Solar Express 2 Günde Mars'a Gidecek - Kozan Demircan
Kozan Demircan | 04/09/2016 | Bilim-Teknoloji | Yorum yapılmamış
Kanadalı mühendis Charles Bombardier Mars’a 2 günde gidecek uzay treni tasarladı. Dünya yörüngesinden roketlerle ayrılan Solar Express lazer ışınlarından yararlanarak ışık hızının yüzde 1’ine ulaşacak. Saniyede 3000 km hızla giden uzay treni Dünya ile gezegenler arasında mekik dokuyacak.
Solar Express her biri 50 metre uzunluğunda 6 adet silindir şekilli vagondan oluşacak. Trenin başında ise bir alt resimde görülen beyaz renkli yaşam modülü yer alacak. Silindir şekilli modül, Solar Express Mars yörüngesine girdiği zaman kendi çevresinde dönmeye başlayarak astronotlar için yapay yerçekimi yaratacak.
Uzay treni Solar Express’in parçaları Dünya yörüngesine roketlerle fırlatılacak. Ardından robot astronotlar vagonları Lego blokları gibi birleştirecek. Trenin arkasında çok yavaş, ama hiç durmadan hızlanan bir iyon motoru bulunacak.
Roket yakıtı yerine asal gazlar kullanan iyon motoru trenin çok az yakıt taşıyarak hafif olmasını sağlayacak. Solar Express önce katı yakıt roketlerini ateşleyerek Dünya yörüngesinden ayrılacak ve daha sonra iyon motorunu ateşleyecek.
NASA’nın Mars gemileri de trene benziyor. Resimdeki Mars gemisi 3 vagondan oluşuyor. Genel konsept bu.
Saniyede 3000 km!
Dünya kendi çevresinde saniyede 30 km hızla dönüyor. Saniyede 3000 km hızla dönseydi günler 100 kat kısa olurdu (sadece 14 dakika). Bu müthiş bir hız ve o kadar hızlı dönseydik yerçekimi bizi gezegen yüzeyinde tutamazdı. Dünya parçalanır ve biz de yerkabuğuyla birlikte uzaya savrulurduk.
Peki Solar Express nasıl o kadar hızlı gidecek ve sadece 37 saat içinde Mars’a ulaşacak? Mars’a giden ölümsüz roketler yazısında belirttiğim gibi, aracın ana itiş sistemi olan iyon motoru o kadar hızlı gidemez. Solar Express de bunun için önce Dünya, Venüs ve/veya Güneş çevresinde tur atacak.
Solar Express yerçekimi sapan etkisinden yararlanarak bu gezegenlerin çevresinde dönerken hızını yüzlerce kat artıracak. Nitekim Jüpiter’e giden Juno uzay aracı da hızlanmak için önce Dünya çevresinde tur attı.
Ancak, Solar Express’in başka gezegenleri ziyaret ederek hızlanması yıllar alacak. Bu sebeple maksimum hızda Mars’a 2 günde gidecek olsa da toplam süre 3 yılı bulabilir.
Mars Treni Solar Express: 6 vagonu var ve başında beyaz renkli mürettebat modülü yer alıyor. Beyaz uç üzerindeki siyah bölümlerin her biri, astronotları uzaya taşıyan 3,5 metrelik bir uzay kapsülü büyüklüğünde. Bu büyük bir uzay treni!
Bu sorunu nasıl çözecekler?
Solar Express uzay trenini tasarlayan Kanadalı Charles Bombardier’in dediği gibi, sistem henüz tasarım aşamasında ve çözülmesi gereken birçok soru var. Solar Express saniyede 3000 km hızla giderken Dünya ile Mars arasında önceden döşenmiş olan güneş enerjisi uydularından enerji alacak.
Bunun için uydular yıl boyunca güneş ışığı toplayacaklar. Ardından Solar Express’in güneş panellerine lazer ışınları ateşleyerek biriktirdikleri enerjiyi uzay trenine aktaracaklar. Böylece uzay treni elektrik üretmek için yakıt taşımadan Mars’a gidecek (kablosuz enerji transferi).
Ancak, resimde görüldüğü gibi gezegenlerin uzayda sürekli döndüğünü ve Mars ile Dünya’nın birbirine göre konumunun sürekli değiştiğini unutmayalım. Bu sebeple Solar Express Mars’a düz bir rota izleyerek değil, eğri çizerek ulaşacak.
