Connect with us

Kozmik Anafor Arşivi

Radar ve Radardan Gizlenmek

Bu yazıyı yaklaşık 8 dakikada okuyabilirsiniz.

Radar, İngilizce “Radio Detection and Ranging”den kısaltılmış ve bir çok dünya dilinde sözlüklerde yer etmiştir. Basitçe, elektroamanyetik dalgalar yardımıyla uzaklık ve alan tespiti olarak tanımlanabilir.

Radar cihazının vericisi tarafından üretilen ve dağıtılan elektromanyetik sinyal, cihazın menzilinde bulunan ve tespit edilecek olan kütleden yansıyarak sinyal kaynağındaki (veya başka bir noktadaki) alıcıya ulaşır. Ekonun (tıpkı yansıyan ses dalgası gibi, yansıyan elektromnayetik dalgaya da eko adı verilir) radar cihazının alıcısı ile algılanması sonucunda cisim tespit edilmiş olur.

Radar cihazınızın alıcısına gelen ekoyu doğru biçimde algılayabiliyor ve yorumlayabiliyor, zaman hesabı yapabiliyor ve elektromanyetik dalganızın hangi ortam(lar)da hangi hızla yol aldığını biliyorsanız; cisim ile ilgili birçok farklı detaya (konum, boyut vb.) ulaşabilirsiniz.

İlk radar, gemilerin yer tespiti üzerine çalışan Christian Hülsmeyer tarafından 20’inci yüzyılın başında bulundu ve patenti alındı. Gelişimi ise, tahmin edeceğiniz üzere İkinci Dünya Savaşı ve sonrasına; ve genelde askeri ihtiyaçlara dayanmakta. An itibariyle gemilerin ve uçakların takibinde, meteorolojik amaçlarla, askeri teçhizat/cihaz tespitinde, karayollarında hız tespitinde, uzay görevlerinde ve birçok ufak ölçekli (gemi/kara tanklarında sıvı seviye ölçümü gibi) endüstriyel amaçlarla kullanılmakta.

radar-0771661x

Radarın gözlem alanı-menzili açısından durağan-tahmin edilebilir sistemleri düşünürsek, sistemimizin tamamını zaten tahmin veya kontrol edebildiğimiz için radarımız ve takibini yapacağımız cisimler bize zorluk çıkarmayacak veya radarımızdan kaçmaya çalışmayacaklardır. Tespiti/takibini yapacağımız cisimler (örneğin ticari uçaklar/gemiler), yansıtıcı özelliği yüksek materyaller kullanılarak üretiliyor. Diğer yandan da sistemlerin içeriğini ve olası durumları da tahmin edebiliyoruz (örneğin meteorolojide kullanılan radar sistemleri).

Bu durumda radarlara görünmeme veya radarlardan gizlenme konusu, şu an için sadece askeri-savunma amaçlı radarlarda karşımıza çıkıyor. Ancak belirli menzil içerisinde, belirli büyüklükteki objelerin radarlara yüzde 100 görünmez olması mümkün görünmüyor. Şöyle açıklayalım.

Elektromanyetik dalgalar, tıpkı ışık gibi fotonlardan meydana gelir. Ve yine tıpkı ışık gibi, doğrusal hareket eden elektromanyetik dalgaların da bir kısmı yüzeylerden yansır ve diğer kısmı bu yüzeylerden geçerek yollarına devam ederler. Ve bu yüzey, evrende bulunan ve kütlesi olan herhangi bir atom dahi olabilir!

Elektromanyetik dalgalar, metal yüzeylerden çok daha iyi verimle yansır. Yukarıda belirttiğimiz radar kullanım alanlarının büyük bir çoğunluğu da metal objelerin tespitini içerdiğinden; radarlarımızın işi epeyce kolaylaşıyor.

Savunma sanayilerinde her ülke veya silahlı grubun askeri hamleleriyle ilgili gizlilik esas olduğundan, sadece bu alanda ve özellikle savaş uçağı ve füzeler konusunda farklı yöntemler geliştiriliyor ve radardan gizlenme tanımı sadece burada karşımıza çıkıyor. Yalnız radardan gizlenmek sandığınız kadar kolay olmayabilir.

radar-calisma-prensibi

Radar’ın çalışma prensibi, basitçe, gönderilen elektromanyetik dalganın bir cisme çarpıp yansıması ve alıcıya geri dönmesi üzerine kurulmuştur.

