Kozan Demircan | 06/09/2014 |
Bu bölümde ise Atılgan’da gördüğümüz hangi
teknolojilerin günümüzde kullanıldığını anlatarak şunu soruyoruz:
Işıktan hızlı yolculuğun ve warp sürüşünün mümkün
olup olmadığı tartışmaları bir yana, önümüzdeki 50 yılda ışıktan yavaş giden
bir Atılgan inşa edebilir miyiz? Maliyetleri hesaba katmazsak ve warp sürüşünü
şimdilik bir kenara bırakırsak, bugünkü teknoloji ile yakın yıldızlara gidecek
bir Atılgan inşa etmek mümkün mü?
Yıldızlararası uzay gemisi prototipleri üzerinde çalışan Icarus Interstellar
şirketinden mühendis Adam Crowl, önümüzdeki 50 yılda Atılgan olmasa da yakın
yıldızlara gidecek bir uzay gemisi inşa edebileceğimizi düşünüyor (Avatar
filmindeki Venture Star’ın ilkel bir versiyonu). Öyleyse gelin, bugün neler
yapabileceğimize bakalım.
Gerçeğinden biraz farklı:
Atılgan’ın planında biraz değişiklik yapmak gerek
Günümüzde sebepler, teknik yetersizlikler, yüksek maliyetler, lojistik
sınırlamalar ve mevcut politikalar nedeniyle nükleer reaktörler gibi bazı
teknolojileri dünyada kullanıyor olsak bile Atılgan’da kullanamayacağız.
Ayrıca bugün bildiğimiz kadarıyla ışıktan hızlı warp sürüşü de mümkün değil.
Ancak bu bölümde bütün bunları bir kenara bırakalım ve elimizdeki teknolojiyle
uzayda Atılgan inşa edip edemeyeceğimize bakalım, teorik olarak neyin mümkün
olduğunu konuşalım.
İlk avantaj: Hafif olacak
Uzayda inşa edilen Atılgan asla Dünya ve Ay’a iniş yapmayacak. Bu yüzden
gezegenlerden sarsılarak yüksek hızla kalkış yapmaya ihtiyacı olmayacak. Aynı
sebeple çok sağlam inşa edilmesi de gerekmeyecek.
Tabii bugünkü teknoloji ile titanyumdan güçlü bir malzeme kullanarak yaklaşık
300 metre uzunluğunda 430 kişilik hafif bir uzay gemisi inşa etmemiz imkansız
(karbon fiber, kompozit malzeme ve karbon nanotüp teknolojisi bu çapta inşaata
izin vermiyor).
Öte yandan, titanyumdan inşa edilen Atılgan gibi büyük kütleli bir gemi uzayda
hızlanırken, yavaşlarken ve manevra yaparken yüksek strese, gerilime maruz
kalacak. Uzay gemisi inşaatında ilk aşmamız gereken sorunlardan biri bu.
Sonuç olarak uzayda yerçekimi olmasa bile kütle etkili olduğu için Atılgan
gibi büyük bir gemi inşa etmek çok zor. Özellikle de manevra yaparken kola
kutusu gibi buruşmayacak veya parçalanmayacak bir gemi. Ancak 50 yıl içinde
karbon nanotüpler gibi egzotik malzemeler kullanarak bu sorunu aşabiliriz.
Nükleer motorlar
Atılgan’ın warp sürüşü olmasa da nükleer motorları olabilir fakat dış görünüş
olarak bildiğimiz roketlere benzeyen fütüristik nükleer plazma motorları henüz
geliştirmedik. Bunun yerine, elimizde nükleer patlamalardan yararlanan “atımlı
nükleer motor” teknolojisi var ve NASA’nın 60’lı yıllarda üstünde çalıştığı
Orion uzay gemisinde de bu tür motorlar kullanılması düşünülüyordu.
