• Can Duru

Marsa Gitmek Sadece Birkaç Gün Sürebilir

İnsanlar, uzaya gidebilmek ve evrende yaşayan diğer canlılar ile tanışmak için yüzyıllardır çabalıyor. Bu çabanın sonucunda, Perseverance Rover gibi araçlar Dünya atmosferinden çıkarak bilinmeyen bir dünyayı keşfetme yoluna açılmayı başarmıştı. Bunun gibi araçlar, henüz Mars ve Ay gibi Dünya’ya yakın olan gezegen ile uydulara gitmeyi mümkün kılıyor. Ancak Dünya’ya milyonlarca hatta milyarlarca kilometre uzaklıkta bulunan gezegenler bulunuyor ve buradaki gizem halen sürüyor. Araştırmacılar, uzaya gidebilmek için uzun yıllar boyunca roketler geliştiriyor ve denemeler yapıyor. Amerika merkezli Elon Musk’ın CEO’luğunu yaptığı SpaceX gibi birçok testte başarısız olmalarına rağmen vazgeçmiyor ve sonunda uzaya çıkmaya başarıyor ancak bu süreç bazen 10 yıllar, bazense 100 yıllar sürebiliyor.


Daha hızlı bir yöntem ile uzaya gidilebilse ve daha hızlı bir şekilde analiz yapılabiliyor olsa dünyada hangi durumlar değişirdi hiç düşündünüz mü?

18 Şubat 2021’de Mars’ın yüzeyine iniş yapan Perseverance halen incelemelerini sürdürüyor ve bunları canlı olarak Dünya’ya gönderiyor.
18 Şubat 2021’de Mars’ın yüzeyine iniş yapan Perseverance halen incelemelerini sürdürüyor ve bunları canlı olarak Dünya’ya gönderiyor.

Plazma İtici ile Uzay Yolculuğu Kısalıyor

Hızlı ve verimli uzay yolculuğu, insanlığı daha iyi bir geleceğe doğru itme potansiyeline sahip olan en büyük gelişmelerden biri olabilir. Geçmişten kalan bilgi birikimimizde, anlayışımızda ve yaşam tarzımızda köklü bir değişiklik getirebilecek çok uzaklarda bulunan gezegenler, kaynaklar ve hatta yaşam formları olabilir. ABD Enerji Bakanlığı'ndaki (DOE) Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı'nda (PPPL) fizik alanında araştırmalarını yürüten Fatima Ebrahimi, uzay yolculuğunu mevcut diğer teknolojilerden çok daha hızlı hale getirmesi muhtemel bir plazma itici geliştiriyor. Geliştirilen projenin başarılı olduğu tespit edilirse, Ebrahimi'nin yeni plazma itici tasarımının uzay yolculuğunun dinamiklerini değiştirebilme potansiyeli bulunuyor.


Ebrahimi'nin plazma itici tasarımının arkasındaki prensip

Plazma itici tasarımlarının, Princeton Plazma Fizik Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar tarafından yürütülen ve tokamak olarak bilinen donut şeklindeki füzyon cihazlarıyla ilgili önceki bazı deneyler ile geliştirilmesine zemin hazırlanmıştı. 1999 yılında, PPPL; Columbia Üniversitesi, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı ve Washington Üniversitesi ile işbirliği içinde, tokamak konseptine dayalı bir manyetik füzyon cihazı olan Ulusal Küresel Torus Deneyi'ni (NSTX) geliştirerek araştırmacıların görüşüne sundu.

Temel tokamak bileşenleri, toroidal alan bobinlerini (mavi), merkezi solenoidi (yeşil) ve poloidal alan bobinlerini (gri) içeriyor. Torus etrafındaki toplam manyetik alan (siyah), yüklü plazma parçacıklarının hareket yolunu sınırlıyor ve bu şekilde enerji üretimine destek oluyor.
Temel tokamak bileşenleri, toroidal alan bobinlerini (mavi), merkezi solenoidi (yeşil) ve poloidal alan bobinlerini (gri) içeriyor. Torus etrafındaki toplam manyetik alan (siyah), yüklü plazma parçacıklarının hareket yolunu sınırlıyor ve bu şekilde enerji üretimine destek oluyor.

