JUpiter Near-polar Orbiter, yani JUNO, Jüpiter gezegenine duyduğumuz merakı gidermenin ve kafamızdaki sorulara cevap bulmanın oldukça önemli bir yolu olacak. 2011 yılında başlayan 4,5 yıllık yolculuğunun ardından hedefine varmak üzere olan Juno uzay aracının, 4 Temmuz günü Jüpiter’in yörüngesine tam olarak oturması beklenmekte. Juno Jüpiter’in sırlarını aydınlatmanın yanı sıra, benzeri gaz devi gezegenleri daha iyi anlamamızı da sağlayacak.
2011 yılının bir yaz gününde başlamıştı macera. ATLAS V Roketi, içinde Rus yapımı bir itiş motoruyla Soğuk Savaş Dönemi insanlarının duysalar inanmayacakları bir uluslararası işbirliği ile taşımıştı Juno uzay aracını kozmik okyanusun kıyısına. JUpiter Near-polar Orbiter, yani JUNO, Jüpiter gezegenine duyduğumuz merakı gidermenin ve kafamızdaki sorulara cevap bulmanın oldukça önemli bir yolu olacak. 4,5 yıllık yolculuğun ardından hedefine varmak üzere olan Juno uzay aracının, 4 Temmuz günü istenilen yörüngeye tam olarak oturması beklenmekte. Peki, Juno tam olarak neyi araştıracak?
aracı Galileo, NASA’da, temiz odada, 1983.
Öncü: Galileo uzay aracı
Jüpiter, Güneş Sistemimizdeki en büyük gezegendir, bu tür gaz gezegenlere gaz devleri adı verilir. Gaz devlerinin (Jovian) bileşenlerinin ne olduğunu genel olarak bilmekteyiz ve nasıl oluştuklarını az çok tahmin etmekteyiz. Ancak elimizdeki gerçek deliller ve bilgiler oldukça kısıtlı. Birçok görece ilkel denecek denemenin ardından 1989’da Galileo uzay aracını yolladık Jüpiter’e. Bu araçlar ortaçağlarda okyanusa açılan kâşiflerimizdi Carl Sagan’ın deyişiyle. Robot kâşifimiz Gelileo, bizlere uzak diyarların şarkılarını söylüyordu yani. Galileo sayesinde Jüpiter’in uyduları ile girdiği kütleçekimsel etkiler hakkında oldukça detaylı fikir sahibi olabildik. Ayrıca Jüpiter’in çekirdeğindeki aktiflik sebebiyle oluşan devasa manyetik alanlar hakkında da fikir vermeyi başarmıştı Galieo, gezegenden uzaklığını bir azaltıp bir artırarak. Ayrıca uzay aracının Jüpiter’in uyduları Io’ya ve Europa’ya yaptığı yakın geçişlerle bu uyduların yapılarındaki kil benzeri minerallerin içeriğini anlamayı başardık. Ancak tüm bu ölçümler cihaza zarar vermişti. Daha güçlü bir başka cihaz gerekiyordu.
Juno, Jüpiter’in hangi sırlarının peşinde?
Tam bu noktada, ismini Tanrılar Tanrısı Jüpiter’in karısından alan Juno Projesi için düğmeye basıldı. Bu seferki uzay aracı diğerlerine göre daha farklı olacaktı. Jüpiter’e gidecek uzun yol sırasında elde edilecek tüm enerji güneş panelleri aracılığıyla üretilecekti ve şu ana kadar bir uzay aracının sahip olduğu en geniş güneş panellerine sahip olacaktı. Bu sayede Juno’nun “kanatları” 12.000 watt elektrik üretebilme kabiliyetine sahip. Bu da hâlâ kömür, doğalgaz gibi kaynaklara yatırım yapan ülkelere ders niteliği taşıyor.
Bu bayrak yarışında Galileo’nun bıraktığı yerden araştırmaları üstlenecek ve Jüpiter üzerinde oynadığımız yapboz oyunundaki kayıp parçaları bulmamıza yardım edecek olan Juno’nun, bu kapsamda şu bilgileri elde etmesi planlanmakta:
– Jüpiter atmosferinde su var mı araştırmak, sistem içindeki oksijen-hidrojen oranını belirlemek.
– Jüpiter’in çekirdeğinin nasıl oluştuğunu anlamaya çalışmak; kaya kısımlarında su, organik madde ve hatta yaşamın var olma olasılıklarını araştırmak.
– Jüpiter’in çekirdeğinin kütlesini daha az hata payı ile hesaplamayı sağlamak. Bu sayede Güneş Sistemimizi yaratan büyük yıldızın yapısı hakkında daha detaylı bilgiler edineceğiz.
– Jüpiter’in bütün olarak ve ayrıntılı bir şekilde kütleçekimsel alan haritasını çizmeye yarayacak verileri toplamak.
– Kütleçekim haritası tek başına yetmiyor tabii, manyetik alan etkilerini de ayrıntılı olarak haritalamak.