Teorik olarak basit: Roketin arkasına büyük bir metal plaka yerleştiriyorsunuz
ve daire şekilli bu “itici levhayı” dev pistonlardan oluşan özel bir
süspansiyon sistemi ile rokete bağlıyorsunuz (Orion gemisi 100 g ile yani
yerçekiminin 100 katı bir güçle hızlanıyor. Oysa insanlar uzun süreli olarak
ancak 2 – 3 g’lik hızlanmaya dayanabileceği için süspansiyon kullanmak şart).
Atımlı nükleer motorlar şu şekilde çalışıyor: Roketin arkasında uzay boşluğuna
bir atom bombası atıyorsunuz. Nükleer patlama oluyor ve radyasyonla şok
dalgası roketin arkasındaki içbükey levhayı itiyor. Levha da süspansiyon
sistemiyle birlikte roketi ileri doğru itiyor. Roketin hızlanması için uzay
gemisinin arkasında düzenli olarak atom bombası patlatmak gerekiyor!
Teknoloji mi, çılgınlık mı?
Elbette astronotları radyasyondan korumak ayrı bir sorun. Bunun için
süspansiyon takımının ana roketle birleştiği arka tarafa ayrıca koruyucu zırh
takılıyor. Aslında Orion gemisinde atom bombası değil, çok daha güçlü olan
termonükleer bombalar kullanılıyor. Sürekli bomba patlatılması halinde Orion
ışık hızının yüzde 3 ile 5’ine ulaşabiliyor. Bu gemi yüzlerce bomba taşıyor.
Daha güçlü patlamalara yol açan antimadde katkılı füzyon bombaları ile ışık
hızının yüzde 10’una ulaşmak mümkün. Saf antimadde bombaları kullanan bir
roket ise ışık hızının yüzde 50 ila 80’ine ulaşabiliyor. Ancak Dünya’da
antimadde bombasında kullanılacak kadar bol miktarda antimadde üretemiyoruz ve
antimaddeyi elimizde patlamadan uzaya taşıyacak teknolojiye sahip değiliz.
Ayrıca gemiyi antimadde motorları veya bombalarıyla arkadan bu kadar hızlı
itmek geminin teneke kutu gibi ezilmesine yol açabilir (geminin eylemsizlik
ilkesi gereği hızlanmaya direnç göstereceğini akılda tutmak gerek). Bunu
önlemek için motorları geminin önüne yerleştirebilir ve gemiyi itmek yerine,
gemiyi römork gibi çekmelerini sağlayabiliriz ki Avatar filmindeki uzay aracı
da bu tür bir sistem kullanıyordu.
Kontrollü çılgınlık
Bu yüzden nükleer motorlu Atılgan (100 g’lik ivmelenmede parçalanmayacak kadar
sağlam olduğunu varsayarsak) ancak göreli daha az enerjik olan termonükleer
bombalar kullanabilir ve saniyede sadece (!) 9000 km hızla gidebilir.
Elbette hızlanmak kadar yavaşlamak da önemli ve Atılgan yalnızca komşu
yıldızlara giderken bu kadar hızlanacak. Gezegenlere ulaşmak içinse hızının
saatte 60 bin km, yani saniyede 17 km’yi (!) aşmaması gerekiyor.
Nitekim 2015’te Güneş Sistemi’nin dış sınırlarındaki cüce gezegen Plüton’a
ulaşacak olan New Horizons uzay sondası hedefine kısa sürede varmak için o
kadar hızlı gidiyor ki (saatte 84 bin km) bu araç asla yavaşlayıp Plüton’un
yörüngesine giremeyecek. Uzay boşluğuna dalmadan önce hızla Plüton’un yanından
geçecek ve cüce gezegenin fotoğraflarını çekerek kısa süre için bilgi
toplayacak.
Her ne kadar nispeten yavaş gitse de nükleer motorlu Atılgan aslında diğer
geleneksel uzay araçlarından iki kat hızlı giderek Mars’a üç ayda ulaşırdı.
Her durumda yavaşlamak ve gezegenleri radyoaktif serpintiden korumak için
motorları önceden kapatarak güvenli bir yörüngeye yerleşmesi gerekirdi.
