5 Haziran 2020

Bilim

Yorum yap

Yazdır

Mars’a yolculuk: Macera mı mecburiyet mi?

Bilimkurgunun babası sayılan Fransız yazar ve gezgin Jules Verne’nin Dünya’dan Ay’a1 adlı macera romanının yayınlandığı 1865 yılında Avrupa’ya göz atalım: Bilimsel aydınlanmanın en önemli kilometre taşı sayılan Newton fiziği ortaya çıkalı iki yüz yıl geçmiş,2 ardından bilimsel zaferler çorap söküğü misali gelmiş, bilimsel başarılar teknolojiyi de tetiklemiş ve endüstri devrimi gerçekleşmiş. Tüm bu gelişmeler toplumsal ve kültürel değerleri değiştirmiş. Böylesi bir ortamda yetişen insanlar da imkansız olduğu düşünülen şeyleri hayal etmeye, dile getirmeye başlamışlar. Tıpkı Jules Verne gibi.

Şimdi sonrasındaki yüz yılda gerçekleşen bazı olayları hatırlayalım. Fizik alanında gelişmeler hızla devam etti, kuantum fiziği orta çıktı. Dünya iki büyük savaşa sahne oldu. Bu savaşlar, gelişmiş toplumların en yeni savaş teknolojilerinin sınanmasına olanak sağladı. Özellikle 2. Dünya Savaşı’nda kullanılmak üzere geliştirilen radar haberleşme sistemleri ve roket teknolojileri sayesinde insan 1969 yılında Ay’a ayak bastı.

İnsanın Dünya’nın tek uydusuna ulaşması, Ay’a ilk adımı atan Neil Armstrong’un deyimi ile ‘insanlık için dev bir sıçrama’ oldu. Ay’a yolculuk için geliştirilen bilim ve teknolojilerin bir kısmı günlük hayatta kullandığımız ürünlere dönüştü. Bugün ise Ay’da daha çok söz sahibi olmak, Ay madenciliği yapmak veya Ay’a asker çıkarmak gibi hedefler için ülkeler arasında dünya devleri arasında büyük bir yarış söz konusu.

Bu konuda bir diğer gelişme de, özel sektörün de uzay çalışmalarına ilgi göstermesi. İlk kez bir özel şirket, Elon Musk’un SpaceX’i bir hafta kadar önce NASA ortaklığında ilk insanlı uçuş denemesini gerçekleştirdi. Amazon’un sahibi Jeff Bezos’un Virgin’in sahibi Richard Brunson’un da ciddi çalışmaları olduğu biliniyor.

Mars yolunda ilk zorluk: Saniyede 11 km. hızla Dünya’dan ayrılış

Ay’dan sonraki hedef ise Mars. NASA 17 Temmuz’da Mars 20203 adlı yüzeye ulaşacak ve konacak aracını yani Türkçe ifadeyle “kondu”yu (lander) Kızıl Gezegen’e doğru fırlatacak. Ancak bu hiç de kolay bir yolculuk olmayacak.

Mars, Ay’a göre çok daha uzakta. Ay Dünya’ya yaklaşık 384 bin kilometre mesafede. Mars ise en yakın olduğu konumda bile 75 milyon kilometre uzaklıkta. Kızıl Gezegen’e4 yolculuğu zorlu kılan başka etmenler de mevcut.

Yolculuğun en zor kısımlarından ilki Dünya’dan ayrılış. Yerküre yüzeyinde bulunduğumuz her an onun kütle çekim kuvvetine maruz kalıyoruz. Buna bizi Dünya’ya bağlayan kuvvet de diyebiliriz. Bulunduğunuz yerde zıplayın. Saliseler içinde tekrar aynı yüzeye inersiniz. İşte bu bahsettiğimiz, yerçekim kuvvetinin üzerinizdeki etkisi. Dünya’nın kütle çekim alanından ayrılmanın bir yolu çok hızlı hareket etmek. Ne kadar mı hızlı? Saniyede 11 km yol kat etmek lazım. Bu hızı içselleştirmeniz için birkaç örnek: Bu hızla Ankara’dan İstanbul’a 40 saniyede ulaşabilirsiniz. Dünyanın çevresinde sadece bir saatte tam bir tur atabilirsiniz. Sıradan bir yolcu uçağının uçuş irtifasındaki seyir hızının yaklaşık 40 katı bir hızdan söz ediyoruz. Bu sebeple aracın özel donanımlı hızlandırıcılara (yakıt tanklarına) ihtiyacı var. Bu günlerde fazla karşımıza çıktığı için SpaceX’in bir roketi ile örnekleyeyim. Falcon 9 Dragon adı verilen roket yaklaşık 65 m uzunluğunda. Gerisindeki 58 metrelik kısmı yakıt tankları. Ucundaki 6-7 metrelik kısım ise astronotları ve faydalı yük olarak ifade edilen kargoyu taşıyan kısım. Fırlatılma sonrasında gerideki yakıt modülleri kademeli olarak devreye girerek aracı hızlandırıyor. Yakıtı tükenen modül araçtan ayrılarak yeryüzüne geri dönüyor. Nihayetinde Dünya’dan ayrılabilen uzay aracı roketin ucundaki %10’luk kısım.