Mavi nokta Dünya. Kırmızı nokta Mars. Sarı halka uzay treninin yörüngesi. Mars’a düz giderek ulaşamayız. Dünya ve Mars birbiri çevresinde dönüyor. Ancak yörüng2e transferi ile, yani sarı halkayı sağdan veya soldan izleyerek Mars’a ulaşabiliriz. Bütün uzay gemileri bu tür rotalar kullanır.
Mars’a park etmek
Ayrıca Mars’a yaklaşırken hız kestiğinde manevra iticilerini çalıştırarak Mars yörüngesine park etmesi gerekecek. Bunu iyon motoruyla yapamaz. Yavaş hızlanan iyon motoru aç-kapa Artema reklamı gibi çalışmıyor. Motor hızlı çalışmadığı için uzay treni küçük manevra roketleri ve manevra yakıtı taşıyacak.
Ardından, Mars’tan kalkan uzay kapsülleri Solar Express’in burnundaki beyaz yaşam modülüne yanaşarak astronotları Mars’a taşıyacak. Yük taşımak için de silindir şekilli yük vagonlarına yanaşacaklar.
Mars treni Mars’a giderken yolda bulunan uydulardan lazerle ışınlanan enerjiyi kullanacak. Bu enerji trendeki bilgisayarları, ısıtmayı, yaşam destek ve havalandırma sistemlerini çalıştıracak.
Bombardier asteroitlerden çıkarılacak suyun trendeki astronotlar için içme ve arıtma suyu olarak kullanılabileceğini söylüyor. Buna ek olarak suyu elektrolizle ayrıştırıp oksijeni nefes almak ve hidrojeni de manevra yakıtı (örneğin hidrazin – N2H4) olarak kullanmak mümkün.
20 yıl inşaat, 400 milyar dolar yatırım
Solar Express uzay treniyle ilgili olarak çözülmesi gereken birçok teknik sorun var. Bunları kısaca sıralayalım:
Öncelikle uzay treni roket yakıtı, iyon motoru yakıtı, manevra roketi yakıtı ve güneş enerjili uyduların yolladığı lazer ışınları gibi birçok enerji kaynağı kullanacak. Bu da verimliliği azaltan ve maliyetleri artıran bir şey.
Uzay treni inşa etmek, güneş enerjili uyduları Dünya-Mars arasına döşemek; astronot ve yük taşımak için uzay kapsülü, fırlatma roketleri, Mars üsleri ve uzay istasyonu inşa etmek 400 milyar dolara ve en az 20 yıla mal olabilir.
Bununla birlikte, Solar Express uzay treni bir kez çalışmaya başladı mı Dünya-Mars arasında hiç durmadan süper ucuza gidip-gelebilir. İşte bu tıpkı Dünya yörüngesine çıkmak için roket yerine uzay asansörü kullanmak gibi yolculuk maliyetlerini binlerce kat ucuzlatacaktır.
Hızlanmak tamam da fren yapmak zor
Saniyede 3000 km yerçekiminin 100 bin katıyla hızlanmak demek. Bu hız insanları parçalar. Evet, Solar Express uzay treni bir kez hızlandıktan sonra sabit hızda gidecek; ama Mars yörüngesine girerken ve tekrar Dünya’dan yola çıkarken yerçekiminin 100 bin katıyla yavaşlamak ve hızlanmak zorunda kalacak.
En basitinden, astronotları yörüngeye fırlatan uzay mekiğinin maksimum hızlanması 3 g’ydi. Bu da saniyede 29 metreye eşittir ki insan vücudu buna sadece 25-30 saniye dayanabilir. Oysa Mars’a 37 saatte gitmek için 100 bin g hızla ivmeleneceğiz. Böyle şey olmaz!
Sadece Mars’a insansız giden ve sadece yük taşıyan uzay trenleri bunu yapabilir; fakat bu hızda hem uzay treni hem de taşıdığı kargo parçalanır. Üstelik Solar Express gezegen yörüngelerine girip sapan taşı etkisiyle hızlandıktan sonra Mars’a çakılmamak için uzayda tekrar yavaşlamak zorunda kalacak.
Trenin burnundaki küçük beyaz tekerlek kendi çevresinde dönerek astronotlar için yörüngede yapay yerçekimi oluşturuyor. Resimde tren halka şekilli bir uzay istasyonuna yanayırken görülüyor. Küçük kargo kapsülü yük almak için trene yanaşıyor.