 

Birinci sorun, savunma amaçlı radarların sıklıkla ve genellikle jeopolitik olarak önemli olan hava sularının hava aracı kullanılabilecek yüksekliklerde tamamını sürekli ve yoğunlukla tarayacak şekilde konumlandırılıyor olması. Diğer konu ise, radara yakalanmasını istemediğiniz cihazınızın (uçak, helikopter, füze, insansız hava aracı vb.) da mukavemet ve hareket kabiliyeti gibi konulardan ötürü metal ve benzeri yansıtıcı özelliği yüksek olan materyallerden üretilmiş olması.

Çalışma prensibine dönersek, radardan kaçabilmeniz, diğer bir deyişle cisminize doğru gelen elektromanyetik dalgaları kaynağa (ya da diğer alıcı kaynaklara) geri göndermemeniz için sadece iki seçeneğiniz bulunmakta: Cisminizden yansıyacak radyo dalgalarını kaynak yerine başka bir noktaya yansıtmanız veya radyo dalgalarını hiç yansıtmamanız gerekir.

Yukarıda da bahsettiğimiz elektromanyetik dalgaların yapısından ötürü, radar ile tespitini yapacağımız cismimizin yansıtıcı özelliği ister düşük isterse yüksek olsun, üzerine gönderilen elektromanyetik dalgaların bir kısmını yansıtacaktır. Bilinen ve kütlesi olan hiçbir madde elektromanyetik dalgaların tamamını yansıtmadan üzerinden geçiremeyeceği için, yeterince verimli bir radar sisteminin alıcısı, algılama konusunda sorun yaşamayacaktır.

army-mobile-radar-antenna

Farz edelim ki; konumunu ve verici açısını bildiğimiz hareketsiz bir radarımız ve yerini bildiğimiz bir başka sabit aracımız var. Doğru hesapları yaparak, doğru yansıtıcı yüzeyi kullanarak bu radar cihazından kaçmamız gayet basit olurdu. Aracımızın radar vericisine bakan kısmının köşesiz (aynı zamanda pürüzsüz) ve iyi bir yansıtıcı olması, ve gelen dalgaları radarın alıcısından yeterince uzağa yansıtacak şekilde ve açıyla (örneğin alıcı ile 135 derece açı yapacak şekilde) yerleştirilmiş olması, bizi radar cihazına yakalanmaktan kesin olarak kurtarırdı.

Konuyu iki boyutlu düşünelim ve birçoğumuzu ilgilendiren boyutuna değinelim: Trafik radarları. Öncelikle, mevcut yasalar çerçevesinde trafik radarlarına görünmeme ihtimaliniz olmadığını belirtmekte fayda var. Yeterince cesaretiniz ve iyi bir avukatınız olduğunu varsayarsak, öncelikle trafik radarının bulunduğu noktayı bilmeniz gerekecek. Yalnız mevcut trafik ceza yasalarımızın, radarların yer tespiti için herhangi bir cihaz kullanmanız durumunda para ve hapis cezası ile sizi caydıracağını unutmayın. Diyelim ki, bu adımı (belki de radar tespit cihazlarının yasal olduğu bir ülkeye giderek) atlattınız ve trafik radarının vericisinin bulunduğu noktayı ve elektromanyetik dalgaları hangi açıyla gönderdiğini biliyorsunuz.

Ve tüm bunların yanında, fantezi seven bir insan olarak, radarın hızınızı ve aracınızı tespit etmesini istemiyorsunuz. Bu durumda aracınızın radar tarafından tespit edilememesi için, en azından radarın menziline girip menzilinden çıkacağınız ana kadar, aracınızın radarın verici ve alıcı menziline giren tarafına, sinyalin aracın hiç bir kısmından yansıyıp radarın alıcısına geri dönemeyeceği bir açıyla yüzeyi pürüzsüz ve düz, yeterince iyi bir yansıtıcı plaka yerleştirmeniz gerekir.

Topun geri gelmesini istiyorsanız, doğru vuruşu yapmalısınız. Öte yandan duvar size paralel değilse, squash oynayamazsınız. Radar'a yakalanmak veya kaçmak da biraz buna benzer.

Topun geri gelmesini istiyorsanız, doğru vuruşu yapmalısınız. Öte yandan duvar size paralel değilse, squash oynayamazsınız. Radar’a yakalanmak veya kaçmak da biraz buna benzer.

 

Eğer bu süre zarfında kullandığınız plakanın açısı durumu tam olarak kurtarmıyorsa; vericiden gelen radar sinyalinin açısını hesaba katarak, cihazın menziline girip çıkarken plakanın açısını elektromanyetik sinyalin geliş açısını hesaba katarak değiştirmeniz gerekebilir. Bu plaka işinizi görecektir, ancak bu süre zarfında radarın makul bir eko görememe ihtimali olduğundan, şüphe çekme ihtimaliniz olduğunu da unutmayın ve cihazın yeterli eko göremediği durumlarda uyarı mekanizması olmaması için dua edin. Açısal olarak aracınızı tam olarak kapatacak bu boyutlarda bir plaka ile trafikte nasıl dolaşacağınızdan ise bahsetmeyeceğiz..