İlk zorluk aşılmadan ikinci zorluk başlıyor: Dünya atmosferi. Dünya’da ihtiyaç duyulan enerjinin neredeyse tamamını sağlayan Güneş’in zararlı radyasyonlarını engelleyerek Dünya yüzeyindeki tüm canlılar için koruyucu kalkan görevi yürüten atmosfer, içerisinden çok yüksek hızlarla geçmeye çalışan uzay aracı için çok büyük riskler barındırıyor. Uzay aracının dış katmanlarında bulunan veya fırlatmada oluşabilecek yapısal sorun, atmosferin parçacık yoğun ortamından hızla geçerken yanmasına ve infilak etmesine neden olabilir. Üstelik bu hem gidişte hem de Dünya’ya geri dönüşte meydana gelebilir. Önlem olarak uzay araçları aşırı koşullara dayanabilen üstün kompozit özelliklere sahip yeni nesil malzemeler kullanılarak inşa ediliyor. İnşa aşamasından önce ve sonra olası sorunlarla karşılaşmamak için yoğun bir sekilde testler yapılıyor. Her bir test yüzlerce hatta binlerce kez tekrar ediliyor. Çünkü insanı Mars’a sağ salim götürüp geri getirmek amaçlanıyor.

Mars’a yolculukta ‘ideal’ kalkış zamanını belirlemek de kritik öneme sahip. Hem Dünya hem de Mars, Güneş yörüngesinde hızla hareket ediyorlar. Dünyanın hızı saniyede yaklaşık 30 kilometre, Mars’ın hızı ise saniyede 24 kilometre. Bir başka deyişle çok hızlı hareket halinde olan bir araçtan bir diğerine zıplamaya çalışmak gibi. Mars, Güneş çevresinde bir turu yaklaşık olarak iki dünya yılında tamamlıyor. Yani Dünya ve Mars birbirine en yakın (75 milyon km) oldukları konuma iki yılda bir geliyor. Sonra birbirinden en uzakta (375 milyon km) oldukları konuma gelene kadar aradaki mesafe artıyor. Bu döngü milyarlarca yıldır böyle süre geliyor. İki gezegen arası mesafenin en yakına yaklaştığı dönemler yolculuğun başlangıcı için ‘ideal’ zamanlar.

6 ay sürecek yolculuk ve kritik 7 dakika

Şimdilik sadece Mars 2020 görevindeki ileri analiz araçları Kızıl Gezegen’e gidecek. Ama pek çok insanın hayali bu yolculuğun bir gün kolaylaşması ve Mars’ın alternatif bir yaşam alanı olması. Hatırlarsanız, birkaç yıl önce Mars’ta yaşam için konut projeleri tanıtılmıştı. Diyelim bunlar mümkün oldu, artık Mars yolcususunuz. Sizi nasıl bir yolculuk bekliyor, bilmek ister misiniz?

Adrenalin seviyeniz tavan yapmış bir şekilde Dünya’dan sağ salim ayrıldınız. Size “iyi yolculuklar” derken bolca da sabır dilemeliyiz. Zira Mars yakınlarına ulaşana kadar minicik yapay bir ortamda 5-6 ay boyunca yol almanız gerekiyor. Bu süreçte yapabileceğiniz fazla birşey yok. Daimi olarak yürütmeniz gereken en önemli görev, vücut fonksiyonlarınızı (özellikle kaslarınızı) optimal seviyede faaliyette tutmak, sürekli egzersizlerle zinde kalmak. Sadece fizyolojik yönden değil, mental olarak da kendinizi kontrol altında tutmalısınız. Bunlar için tek yardımcınız kendiniz. Bu yolculukta hem kendi doktorunuz hem de terapistiniz olmak durumundasınız.

