr. Horst Punzmann ve Profesör Michael Shats suyu dalgalandırarak çalışan yeni bir çekici ışın geliştirdiklerini açıkladı. Vücut dokularını mikroskobik ölçekte son derece hassas bir şekilde hareket ettiren “akustik ışınlar” tıkalı kan damarlarını ses dalgalarıyla açarak kalp ameliyatı ihtiyacını azaltacak.

Bilim adamları bu sistemle akciğerlerdeki tıkalı hava yollarını da açmayı planlıyor ve söz konusu çözüm astım hastalarına çare olabilir. Su dalgalarıyla çalışan ve su yüzeyindeki kir tabakasını hızla dağıtan diğer “çekici ışın” sistemi ise denizleri petrol sızıntılarıyla sintine suyundan temizlemekte kullanılacak.

Ancak, lazer ışını kullanmayan bu sistemleri gerçek çekici ışın olarak kabul etmemiz imkansız. Daha doğrusu yakın zamana kadar imkansızdı, ama 20 Ekim 2014’te durum değişti ve ANU’dan Dr. Vladlen Shvedov ile Dr. Cyril Hnatovsky lazer ışınlarıyla çalışan yeni bir çekici ışın geliştirdiklerini duyurdular.

 

 

Hem itiyor hem çekiyor

Avustralyalı ekibin geliştirdiği çekici ışının en büyük özelliği bu. Lazer ışınlarından yararlanan sistem diğer çözümlerin tersine nesneleri isteğe bağlı olarak itiyor veya çekiyor.¹

Denizdeki büyük gemileri yönlendiren römorkörlerin yaptığı kapsamlı manevralara izin veren teknoloji, çevre kirliliğini önlemek için özel güç alanları oluşturmak gibi birçok zor uygulamanın gerçekleştirilmesini de sağlayacak. Sistemin sırrı ise özel şekilli lazer ışınları.

 

 

Oyuk lazer

Teknik olarak ışığın polarizasyon özelliğinden yararlanarak boru şekilli lazer ışınları üretmek mümkün (bu tür ışınlar Amazon yerlilerinin dart üfleyen borularını andırıyor). Ortası boş lazer ışınları hedefi yalnızca yuvarlak bir halka halinde kenarlarından aydınlatıyor.

Bugüne kadar geliştirilen lazer ışınları hedefi itmekte pek başarılı değildi, çünkü lazer ışınlarını oluşturan fotonların durağan kütlesi yok ve bu da fotonların maddeyi hareket ettirmesini zorlaştırıyor.

 

 

Bununla birlikte, antimadde motorlu uzay gemilerini anlatan yazıda açıkladığımız gibi fotonların momentumu var ve fizikteki enerjinin korunumu yasası gereği foton momentumunun yüzde 50’sini nesnelere aktararak onları itmek mümkün. Yine de bu teknik cisimleri kayda değer bir güçte itmek için güçlü lazer ışınları kullanmayı gerektiriyor. Bu sebeple de pratik değil.

Öte yandan, ister Uzay Yolu’nda Atılgan’ın yaptığı gibi bir uzay gemisini çekmek için olsun ister Atılgan’ın ana yansıtıcı anteninin yaptığı gibi geminin yolunun üzerindeki uzay tozunu dağıtmak için olsun, çekici ışınlar son derece hassas ve kullanışlı olmak zorunda. Bunun temel şartı da nesneleri ihtiyaca göre çeken veya iten iki yönlü çekici ışın geliştirmek.

 

 

Dünyanın ilk gerçek güç alanı

Avustralyalı bilim adamlarının geliştirdiği oyuk lazer ışınlarının menzili sadece 20 cm, yani bu sistem sadece 20 cm’ye mesafeye kadar olan nesneleri hareket ettirebiliyor.

Bu ilk bakışta önemsiz gelebilir, ama Yıldız Savaşları filmindeki İmparatorluk sınıfı yıldız destroyerlerinin hangarlarında olduğu gibi bir yandan solunabilir atmosferi içeride tutmak ve diğer yandan da Lambda sınıfı mekiklerin gemiye girip çıkmasına izin vermek için 20 cm’lik mesafe fazlasıyla yeterli.