NSTX; füzyon enerjisini bol, güvenli, uygun maliyetli ve çevreye duyarlı bir elektrik üretme aracı olarak kullanmayı amaçlıyor. Bu cihaz, bir füzyon reaksiyonunda gerekli olan plazma adı verilen sıcak iyonize gazı içermek konusunda kullanılan bir manyetik alanı oluşturmak için yeni bir küresel simit şekilli yapı kullanıyor. Bu şekilde sistem her zamankinden daha etkili ve yararlı bir şekilde çalışabiliyor. Teorik olarak, küresel bir simit şekli, kendi kendine devam eden füzyon üretimi için gereken plazma basıncının; daha düşük manyetik alan kuvveti ile korunmasına izin veriyor. Bir füzyon santralinin maliyeti, manyetik alanının gücü ile artıyor ve bundan dolayı plazma hapsi için daha düşük bir manyetik alan gücü, gelecekte füzyon santrallerin maliyetini düşürebilir ve bütün enerji üretimi şirketlerine ulaşılabilir olabilir. Ekonomik füzyon santralleri ile hem maliyet düşüyor hem de çevre kurtuluyor.

Örnek bir füzyon santral
Örnek bir füzyon santral

Araştırma kurumunun sitesinde paylaşılan bir röportajda, Ebrahimi, bir arabanın egzozu ile PPPL'nin Ulusal Küresel Torus Deneyi tarafından üretilen yüksek hızlı egzoz parçacıkları arasındaki benzerlikleri gözlemlediğini açıkladı. Bu gözlem ile tokamak cihazı çalışırken, saatte yaklaşık 44730 mil (20 km/sn) gibi şaşırtıcı hızlarda hareket eden plazma kabarcıkları (plazmoidler) üretebileceğini fark etti. Bu bulgu, Ebrahimi'nin yüksek itme gücü yaratmak için manyetik alan enerjisini kullanan yeni bir plazma itici tasarımı bulmasına yol açtı. Daha sonra bu kavramı Plazma Fiziği Dergisi'nde ayrıntılı olarak yayınlayarak geleceğin uzay endüstrisini büyük bir heyecan içine sokmayı başardı.


Mevcut uzay yolculuğu teknolojisi ile Ebrahimi'nin tasarımı arasındaki farklar

Ebrahimi'nin uzay konsepti ile diğer yöntemler arasında birkaç büyük fark bulunuyor. İlk olarak, geliştirilen yeni sistem tasarımın manyetik alanların gücünü değiştirerek hızın arttırılmasına veya azaltılmasına izin veriyor. Bu şekilde 30 gün gibi bir zaman alan Ay yolculukları sadece birkaç güne düşebilir. Ayrıca yeni itici, hareket üretmek için hem plazma parçacıklarının hem de plazmoidlerin fırlatılmasını kullanıyor olabilir. Diğer bir deyişle, geliştirilen itici tek bir fırlatılma gücü değil, birden fazla güç kullanabilecek ve bu şekilde şu ana kadar mümkün olmayan bir hız ve etki sağlayabilecek. Ebrahimi'nin konseptinin, itiş gücüne güç katacak plazmoidlerin dahil edilmesi konusunda dünyadaki tek ürün olduğunu söyleyebiliriz.


Şu anda, en yakın gezegen olan Mars'a bile uzay yolculuğu yaklaşık yedi ay sürüyor. Mevcut roket motorları, düşük egzoz hızı ile sonuçlanan düşük bir itiş gücü üretebiliyor. Bu nedenle günümüz uzay gemilerinin hızlanması uzun zaman alıyor ve uzay yolculuğunun süresini uzatıyor. Ebrahimi'nin plazmoid iticisi, itmeyi ayarlamak için elektromıknatıs kullanması nedeniyle mevcut roket motorlarından daha verimli kullanılabiliyor. Geliştirilen sistem, astronotların roketlerinin hızını gerektiği gibi artırmasına veya azaltmasına izin vererek en konforlu ve hızlı seyahat mümkün kılabilir.