Uzun bir yolculuktan sonra uzay aracı Mars’a iyice yakınlaştı ve yörüngesinde. Kızıl Gezegen tüm ihtişamı ile astronotların karşısında. Bundan sonraki süreç astronotlar için en ürkütücü olanı. Mars gezegeninin atmosferi çok ince. Mars atmosferinin büyük bölümünü yaklaşık 4 milyar yıl önce gerçekleşen yoğun Güneş rüzgarları ile yitirmiş. Atmosferin bulunması nasıl bir sorun ise bulunmaması da ayrı bir sorun. Çünkü Mars yüzeyine yaklaşırken uzay aracını yavaşlatabilecek başka unsur yok. Mars’a inişin işte en riskli kısmı bu evre. EDL, yani İngilizcede ‘entry’, ‘descent’ ve ‘landing’ (Türkçede giriş, iniş ve yüzeye konuş olarak çevrilebilen) kelimelerin ilk harfleri ile adlandırılan evrede her şey olabilir. Dünya ile Mars arasındaki mesafeden ötürü uzay aracı Dünya’dan gerçek zamanlı kontrol edilemez. Bu evrede aracın nasıl davranması gerektiği, kademeli olarak yavaşlayarak Mars yüzeyine çakılmadan inmesi için ne yapması gerektiği otonom kumanda bilgisayarına tanımlanır. Ortalama 7 dakika süren bu evrede astronotların heyecan ve endişe duymak dışında yapabilecekleri birşey yok. Her şey planlandığı şekilde ilerlerse uzay aracı yüzeye iniş yapar ve enerji kaynağını devreye alarak yeryüzüne ‘ben indim’ diye ilk mesajını yollar.

Yüzeyde zorlu koşullar

Mars yüzeyinde fiziksel koşullar Dünya’nın en zorlu bölgesinden daha zordur. Öncelikle atmosfer çok ince ve olan da bolca karbondioksit içeriyor. Mars yüzeyindeki her cisim Güneş’in zararlı ışınlarına maruz kalıyor. Mars’ın ortalama gündüz sıcaklığı –5 oC iken gece sıcaklık –110 oC seviyesine düşüyor. Yani Antarktika’da kış aylarındaki sıcaklığın da altında. Yüzeyde basınç çok düşük. Sıcaklık ve basınç sebebiyle yüzeyde sıvı halde su bulmak mümkün değil. Bu koşullar karşısında Mars ortamını cazip bulan insan sayısı sanırım bir elin parmaklarını geçmez. Astronot ‘Ben bu ortamı sevmedim, geri dönmek istiyorum!’ derse nafile çünkü geri dönüş için de, tıpkı gidişte olduğu gibi, ‘ideal’ zamanı beklemesi lazım. En yakın ‘ideal’ zaman, Mars ile Dünya’nın bir sonraki yakınlaşması yani bir buçuk yıl sonra olur. Bu süre zarfında Mars yüzeyinde kalmalı. Her şey yolunda gider, geri dönüşe geçerse yine 6 aylık yolculuk bekliyor. Yüksek riskli Dünya atmosferine giriş yapıp, yuvasına yola çıktıktan en iyi ihtimalle 2,5 yıl sonra kavuşabilecek.

Bunca zorluğa rağmen Mars’a ilginin sebebi ne?

Bunca zorluğa ve insanın kontrolü dışındaki risklere ragmen Mars’a ve insanlı Mars yolculuğuna bu denli ilginin nedeni nedir?

Soğuk Savaş yıllarında Amerika ve Sovyetler Ay’a insanlı iniş için kıyasıya bir yarışın içine girdiler. Bu yarışın galibi Amerika oldu. Elde edilen bilgi ve teknolojiler Amerikan şirketlerinin dünyanın en büyükleri olmasında önemli rol oynadı. Ancak özellikle son 10 yılda Çin’in gelişimi dünyadaki dengeleri çok etkiledi. Mars’a giden ülke önümüzdeki en az bir asırda dünyanın ekonomik hakimi olacak gibi görünüyor.

Mars neden geleceğimizin sigortası?

Mars’a yolculuğun bir de toplumsal boyutu var. İşte bu boyut biz dünyalılar için en önemlisi. Bizim bu güzel gezegende geleceğimizin sigortası.

Dünya üzerinde son 4 milyar yıldır 10 milyonun üzerinde tür yaşadı, yaşamaya devam ediyor. Bazı türler diğerlerine üstünlük kurdu, Dünya’nın hâkimi oldu. Sadece son 15-20 bin yıldır5 insan Dünya’ya hükmediyor. Hiçbir hükümdar tür, elzem ihtiyacı olan doğal kaynakları insan gibi hoyratça kullanmadı. Dünya üzerinde insan sayısı son 60 yılda akıl almaz şekilde arttı. Dünya Bankası verilerine göre 1960’da 3 milyar olan insan nüfusu bugün 8 milyara yaklaştı. Yaşamın olmazsa olmazı su sorunu her geçen gün kendini daha fazla hissettiriyor. Kolaycılık yapıp tarıma elverişli arazilere şehirler kuruyor insan. Üretim çılgınlığına kapılan insan soluduğu havayı zehirliyor.