Üç boyutta konum değiştiren uçaklar ve tüm açılardan tarama yapan bir çok radar işin içinde ise, hesaplar biraz karışıyor. Tahmin edebileceğiniz gibi, uluslararası arenada tanınan bir devletiniz varsa, aşağıdakileri uygulamakta ve askeri amaçla böyle bir cihaz üretmekte serbestsiniz.

Öncelikle, radardan gizlemeyi hedeflediğiniz cihazınızın dış şekline odaklanmalısınız. Mümkün olduğunca dik köşelerden kaçınmalı, kıvrımlı yapıda bir tasarımı tercih etmelisiniz. Bu tasarım, elektromanyetik dalgaların radar vericilerine kolaylıkla geri dönmesine büyük ölçüde engel olacak, dalgaların büyük bir kısmını farklı yönlere dağıtacaktır. Sonra, özellikle dış yapıyı mümkün olduğunca elektromanyetik yansıtıcılığı düşük malzeme ve boya ile kaplamanız gerekir. Bu da geçirgenliği büyük ölçüde artıracaktır.

j-20

Çin’in radara yakalanmayan jet uçağı J-20…

 

Gelen elektromanyetik dalgaları cihazınızın iç bölmelerine alıp yüzeyde dar bir alan oluşturarak burada cihazın kendi içinde hapsederek enerjisini düşürme yolunu da izleyebilirsiniz. Ya da, cihazınızın boyutlarını yeterince küçülterek yakalanma riskinizi daha da azaltabilirsiniz, insansız hava araçlarında olduğu gibi. Alternatif olarak, yeterince yüksekten uçabilirsiniz. Bu durumda elektromanyetik dalgaların kalitesi hava molekülleri sayesinde git gide düşeceğinden, radar cihazı sizi bir kuştan ayırt edemeyebilir.

Elbette yukarıda bahsi geçen yöntemlerin askeri havacılık açısından büyük bir eksisi var: Denge ve hız sorunu.

Burada virüs-antivirüs hikayesi de karşımıza çıkıyor. Eğer hayalet uçak işine giriyorsanız, radar teknolojisini en ince detayına kadar bilmeli ve oyun planınızı bu bilgiler üzerine kurmalısınız. Örneğin radarların aldığı sinyalleri nasıl yorumladıklarını bilirseniz, radara (belki yansıma etkisini azaltarak) geri göndereceğiniz sinyal ile radarı nasıl kandırabileceğinizi planlamak zorundasınız. Eğer radar işine giriyorsanız, radarlara karşı alınan önlemleri hesaba katmak ve radarınızı buna göre geliştirmek, vericinin frekansı üzerine çalışmak, alıcıdan aldığınız bilgiye uygulayacağınız filtreleri buna göre revize etmek zorunda kalabilirsiniz. Muhtemelen birtakım demokrasi getirme girişimlerine alet olacaksınız, yine de üzülmeyin; kazanan bilim olacak.

Yeterince önlem alır, sıkı çalışır ve iyi bir devlet olursanız, siz de bir gün hayalet uçakları radar ekranlarınızda rahatlıkla görebilir ya da radarları kandırabilirsiniz. Belki iyi bir insan olup, trafikte hız limitlerine de uyabilirsiniz. Paşa gönlünüz bilir.

Erman Özkal

Kaynakça:

www.fizikmakaleleri.com/2013/04/gorunmezlik-teknolojisi-hayalet-ucak.html
www.radartutorial.eu
Bilim ve Teknik Dergisi, Havacılık, Kasım 2003

Click to comment

Leave a Reply

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Kozmik Anafor Arşivi

Video: Gökalp Gönen İle Animasyon ve CGI

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 1 dakikada okuyabilirsiniz.

Kozmik Anafor ve Hypatia Bilim işbirliği içinde hazırladığımız “Meğer Hepsi Kurguymuş” isimli programımızda; Pentagram’ın Sur klibindeki kısa animasyon filmi ile geniş bir tanınırlığa kavuşan Gökalp Gönen konuğumuz oldu…

Gökalp Gönen, dünya çapında Avarya gibi başarılı animasyon filmlerine imza atan, çok sayıda uluslararası ödüle sahip başarılı bir yönetmen ve animasyon sanatçısıdır. Nurcan Seven ve Ümit Çakır moderatörlüğündeki programımızın Youtube videosunu, aşağıdan veya bu linke tıklayarak izleyebilirsiniz.

