Gezegenler ve yıldızlararası uzay projeleri insanların yolunu aydınlatmaya devam ediyor. Dev veri dataları sağlamanın yanı sıra bu görevler uzaydaki görüşümüze açı kazandırıyor. Sıradaki uzay aracı görevimiz: Ulysses.
Ulysses’nin görevi aslında tamamen Güneş’tir. Güneş’in kutuplarını incelemek için projelendirilmiştir. Bu görev ile bilim adamları ilk kez heliosferin dört boyutlu haritasını elde etmişlerdir. Nitekim uzay aracının yörüngesi heliosferi haritalandırmak için özel seçilmiştir.
Yörünge güneş merkezli bir elips şeklindedir. Güneşin kutbuna göre 80 derece eğimlidir. Yörüngenin periyodu 6,2 yıldır. Güneşe maksimum uzaklığı ise 810 milyon km’dir. Heliosfer, Güneşin etki alanını tanımlayan, güneş rüzgârı tarafından üretilen balona denir.
Ulysses, Jüpiter’in kütle çekimi alanı sayesinde önce Güneş’in güney kutbu üzerinden geçti. Sonrasında ise yaklaşık 1 sene sonra kuzey kutbu üzerinden bir kutup geçişi daha yapmıştır. Uzay aracı, bu kutup geçiş süresini arttırmak için 70 derece enlem açısıyla hareket etti. Ulysses Güneşin etrafında 3 tur atmış ve 6 tane kutup geçişi yapmıştır.
Nitekim uzay aracı ortalama 56000 km/saat hızla 8,6 bin km yol kat etti. Bu mesafe uzay aracının Plüton’un yörüngesinin ötesine uzanır. Sonuçta heliosferin kenarının yarısından fazlasına ulaşması için alması gereken yola tekabül eder.
Görev 5 sene için kurgulanmıştır. Fakat Ulysses tarafından edinilen veri yığınları Güneş hakkında bilinenleri toptan değiştirmiştir. 17 seneyi aşan gözlemler sonucunda beklenen ömrünün üzerine 4 sene daha koyan uzay aracı zorlukların altından kalkabilmiştir. Sonuçta uzay aracının güç kaynağı ısısı bir yere kadardır ve uzay ise oldukça soğuktur. Kaynağın ısısı uzayın soğuğuna bir yere kadar dayanabilecektir. Gelin Ulysses uzay aracını daha yakından inceleyelim.
İçindekiler
Ulysses’in Tarihçesi
Güneş sisteminin uzak bölgelerine uzay aracı gönderme fikri 1959 senesine dayanır. Fakat teknoloji henüz bu fikre hazır değildir. ESA ve NASA 1974 senesinde ortak bir ekliptik dışı görev ihtimalini masaya yatırdı. Güneş’in kutupları üzerinden bir rota izleyecek olan bu görev 1977 senesinde onaylandı.
Ulysses, ESA ve NASA ortak girişimi bir uzay projesidir. Uzay aracı 6 Ekim 1990 tarihinde Florida’da bulunan Kennedy Uzay Merkezi’nden fırlatılmıştır. Öncesinde düşük Dünya yörüngesine yerleşmiş sonrasında iki itici modül onu gezegenler arası yörüngeye iletti. Tam 16 ay sonra Şubat 1992 tarihinde yaklaşık bin km yol kat etti. Sonunda Ulysses uzay aracı Jupiter’e ulaşmıştır. Sonrasında yer temelli destek ile manevra yaptırarak Güneş’in kutuplarının üzerinde geçmesi sağlanmıştır.
