Güneş Enerjisiyle Çalışan Bir Uzay Aracıyla Gidilen En Uzun Mesafe Rekoru Juno’nun
NASA tarafından geliştiren Juno isimli uzay aracı bugüne kadar güneş enerjisi ile gerçekleştirilen en uzun mesafeli uçuşu gerçekleştirerek erişilmesi güç bir rekora imza attı. Juno planlandığı gibi 4 Temmuz 2016 tarihinde sorunsuz olarak Jüpiter’in yörüngesine yerleşti.
Güneş enerjisi ile çalışan uzay araçları oldukça yaygın olmakla beraber bugüne kadar derin uzayda bu kadar uzun bir yolculuk için kullanılmadılar. Gezegenimiz ile karşılaştırıldığında Jüpiter’in maruz kaldığı güneş ışığı miktarı dünyadan 25 kez daha az. Normalde bu denli az miktarda güneş ışığının Juno gibi basketbol sahası büyüklüğünde bir uzay aracına ihtiyacı olan gücü sağlayamıyor olması gerekir. Fakat durum farklı bir takım nedenlerden ötürü hiç de öyle değil.
Güneş’te Bir Yer
Galileo, bugüne kadar Jüpiter’in yörüngesindeki ilk ve tek uzay aracıydı. 1989 yılında ilk defa fırlatıldığında kullanılan güneş panellerinin derin uzayda elektrik üretme kapasitesi oldukça düşüktü. Emilen güneş ışığının yalnızca %12’si elektrik enerjisine dönüştürülebiliyordu. Fakat 2003 yılında Lockheed Martin Juno’yu tasarlamaya başladığında bu oran çoktan %28’e kadar çıkmıştı. Bu ilerleme 800 milyon kilometre uzaklıktan maruz kalınacak zayıf güneş ışıkları ile dahi derin uzay görevlerine çıkılabileceği anlamına geliyordu.
Curiosity, Cassini, New Horizons ve Galileo gibi robotik uzay araçları genellikle ihtiyaç duydukları enerjiyi, gövde üzerine yerleştirilmiş olan bir Radyoizotop Termoelektrik Jeneratörü (RTJ) ile sağlamaktalar. RTJ kullanımı uzayın soğuk boşluğunda seyahat eden uzay araçlarına ve üzerlerine yerleştirilmiş olan son derece hassas ve pahalı ekipmanlara ısı ve enerji sağlamanın oldukça iyi bir yoludur. Ancak bu teknoloji bir takım sakıncaları da beraberinde getirmektedir. Çünkü radyoaktif materyaller oldukça tehlikeli, bir o kadar da pahalıdırlar. Nükleer enerji karşıtlığının giderek yaygınlaştığı bir dönemde bu tür materyalleri üretmenin getirdiği sosyal ve politik sıkıntılar da cabası. İşte tam da bu nedenlerden NASA’nın elinde şu an sadece birkaç RTJ uzay aracı bataryası kalmış durumda.
Juno tasarlanırken NASA’nın elinde hala Juno için kullanabileceği bir miktar Radyoizotop Termoelektrik Jeneratör varken NASA özenle bu seçenekten uzak durdu. Lockheed Martin mühendislerinden Kevin Rudolph konuyla ilgili yaptığı açıklamada şu ifadelere yer verdi: “RTJ seçeneğini Juno için asla göz önünde bulundurmadık. Tıpkı New Horizons ve asteroid avcısı Osirix-Rex projeleri gibi Juno da oldukça düşük bütçeli bir proje. Geçmişte Cassini gibi projeler hala yeterli miktarda plütonyum mevcutken bile sırf RTJ bataryaları ile çalışmak üzere dizayn edildiklerinden oldukça pahalıya mal oldular. Bunun farkındayız ve bu nedenle RTJ bataryası yüksek maliyetlerinden ötürü bu projede hiç bir zaman bir seçenek olmadı. Onun yerine bu sorunu çok daha düşük maliyetli olan güneş panelleri ile çözebileceğimizden emindik.”
Düşük Maliyet Yüksek Verim
Juno’nun 9 metre uzunluğundaki üç panelinin her birinin üzerinde toplamda 500 Vat enerji üreten 18698 adet güneş enerjisi hücresi bulunmakta. Bu miktar Juno’nun bilimsel ekipmanlarını çalıştırmak ve bu ekipmanları soğuk uzay boşluğunda sıcak tutmak için fazlasıyla yeterli.
Juno bugüne kadar güneş enerjisinin bir uzay aracı için bu denli verimli kullanılabildiği ilk örnek. Ancak Juno bununla da kalmıyor. Tasarımındaki her bir detay bundan sonra uzaya fırlatılacak farklı görevler için bir milat niteliği taşıyor.