Hypatia Bilim ve Kozmik Anafor ortaklığında Youtube kanalımızda, yeni çalışmalarımızla sizlerle birlikte olmayı sürdüreceğiz. Kozmik Anafor Astronomi Platformu olarak, her zaman popüler bilim platformlarının işbirliği içinde olmasının, ülkemizde bilimin tüm halk tabanında yeterince değer görmesi açısından gerekliliğini dile getiriyoruz ve bildiğiniz gibi ülkemizin BilimfiliGerçek BilimAçık Bilim,  Gelecek Bilimde ve Feza Gezginleri gibi takdir edilesi popüler bilim platformlarıyla her zaman işbirliği içinde oluyoruz.

Unutmayın, popüler bilim platformları ve bilim insanları, birbirleriyle işbirliği içinde olmazlar, yalnız başlarına hareket etmeyi tercih ederlerse, ülkemizde bilim halk tabanında yeterince yaygınlaşamaz ve değer göremez!

Hypatia Bilim‘i Youtube üzerinden takip etmek için bu linke,
Kozmik Anafor‘u Youtube üzerinden takip etmek için ise bu linke tıklayıp abone olabilirsiniz.

Okumaya devam et

Güneş Sistemi

Maat Mons, Venüs’teki Dev Volkan

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 2 dakikada okuyabilirsiniz.

Maat Mons, Venüs’teki en yüksek ikinci dağdır. Onu Venüs’ün diğer yüksek dağlarından ayıran şey ise, gezegenin en yüksek yanardağı olmasıdır.

Venüs’ün atmosferi kalın bulutlarla kaplıdır. Bu nedenle yörüngeden yüzeyinin görüntülenebilmesi mümkün değildir. Ancak, 1990’lı yıllarda Magellan Uzay Aracı sayesinde, yüksek çözünürlüklü radar görüntüleri ile kalın Venüs bulutlarını yarıp geçerek gezegenin ilginç yüzey oluşumlarını inceleme fırsatını elde etmiş olduk.

Venüs yüzeyinde bilinen en belirgin oluşumlar, hiç kuşkusuz ki volkanlardır. Gezegen üzerinde 1.100 den fazla volkan oluşumu olduğunu biliyoruz. Henüz onların hala etkin birer yanardağ olup olmadıkları ile ilgili kesin bir kanıya sahip olmasak da, bu oluşumların Venüs yüzey şekillerini son 300 ile 500 Milyon yıl öncesine kadar önemli ölçüde değiştirdiklerinden eminiz.

Üstteki fotoğrafta yer alan bu üç boyutlu görüntü, Venüs’ün bilinen en büyük volkanı olan Maat Mons yanardağına ait. Macellan Sondasından alınan radar görüntülerini ve Venüs yükseklik verilerini birleştiren gökbilimciler, sonuçta bu üç boyutlu Venüs volkan yapısı görüntüsünü oluşturmayı başardılar.

İsmini Eski Mısır’ın adalet ve doğruluk tanrısı Maat’dan alan bu volkan oluşumu, yaklaşık 395 km çapa ve yüzeyden yaklaşık 8 km yüksekliğe sahip. Görselde Maat Mons’u, zirvesinden 560 km uzakta ve yerden yaklaşık 1,6 km yukarıdaki bir bakış noktasından görüyoruz. Ön tarafta görmüş olduğumuz oluşumlar, katılaşmış lav akıntılarıyla kısmen kapalı duruma gelmiş ve ciddi oranda parçalanmış ovalardır.

Araştırmalar, Maat Mons’un zirvesinden lav akış izleri olduğunu gösteriyor. Bu da volkanın nispeten yeni bir tarihte patladığının, hala aktif bir volkan olduğunun işareti olarak niteleniyor. Yine de, radar verileri ile bu görüşü doğrulamak mümkün değil. Dünya’ya yakın büyüklük ve kütlesiyle Venüs’ün jeolojik olarak hala aktif bir gezegen olduğuna eminiz ancak, tüm atmosferini kaplayan bulutların görünür ışık dalga boyunda gözleme izin vermemesi nedeniyle kesin bir kanıta şimdilik ulaşamıyoruz.

Hazırlayan: Sinan DUYGULU

https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc1994/pdf/1475.pdf
https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00106

Okumaya devam et

Fizik / Astrofizik

Negatif Enerji ve Negatif Kütleli Madde Nedir?

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 3 dakikada okuyabilirsiniz.