Solar Express treni Mars’a giderken nasıl yavaşlayacak? Bombardier bunu açıklamıyor. Uzay treninin ana itici sistemi olan iyon motoru bu kadar hızlanamaz. Uzay trenini uzayda yüksek hızlı giderken bir şekilde güvenle ters yöne çevirmeyi başarsak bile iyon motoru hiper hızlı treni yavaşlatamaz.
Öyleyse geriye bir tek yol kalıyor: Yavaş yavaş hızlanmak. Böylece astronotlar ve yük Mars’a sağ salim ulaşabilir. Ayrıca uzay trenini ters çevirip fren yapmak kolay olur. Ancak o zaman da Mars’a 2 günde gidemeyiz. Yolculuk daha uzun sürer.
İlgili yazı: NASA açıkladı, Mars’ta akarsu bulundu
Mars’a gitmek için çok yük taşımak gerek. Resimdeki şehri ancak 100-150 yıl içinde kurabiliriz.
Solar Express zaten o kadar hızlı gidemez
Burada Solar Express uzay treninin ışık hızının yüzde 1’i hızla gitmesinden söz ediyoruz. Açıkçası bir uzay aracının gezegenlerin çevresinde birkaç kez tur atıp uzaya sapan taşı gibi savrularak bu kadar yüksek hıza ulaşması olanaksız.
Dolayısıyla Solar Express’i parçalanmadan hızlandırmanın bir yolunu bulsak bile, o kadar yüksek hıza ulaşmak için başka bir yöntem geliştirmek lazım. Şansımıza elimizde böyle bir yöntem var. Hem de Stephen Hawking ve Rus milyarder Yuri Milner’ın desteklediği bir itiş sistemi:
İlgili yazı: Aşkın insan üstün insana karşı
Lazer uzay yelkeni
Starshot yazımda anlattığım gibi, Dünya’da dev lazer topları inşa ederek bu ışınları Star Wars’taki Ölüm Yıldızı’nın süper lazeri gibi birleştirebilir ve tek bir güçlü ışınla iPhone kadar hafif yükleri güneş yelkeniyle Mars’a gönderebiliriz. Bu yöntemle Jüpiter’e küçük sensörler göndermek sadece 2 ay alır.
Bu sayede uzay treni bilgisayarlar ve diğer sistemler için gereken enerjiyi Dünya’dan alır ve Dünya-Mars arasına güneş enerjisi uyduları döşemeye gerek kalmaz, maliyetler azalır.
Ancak, uzay aracını yavaşlatmak için bu kez de Mars’ta inşa edilecek lazer toplarını karşıdan ateşlememiz gerekir. Tabii Solar Express de yavaşlamak için ters dönüp tekrar yelken açmak zorunda kalacak. Bunun ne kadar zor bir manevra olduğunu Yıldız Gemisi Atılgan Ne Zaman yazısında anlattım.
Starshot projesine göre küçük yükleri yerden ateşlenen lazer ışınlarıyla iteceğiz. Bunlar yüklere takılı lazer yelkenlerini ışık basıncıyla ileri itecek.
Solar Express ağır bir tren
Buradaki en büyük sorun Dünya ve Mars’ta lazer topları inşa etmek değil. Para bulursak bu mümkün. Ancak, uzayda giden bir tren orta boy bir yük gemisi kadar ağır olacak. O kadar ağır bir uzay gemisini lazer ışınlarıyla saniyede 3000 km hıza kadar hızlandıramayız.
En fazla Mars’a 2 ayda gidecek kadar hızlandırabiliriz; fakat bunun için de Dünya’da 10 yılda inşa edilecek Starshot lazerlerinden çok daha güçlü ışın topları yapmak gerekir. Bu da gezegenin endüstriyel kapasitesini aşar.
Mars gitmek için hafif uzay gemileri inşa etmek üzere balon gibi şişen Bigelow modüllerini de kullanabiliriz. Şişme uzay treni daha hafif olur.
Öyleyse uzay treni hayal mi?
Aslında değil. Tek yapacağımız şey, birbirine bitişik yük vagonları yerine, uzaya güneş yelkeni takılı tek tek küçük kargo konteynerleri göndermek. Her biri araba bagajı büyüklüğünde olan 10 binlerce uzay kolisi göndereceğiz. Bunları lazerle Mars’a 2 ayda ve Jüpiter’e 1 yılda gidecek kadar hızlandıracağız.