Aslında burada bir tür güç alanı oluşturmaktan söz ediyoruz. Çekici ışın yakın gelecekte basınçlı odalardaki atmosferi demir kapılar olmadan içeride tutmakta kullanılacak ve her ne kadar bilimkurgudan örnek vermiş olsak da bu sistemin günlük hayatta pratik uygulamaları var. Bunlardan biri de…

 

 

…Hava kirliliğini önlemek

İstanbul gibi Boğaz’la birlikte üç yanı denizlerle çevrili olan rutubetli bir şehrin yaz aylarındaki bayıltıcı sıcağını ve kış aylarında insanın iliklerine işleyen ıslak sisli soğuğunu düşünün. Günümüzde büyükşehirler astım hastaları gibi solunum güçlüğü çeken insanlara sorun çıkarıyor.

Smog olarak adlandırılan ve rutubetli havalarda ufukta ince bir kirli sarı çizgi halinde görülen 400 metre yüksekliğindeki kirli hava tabakası insan sağlığını bozuyor. Bu tabakayı baca dumanı, egzoz gazları ve caddelerin tozu gibi birçok faktör oluşturuyor.

 

 

Şimdi şehirlerin üzerini düşük güçlü LED veya grafen lambalarla üretilen lazer ışınlarının (çekici ışınların) oluşturduğu bir güç alanıyla kapattığımızı hayal edin. Bu tür bir güç kubbesi toz tabakasını şehirlerin dışına itebilir ve dışarıdaki temiz havayı içeri çekebilir. Bu güç alanı şehirleri havalandıran dev bir klima olarak çalışabilir.

İşte bu yüzden havadaki toz parçacıklarını, molekül ve partikülleri 20 cm’ye kadar iten veya çeken çekici ışınlar geliştirmek önemli. Günümüzde Uzay Yolu’nda olduğu gibi “karşı çekim alanları” oluşturarak ya da graviton akımları yaratarak dev uzay gemilerini itemeyiz, ama atmosferi nefes alarak temizleyen düşük güçlü “enerji alanları” oluşturabiliriz.

 

 

Nasıl mümkün oluyor?

ANU Fizik ve Mühendislik Araştırmaları Fakültesi’nden Profesör Wieslaw Krolikowski, boru şekilli lazer ışınlarının havadaki toz taneciklerinin yalnızca kenarlarını aydınlattığını ve dolayısıyla sadece kenarlarını ısıttığını söylüyor.

Bu da toz taneciğinin merkezi ile çevresi arasında sıcaklık farkına yol açıyor. Sıcaklık farkı toz taneciklerinin etrafında mikro türbülanslara yol açıyor ve mini hava akımları toz bulutunu iten küçük rüzgarlar oluşturuyor. Lazer polarizasyonunu ayarlayarak tozları itmek yerine çekmek de mümkün.

 

 

ANU 20 cm menzilli çekici ışınla bu sistemin menzilini 100 kat arttırarak dünya rekoru kırdı, fakat kullanışlı bir güç alanı oluşturmak için 20 cm uzaklığa ulaşmaya gerek yok. Atmosferi cam kubbe gibi sarmak için sadece birkaç milimetre kalınlığındaki ince bir güç alanı yeterli; çünkü burada toz taneciklerini ve hava moleküllerini hareket ettirmekten söz ediyoruz.

Gerçi Dr. Vladlen Shvedov çekici ışının birkaç metreye kadar etkili olduğunu söylüyor: “Ancak, laboratuar o kadar büyük olmadığı için kendimizi deney masasıyla sınırlamak zorunda kaldık.” Bilim adamları ışığın polarizasyonu ile oynayarak yıldız ya da halka şekilli lazer ışınları yaratıyor ve çekici ışını nesneleri itmek veya kendine çekmekte kullanıyor. Bu tür sistemler, çekici ve itici güç alanları oluşturarak Dünya yörüngesinde kazaya davet çıkaran uzay çöplüğünü temizlemekte de kullanılabilir.

Bundan sonraki adım çekici ışınlar için düşük enerji tüketen yeni lazer ışınları geliştirmek olacak. Yüksek verimlilikli grafen lambalar bunu gerçekleştirebilir ama düşük güçlü lazerleri de başka bir yazıda anlatalım. 🙂

 

¹A long-range polarization-controlled optical tractor beam: Vladlen Shvedov, Arthur R. Davoyan, Cyril Hnatovsky, Nader Engheta & Wieslaw Krolikowski. Nature Photonics (2014) doi:10.1038/nphoton.2014.242