Lockheed mühendisleri Juno’yu güneş enerjisini daha rahat depolayabilmesi için uçuşunun önemli bir bölümünde güneşi karşıdan görecek şekilde tasarladı. Bu amaçla tasarlanan eşsiz kutupsal yörüngesi sayesinde Jüpiter hiç bir zaman Juno ile Güneş arasına girmiyor ve Juno kesintisiz bir biçimde enerji depolamayı sürdürebiliyor.
Sistemin kusursuz bir biçimde çalışacağından emin olmak için Juno mühendisleri mevcut görev ortamlarının bir benzerini labaratuvar ortamında oluşturarak oldukça zorlu bir takım testler gerçekleştirdiler. Mühendisler -180 dereceye kadar soğutulmuş test odasına yerleştirdikleri güneş panellerine yönelttikleri çok zayıf ışıkla panellerin elektrik enerjisi üretme kapasitesini ölçerken, aynı zamanda panelleri elektron bombardımanına tutarak sistemin Jüpiter’deki yoğun radyasyon oranına dayanıklılığını test ettiler. Bu şekilde mühendisler Juno’yu sağlıklı bir şekilde çalıştırabilmek için kaç panele, bu paneller için ne kadarlık bir yüzeye ve kaç güneş enerjisi hücresine ihtiyaçları olduğunu üretim aşamasına geçmeden önce tespit edebildiler.
Derin Uzayın Her Bölgesi Güneş Enerjisi Elde Etmek İçin Elverişli Değil
Tam 13 yıl önce yapılmış olan bu başarılı tasarım seçimi sayesinde bundan sonraki görevlerde güneş enerjisi kullanımının bir norm olacağını rahatlıkla söyleyebiliriz. Fakat sorun şu ki derin uzayın her bölgesi güneş enerjisi ile çalışan görevler için pek uygun değil. Örneğin Satürn’ü ele alalım. Satürn’e gerçekleştirilecek bir görevde Satürn’ün güneşe olan uzaklığı aşılması gereken önemli bir sorun. Çünkü Satürn, Jüpiter’den itibaren Güneş’e ekstradan bir 2 milyar kilometre mesafe daha demek. Bu da Juno gibi bir uzay aracının böyle bir görev için yeteri kadar güneş enerjisi depolayamayacağı anlamına geliyor. Ancak günümüzde güneş enerjisi depolamaya yönelik teknolojiler hızla gelişmeye devam ediyor. Gelişen bu teknoloji sayesinde günün birinde derin uzaya gerçekleştireceğimiz tüm görevlerde güneş ışınlarını yegane enerji kaynağı olarak kullanma imkanına kavuşabiliriz.
NASA’nın plütonyum rezervleri azaldığı için, doğal olarak Satürn, Neptün, Uranüs, Kuiper Kuşağı gibi bölgelere düzenlenecek görevleri kısıyor. Neyse ki geçen yıl Enerji Bakanlığı yeni plütonyum-238 ikmali oluşturmak için NASA’yla kafa kafaya verdi. Sonunda NASA’nın RTJ stoğu dolacak.
4 Temmuz günü Jüpiter çevresinde önceden planlanan yörüngesine başarıyla oturan Juno, bundan sonraki robotik uzay görevleri için yeni bir çığır açmakla kalmıyor, birçok ilke de imza atıyor. Juno bugüne kadarki en uzak mesafeli görevi gerçekleştirmesi açısından bir ilk. Tam 2,75 milyar kilometre. Sadece bu da değil. Juno bugüne kadarki en hızlı uzay aracı. Yolculuğunu tamı tamına saatte 265.000 kilometreye varan bir hız ile gerçekleştirdi. Nispeten düşük bütçeli, güneş enerjisiyle çalışan bir robot için hiç fena değil.
Juno bugüne kadar Jüpiter’in yörüngesine yerleştirilen uzay araçları içinde Jüpiter’e en yakın olanı. Bu sayede elde edeceğimiz yüksek çözünürlüklü fotoğraflar ve Jüpiter’in atmosferinde yapılacak ölçümler Güneş Sistemimiz’in bu en büyük gezegeni hakkında birçok bilinmeyene ışık tutacak. Örneğin Jüpiter’in katı bir çekirdeği olup olmadığını öğrenebileceğiz. Juno vasıtasıyla elde edilen veriler Jüpiter gibi gaz devlerinin nasıl oluştuğunu anlamamıza yardımcı olacak. Bu sayede kendi gezegenimizin oluşumu hakkında birçok soru işaretini de ortadan kaldırma imkanına kavuşacağız.
Hamdi Pınar