Uzay kolileri damarlarımızdaki kan akışı gibi hiç kesilmeyen bir “kargo akıntısı” oluşturacak. Bunu yapmak 1 ila 10 milyar dolara ve 10 yıla mal olacak. Ancak, bir kez Dünya-Mars arasında böyle bir lazer yelkenli yük hattı kurarsak Mars’a yerleşmek için gereken yükleri taşımak çok kolay olacak.
NASA’nın Mars’a insan gönderme yol haritası. Büyütmek için tıklayın (Resimdeki asteroit seferleri bu yaz iptal edildi. NASA önce Ay’a gidecek).
Füzyon roketleri için ön hazırlık
Hatta 20 yıllık yatırım ve 6 yıllık yolculuğu göze alarak Uranüs’e bile küçük robot madenciler gönderebiliriz.
Bunlar arı gibi çalışıp Uranüs atmosferinden Helyum 3 çeker ve Dünya’ya getirir. Biz de helyum 3 sayesinde Dünya’da nükleer radyasyona yol açmayan temiz füzyon reaktörleri çalıştırıp gezegenin enerji sorununu kökten çözeriz.
Bugün düğmeye bassak 30 yıl içinde Uranüs’e 6 ayda gidecek füzyon motorlu uzay gemileri için gerekli Helyum 3’ü getirebiliriz. Bunun için Ay’a insan veya robot gönderip Ay üssü kurmaya da gerek kalmaz. Starshot destekli Solar Express hafif uzay tramvayı bu sorunu çözer.
İlgili yazı: NASA Satürn’ün uydusu Titan’a Denizaltı Gönderiyor
Mars’ta göktaşı madenleri.
Ya Mars’a insan göndermek?
İnsanları araba bagajı kadar küçük kutulara koyup lazer ışınlarıyla Mars’a itemeyiz tabii. Bir kere insan evladı bu hıza dayanamaz. İkincisi dar bavulda yaşanmaz. 🙂 Bu yüzden Mars’a insan göndermek için büyük uzay roketleri kullanmak zorundayız.
SpaceX şirketi Red Dragon kapsülü ve NASA da SLS roketiyle fırlatılan Orion aracıyla bunu yapmayı planlıyor. Mars’a insan göndermek 6 ay alacak.
Ancak unutmayalım: Mars’a insan göndermek zor olsa da kızıl gezegene yük, robot astronot, robot işçi göndermek bu yöntemle çok kolay. Öyle ki Mars’a robot parçaları ve 3D printerlar göndeririz. Öncü robotlar Mars’tan ham madde çıkarır ve diğer robotları 3D printerla basar.
Üstelik Starshot lazer yelkeni projesi için şimdiden düğmeye basıldı. Projeyi bizzat Stephen Hawking tanıttı. Dolayısıyla anlattığım proje elimizdeki en gerçekçi uzaya yerleşme planı.
İlgili yazı: En güzel 17 Satürn fotoğrafı
Solar Express ve Starshot birleşmeli
Starshot’un bizden 4,2 ışık yılı uzaktaki Proxima Centauri yıldızının çevresinde yeni keşfedilen Dünya benzeri gezegene iPhone kadar hafif araştırma sondaları göndermesi sadece 20 yıl alacak. Bugün Dünya’da lazer topu inşaatına başlasak ilk sondalar 30 yıl sonra güneş sistemi dışındaki ilk gezegenin yörüngesine girer!
Sonuçta Starshot hafif cisimleri ışık hızının beşte birine, yani saniyede 60 bin km’ye kadar hızlandırabiliyor. İşte bu müthiş bir şey! Evet, Solar Express ile araba bagajı boyundaki 200 kiloluk cisimleri saniyede 3000 km hızla Neptün’e 18 günde gönderemeyiz.
Ancak yavaşlama sorununu hesaba katarak daha yavaş gitmelerini sağlarız. Böylece iPhone boyundaki hafif sondaları ortalama 4,5 milyar km uzaktaki Neptün’e 1 yıl içinde lazer ışınlarıyla gönderebiliriz. Kısacası lazer ışınlarıyla çalışan Solar Express Güneş Sistemi’nin dört bir yanını keşfetmemizi sağlayacak.
NASA’nın Mars’a yolculuk planı