Ana sayfa 138. Sayı Plüton’a yakından bakış: Yeni Ufuklar (New Horizons) Projesi

Plüton’a yakından bakış: Yeni Ufuklar (New Horizons) Projesi

405
PAYLAŞ

Ertan Sinan Şahin

Yaklaşık 10 yıl önce fırlatılan New Horizons, 14 Temmuz 2015’te Plüton’un 12.500 km ötesinden geçti. Oldukça kısa süren bu yakın geçiş sırasında çok önemli bilimsel veriler, saatler içerisinde başarıyla elde edildi. Mesafelerden kaynaklanan veri aktarım hızı nedeniyle elde edilen verilerin biliminsanlarının eline ulaşmasının 16 ay kadar sürmesi bekleniyor. Biliminsanları uzay aracını tasarlarken Clyde Tombaugh’yu anmayı ihmal etmemişler. Plüton’un kâşifi Clyde Tombaugh’nun 30 gr kadar külü de uzay aracının içerisinde.

New Horizons’ı taşıyan Atlas V fırlatma rampasında. Uzay aracı, şimdiye kadar gerçekleşen fırlatma hızları rekorunu kırarak, saniyede 16,5 km ile Dünya’dan ayrıldı.

New Horizons (Yeni Ufuklar), Plüton’u ilk defa yakından gözlemlemek için NASA tarafından uzaya fırlatıldı. Güneş Sistemi’nin dış yörüngesinin önemli bir üyesi olan cüce gezegen Plüton ve uyduları, New Horizons sayesinde daha önce hiç olmadığı kadar detaylı bir şekilde gözlemlenmiş olacak. Üstelik New Horizons sayesinde çok daha fazlası başarılabilecek.

New Horizons 19 Ocak 2006’da, Cape Canaveral’dan (Amerika), Atlas V roketi kullanılarak Güneş Sistemi’nin dışına doğru yıllar boyu sürecek olan yolculuğuna çıkmış oldu. Geçtiğimiz günlerde, 14 Temmuz 2015’te ise Plüton’a 12.500 km uzaklıktan hızlı bir geçiş yaptı ve bilimsel gözlemlerini başarıyla tamamladı.

Projenin tarihsel arka planı

New Horizons Projesinin zorlu bir geçmişi var aslında. Bunun en temel nedenlerinden birisi, oldukça uzaklara yapılacak bu yolculuğun maaliyeti. Bununla birlikte proje NASA’nın önünde duran diğer birçok projeye göre daha fazla risk de içeriyor.

Birçok gezegen, bu gezegenlerin uyduları, cüce gezegenler, astroidler ve kuyrukluyıldızlar geliştirilen projelerden hızla nasibini alsa da, Plüton’un gezegen olamayışındaki bahtsızlık burada da kendisini göstermiş. Gezegenlerin yörüngelerindeki o zamanki dizilimini fırsat bilen NASA, 1977’de Voyager 1 ve Voyager 2 uzay araçlarını Güneş Sistemi’nin dışına doğru göndermeyi başarmış ve bu sırada birçok gezegen ve uyduları detaylı bir şekilde gözlemlenebilmiştir. Voyager’in gezegenler arası seyri sırasında biliminsanları Satürn’ün uydusu Titan’ı yakından incelemek isteyince, yörünge değişikliği nedeniyle Plüton şansını yitirmiş oldu. Fakat 1989’da Voyager 2’nin Neptün’den ve uydusu Triton’dan yakın geçisi sırasında elde edilen bulgular, biliminsanlarının ilgisini Güneş Sistemi’nin dış yörüngelerine çekmeyi başardı.

Projenin şimdiki yürütücüsü, gezegen bilimcisi ve uzay mühendisi Alan Stern “Pluto Undergraund” projesi için 1989’da bir grup biliminsanı ve mühendisle birlikte çalışmaya başlamış. Güneş Sistemi’nin bu uzak noktasına gönderilen her bir kilogramın maaliyeti göz önüne alınarak, 40 kg’lık bir uzay aracı tasarlanmak istenmiş. Fakat bilimsel gözlem cihazlarının bu kadar hafif tasarlanması mümkün olmamış ve proje iptal edilmiş.