Yapay yerçekimi
Nükleer motorlu bir gemiden söz ettiğimiz için itici levha, süspansiyon
sistemi, radyasyon kalkanı gibi ek parçalar kullanmak zorunda kaldık. Bu
sebeple Atılgan’ın uzunluğu da 300 metre değil, en az 1000 metre olmak zorunda
(Avatar filmindeki Venture Star’ı veya 2001 Uzay Macerası’nı hatırlayın).
Üstelik nükleer radyasyondan korunmak için herkes geminin ön tarafında
oturmalı.
Ayrıca yerçekimsiz ortamda insanların kas ve kemiklerinin eridiğini biliyoruz.
Öyle ki uzayda 1 yıldan uzun süre kalmak ölüm tehlikesine yol açıyor.
Uluslararası Uzay İstasyonu’nda yaşayan astronotlar bile Dünya’ya döndüğü
zaman yerçekimine tekrar alışmak zorunda kalıyor. Yere indiklerinde zayıflayan
kasları yüzünden bir süre ayağa bile kalkamıyorlar. Felçli gibi yatakta
taşınmaları gerekiyor.
Uzay tekerleği
Bu sebeple uzak yıldızlara veya gezegenlere yolculuk edecek olan gerçek
Atılgan’ın yapay yerçekimi üretmesi gerekiyor. Elbette Uzay Yolu’ndaki yapay
çekim teknolojisi elimizde yok. Bunun yerine 2001 Uzay Macerası filmindeki
gibi dev uzay tekerlekleri kullanabiliriz.
Fayton tekerleğine benzeyen bu tekerlekleri Atılgan’a yerleştireceğiz ve
astronotlar kendi etrafında dönen tekerleklerin yarattığı merkezkaç kuvveti
sayesinde yerçekiminin üçte biri şiddetindeki çekim alanında koşup spor
yapabilecekler (Aslında 2001 Uzay Macerası’ndaki tekerleğin yeterli çekimi
oluşturmak için iki kat büyük olması gerekiyordu ama bütçe sınırlamaları
Kubrick’i küçük bir sahne kurmaya zorladı).
Sürekli dönen bu uzay tekerleğinin aşınmasını önlemek için süperiletken
mıknatıslarla manyetik yastık sistemi kullanılacak. Uzay gemisi için gereken
enerjiyi ise 1,5 GWe’lik (gigawatt elektrik) bir nükleer reaktör sağlayacak.
Öte yandan, uzak yıldızlara veya gezegenlere değil de sadece Mars’a gidecek
kısa menzilli bir gemi yapmak istiyorsak Atılgan’dan çok küçük iki uzay kapsül
inşa edebilir ve bunları birbirine kabloyla bağlayabiliriz. Gergin kablonun
ağırlık merkezinin çevresinde dönen kapsüller tekerleğe ihtiyaç olmadan yapay
çekim üretebilir. Atılgan yapmak iddialı, karmaşık ve pahalı bir proje.
Soğutma problemi
Yıldızlararası yolculuk edecek uzay gemisi prototipleri üzerinde çalışan
Icarus Interstellar şirketinden mühendis Adam Crowl ise uzay gemilerindeki
başka bir sınırlamaya dikkat çekiyor: Aşırı ısınma.
Bir uzay gemisine nükleer reaktör takmak aslında işin kolay tarafı: Asıl sorun
bu reaktörü soğutmayı başarmak. Örneğin Amerikan uçak gemilerinde kullanılan
reaktörler teorik kapasitenin çok altında çalışıyor. Bu gemilere nükleer
santral boyunda daha güçlü reaktörler taksaydık, kalın bir zırh ve özel
soğutma sistemleri kullanmak gerekirdi.
Aynı şey Atılgan için de geçerli. Atılgan’ı uzayda soğutmak için dev termal
radyatörler kullanmamız gerekecek. Bu da geminin Atılgan’dan çok, sayısız
güneş paneli ve girintili çıkıntılı antenle dev bir kirpiyi andıran
Uluslararası Uzay İstasyonu’na benzemesine yol açacak. Crowl’un dediği gibi:
“Fizik mühendisliği estetikten anlamaz”.