Ortaklığa göre ESA, uzay aracını sağlarken; NASA uzay aracını doğru yörüngeye oturtmak için mekiğin fırlatılması ve yük yardımı modülünü sağladı. NASA’nın araca eklediği başka bir ekipman RTG idi. Gemiye ve yüke güç sağlamak için uzay görevlerinde bilinen en aygın yöntemi kullanmış oldu. Uluslararası Güneş kutup misyonu (ISPM), Avrupa ve ABD den gelen araçları tek gemili bir görev haline getirdi. 1983 senesinde fırlatma onaylandıysa da 1990’da Uzay Mekiği Discovery tarafından fırlatıldı.
Ulysses uzay aracı ile hareket eden başka görevler de vardı. Bu görevler: SOHO, Wind, ACE, Hinode, STEREO’dır. Nitekim bu ağ, bilim insanlarının Güneş’i ve çevresini detaylı inceleme fırsatı sağlamıştır.
Görevin sonrasına doğru güç kaynağı olan Radyoizotop Termoelektrik Jeneratör (RTG) ömrünü tamamladı. Nitekim zamanla azalan güç çıkışı yüzünden yeterli ısı sağlamayacak duruma gelmiştir. Sonuçta iticinin yakıtı donmuştur. 2008 senesinin ocak ayında ana radyo vericisi arızalandı. Nitekim durumların kötüleşmesi beklenirken güç kaynağının yarattığı sıcaklık, yakıtın donmasını engellemiştir.
Yakıtın donmaya başladığını fark edildiğinde ise yerden gerekli konfigürasyona sokulmuştur. Böylece süresiz olarak Güneş yörüngesinde dönebilmiştir. Bunun yanı sıra uzay aracında ufak bir verici bulunuyordu. Böylece Ulysses uzay aracı ile mümkün olduğunca çok veri sağlanması mümkün oldu.
Görevin Hedefleri
Ulysses uzay aracı için amaç, Güneş rüzgârlarının yarattığı manyetik kabarcık olan heliosferi dört boyutta incelemekti. Bu rüzgâr Dünyadakinden farklıdır. Ancak rüzgâr, manyetik fırtına ve şoklara sebep olur. Bu durum, Dünya’daki hava durumunu etkiler, uydulara, güç kaynaklarına zarar verilebilir. Böylece bu durum iletişimi etkiler.
Görevin başlıca bilimsel hedefleri, Güneş rüzgârının küresel özellikleri ve davranışını üç boyutta belirlemek ve rüzgârın bileşimini farklı güneş enlemlerinde ölçerek kökenine bakmaktır. Buna ek olarak;
- Tüm enlemlerin Güneş rüzgârı koşullarını örneklemek ve dalgalar ve şok profili çıkarmak,
- Güneş ve gezegenler arası enerji parçacıkların hareketlerini, özelliklerini enlemler arası nasıl hızlandığını tespit etmek,
- Güneş’in heliosferin manyetik alanını incelerken galaktik kozmik ışınları yani yüksek enerjili protonlar ve elektronları incelemek ve kökenleri hakkında daha fazla bilgiye ulaşmak,
- Heliosferin yıldızlararası uzayla nasıl etkileşime girdiği konusunda incelemeler yapmak,
- Gama ışını patlaması ve kaynaklarını araştırmak ve böylelikle diğer gök cisimlerini tanımaya çalışmak.
Görevin Temel Bulguları
Ulysses uzay aracı temelde, heliosferin bu görevle daha iyi anlaşılmasını sağladı. Böylece evrenin evrimi hakkında veri elde edilmiş ve manyetik alanın detaylı keşfi ile önemli astrofiziksel sorular yanıtlara kavuşmuştur. Örneğin, heliosferin manyetik alanı daha önce düşünülenden hem daha karmaşık hem de basit olduğu bulunmuştur. Nitekim karmaşıktır çünkü alan çizgileri düzenli bir sarmal oluşturmaz. Daha kaotik bir modeldir. Bunun yanında başlangıçta düşünülenden daha fazla enleme yayılır.
