PLUTO İLE YENİ UFUKLARA

İnsanlığın binlerce yıl önce gökyüzüne bakarak başlattığı “neredeyiz biz ?” sorusuna yanıt vermek üzere Kopernik, Tycho, Galileo, Kepler gibi öncülerin başlattığı çalışmalar son 50 yılda takibi güç bir hıza ivmelenerek neredeyse evren yaşındaki sönük yıldızları gözlemlemekten dünya benzeri gezegenleri keşfetmeye  kadar heyecan verici boyutlara ulaştı. Geçtiğimiz günlerde evren ölçeğine göre burnumuzun ucu sayılsa da dünyamızın 4.54 milyar yıldır dolanıp durduğu güneş sistemimizin arka bahçesinde bulunan Plutoya ulaşarak keşif merakının somut örneklerine bir yenisi eklendi.  1930 yılında Clyde Tombaugh tarafından keşfedilen Pluto, 2006 yılına kadar güneş sistemimizin en uzak gezegeni olarak kabul edilmekteydi. Ancak 24 Ağustos 2006 da Uluslararası Astronomi Birliği tarafından gezegenlik sınıfından Ceres, Eris, Haumea ve Makemake nin de dahil olduğu cüce gezegen sınıfına alındı.

ay ve cüce gezegenler

Uydumuz Ay ile cüce gezegenler Eris ve Pluto

Yine de güneş sistemindeki en büyük ikinci cüce gezegen olarak astronomların ilgisini yitirmedi. NASA (Amerikan Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi) nın New Frontiers (Yeni Keşif Sınırları) programının parçası olarak New Horizons (Yeni Ufuklar) uzay sondası çalışmasına 2001 yılında start verildi. Projenin detayları ve sonuçlarına başlamdan önce güneş sistemimiz hakında bilgilerimizi tazelemekte fayda var. Güneş sistemi deyince akılda canlanan, merkezinde güneş ve etrafında eliptik yörüngelerde dolanan önceleri 9 son durumda ise 8 gezegenden oluşan resme iki adet kuşak ve bir bulut eklemek gerekiyor. Bundan 4.57 milyar yıl önce enerji ve hayat kaynağımız güneşin etrafında dolanan toz ve gaz parçaları milyonlarca yıl içinde kütleçekimin etkisiyle kümelenerek bildiğimiz gezegenleri oluşturdu. Bunlardan Merkür, Venüs, Dünya ve Mars kayaç gezegenlerken Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün üzerlerine indirilebilecek herhangi bir yüzey barındırmayan gaz gezegenler. Ancak güneş sistemimiz bu devlerin haricinde kaynaşıp kümelenmeyi başaramamış milyonlarca gök cismi daha içermekte. Bunların çok küçük bir kısmı gezegenlerin uyduları olarak hayatta kalırken geriye kalan yetim astroidler iki kuşak içinde varlıklarını sürdürmekte. Bu kuşaklardan ilki Mars ile Jüpiter arasında ana astroid kuşağı olarak tanımlanırken diğer kuşak ise güneşe en uzak gezegen olan neptünden sonraki Kuiper Kuşağı olarak adlandırılmış. Güneş sistemimizin en dış sınırını ise sayısız kuyruklu yıldız ve irili ufaklı gök cisimlerini barındıran Oort bulutu çevreliyor.

asteroid and kuiper belts

En büyük cüce gezegen Ceresi içeren ana astroid kuşağı (solda) Pluto ve diğer cüce gezegenleri içeren Kuiper kuşağı (sağda)