Sıvı soğutma
Bu konudaki en gerçekçi bilimkurgu yaratısı Mass Effect video oyunları. Mass
Effect’teki uzay kruvazörleri silah sistemleri aşırı ısınmadan önce sadece 20
dakika savaşabiliyor. Soğutma için de geminin gövdesinin iki yanını saran özel
seramik şeritler kullanıyor.
Elektrikli sobaların bobinleri gibi karanlıkta parlayan bu şeritler geminin
lazerlerinin, motorlarının, füzyon reaktörünün ve bilgisayarlarının ürettiği
atık ısıyı uzaya veriyor. Oyunda yer alan savaş gemileri kabindeki muazzam
ısıyı soğuran sıvı sodyum ve lityum tabanlı bir soğutma sistemi de kullanıyor.
Geminin burnundan uzaya saçılan sıvı sodyum damlaları uzayda soğuduktan sonra
geminin kıç tarafından emilip sıvı soğutma tanklarında toplanıyor.
Oysa gemi sert manevra yaptığında, örneğin aniden iskeleye kırdığında
damlacıklar uzayda kayboluyor. Dolayısıyla bu tür güçlü soğutma sistemlerinin
bile bir kullanım ömrü var. Sıvı sodyum ve lityum azalınca işe yaramıyorlar.
Enerji problemi
Bu tür gelişmiş soğutma teknolojileri olmadan gemilere büyük nükleer reaktör
takmak şimdilik mümkün görünmüyor. Üstelik gemilere küçük nükleer reaktör
takmak hiç mümkün değil!
Bununla ilgili olarak internette son zamanlarda bir “toryum araba” efsanesi de
aldı yürüdü. Güya Cadillac mühendisleri radyoaktif toryum kullanan mini
nükleer reaktör sayesinde 100 yıl yakıt almadan giden otomobil üretmişler
(aslında 2009 yılında tasarladıkları konsept arabadan türemiş bir masal bu).
Bu bir efsane, çünkü arabaya sığacak kadar küçük bir reaktördeki nükleer
tepkimeler de çok küçük hacimlerde gerçekleşecektir. Bu da o reaktörün aşırı
ısınarak erimesine veya arabanın içinden çevreye ölümcül gama ışınları
yaymasına sebep olacaktır. İşte bu yüzden dünyada hem çok güçlü ve hem de çok
küçük nükleer reaktörler kullanamıyoruz.
Kısacası, bugünkü teknoloji ile Atılgan’a nükleer reaktör yerleştiremeyiz.
Ancak, Atılgan’da Güneş Sistemi’nin dışına çıktığı söylenen Voyager 1 uzay
sondasını çalıştıran RTG jeneratörlerini kullanabiliriz (Tabii Radyoizotop
termoelektrik jeneratörleri nükleer reaktör sınıfına girmiyor). RTG sistemi
Güneş’ten ve güneş panellerinin elektrik üretmekte kullandığı güneş ışığından
uzaklaşan uzay gemisine gereken enerjiyi sağlayacaktır.
Her durumda NASA Glenn Araştırma Merkezi’nden havacılık ve uzay mühendisi Marc
Millis elimizdeki teknoloji ile Atılgan’ın benzerini yapmanın imkansız
olduğunu söylüyor. 50 yıl içinde ışık hızının yüzde 10’uyla yıldızlara
yolculuk eden bir gemi yapabiliriz ve bu araç ince uzun bir rokete
benzeyecektir ama Atılgan’a dış görünüş itibarıyla benzeyen bir gemi inşa
edemeyiz.
Yapabileceklerimiz
Bununla birlikte Uzay Yolu’nda gördüğümüz pek çok teknoloji gerçek oldu. Kayar
kapılar 25 yıldır Migros marketlerde kullanılıyor. Kaptan Kirk’ün iletişim
cihazı da bir değil, iki kez gerçek oldu: Biri telsiz, diğeri cep telefonu.