Negatif enerji ve negatif kütle, özellikle “warp sürüşü” veya “solucan deliği” gibi kavramların konuşulduğu ortamlarda sıklıkla dile getiriliyor.

Bu kavramların gerçekliği her ne kadar tartışmalı olsa ve bilim insanlarının büyük kısmı tarafından spekülasyon olarak görülse de, ne olup olmadıklarını açıklamak gerektiğini düşündük.

Negatif Kütleli Madde

Negatif kütleli madde denildiğinde çoğumuzun aklına Antimadde ya da Karanlık Madde geliyor. Ancak, bunlarla karıştırmayınız. Teorik fizikte, negatif kütle sahibi madde, 0 ağırlıktan daha düşük kütleye sahip, “hiçbir şeyden daha hafif” diye tabir edebileceğimiz ve kütle çekimi tarafından çekilmeyen tersine itilen spekülatif bir egzotik maddedir.

Bir ya da daha fazla enerji durumunu ihlal eder. Bir tartı üzerine koyarsanız tartıya ters basınç uygular ve -10 kg gibi bir sonuç görürsünüz. Eğer evrende negatif kütleli egzotik madde çeşitleri varsa, gezegenlerin, yıldızların hatta galaksilerin kütle çekimleri tarafından çok uzaklara itilmiş ve belki de hiçbir zaman ulaşamayacağımız galaksiler arası derin uzayda bulunuyor olabilirler.

Peki fizik kanunlarını ihlal ediyorsa nasıl gerçek olabilecekmiş gibi konuşabiliyoruz? Böyle bir şeyin bizim evrenimizde bulunmaması gerekmez mi? Katı haldeki negatif kütleli madde, ancak “mükemmel sıvı” diye tabir edilen bir halde negatif kütle sahibi maddede bulunabilir.

Kanada, Montreal Üniversitesi’ndeki kozmologlar Saoussen Mbarek ve Manu Paranjape mükemmel sıvı haldeki negatif kütle sahibi bir maddenin hiçbir enerji durumunu ihlal etmediğini açığa çıkardı. Gereken tek şey, bu maddeyi Big Bang esnasında üretmiş olabilecek bir mekanizma. Kısacası şu anda böyle bir maddenin gerçekliğini ne inkar edip imkansız diyebilecek ne de onaylayabilecek bir durumdayız.

Negatif enerji

Negatif enerji, adından da anlaşılacağı üzere eksi değerleri olan enerji seviyelerine denir. Karanlık Enerji ile karıştırmayınız. Tamamen kuramsal olan negatif kütleli madde, aksine negatif enerji çeşitli kuantum durumlarında stabil olmayan şekilde mümkün olabiliyor.

Bununla birlikte karakteristik olarak negatif enerjiye oldukça benzeyen ancak negatif enerji sayılmayan ve çok küçük ölçeklerde gerçekleşen Casimir etkisinden de bahsedelim. 1933’te Hendrik Casimir, Kuantum Teorisi’nin kanunlarını kullanarak garip bir öngörüde bulundu. Casimire göre; (alttaki resimde görülen) vakum içerisindeki iki adet paralel, yüksüz metal plaka birbirlerini itecekti.

Normalde yüksüz olan bu plakaların sabit durması gerekmekteydi ancak bu iki plaka arasındaki vakum boş değildi, gerçekliğe giriş, çıkış yapan sanal parçacıklar ile doluydu. Bu noktada sanal parçacıklarla ilgili yazımıza göz atmanız faydalı olacaktır. (Bkz. Belirsizlik ve Kuantum Dalgalanmaları)

Bu vakum, çok kısa ömürlü elektronların ve pozitronların ortaya çıkıp birbirlerini imha ederek yok olduğu kuantum aktiviteleri ile doludur. Normalde bu yoktan var olan ufak madde-antimadde olayları Enerjinin Korunumu Kanunu’nu ihlal ediyor gibi görünse de; belirsizlik ilkesi sebebiyle bu küçük patlamalar inanılmaz ölçüde kısa ömürlü olup, net enerjide değişikliğe sebep olmamaktadır. Böylece Casimir bu kısa ömürlü olayların plakalar arası vakumda bir basınç yaratacağını ve bu basıncın plakaları iteceğini keşfetti. Normalde bu plakalar birbirinden uzakken bu etki gerçekleşmezken, plakalar yaklaştırıldıkça aralarında bu enerji açığa çıkmaya başlar.