Bir sonraki proje girişiminin adı Pluto 350 olmuş. Bu defa 350 kg’lık bir uzay aracı tasarlanmış; fakat bu sefer de öne çıkan Galileo ve Cassini gibi projeler bütçeyi Pluto 350’nin elinden almışlar. Bir sonraki girişimin adı Pluto Kuiper Express olmuş ve bu projede 2000 yılında tamamen iptal edilmiş.

2001’de, Alan Stern’in de içerisinde bulunduğu çalışma grubunun projesi olan New Horizons resmi olarak New Frontiers (Yeni Sınırlar) Programı kapsamında kabul edilmiş.

New Frontiers Programının devam eden projeleri hakkında bazı bilgiler de vermeden geçmek istemiyorum.

New Frontiers 1) New Horizons, bu sayıdaki yazımızın konusu olan proje.

New Frontiers 2) Juno, 2011’de fırlatıldı, Temmuz 2016’da bilimsel sırlarla dolu Jüpiter’in yörüngesinde olması hedefleniyor.

New Frontiers 3) OSIRIS-Rex, 2011’de fırlatıldı, plana göre 2020’de bir astroidin üzerinden aldığı örnekleri 2023’te Dünya’ya getirmiş olacak.

Projenin 10 yıllık zaman çizelgesi

Fırlatma (19 Ocak 2006)

– Ay üzerinden yakın geçiş (Fırlatmadan 9 saat sonra)

– Jüpiter üzerinden yakın geçiş (28 Şubat 2007)

– Plüton üzerinden yakın geçiş (14 Temmuz 2015)

Fırlatma sırasında birçok rekora imza atılmış oldu. Uzay aracı saniyede 16,5 km’lik bir hızla Dünya’dan ayrıldı. Bu şimdiye kadar yapılan en hızlı fırlatma. Bu fırlatma için Atlas V roketi özel olarak güçlendirilmiş.

Alan Stern ve proje arkadaşları New Horizons’un Plüton üzerinden başarılı geçişini kutluyorlar.

Jüpiter’in kütleçekiminden faydalanarak hız kazanmak için, bu gezegene yakın geçiş yapılıyor. Geçiş esnasında uzay aracı saniyede 4 km gibi önemli bir hız kazanmıştır. Bu sayede New Horizons, Plüton’a 3 yıl daha önce ulaşma şansı yakalamıştır.

Yapılan ince ayarlamalar sayesinde, yörüngesinde dolanmakta olan Plüton’a yakın bir noktadan (12.500 km ile) saniyede 13,8 km’lik ciddi bir hızla geçilmiş oldu. Oldukça kısa süren bu yakın geçiş sırasında çok önemli bilimsel veriler, saatler içerisinde başarıyla elde edildi. Mesafelerden kaynaklanan veri aktarım hızı nedeniyle elde edilen verilerin biliminsanlarının eline ulaşmasının 16 ay kadar sürmesi bekleniyor.

New Horizons hakkında bilgiler

Büyük bir piyano ebatlarında olan uzay aracı 480 kg kütleye sahip. Uzay aracınında yörünge düzeltme manevralarında kullanılmak üzere itici kuvvet sağlayan yakıtlar bulunuyor. Kütlenin önemli bir kısmı bilimsel gözlemler için yerleştirilen ölçüm cihazlarından oluşuyor.

Güneş’ten uzak noktalara gidildiği için uzay aracı elektrik enerjisini Güneş’ten sağlamıyor. Bunun yerine radyoizotop termoelektrik jeneratörleri kullanılıyor. Bu bir nevi radyoaktif bir pil olarak düşünülebilir. 11 kg’lık plütonyum, uzay aracının oldukça uzun sürecek çalışmalarına elektrik enerjisi sağlıyor. Uzay aracının toplam ömrü 15 yıl olarak öngörülüyor.

Uzay aracında 8 GB kapasiteye sahip, biri veri depolama, diğeri ise yedekleme için kullanılan iki tane hafıza cihazı bulunuyor. Burada kaydedilen veriler, evde kullandığımız internetten çok çok daha yavaş bir şekilde saniyede 125 bayt olarak aktarılıyor.