Heliosferin daha basit olduğunu düşündüren nokta ise Güneş’in manyetik dipolü çubuk mıknatısa benzemesi ve polariteyi tersine çevirmek için ise basitçe 180 derece döndürülmesi yeterli olmasıdır. Ayrıca Güneşin yarıçapının 3-5 katının ötesindeki mesafelerde radyal bileşen, tüm enlemlerde aynı güce sahiptir.
Güneşteki rüzgâr dört boyutludur. Ulysses uzay aracının keşfettiği, Güneşin kutuplarına yakın yerden gelen rüzgârın heliosferin üçte ikisini doldurduğu ve bu rüzgârın hızı saatte 750 km olduğudur. Güneşin ekvator bölgesinden ise rüzgâr 350 km/s hızla eser. Ayrıca Ulysses güneşin koronasındaki rüzgârın kökenini, güneşten taşıdığı manyetik alanın yapısını ve heliosferi çevreleyen yıldızlararası gaz ve plazmayı da incelemiştir.
Güneş kutuplarına dair bilinen başka bir gerçeklik, enerji parçacıklarının kutuplara tırmandığıdır. Bu uzay görevi ile bu parçacıkların nasıl taşındığı konusu aydınlandı. Güneşin yüklü parçacıklarının akışını yönlendiren manyetik alan çizgileri kaotik bir yapıda olduğu için enlemde uzunca gezinebiliyordu. Bu parçacıklar, onları oluşturan güneş fırtınalarından uzakta bulunabiliyordu. Bu konu oldukça önemliydi. Uzaya çıkan astronotların güvenli kabul ettikleri kaynakların yanında maruz kaldıkları radyasyonu bu kaotik yapıyı göz önünde bulundurarak düzenlemelidirler.
Görevin Diğer Bulguları
Kozmik ışınlar için heliosfere daha kolay bir ulaşım bulunmuyor. Çünkü manyetik alanın saha zayıf ve ya radyal olduğu düşünülen kutup bölgelerindeki heliosfere daha kolay erişilmediği bulundu. Aksine buradaki dağılım küresel ve simetrikti. Bunun sebebi hızlı esen güneş rüzgârlarında manyetik alan boyunca dalgalardır.
Titanik şok, heliosfer ve yıldızlararası gaz arasında oluşmaktadır. Nitekim güneş sisteminin içinde bulunduğu yıldızlararası toz ve gaz bulutunun doğası ile heliosferin boyutu Ulysses sayesinde daha iyi analiz edilebilmiştir. Bunun yanında Ulysses yıldızlararası rüzgârın heliosferin yıldızlararası gazla buluştuğu dış bölgesinde şok yaratacak kadar hızlı estiğini tespit etmiştir.
Tüm bunların yanında yıldızlararası toz heliosfere sızabilir. Ulysses’i heliosferde yıldızlararası kökenli küçük toz parçacıklarının varlığını kanıtlayarak, bir ilke imza atmıştır.
Galaktik kozmik ışınların ömrüne gelirsek Ulysses radyoaktif kozmik ışınları üzerine çalıştı. Kozmik ışınlar, yıldızlararası gaz atomlarıyla çarpışınca nötron ve proton kaybedip geriye radyoaktif ürünler kalmasıyla oluşur. Bu görev öncesi iki tür kozmik ışın tespit edilmişken aslında bu parçacıkların 10-20 milyon yıllık yaşamlarının çoğunu galaksi diskimizin üstünde ve altında geçirdikleri bilgisine ulaşılmıştır.
Peki, gerçekten evren ömrünü tamamladığında çökecek midir? Ulysses uzay görevinde ilk kez yıldızlararası gazda bulunan helyum izotoplarının niceliğini ölçüldü. Big Bang araştırmaları için hayati öneme sahiptir bu ölçümler. Neticede evrendeki madde miktarının zamanın sonu geldiğinde nihai bir kozmik çöküşe yol açmaya yetmediği teorisini güçlendirmiştir.