Bu enerji 1948’de laboratuvarda, Casimir’in öngördüğü gibi gözlemlendi. Bu enerjiyi ölçmek için inanılmaz hassas ve sanat eseri sayılabilecek ekipman gerektiğinden, 1996’da ilk hassas ölçüm yapıldığında bu etkiden kaynaklanan basıncın bir karıncanın ağırlığının 30 binde 1’i kadar olduğu bulundu. Tahmin ettiğiniz gibi uzay-zamanı bükmek için çok yeterli değil.

Negatif enerjiye başka bir örnek de, kara deliklerin buharlaşma sürecinde açığa çıkan ve Hawking radyasyonu mekanizması sırasında oluşan kısa ömürlü sanal parçacıklar verilebilir.

Hazırlayan: Berkan Alptekin

Okumaya devam et

Kozmik Anafor Arşivi

Fantastik Uzay Projeleri: Yıldız Motoru

• İçerik Üreticisi:

Bu yazıyı yaklaşık 8 dakikada okuyabilirsiniz.

Görünen o ki insanlık Ay’dan sonra Mars’ı da gözüne kestirdi. Önümüzdeki 10 yıllık süreç, bu konuda çok ciddi gelişmeler gösterecek gibi duruyor. Tabii Mars ile de kalınmayacak, eğer kendi türümüzü yok etmezsek, 21. Yüzyıl sona ermeden Güneş Sistemi’nin pek çok noktası muhtemelen insan oğlunun ulaştığı yerler haline gelecek. Peki ya bunun da sonrası? Bir yıldız motoru yapıp yıldızımızla birlikte yolculuğa çıkmak mı?

Başka yıldızlara gitmeye çalışacak uzak gelecekteki torunlarımız. Ama bu huzur dolu yuvamızı, biricik Güneş’imizi terk etmek istemezsek ne olacak? Başımızı alıp gitmektense, Güneş’imizi de yanımızda götürsek, olmaz mı? Hmm… Bunun da bir yolu var, tek ihtiyacımız ise bir Yıldız Motoru. Kemerlerinizi bağlayın, Güneş Sistemi’ni devasa bir uzay mekiğine dönüştürüyoruz.

İlk bakışta ütopik gibi gelmiş olabilir. Ancak unutmayın; “Fantastik Uzay Projeleri” yazı serisindeyiz. Hem hatırlatmak isteriz ki önceki yazılarımızda “Gök Kancaları” yapıp, Dünya’mızın yörüngesine yerleştirmiştik. Bununla kalmadık, başka gezegenlere, onların uydularına ve hatta gök taşlarına bile gök kancaları kurarak Güneş Sistemi’nin dört köşesini su yolu yaptık. Ender bulunan madenleri ve füzyon için gerekli elementleri Dünya’mıza getirip, füzyona hükmederek enerji sorunumuzu büyük oranda çözdük.

Füzyon da kesmedi, Güneş’in ürettiği her 1 kalori enerjiyi kontrol altına almaya karar verdik. Merkür’ü feda edip bir Dyson küresi yaptık. Bu sayede Kardashev ölçeğinde 2. seviye medeniyet seviyesine yükseldik.

Teknolojide ulaştığımız bu noktayla, hedeflerimizi çok daha ileriye taşıyabileceğiz. Güneş Sistemi artık bizden sorulduğuna göre yeni hedef Güneş Sistemi’nin dışı olmalı. Ancak, uzay boşluğu; karanlık, soğuk ve sıkıcı… Üstelik yakınlarda da ilgi çekici pek fazla şey yok. Örnek verecek olursak, bize en yakın yıldızları içeren Alfa Centauri yıldız sistemi Güneş Sistemi’mizden 4.3 ışık yılı mesafede.

Yani ışık hızıyla gitsek, ulaşmamız 4.3 yıl sürecek. Işık hızının yaklaşık %0.1’i ile yolculuk etsek, 4300 yıllık bir yolculuktan bahsediyoruz. Kaldı ki, şu ana kadar insan yapımı bir aracın ulaşacağı en yüksek hız olarak, Nasa’nın Parker Güneş Sondası’nın 193km/sn’lik hızı öngörülüyor ki bu da ışık hızının sadece %0.064’üne tekabül ediyor. Elbette Dyson küresi teknolojisine ulaşmış bir medeniyet için çok daha hızlı yolculuklar öngörmek yanlış olmasa da uzay boşluğundaki mesafelerin büyüklüğünü de göz ardı etmemek gerekir. Üstelik hedef noktamıza vardığımızda bulacaklarımızın da bu çileli yolculuğa değer olması gerekir.