New Horizons’ın Plüton’a giderkenki güzergâhı.

Biliminsanları uzay aracını tasarlarken Clyde Tombaugh’yu anmayı ihmal etmemişler. Plüton’un kâşifi Clyde Tombaugh’nun 30 gr kadar külü de uzay aracının içerisinde. Aracın içerisinde New Horizons Projesi için basılan pullar ve bir Birleşik Devletler bayrağı bulunuyor. Ayrıca uzay aracına konulan bir CD’nin içerisinde 434.738 tane isim yüklü olarak bulunuyor.

New Horizons üzerinde bulunan ve yapılan gözlemlerde kullanılan aletlerden de kısaca bahsedelim.

Lorri: Uzun menzilli bir fotoğraf makinesi. Elde edilen ilk görüntüler bu aracın sayesinde çekildi.

Swap: Güneş rüzgârları ile ilgili ölçümlerin Plüton’un bulunduğu dış yörüngelerde yapılmasını sağlıyor.

Alice: Plüton’un atmosferinin içeriğini incelemek için kullanılan ultraviyole görüntüleme spektrometresi.

Ralph teleskopu: Plüton ve uydusu Charon’un yüzeyini haritalandırmak için kullanılan görüntüleme cihazı.

VBSDC: Uzay aracının geçmekte olduğu bölgelerdeki toz parçacıklarını incelemeye yarayan bir araç.

Rex: Plüton’un yaydığı, dalga boyu olarak radyo dalgalarına denk düşen ışımaları gözlemlemeye yarayan araç.

Burada bahsi geçen deney ve gözlem aletleri sayesinde, Plüton ve uydularının incelenmesine dair ne gibi hedeflerin olduğunu inceleyelim.

Projenin hedefleri ve amacı

Projenin yürütücüsü olan biliminsanları Plüton üzerinden yapılan yakın geçişin hedeflerini üç kategoride ele alıyorlar.

Birincil hedefler: Plüton ve uydusu Charon’un jeolojik ve biçimsel yapısının tespit edilmesi. Plüton ve Charon’un yüzeyinin kimyasal bileşiminin haritalandırılması. Plüton’un doğal atmosferinin ve bu atmosferin azalma hızının tespit edilmesi.

İkincil hedefler: Plüton’ın yüzeyinin ve atmosferinin zamana bağlı değişiminin incelenmesi. Plüton ve Charon’un yüzeyinin bazı noktalarının 3 boyutlu yüksek çözünürlüklü tespiti. Plüton ve Charon’un aydınlanma çemberlerinin haritalandırılması. Plüton ve Charon’un bazı noktalarının kimyasal bileşiminin yüksek çözünürlüklü olarak elde edilmesi. Plüton’un iyonosferinin (atmosferinin üst tabakasının) ve iyonosferin güneş rüzgârlarıyla etkileşiminin incelenmesi. Organik bileşiklerin aranması. Charon’un atmosferinin olup olmadığının incelenmesi. Plüton ve Charon’un yüzey sıcaklıklarının haritalandırılması. Plüton’un diğer dış uyduları olan Nix, Hydra, Kerberos ve Styx yüzeylerinin haritalandırılması.

Üçüncül hedefler: Plüton’un başka bir uydusunun ya da bir halkasının olup olmadığının incelenmesi. Plüton ve uydularının kütle ve çap gibi değerlerinin netleştirilmesi. Plüton ve Charon’un yüksek enerjili parçacık ortamının incelenmesi.

Biliminsanları geçis sırasında başarılı bir incelemenin yapıldığını açıkladı. Henüz verilerin tamamı Dünya’ya ulaşmadığı için bu hedeflerin ne kadar gerçekleştiğini bilmiyoruz. Şimdilik elimizde, bugüne kadar çekilmiş en net ve yüksek çözünürlüklü Plüton ve Charon fotoğrafları bulunuyor.