– Jüpiter üstünde oluşan auroraları gözlemek.
– Yapı-tarama (frame-dragging) yöntemi ile Jüpiter’in açısal momentumunu hesaplamak.(1)
– Saatte 614 km hıza ulaşan Jüpiter içindeki dev fırtınaların nasıl oluştuğunu ve bu hız ile enerjisini nasıl koruyabildiğini anlamak.
Tüm bu bahsedilen konular tam anlamıyla aydınlatılabilir ise, gaz gezegenlerin davranışları hakkında daha detaylı bilgi sahibi olacağız ve bu bilgilerden yola çıkarak Güneş çevresinde olmayan öte-gaz gezegenlerin yapıları hakkında daha tutarlı tahminlerde bulunabileceğiz.
Juno uzay aracının ardında, Amerikan Güneybatı Araştırma Enstitüsü (Southwest Research Institute), NASA’nın Jet İtki Laboratuvarı (Jet Propulsion Laboratory), Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü ve Hawaii Üniversitesi’nden çeşitli mühendisler, uçuş komutanları, fizikçiler ve kimyacılar bulunuyor. Bu oldukça geniş katılımlı çalışma sayesinde NASA’nın Goddard Uçuş Merkezi’nde inşa edilen ve fırlatılan aracın tüm masrafları, yukarıda ismi geçen kurumlara 1,1 milyar dolara mal oldu. Bu miktar ülkemizdeki Diyanet İşleri Başkanlığı 2015 yılı bütçesinin yaklaşık 5’te 1’ine karşılık geliyor.
Temmuz 2016’da görevini başlaması beklenen Juno, etrafında sürekli olarak dönen Güneş panellerine sahip tasarımı ile Jüpiter’in çevresini tam 32 defa turlayacak ve zaman zaman Jüpiter’in üst tabakasındaki bulutlardan 5000 km uzakta olacak kadar gezegene yaklaşacak.
Ekipman
Tüm bu serüven gerçekleşirken, Juno içinde bulunan ekipmanlarla veri alacak. Bir yıllık bir süre içinde beklenen verilerin tümünün elde edilmesi hedefleniyor. Juno’nun ekipmanı şunlardan oluşuyor:
- Yerçekimi kuvvetini ölçerek haritalama yapan bir sensör,
- Elektromanyetik radyasyonu ölçen bir radyometre,
- Birim alana düşen manyetik alan şiddetini ölçen bir magnetometre,
- Plazma ve iyonlaşmış parçacıkları yakalayan bir dedektör,
- Morötesi ve kızılötesi ışın dedektörleri,
- Optik kamera.
Bu kadar çok analiz cihazını aynı anda çalıştırmak ve elde edilen verileri hızlı bir şekilde göndermek oldukça fazla elektrik gerektirir. Bu noktada Juno’nun yeni nesil güneş panelleri devreye girmekte. Daha önceki silikat bazlı güneş panellerine kıyasla 30 kat daha yüksek verimle elektrik üreten bu cihazlar, Jüpiter’e giden uzay araçları için özel olarak üretildi. Yakın zamanda halkın kullanabilmesi için seri üretime geçilmesi de planlanıyor. Burada, Jüpiter’e Dünya’ya kıyasla 20-30 kat daha az güneş ışığının ulaştığından bahsetmek gerekir.
Juno Projesi’nin önemli birkaç sorunu var. İlk olarak, bahsettiğimiz güneş panelleri daha önce hiç böyle bir uzay programında kullanılmamıştı; herhangi bir sorunla karşılaşılmaması umut ediliyor. Şu ana kadar böyle bir sorunla karşılaşılmadı, ancak yerde bulunan ekip, her türlü olasılığı gözden geçiriyor. İkinci olarak, Jüpiter’in elektromanyetik alanını ortaya çıkarmak kolay bir iş değil. Özellikle gezegenin kutup bölgelerinde bulunan yüksek radyasyon alanları, Juno için tehlike oluşturmakta. Bu bölgelerin nerelerde oluşacağı önceden hesaplanıp, uzay aracının rotasının anlık olarak o bölgelerden uzak kalacak bir biçimde çizilmesi gerekecek. Fakat bu durum için de yer ekibi hazır. Juno’yu hazırlayan mühendis ekibi, uzay aracını çok güçlü ve iki yanda bulunan büyük itiş motorlarıyla donattı. Bu motorlar devreye girdiğinde anlık olarak rota değiştirmek mümkün olacak.
Juno’nun içinde, bilimsel ölçüm cihazlarının yanı sıra, iletişimi sağlayacak antenler de bulunmakta. Saniyede 54 megabit hızda veri gönderebilme kabiliyetine sahip bu cihazlar, çok düşük enerjilerde bir sorun çıktığında bile veri gönderebilecek şekilde ayarlanmış durumda.