 

Bu bağlamda bir yıldız motoruna sahip olmak beraberinde çok farklı avantajlar getirebilir. Yıldız motoru, Güneş’i (ya da genel manada bir yıldızı) mevcut yörüngesinden oynatmak ve farklı yönlere doğru hareket ettirmek için tasarlanmış, olası farklı varyasyonları bilimsel olarak kanıtlanmış, hipotetik mega yapıya verilen addır. Güneş’i yerinden oynatacağız deyince tabii, “Eee, Dünya’dakiler ne yapacak? Dünya Güneş’siz mi kalacak?” endişesine kapılabilir insan. Telaşa hiç gerek yok. Dünya ve Güneş Sistemi’nin diğer tüm üyeleri kütle çekim kuvveti ile Güneş’e sabitlenmiştir. Güneş nereye, herkes oraya.

İşte yıldız motorunu güzel kılan en temel özellik de bu diyebiliriz. Yazımızın başında “Güneş Sistemi’ni devasa bir uzay mekiğine dönüştürüyoruz” derken kast ettiğimiz buydu. Hayata geçirilen bir yıldız motoru ile kolonize edilmiş halde Güneş Sistemi’ni toptan hareket ettirebiliriz.

Peki bunu neden yapmak istiyoruz?

  • Samanyolu Gökadası’nda bulunan diğer sistemleri kolonize etmek için, onlara doğru tüm Güneş Sistemi olarak gitmek isteyebiliriz. Yeteri kadar yaklaştığımızda görev araçları gönderip, ihtiyacımız olan kaynakları elde edebiliriz. Ya da yakınlarında bir yere park edip, sürekli yeni komşumuzdan faydalanabiliriz.
  • Dünya’mızı hatta Güneş Sistemi’ni topyekûn yok edecek bir süpernova patlamasının etkilerinden kaçmak zorunda kalabiliriz. Tip 2 seviyesine ulaşmış bir medeniyet, çevresindeki pek çok yıldızın yapısını ve ne kadar ömrünün kaldığını çok detaylı şekilde hesaplayabilmiş olacaktır. Bu da onlara olası süpernova patlamalarını milyonlarca yıl önceden tespit etme kabiliyeti verecektir. Bu medeniyet, kendisini tehdit edecek bir patlamayı ön görmüş ve ondan kaçma mücadelesine girmek zorunda kalabilir.

(Burada bir ayrıntıyı belirtelim, böyle bir olayı gözlemleyerek önceden bilemeyiz. Süpernova patlaması yaşamış bir yıldızı tespit ettiğimizde, o yıldız aslında çoktan patlamış ve ışığı bize ancak ulaşmıştır. O nedenle, önlem alabilmek için yıldızın formasyonunu çok iyi bilip, ne kadar ömrü kaldığını hesaplamak gerekecektir. Bugün, Dünya’mıza zarar vereceği düşünülen süpernova adayı yıldız yoktur.

Betelgeuse isimli büyük kütleli yıldızın her an patlayacağı düşünülse de çok uzak olması nedeniyle, gökyüzünde haftalar sürecek bir ışık şöleninden öteye gitmeyecektir. Bu olay, siz bu satırlar okurken de gerçekleşebilir, milyonlarca yıl sonra da. Dünya’yı tehlikeye atabilecek süpernova patlamalarının 15 milyon yılda bir gerçekleştiği düşünülmektedir.)

  • Bir başka yıldızın yakınlarına sokulmak ve Dünya’mızı onun yörüngesine sokarak Güneş Sistemi’ni terk etmek.

Shkadov İticisi

Aynı Dyson küresinde olduğu gibi, 1937 yılında Olaf Stapledon tarafından yazılan Star Maker romanında yıldız motoru konusu da işlenmiştir. Ancak bilimsel literatüre girmesi, ilk olarak Leonid Mikhailovich Shkadov tarafından 1987 yılında tanıttığı makalesi ile olmuştur. Shkadov, Güneş’in etrafına kurulacak devasa ama çok ince bir ayna tasarlamıştır.

Aslında, Shkadov Thruster (Shkadov İticisi/Roketi) olarak adlandırılan bu yapı, Dyson küresi ebatlarında bir roket motoru olarak düşünülebilir. Prensipte bir roket gibi çalışan motorumuz, birbirlerine ters vektörler olan Güneş’in kütle çekim kuvveti ve radyasyon basıncı sayesinde sabit konumda kalacak, Güneş’ten gelen ışığı, yani fotonları yansıtarak itki kuvveti oluşturacak ve hareket sağlayabilecektir. Ancak Shkadov İticisi’nin bazı dezavantajları vardır:

  • Bu yöntem ile elde edilecek hız muhtemelen tatmin edici olmayacaktır. Galaktik ölçekte kayda değer mesafeler almak yüz milyonlarca yıl sürebilir.
  • Shkadov İticisini, yani aynamızı; gezegenleri ve tabii Dünya’mızı yakma riskini karşı sadece Güneş’in kutuplarının üzerine koyabiliriz. Bu da istediğimiz her yöne gidemeyeceğimiz anlamına gelir.