Projenin amacı ise Plüton ve uydularından oluşan Plüton sistemini ve Kuiper Kuşağı’nın oluşumunu ve Güneş Sistemi’nin erken dönemini anlamak. New Horizons’ın görevleri Plüton geçişiyle bitmiyor. Dış yörüngeye doğru hızla devam etmekte olan bu yolculukta Kuiper Kuşağı’na dair sorulara cevaplar aranacak.

New Horizons için son hazırlıklar Kennedy Uzay Merkezi’nde tamamlanırken (2005).

New Horizons’ın yolculuğu Plüton’a doğru olduğu için ve uzay aracı neredeyse tüm yakıtını bu amaç için kullandığından, bundan sonra rotasını değiştirme şansı son derece sınırlı olacak. Kuiper Kuşağı’nda çapları 100 km’den büyük 100.000 kadar göktaşının bulunduğu düşünülüyor. Yapılan incelemelere göre New Horizons, çapları 70 km kadar olan iki cisimden birinin yakınından geçme fırsatı bulacak. Bu olay 2019’da gerçekleşecek. Belki şimdi öngöremediğimiz görece küçük cisimlerin yanından da geçişler olacak. Böyle bir karşılaşma olduğunda uzay aracı Plüton üzerinde yaptığı incelemelere benzer incelemeleri bu cisimler üzerinde de gerçekleştirecek. Yapılan istatistiki hesaplamalar sonuncunda böyle bir karşılaşmanın yüzde 95’lik bir ihtimal olduğu düşünülüyor.

Uzay aracı, rotasını önemli ölçüde değiştirme şansı olmadığı için ve gökcisimlerinin şimdiki konumları buna müsait olmadığı için Eris’i ziyaret edemeyecek. Eris Güneş Sistemi’nde kütlesi en büyük cüce gezegen.

Plüton hakkında bilgiler

Plüton, Eris’ten sonra en yüksek kütleye sahip cüce gezegen. Çapı Dünya’nınkinin beşte biri kadar. Kütlesi ise Ay’ın kütlesinin altıda biri kadar.

Güneş etrafında, oldukça eliptik bir yörüngeye sahip. Güneş’e en yakın olduğu zaman Güneş’ten uzaklığı 30 astronomik birim (AB). 1 astronomik birim Dünya’nın Güneş’e olan uzaklığını belirtiyor. Plüton’un Güneş’ten en uzak olduğu anda ise uzaklığı 49 AB. Güneş etrafındaki bir turunu 248 yılda tamamlayan Plüton cüce gezegenin yörüngesinin Güneş’e en yakın noktası, Neptün gezegeninin yörüngesinin sınırları içerisinde yer alıyor. Ancak bu iki cisim 2:3 oranında yörünge periyotlarına sahip. Plüton Güneş etrafında 2 tur attığında Neptün, 3 tur atmış oluyor. Bu yörüngesel rezonans, bu iki cismin çarpışma olasılığını da ortadan kaldırıyor.

Plüton’un bilinen 5 tane uydusu var. Charon, Plüton’un yarısı kadar bir çapa sahip ve cüce gezegenin en büyük uydusu. Styx, Nix, Kerberos ve Hydra bilinen diğer 4 uydu.

Jeolojik olarak Plüton’un yüzeyde donmuş nitrojene, iç kısımda buza ve daha iç kısımlarda ise kayalara sahip olduğu düşünülüyor.

1930’da Clyde W. Tombaugh tarafından keşfedilen Plüton’un insanlık tarafından ilk ziyaretçisi de New Horizons. Bütün gezegenler yaklaşık olarak bir tepsi üzerinde dönerken Plüton bu tepsiden 17 derece kadar eğik bir şekilde hareket ediyor. Böylece Güneş Sistemi’ne uzaktan bakıldığında aykırı duruşu kendisini belli ediyor.

Plüton neden gezegenlikten çıkarılmıştı?