Galileo’nun notları ve LEGO figürleri de Jüpiter’e gidiyor
Tüm bu teknik ekipmanlar ile beraber Juno, bir de İtalya Uzay Ajansı’na ait plaka bulunduruyor. Plakada Jüpiter’i ve uydularını bir teleskop ile ilk defa gören Galileo’nun elyazısıyla onları tarif ettiği not defterinin taratılmış bir hali bulunmakta. Galileo, tam bir ay boyunca aynı saatte ve aynı yerde Jüpiter’i teleskobu ile izlemiş, ardından da çevresindeki cisimlerin, Jüpiter çevresinde hareket ettiğini fark etmişti. Bu gözlemler Galileo’nun kaleminden şöyle çevrilebilir:
“ (…) Ayın 11’inde baktığımda Jüpiter’e en yakın konumda bulunan ‘yıldız’ın, gezegene olan uzaklığını arttırdığını gördüm. Civarındaki diğer ufak yıldızlar da, uzaklıklarını neredeyse yarıya indirmişlerdi. Tüm bu gözlemlerimden anlayabildiğim kadarıyla söyleyebilirim ki Jüpiter’in etrafında dört tane yıldız var ve dördü de bir şekilde bu gezegenin etrafında belirli bir düzen çerçevesinde hareket etmekte. (…)”
Juno, yukarıdaki yazının Latince olarak yazılı olduğu plaka ile Jüpiter’in en büyük dört uydusu olan Galileo uydularına selam verecek. Juno, Galileo’yu, Tanrı Jüpiter’i ve eşi Juno’yu sembolize eden LEGO figürleri de taşıyor. Ancak LEGO’lar, plastikten yapıldığından ve plastiğin bunca yola dayanmama ihtimali olduğundan şirket, bu üç özel LEGO’yu alüminyum metal alaşımlarından yaptı. Bu özel seri LEGO’lardan sınırlı sayıda satışa da çıkarıldı Juno ilk kez fırlatıldığında.
Jüpiter bilimciler ve öte-gezegen çalışan astrofizikçiler, Juno’nun kocası Jüpiter’e kavuşmasını dört gözle bekliyor. Elde edilecek tüm veriler sayesinde bilgi dağarcığımızı arttırarak, sonraki nesillere daha geniş kapsamlı bir bilimsel yapı bırakabileceğiz. Böyle son derece ciddi bilimsel araştırmalarda bile kültürümüzü temsil eden figürler götürüyor, bizden önce gelenlere saygımızı iletiyor olmamız da, uluslararası bir toplum yaratmaya başladığımız şu günlerde, nasıl bir toplumsal kültür oluşturmamız gerektiğini gösteriyor. Medeniyetimiz, kültürünü ve binyılların mirasını kendi Güneş Sistemine yaymaya devam ederken, bilgi dağarcığımız da aynı hızda artmaya devam ediyor. Koşar adımlarla bilim dolu bir geleceğe adım atabilecek güzel bir potansiyelimiz varken, bu bilgileri edinebilecek ve ilerlemeye katkı sağlayabilecek insan kitlelerinin daha da artmasını umut etmek, bu değerli gaye ve gelecek, uğruna yılmadan çalışmaya değer. Her zaman daha da ileriye!
Bir uzay aracı Jüpiter’e nasıl gidebilir?
Takdir edersiniz ki, Jüpiter arabanıza atladığınızda bir günlük yolculuk ile varabileceğiniz bir yer değil. Ayrıca kafamızda canlanan yolculuk kavramı da günümüzdeki uzay yolculukları için pek uygulanabilir değil. Güneş Sisteminin derinliklerine gidecek uzay araçları, enerji harcamadan yol alabilmek için kütleçekimini temel itiş gücü olarak kullanmakta.
Bir gökcismine yaklaşan uzay aracı, o cismin kütleçekimi etkisine yakalanıyor ve sürekli hızlanıyor. Ancak cisme çok yaklaşmadan, yörüngesinde oldukça yakın bir tur attığında; gökcismi tıpkı bir sapanın taşı fırlatışı gibi uzay aracını fırlatıyor. Juno da aynen bu şekilde Dünya’yı “sapan”ı olarak kullandı. Bu şekilde sürtünmenin yok denecek kadar az olduğu uzayda ek bir enerji harcamadan seyahat edebilirsiniz.
Dipnot:
– Genel görelilik kuramına 1918’de yapılan eklemeden sonra gelen frame-dragging yöntemi ile Einstein alan denklemlerinin bazı çözümleri, kütleçekim ve manyetik alan değerlerini bildiğimiz bir cismin açısal momentum değerlerini de hesaplamamıza olanak tanıyor.
Kaynaklar
– NASA, Juno sayfası: https://www.nasa.gov/mission_pages/juno/spacecraft/index.html. Bu sayfadan, Juno’nun şu anda nerede olduğunu görebilirsiniz: http://www.nasa.gov/mission_pages/juno/where
– Güney Batı Araştırma Enstitüsü Juno sayfası: https://www.missionjuno.swri.edu/