Ebrahimi'nin plazma itici tasarımının bilgisayar simülasyonları, şu anda kullanılan iticilerden 10 kat daha yüksek egzoz hızı sağlayabildiğini gösterdi. Alınan sonuçlardan yapılan analizlerden anlaşıldığı kadarıyla, artık insanları Mars'a göndermek için bu manyetik plazma iticisi günümüzdeki en etkili araç olarak kabul ediliyor.

Mars’a gitmek üzere dünyadan ayrılan bir roket
Mars’a gitmek üzere dünyadan ayrılan bir roket

Daha hızlı bir uzay yolculuğu teknolojisinin beklenen etkileri

Daha hızlı uzay yolculuğu, yalnızca daha uzak yıldızları ve galaksileri ziyaret etmemizi sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda bize daha fazla bilimsel bilgi, kaynak ve hatta belki de ekonomik gelişme sağlayabilir. Yeni iticinin insanlığı etkileyebileceği birçok yol bulunuyor:

  • ABD Enerji Bakanlığı’nda görev alan fizikçinin önerdiği gibi verimli bir plazma itici teknolojisi, daha hızlı roket motorları ile daha kısa olacağından uzay görevlerinin maliyetini önemli ölçüde azaltabilir. Yakıt, lojistik vb. maliyetleri, seyahat süresinin azalmasıyla büyük ölçüde azalabilir. Bu nedenle, uzay ve gezegenler arası ulaşım her zamankinden daha uygun hale gelebilir. Belki de bir gün biz bile bu ücretleri karşılayabiliriz.

  • Seyahat süresindeki azalma, astronotların içinde bulunduğu herhangi bir uzay aracına nüfuz eden tehlikeli kozmik radyasyona maruz kaldıkları süreyi azaltabilir. Böylece, büyük hız sunan bir plazma itici, insanlı uzay uçuşu programlarıyla ilgili çeşitli sağlık risklerini azaltabilir ve astronot olmayan insanların da bu seyahatlere katılmasının önündeki engelleri kaldırabilir.

  • Daha hızlı uzay araştırmaları, muhtemelen insanlığın uzaylı yaşamı arayışını hızlandırabilir, galaksimizin içindeki ve hatta belki de Dünya’mızın bulunduğu galaksi dışındaki gezegenleri keşfetmek için kısa bir süre içinde daha fazla uzay programı başlatılabilir. Yakın gelecekte iyi uzaylılar ile tanışmayı umuyoruz.

  • Uzay yolculuğu, teknoloji ve araştırmadaki gelişmeleri de beraberinde getirebilir. Daha hızlı ve daha uygulanabilir bir uzay yolculuğu teknolojisi, yeni sektörlere yol açabilir ve yakında uzay madenciliği ve uzay madenciliği gibi varsayımsal kavramları gerçeğe dönüştürebilir. Uzay madenciliğini kripto para madenciliği ile karıştırmamak gerekiyor!

Henüz sadece geliştirilme aşamasında olan bu yeni teknoloji iticiler bütün evrende yeni olayların ve keşiflerin yaşanmasını sağlayabilir. Şu an uzaylıları tanımıyor olabiliriz veya Dünya’dan başka gezegenlerde yaşam olmadığını savunuyor olabilirsiniz ama yakın gelecekte bütün düşünceleriniz değişebilir. Belki de insanlığı yok edecek olan yapay zekâ olmayabilir de uzaylılar olabilir!

Kaynak: Interesting Engineering



Bu içerik Can Duru tarafından gelecekburada.net için hazırlanmıştır ve basılı veya çevrim içi yayınlarda dağıtımı konusunda hakları elinde tutar. Kaynak göstererek (ve link vererek) paylaşabilirsiniz.