Önceleri 9. gezegen olarak sınıflandırılan Plüton, 2006’ta Uluslararası Astornomi Birliği tarafından gezegen değil cüce gezegen olarak sınıflandırılmıştır. Oldukça popüler bir konu olan Plüton’un talihsizliğine yol açan bu sınıflandırmanın bilimsel kriterleri ise çoğu zaman gölgede kalıyor. Uluslararası Astornomi Birliği’nin gezegen sınıflandırması şöyle:

1) Cisim, Güneş’in yörüngesinde olmalı. (Plüton için uygun)

2) Cisim, kendi kütleçekimi ile yaklaşık olarak küresel bir şekle sahip olmalı. (Plüton için uygun)

3) Cisim, bulunduğu bölgeyi süpürmüş olmalı. (Plüton için uygun değil)

Yapılan gözlemler sonucu işte bu 3. madde nedeniyle Plüton gezegen olamıyor. Peki bulunduğu bölgeyi süpürmek ne demek? Güneş Sistemi’nin oluşumu sırasında, dönme ve kütleçekim etkisiyle dönen bir tepsi haline gelmeye başlayan gaz bulutu içerisindeki kütleler gene çekim etkisiyle topaklanmaya başlıyor. En ortada, en yoğun noktada en kütleli cisim olan Güneş oluşuyor. Dış halkalarda ise cisimler, örneğin Dünya, bulunduğu yörüngenin çevresinde, simit şeklinde olan bölgede bulunan cisimleri çekim etkisi ile kendi üzerinde toplamaya başlıyor ve oldukça önemli bir kısmını süpürmeyi başararak bir gezegen oluyor. Mars ve Jüpiter arasında bulunan Astroid Kuşağı’ndaki gökcisimlerini süpürmeyi başaramayan Ceres de cüce gezegen olarak anılıyor. Bu durumun Plüton için de geçerli olduğu düşünülüyor. Çünkü Plüton, Kuiper Kuşağı’nın hemen kıyısında yer alıyor ve bulunduğu bölgeyi süpürememiş oluyor.

Buna karşı çıkan biliminsanları içerisinde, New Horizons Projesinin başında olan Alan Stern de bulunuyor. Bu fikri savunan biliminsanları, oluşumu sırasında Plüton’un Kuiper Kuşağı’nın bir parçası olmadığını ve bir gezegen olarak etrafını süpürdüğünü savunuyorlar.

Plüton’un kökeni ise, biliminsanları açısından oldukça karmaşık bir problem. İlk zamanlarda Plüton’un Neptün’ün eski bir uydusu olabileceği düşünülüyordu.Neptün’ün şimdiki uydusu olan Triton tarafından çarpışma sonucu dışarı atıldığı düşünülüyordu. Fakat bunun yörünge mekaniği açısından mümkün olmadığı gösterildi.

Plüton’un 13 Temmuz 2015’te New Horizons tarafından çekilen fotoğrafı.

Triton ve Plüton arasındaki benzerlikler oldukça fazla. Biliminsanları Neptün’ün Jüpiter ve Satürn tarafından daha iç bir yörüngeden dışa doğru taşındığını düşünüyorlar. Bu taşınma sonrasında, Kuiper Kuşağı’nın bir parçası olduğuna inanılan Triton’un Neptün’ün güçlü kütleçekimi tarafından yörüngeye alındığı ve uydusu haline geldiği düşünülüyor. Bu yorum, Kuiper Kuşağı’nın üyesi olan iki cismin, Triton ve Plüton’un benzerliğine dair açıklamalar sunuyor.

Dünya’nın kütlesinin 17 katına sahip olan Neptün’ün dışa doğru olan bu hareketi sonucunda Plüton’un yakaladığı yörüngesel rezonansın, Plüton’a bugünkü yörüngesini kazandırdığına inanılıyor. Bilimsel tahminlere göre Triton uydu olurken, diğer büyük kütleli cisimler (örneğin Eris), oldukça farklı yörüngelere savrulmuş.

New Horizons’un yapacağı incelemeler bu tahminleri bilimsel verilerle besleyecek ve Plüton’un geçmişine ve Güneş Sistemi’in evrimine dair daha fazla ipucu ve kanıt verebilecek.

Kaynaklar

– https://en.wikipedia.org/wiki/New_Horizons
– http://pluto.jhuapl.edu/
– https://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/main/index.html