Uzay Aracının Tasarımı
Aracın kütlesi, 366,7 kg iken boyutları 3,2 x 3,3 x 2,1 m’dir. Ulysses’in tasarımı yapılırken Güneş’ten (810 milyon km) ve Dünya’dan (950 milyon km) mesafeler göz önüne alındı. Bu mesafeler uzay aracının güneş enerjisinden yararlanması için yeterli değildir. Bu yüzden Ulysses, radyoizotop termoelektrik güç kaynağına ihtiyaç duyar.
Dünya ile çok uzak mesafelerden iletişim kurmak için çok büyük bir anten (1.65m çapında) gereklidir. Uzay aracının termal tasarımı görev sırasında geniş çapta değişen sıcaklıklar uyumlu olmalıdır. Bunun yanı sıra Araçtaki elektronikler radyasyona dayanacak şekilde tasarlanmıştır.
Bilimsel Ekipman
Ulysses uzay aracında 10 adet donanım bulunur. Bu ekipmanlar Güneşin çevresindeki alana nüfus eden görünmez rüzgarı, iyonları ve elektronları, toz taneciklerini, gaz ve manyetik alanlarla birlikte x ve gama ışınlarını ölçmeye yararlar. Bunları gelin birlikte inceleyelim:
- Manyometre (MAG): Heliosferdeki manyetik alanın ölçümlerini yapar ve bu verinin farklı heliosferik enlemlerde nasıl değiştiğini inceler. Jüpiter’in manyetik alanının ölçümleri de bu şekilde yapılmıştır.
- Termal Rüzgâr İyon Bileşim Aracı (SWICS): Güneş rüzgârını oluşturan atom ve iyonların bileşimini, sıcaklığını ve hızını belirlemeye yarar.
- Birleşik Radyo ve Plazma Dalga Aracı (URAP): Güneşten gelen radyo dalgalarını ve uzay aracına en yakın güneş rüzgârında üretilen elektromanyetik dalgaları inceler.
- Enerji Parçacığı Enstrümanı (EPAC ve GAS) : EPAC, heliosferdeki enerji parçacığının enerjisi, akışı ve dağılımını araştırır. GAS ise yıldızlararası kökenli helyumu inceledi.
- Kozmik Işın ve Güneş Parçacık Enstrümanı (COSPIN) :Heliosferdeki enerji parçacıklarının ve galaktik kozmik ışınların enerjisini, akışlarını ve dağılımını araştırdı.
- Güneş Röntgeni ve Kozmik Gama Işını Patlama Aleti (GRB): Kozmik Gamaray patlamaları ve X ışınları üzerinde çalışır.
- Toz Deneyi (DUST): Gezegenler ve yıldızlararası toz taneciklerinin özelliklerini Güneşten uzaklık ve güneş enleminin bir faktörü olarak araştırmak için doğrudan ölçümler yapmaya yarar.
Ulysses’in Maliyeti
Bugünün ederiyle yaklaşık 1 milyar Euro’ya mal olan uzay aracının ESA’daki payı 450 milyon Euro iken görev süresince yıllık 2,5 milyon Euro’ya mal olmuştur. Bunun yanında NASA’nın payı geliştirme, fırlatma ve 17 yıllık görev operasyonları ve veri analizi dâhil 520 milyon dolar yani 338 milyon Euro’ya denk gelmiştir. Avrupa araçları, donanımı, operasyonları ulusal olarak finanse edilmiştir.
Uzay görevleri yüksek maliyetli ama insanlık için gerekli projelerdir. NASA’nın projelere ayırdığı paralar çok üst meblağlardır ama edinilen veriler, harcanan paranın işlevini artırır. Bazı iş adamları artık uzaya yatırım yapmakta ve her geçen gün bu yatırımlar çoğaldıkça uzaya çevrilen gözler de artmaktadır. Popülaritesi artan bu görevler hakkında siz ne düşünüyorsunuz?