Kedi olmadan fare yakalama meraklısı insanlık, madem Shkadov İticisi ciddi dezavantajlar barındırıyor, öyleyse daha iyisini tasarlayalım demiş ve de Illinois Üniversitesi’nden Fizik profesörü Matthew Caplan yeni bir tasarım yapmıştır. Shkadov İticisi gibi yıldız motorlarına “Pasif iticiler” tanımlaması yapan Caplan, bir yıldız motoru inşa edecek olan medeniyetin Dyson küresi sahibi olduğu varsayımından hareketle, bu Dyson küresi yardımıyla, termonükleer enerji kullanan ve “Aktif itici” olarak tanımladığı yeni bir yıldız motorunu ortaya çıkarmıştır. En azından kâğıt üzerinde.

Görsel Telif: Getty/Cokada

Caplan İticisi

Caplan iticisinin/roketinin, gerekli kuvveti elde edebilmesi için ihtiyaç duyulan yakıt, Dyson küresinin Güneş üzerinde küçük bir noktaya odaklanması ile oluyor. Aşırı derecede ısınan bölgeden Güneş için küçük ama bizim için büyük kütleler kopması bekleniyor. Bu malzeme, aktif iticimizce yakalanıp, motor üzerinde bulunan füzyon reaktörlerinde enerjiye çevriliyor ve aşırı yüksek ısıdaki nükleer atık, motorumuzun Güneş’e uzak ucundan dışarı atılarak çok büyük bir itki kuvveti elde ediliyor.

Elbette, motorun Güneş’e saplanmaması ve Güneş’i itebilmesi için de motorun Güneş’e bakan ucundan yine motor üzerinde bulunan parçacık hızlandırıcılarda hızlandırılmış hidrojen Güneş’e doğru ateşleniyor. Böylece, Caplan iticisi hem kendini dengelemiş hem de elde ettiği itkiyi Güneş’e yönlendirmiş oluyor.

Caplan, yaptığı çalışmada, iticinin gücünü maksimuma çıkardığımızda, Güneş’in, yıldız motoruna 100 milyon yıl yetecek kadar enerji vereceğini gösteriyor. Ancak, aktif itki yöntemi ile varılacak hızlar sayesinde, bunun çok daha altında bir zaman diliminde yukarıda belirttiğimiz amaçlarımıza ulaşabiliriz.

Güneş’in kütlesini yakıt olarak milyonlarca yıl boyunca harcadığımızda, Güneş’in ömrünü kısalttığımız düşünülmemelidir. Bilakis, bir yıldızın ömrü kütlesi ile ters orantılıdır. Güneş, kütlesinden kaybettikçe, kendi yakıtını daha yavaş harcayacak ve ömrünün kısalması şurada dursun, bilakis uzayacaktır.

Elimizde, böyle bir yıldız motorunun var olduğunu düşünsenize… Kim bilir, belki Samanyolu’ndan sıkılır ve “neden başka gökadaları da kontrol altına almayalım ki?” bile diyebiliriz.

Bekle Andromeda, biz geliyoruz!

Hazırlayan: Uğur Çontu
Düzenleyen: Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar: 

1. Mosher, D. (2018, Kasım 05). NASA just smashed the record for the fastest human-made object – Its $1.5 billion solar probe is flying past the Sun at up to 213,200 mph. Erişim Tarihi: Şubat 24, 2021, Erişim Adresi: https://www.businessinsider.com/nasa-parker-solar-probe-fastest-human-object-2018-11

2. Hadhazy, A. (2018, Şubat 15). How to move an entire solar system. Erişim Tarihi: Şubat 24, 2021, Erişim Adresi: https://www.popularmechanics.com/space/deep-space/a10885/the-shkadov-thruster-or-how-to-move-an-entire-solar-system-17000392/

3. Badescu, V., & Catchcart, R. B. STELLAR ENGINES AND THE CONTROLLED MOVEMENT OF THE SUN. Erişim Adresi: https://www.dynamical-systems.org/zwicky/stellarengines.pdf

4. Caplana, M. E. Stellar Engines: Design Considerations for Maximizing Acceleration. Erişim Tarihi: Şubat 24, 2021, Erişim Adresi: https://drive.google.com/file/d/1ZpjAWcPhbCMTFYqPI5HnqtlHGWqzL45S/view

Okumaya devam et

Çok Okunanlar