Boyutlar hakkında fikir sahibi olmak için güneş sistemleri için makul sayılan bir birime ihtiyacımız var. AU (astronomik birim) olarak ifade edilen bu birim dünya ile güneş arası  yaklaşık 150 milyon km olan uzaklığın bir ölçüsü. (1 AU = 150 milyon km) En dış gezegen Neptünün güneşe uzaklığı 30.1 AU iken Oort bulutunun dış sınırları 100 bin AU yu aşıyor.  Merkezinde bir yıldız barındıran güneş sisteminden ortalama 100 milyar yıldız barındıran galaksilere geçildiğinde ise AU birimi yetersiz kaldığından ışık yılı yeni uzunluk birimi olarak karşımıza çıkıyor. Işık veya daha genel olarak elektromanyetik dalgalar, algıladığımız evren boşluğunda saniyede yaklaşık 300 bin km ile hız yarışında açık ara önde gidiyor. Dolayısıyla 1 ışık yılından kastedilen, ışığın bir yılda aldığı yol. Bu da yaklaşık olarak 10 trilyon km ye eşdeğer. Fakat bu kadar hıza rağmen güneşimize en yakın yıldız olan Alfa Centauri ile aramızdaki mesafe 4.22 ışık yılı. Diğer bir değişle ışık hızında ilerliyor dahi olsaydık Alfa Centauri ye ulaşmak 4 yıl 2 ay 20 gün sürecekti. Benzer şekilde güneşten çıkan ışığın dünyaya ulaşması yaklaşık 8 dakika sürüyor. Yaz geceleri gökyüzüne baktığımızda parıldayan yıldızlar bizden o kadar uzaktaki aslında onların milyonlarca yıl önceki hallerini görüyoruz. Güneş sistemimizin içinde bulunduğu samanyolu galaksimizin ortalama çapı 110 bin ışık yılı, 100 milyarlarca galaksi barındıran ve giderek genişleyen evrenin gözlemlenebilen çapı ise 93 milyar ışık yılı olması uzaklıkların akıl almaz boyutta olduğunu vurgular nitelikte. 13.7 milyar yaşındaki evrenin 100 milyar ışık yılına yakın boyutuna ulaşmasının sebebi ise büyük patlamanın hemen ardından saniyenin çok küçük bir kesrinde ışıktan daha hızlı genişlemesi.

oort-cloud

Oort bulutu ve güneş sisteminin katmanları

Akıl tutulması yaşatan evren ölçeklerinden kendi yuvamıza dönecek olursak Maryland deki John hopkins Üniversitesi Uygulamalı Fizik Laboratuavarlarında 4 yıllık modelleme, tasarım ve test sürecinin ardından New Horizons uzay sondası başta pluto olmak üzere bilinen 5 uydusu ve güneş sistemimizin dış sınırını keşfetmesi amacıyla 19 Ocak 2006 da Dünyadan fırlatıldı. Programın hedeflerinin başında Pluto ve uydusu Charonun jeoleojik ve morfolojik özelikklerini belirlemek, bu iki cüce gezegenin kimyasal bileşimini haritalamak ve Plutonun atmosfer şartlarını belirlemek geliyor. Adını Venetia Burney isimli 11 yaşındaki İngiliz bir kız öğrencinin önerisiyle yunan mitolojisindeki yeraltı dünyası tanrısından alan Plutonun Charon dan çok daha küçük boyutta Nix, Hydra, Kerberos ve Styx adlı 4 uydusu ve olası diğer uydular hakkında veri toplamak  da projenin diğer alt hedefleri arasında.

pluto moons

Pluto ve uyduları

14 Temmuz 2015 Salı günü Türkiye saatiyle saat 14:49 da New Horizons uzay sondası Plutonun yüzeyinden 12600 km yakınından 14000 km/h hızla geçerek en yakın teması sağlamış oldu. Akabinde şimdiye kadar çekilmiş Plutonun en detaylı ilk görüntüsü NASA tarafından dünyaya sunuldu. Fotoğrafın çözünürlüğü 4km²/piksel, diğer bir değişle kamera dünyaya aynı mesafede olsaydı elde edilen fotoğrafta New Yorkta bulunan Central Parkı rahatlıkla seçebilirdiniz.

pluto-best-pic

New Horizons sondasının Plutoya en yakın mesafede çektiği fotoğraf

Pluto ve Charon hakkında veri toplamak için New horizons uzay sondası yüksek teknolojiye sahip bir çok ölçüm sistemleriyle donatılmış durumda.  Bunlar Ralph adlı pluto yüzeyinin bileşenleri ve sıcaklık haritasının çıkarılması için görünür ve kızıl ötesi bölgede çalışan spektrometre, Alice adlı başta Pluto olmak üzere Charon ve diper Kupier kuşağı gök cisimlerinin atmosferin analizi yapan UV bölgede çalışan spektrometre, REX adlı yine atmosfer koşullarını ölçen radyometre, LORRI adlı yüzey fotoğraflarını çeken uzun erimli teleskobik kamerası, SWAP adlı güneş rüzgarları sebeiyle Pluto atmosferinin değişim hızını ölçen spektrometre, PEPSSI adlı Pluto atmosferinin dış katmanından kaçan yüklü parçacıkların bileşimini ve yoğunluğunu ölçen spektrometresi ve son olarak SDC adlı öğrenciler tarafından imal edilen sondanın yolculuğu boyunca dış uzaydan topladığı toz sayıcı.

