İyon İticileri Uzay Keşfinin Sınırlarını Çiziyor

NASA’nın Dawn (şafak) adlı aracı bu ayın başında cüce gezegen Ceres’in yörüngesine girecek. “Yepyeni bir dünya göreceğiz,” diyor Dawn’ın baş mühendisi ve görev müdürü olan Marc Rayman. Fırlatılmasının üstünden sekiz yıl, asteroit kuşağının en büyük ikinci cismi olan Vesta’yı ziyaret edişinin üstünden ise dört yıl geçen Dawn, tek bir görevde iki öngezegenin yörüngesine giren ilk uzay aracı olacak.

Dawn bunu çapı 30 cm civarında olan iyon motorlarına borçlu. Her motorun içinde, ksenon atomları elektron bombardımanına tutularak iyon oluşturması sağlanıyor. Her bir motorun arkasındaki metal ızgaraya 1.000 volt civarı elektrik uygulanıyor ve iyonlar saatte 145.000 km hızla püskürtülüyor. Sağlanan itki çok düşük. (Bu motorların Dawn üzerindeki basıncını görmek için elinize bir sayfa kâğıt alın, işte bu kadar!) Fakat sürtün-mesiz ve sıfır yerçekimli ortamda bu itkinin etkisi giderek büyüyor. Dawn en hızlı zamanında saatte 38.600 km sürate erişebiliyor. İyonlar çok hızlı hareket ettiğinden motor daha az roket yakıtına ihtiyaç duyuyor ve sıradan kimyasal yakıtlardan on kat verimli oluyor. Davvn’ın motorunu geliştiren John Brophy, iyon itkisinin “sektörü ele geçirdiğini” söylüyor.

Tüm bunlar filmden çıkma gibi geldiyse, aslında çok da yanılmadınız. Star VVars’ta Darth Vader’ın TIE savaşçısı da Galaktik İmparatorluk’ta dolaşmak için iyon motorları kullanıyordu. Tıpkı Darth Vader’ın aracı gibi Dawn da tam bir güç canavarı olan motorlarını elektronlarla beslemek için güneş enerjisinden yararlanıyor. Aracın iki adet güneş panelinden her biri 8,2 metre, yani tenis kortunun eni kadar. Araçta depolanması gereken kimyasal yakıtların aksine, bu paneller neredeyse sonsuz bir enerji kaynağı.

Kaynak kullanımındaki bu eşsiz verim sayesinde iyon itkisi normalde NASA’nın bütçesini sarsabilecek ya da Rayman’ın deyimiyle “tümüyle olanaksız olabilecek” uzun vadeli ve uzak görevleri mümkün kılıyor. Uzay aracı artık bir değil birden çok nesneyi ziyaret edebiliyor ve sürekli itki sayesinde farklı gök cisimlerinin yörüngesine yakıtını bitirmeden kolayca girip çıkabiliyor.

NASA’nın gezegen bilimi bölümünün başkanı olan Jim Green, “arazi aracıyla dolaşmak gibi,” diyor. “Tüm gezegenler oturmuş yörüngelerde, yani yollarda hareket eder. İyon motoru sayesinde yolu takip etmeniz gerekmez; sadece havalanır, kestirmeleri kullanarak Dünya’dan beş astronomik birim kadar -Jüpiter’e kadar- uzağa gidebilirsiniz.

İyon itkisi insanoğlunun uzayı keşif olanaklarını daha da genişletti. Gelecek görevlerde Mars’taki ve diğer uzak konumlardaki astronotlara erzak göndermek mümkün olabilir.

Bununla beraber iyon motorları ancak belli tür uzay görevleri için uygun. İnsanları başka dünyalara taşımak için iyon teknolojisi aşırı yavaş. Davvn’ın O’dan 100 km hıza çıkması dört gün sürüyor. Rayman, sabırlı görevler için tasarlanmış olan iyon iticilerinin Mars ya da Venüs gibi kolayca gidilebilecek yerler için aşırı pahalı ve karmaşık kaldığını söylüyor.

Elektrikli motor sistemlerinin kullanımı yüz yıl geriye gidiyor. Amerikalı bir roket öncüsü olan Robert Goddard, elektrikli itki fikrini ilk defa 1906’da ortaya atmıştı. Goddard deneylerini bundan on yıl kadar sonra yaptıysa da, çalışan iyon iticileri NASA’nın yörünge altı testleri gerçekleştirdiği 1960’lara kadar ortalıkta görünmedi. 1998’de fırlatılan Deep Space 1 ise iyon itkisinin uzay araçlarında işe yaradığını gösterdi. DSİ, 12 adet deneysel teknolojiyi test etmek için fırlatılmıştı ancak iyon iticileri sayesinde 9969 Braille asteroidinin ve Borrelly kuyrukluyıldızının yanından geçti ve o güne kadar insanoğlunun gördüğü en iyi kuyrukluyıldız görüntülerini çekti. 2007’de fırlatılan Dawn ise bu teknolojiyi kullanan ve tümüyle bilim amaçlı olan ilk görev.

Ticari uydular ise 1979’dan beri iyon iticilerini kullanıyor. Peki, neden bilim insanlarının bu motorları bir uzay aracına takması bu kadar uzun sürdü? Bugüne kadar böylesi kıyıda kalmış teknolojileri büyük ölçekte kullanmak için bir sebep yoktu. “Teknolojiyi sırf geliştirmiş olmak için geliştirmiyoruz,” diyor Green. “Hangi tür bitim yaptığımız ve hangi teknolojilerin hazır olma noktasına yakın olduğuyla ilgili bir durum bu.”

Mars’a sıçrama tahtası

Görünen o ki dünya artık iyon itkisini uzayın keşfinde kullanmaya hazır. NASA’nın Asteroit Yönlendirme Görevi (Asteroid Redirect Mission) Dünya’ya yakın bir asteroidi Ay çevresinde yörüngeye oturtacak. Uzay aracı henüz kararlaştırılmamış bir asteroide iyon itkisiyle yaklaşacak, asteroidi bir fileyle saracak, sonra da kimyasal itki ile dönüşünü durduracak. Son olarak da Ay’ın yörüngesine taşıyacak. Bu görevi normal yakıtla yapmak aşırı pahalı. “Bunu yapabilecek tek teknoloji yüksek güçlü güneş enerjisi itkisi,” diyor Brophy. “Bunun Dawn ölçeğinde işe yaradığını biliyoruz ve Mars için çok daha kuvvetli bir sisteme ihtiyaç var. Asteroit yönlendirme görevi ise tam ortada ve Mars için iyi bir sıçrama tahtası.” junnie kwon