Katalog

GEZEGEN ARAŞTIRMALARI Buradan oralara gidişte yeni Diğer bir gezegen veya uydu üzerinde 'uçacak' bir uzay aracını üretmek, başarı ile yollamak, daha sonra da o başka dünya üzerinde kullanmak, çok karmaşık ve güçlüklerle dolu bir görevdir. Mehmet Emin Özel, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü; m.e.ozel?comu.edu.tr G ezegenler için planlanan görevler zordur, çünkü geçilmesi gereken önemli kalınlıkta atmosferler ve bu tür hedeflerin taşıdığı uç (eksterm) koşullar nedeniyle bunların yüzeylerinden toplanacak bilgiler ayrıca güçlükler taşır. Bu yüzeylere inişler gerçekleşse bile buralardaki koşullara dayanmak ancak kısa dönemler için mümkün olabiliyor. Gezegen algılayıcıları, Venüs gibi yüzey koşullarının inanılmaz 450C sıcaklık ve sülfürik asit bulutlarının dolaştığı 90 atmosfer basınç koşullarında çalışmak zorundadır. Bazen da Satürn'ün ayı Titan'daki sıfır altında 190 C (190C) koşullarında işlevsel kalmalıdır. Jüpiter'in atmosferini incelemek üzere intihar uçuşuna gönderilen Galileo uzay aracı, basıncın 22 atmosfer basınca eşit olduğu noktaya kadar çalışmasını sürdürmüş (Şekil 1) ve kaydettiği verileri yeryüzüne iletebilmiştir. Bu türden görevlerin içerdiği atmosfer geçişleri bazen tüm yolculukların en güç dönemleridir. Fransa Bordo'da Haziran 2007 sonlarında gerçekleşen 5. Uluslararası Gezegen Algılayıcıları Çalıştayı (International Planetary Probes Workshop, IPPW) hem geçmiş uzay misyonlarından elde edilen deneyimlerin, hem de yeni geliştirilen tekniklerin tartışıldığı bir platform oldu. Bu vesile ile, gezegen araştırmalarında kullanılan araç ve tekniklerin kısa bir tarihçesi ile tartışılan yeni tekniklerden bazıları hakkında bilgiler sunacağız. Galileo Uzay Aracı'nın Jupiter atmosferine girişinin temsili resmi. BAŞARISIZ DENEYLER Konunun önemini ve gelişimini göstermesi açısından başarısız görevleri de anımsamak yararlıdır. Mesela NASA'nın ilk başarısız uçuşlarından olan Mariner 1, bu kurumun ilk Venüs göreviydi. Görevlerin başarısızlıklarında, koşulların iyi tahmin edilememesi kadar, bazen da planlama felsefesindeki yanlışlıklar önemli rol oynayabiliyor. NASA'nın bundan önceki yönetimi döneminde popüler olan “Daha Hızlı, Daha Ucuz, Daha İyi” (Faster, Better, Cheaper, FBC) yaklaşımının peşpeşe CBT 1065 / 16 17 Ağustos 2007 başarısızlıkla sonuçlanan Mars Kutup Konuşlanıcısı (Mars Polar Lander) ve Mars İklim Yörüngeseli (Mars Climate Orbiter) görevleri, bu yaklaşımın terk edilmesinde etken oldu. Ucuzluk adına, aceleyle planlanan görevlerin aslında büyük riskler taşıdığı görüldü. Çünkü, aslında bu tür görevler yıllar süren hazırlıklar, pahalı ve çok özel ileri teknolojiler (basınç odaları, ısıdan veya soğuktan koruma sistemleri ve diğer özel sistem ve araçlar) gerektirmekte. Gezegen uçuşlarının dikkate değer başarılı sonuçları da toplantıda özellikle değerlendirildi. Bunlar arasında Öncü Venüs çokludedektör görevi (Pioneer Venus Multiprobe Mission), yukarda kısaca bahsettiğimiz Galileo görevi ve son