Peki, bu yaptıklarını sıralayıp insan için Dünya’nın dengesini tümden bozdu diyebilir miyiz? Bu ağır bir itham olur. Evet, küresel iklim değişimi gibi etkilere sebep oldu. Ancak insan bu diyarlardan yok olup gidince Dünya kendi dengesini 5-10 bin yılda yeniden kurabilir. İnsan bu yaptıkları ile en büyük zararı kendine veriyor. Yaşam tarzını ve alışkanlıklarını terketmiyor ve kendi kuyusunu kazıyor.

İşte bu noktada imdada Mars yetişiyor. Benim için Mars’a yolculuğun özü; kaynakların yerinde, kararında ve verimli kullanılmasından ibaret. Mars’ta yaşayabilmek için en temel ihtiyaçların Mars kaynaklarından elde edilmesi şart. Bunlar; yüzey altından elde edilecek aşırı tuzlu suyun arıtılarak içme suyu haline getirilmesi; yapay ışık ile suda tarım teknolojilerinin gerçekleştirilmesi ve yine aynı ortamda bitkilerden fotosentez yoluyla solunabilir oksijen elde edilmesi.

Mars, bize kaynaklarımızı verimli ve kararında kullanmayı öğretecek. Ancak Mars’ta yaşam için geliştirilecek teknolojiler, bizim bu güzel gezegen üzerinde tutunabilmemizi sağlayabilir. Tüm dünyayı kasıp kavuran Covid-19 ile üretim çılgınlığı biraz yavaşlamış görünse de insan aynı insan. Yeni normale dönünce eski alışkanlıklara dönmeyeceğini kim söyleyebilir.

Bu makalede yer alan fikirler yazara aittir ve Fikir Turu’nun editöryel politikasını yansıtmayabilir.

Bu yazı ilk kez 4 Haziran 2020’de yayımlanmıştır.

  1. Tam başlığı Dünya’dan Ay’a: Direk rotadan 97 saat 20 dakikada
  2. Newton’un evrensel kütle çekim yasası 1687 yılında basılan Doğa Felsefesinin Matematiksel İlkeleri kıtabında yer alır.
  3. NASA artık bu projeyi Türkçe karşılığı azim olan Perseverance ile adlandırıyor.
  4. Mars yüzeyinin kızıl görünmesinin sebebi Mars toprağının demir oksit içeriğinin fazla olması. Bilindiği üzere demir oksitlenince paslanma olayı meydana gelir.
  5. Dünya’nın ömrünün milyonda biri mertebesinde bir süredir, insan yaklaşık 50-60 bin yıl kadar önce organize hareket etmeyi ögrendi. Bireysel olarak en güçlü tür olmasa da, güçlerini birleştirerek zorluklarin üstesinden gelmeyi başardı. Son 15-20 bin yıldır da bu alemin mutlak hakimi.

Ersin Göğüş

Prof. Dr. Ersin Göğüş, Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Öğretim Üyesi, astrofizikçi. ODTÜ Fizik Bölümü’nden mezun olduktan sonra, NASA Marshall Uzay ve Havacılık Merkezi’nde yürüttüğü araştırmalarla doktora derecesini aldı. Amerikan Ulusal Uzay Bilimleri ve Teknolojileri Merkezi ve Sabancı Üniversitesi'nde çalışmalarını sürdürdü. Yüksek enerji astrofiziği alanında, nötron yıldızları, gama ışını patlamaları ve güneş sistemi dışındaki gezegenler konularında araştırmalar yapmaya devam ediyor. Bilimsel çalışmalarının yanı sıra, temel bilim eğitiminde astronominin rolü ve astronominin eğitime entegrasyonu konularında öğretmenlere yönelik eğitim programları düzenliyor. 2004 yılında Türkiye Bilimler Akademisi tarafından Genç Bilim İnsanı Ödülü’ne layık görüldü, 2008’de TÜBİTAK Teşvik Ödülü’nü, 2012 yılında FABED Eser Tümen Üstün Başarı Ödülü’nü aldı. Bilim Akademisi’nin asli üyesi.

4
Yorumu Gör

avatar
Çiğdem
Ziyaretçi
Çiğdem

Çok güzeldi.Tebrik ederim. Böyle makaleler yayınlamaya devam eder misiniz

Ersin Göğüş
Ziyaretçi
Ersin Göğüş

İlginiz ve yorumunuz için teşekkür ederim. Ancak zaman buldukça yazıyorum. Yorumunuz beni motive etti, vakit ayırmaya çalışacağım.

Send this to a friend