nh-payload

New Horizons uzay sondası ölçüm sistemleri

Orta boyutta kuyruklu bir piano boyutunda olan New Horizons uzay sondasının enerji ihtiyacı alışılagelmiş güneş panelleriyle sağlanmıyor. Zira 9 yılı aşkın bir yolculuğun sonunda güneş ışınlarının sondanın enerji ihtiyacını karşılaması mümkün değil. Bu yüzden 1961 yılından itibaren  Curiosity, Cassini, Voyager ve daha bir çok Mars ve güneş sistemi dışı keşif projelerinde uygulanan radyoizotop termoelektrik jeneratör (RTG) teknolojisi New Horizons sondasında da kullanıldı. Termoelektrik jeneratörler temelde Seebeck etkisi adı verilen elektriksel özellikleri farklı yarıiletken iki malzemenin aynı sıcaklık farkına maruz kaldığında ısıl enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilme ilkesine dayanıyor. Uzay uygulamalarında elektriği indükleyecek sıcaklık farkı dış uzayın -270°C (3 K) ye varan düşük sıcaklığı ile radyoaktif bozunma sonucu 500°C ye varan plutonyum izotopu ile sağlanmakta.  Üretilen elektrik enerjisi sıcaklık farkıyla doğru oranılı olmakla birlikte dış uzayın sıcaklığı değişmese de radyoaktif bozunma sonucu azalan plutonyumun zaman içinde ulaştığı sıcaklığın düşmesi sebebiyle her 4 yılda bir RTG nin elektrik gücünde % 5 azalma meydana gelmektedir. Buna rağmen Plutoyu erişip yoluna devam eden New Horizons sondasının 250 W lık jeneratörü önümüzdeki 10 yıl boyunca çalışmaya devam edecek.

GPHS-RTG

Cassini sondasına kullanılan RTG modülü          

New_Horizons

New Horizons sondasının RTG modülü

Radioisotope_thermoelectric_generator_plutonium_pellet

Radyoaktif bozunma sonucu ısınmış 238PuO2 peleti

Günlerinin çoğunu labortuvarlarda geçiren proje ekibi arasında sempatik bir anektod da var. Elektriğin çok değerli olduğu dış uzayda enerjiyi verimli kullanmak için New Horizon sondası genellikle yolculuğunu uyku moduna geçirdi. Periyodik testler ve yaklaşan gezegenlerden veri toplamak amacıyla uyandırılan sondanın yer üstü laboratuvarında, sondanın uyku modunda olduğunu belirtmek için peluş oyuncak bir ayı kış uykusuna yatar pozisyonda bilgisayarın yanında dururken sonda ile iletişime geçildiğinde ayının kafasına bir parti şapkası takılıyordu.

Bütçe ve bilimsel öncelik gibi faktörler sebebiyle Neptün dışı gökcisimleri ve Kuiper kuşağı keşfi için ertelenen projeler sonrasında Alan Stern, üst yönetimi ikna ederek onlarca bilim insanı, araştırmacı, mühendis ve teknisyenin görev aldığı proje ekibinin başına geçerek  14 yıllık bir projenin sorunsuz başarıya ulaşmasının haklı gururunu ekibiyle birlikte yaşasa da New Horizons sondası bilinmeyene doğru yoluna devam ederken  yolculuk boyunca toplanan verilerin “veri şelalesi” tabiri ile 16 ay boyunca Dünyaya akacak olması projenin meyvelerini toplamak ve analiz etmek için binlerle ifade edilen uzun çalışma saatlerine yenilerinin ekleneceğini biliyor olsa gerek.

New Horizons Pluto Flyby

Proje ekibinin sondanın gönderdiği keskin fotoğrafa tepkisi

 Kaynaklar:

http://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/main/index.html

http://m.phys.org/news/2015-07-pluto-spacecraft-apparently-successful-flyby.html

https://en.wikipedia.org/wiki/New_Horizons

https://en.wikipedia.org/wiki/Radioisotope_thermoelectric_generator

http://space-facts.com/

http://m.space.com/12370-pluto-dwarf-planet-oddity-infographic.html?cmpid=514630_20150715_49153806&adbid=10152942819026466&adbpl=fb&adbpr=17610706465

 

Yorumlar