dönemdeki en önemli Avrupa başarısını gerçekleştiren (NASAESA Satürn Cassini Görevi'nin bir parçası olan) Titan'a Huygens görevi (Şekil 2) sayılabilir. Çıkarılan derslerden biri de yeni teknolojik gelişmelerin göze alınması yanında ispatlanmamış teknolojilerin kullanımında dikkatli olunması gereğidir. Çünkü yanlış bir karar durumunda kayıplar 1 milyar dolar veya üzerindedir. ESA'nın Huygens Uzay Aracının Satürn'ün uydusu Titan'ın yüzeyinde görüntülediği metan ırmakları ağı. UZAYDA YOLCULUK Isıl koruma sistemleri (thermal protection systems, TPS) en önemli konu lardan biridir. Jupiter veya Satürn'e gidecek uzay araçları, saatte 7080 bin km hızlara ulaşır ve hedeflerine vardıklarında çok yüksek kinetik enerjilere sahiptirler. Bu gezegenlerin atmosferlerine giriş söz konusu ise, söz konusu kinetik enerjinin harcanması ve araçların yavaşlatılması gereklidir. Hemen hemen boşluktan oluşan gezegenlerarası ortamda yüksek hızlar bir sorun yaratmaz. Ancak gaz, atom ve moleküllerinden oluşan yoğun bir atmosferde, her şey hızla ısınmaya başlar. Aracın hızı arttıkça sıcaklık ta artacaktır. Mesela, en zor atmosfer girişlerinden birini gerçekleştirmiş olan Galileo uzay aracı, Jüpiter'in atmosferinde Güneşin yüzey sıcaklığının 2 katına ulaşan sıcaklıklar ve yerçekimimizin 230 katı (230 g'lik) ivmelerle karşılaştı. Bu uç koşullara dayanmak dikkatli bir şekilde tasarlanmış, test edilmiş ve fenollü karbon kompozitleri (carbon phenolic composites) gibi çok özel malzemeden yapılmış bir “ısı kalkanı” yardımı ile mümkün oldu. Malzeme hem atmosfere giriş ve sürtünme sırasında büyük bölümünün yanıp atılabileceği kadar kalın olmalı, hem de duyarlı aletler taşıyan uzay aracını koruyabilmeliydi. Kalkanın işlevi uzay aracını kömürden briketlerle kaplamaya benzetilmektedir, öyle ki dış bölümler yanarken iç bölümler ısıya karşı yeteri kadar etkin bir yalıtım sağlamaktadır. Ancak optimum kalınlığın doğru hesaplanması gereği vardır. Galileo uzay aracının gönderilmesini (1989) takip eden yıllarda ısıl korumada daha iyi ve aynı zamanda çok daha hafif malzemeler de geliştirildi. Tabii ki malzemenin 'uçuş kalitesi' ayrıca sorgulanmak durumundadır. Kaliforniya Silikon Vadisi'ndeki NASA Ames Araştırma Merkezi (ARC) tarafından geliştirilen bir malzeme ısı yalıtımı için yeni perspektifler sunuyor. PICA (Phenolic Impregnated Carbon Ablator) olarak kısaltılan bir tür 'akıllı' malzeme çok hafiftir, kolayca üretilebilmekte ve ısı kalkanı görevi için gerekli şekillere kolayca sokulabilmektedir. Bu nedenle, uzay araçları teknolojisinde önemli bir ilerleme sayılmaktadır. NASA'nın Yıldız Tozu (Stardust) uzay görevinde ısı kalkanı olarak, ilk kez, PICA kullanıldı. Aslında bu görev yukarda kısaca özetlenen FBC anlayışı ile tasarlanmış bir araçtı ve bu yaklaşımın bazı olumlu yönlerini de ortaya koydu: görev küçük boy ve ucuz olduğundan, risk az olmaktadır. Stardust 7 Şubat 1999'da uzaya gönderildi ve 15 Ocak 2006'da dünyaya döndü. PICA açısından görev tam bir başarı öyküsü oldu.