Bunun dışında jiroskop, ısı sensörü, hareket sensörü ve radyo antenleriyle
donatılan akıllı telefonlar Uzay Yolu’ndaki mobil analiz cihazı
“tricorder”ların yerine geçti. Hatta günümüzdeki Android tabletler ve iPad’ler
90’lı yıllardaki Uzay Yolu dizilerinin e-kalemli tabletlerinden çok daha
gelişmiş ürünler (Siz de Scientific SciFi Scanner Lite uygulamasını Android
cihazınıza kurarak telefonunuzu bir tricorder’a dönüştürebilirsiniz).
Icarus Interstellar şirketinin kurucu ortağı Richard Obousy de aynı kanıda ve
biraz da esprili bir şekilde, Uzay Yolu yapımcılarına “1990’larda bir iPad
gösterip bunun 23. yüzyıl teknolojisi olduğunu söyleseydiniz size inanırlardı”
diyor.
Yemek basan 3B printerlar
Icarus Interstellar’dan havacılık ve uzay mühendisi Andreas Hein, şimdiden et
ve bitki basan 3B biyoprinter prototiplerinin geliştirildiğini belirterek Uzay
Yolu’nda yemek hazırlayan replikatörlerin de yakında gerçek olacağını
söylüyor. Bunlar dizide olduğu gibi gıda moleküllerini bir araya getirerek
çalışmayacak ama un, nişasta, şeker gibi malzemelerden istediğimiz yemeği
“basabilecek” (çikolata basan örnekleri birkaç yıldır kullanımda).
3B biyoprinterda basılmış bu tür hazır yemekler ısıt-ye ve ısıt-kupaya dök-iç
formatında ya da Uluslararası Uzay İstasyonu’nda olduğu gibi poşetler içinde
sunulabilir. Tek yapacağımız bu teknolojiyi Migros raflarında gördüğümüz hazır
yemeklere uyarlamak.
Peki ya NASA’nın Evren’in genişlemesinden sorumlu gizemli karanlık enerjiden
yararlanan devrimsel bir kuantum uzay motoru test ettiği doğru mu? Hiç yakıt
kullanmayan bir kuantum motoru var mı ve bu motor bir gün uzayda ışıktan hızlı
yolculuk için kullanılacak warp sürüşüne gerekli itici kuvveti sağlayabilir
mi?
Orion Projesi 1958: İnsanların atmosferde atom bombası patlatarak uzaya roket
uçurmayı hayal ettiği çılgın yıllar (Filmde gördüğünüz patlamalar nükleer
patlama değil, kimyasal patlayıcılarla yapılan testler).
Nükleer motorlu uzay gemisi Orion ile Mars’a yolculuk (Nükleer motor uzayda
çalışacak. Gördüğünüz her ışık çakması aslında termonükleer patlama. Evet,
1960’larda Mars’a 3 ayda böyle gitmeyi hayal ediyorduk).
10 yıl içinde Kaptan Kirk’ün gemisini inşa edebilir miyiz?
Aslında makul bir soru: Uluslararası Uzay İstasyonu’nu inşa ettik, Mars’a
Curiosity keşif aracını ve Satürn’e Cassini gözlem uydusunu gönderdik. 1977’de
fırlatılan Voyager 1 sondası ise en azından güneş rüzgarının etki alanının
dışına çıkma açısından Güneş Sistemi’ni terk ederek yıldızlar arası uzaya
girdi. Füzyon motoru ile yakın yıldızlara 10 yılda gitmesi planlanan teorik
uzay gemisi haberlerini de internette okuyoruz. Öyleyse yıldız gemisi
Atılgan’ı ne zaman inşa edebileceğimizi de sorabiliriz.
Uzay Yolu dizileri ve filmlerinin incisi Atılgan’la 1966 yılında tanıştık,
karizmatik kaptan Kirk’le sivri kulaklı Spock’ı tanıdık. İlk Uzay Yolu dizisi
2260’larda geçiyor ve insanoğlunun diğer uzaylılarla birlikte yüzlerce
gezegene yayılan bir uzay uygarlığı kurmasını anlatıyordu (Birleşik Gezegenler
Federasyonu). Yıldız gemisi Atılgan warp sürüşü ile ışıktan hızlı yolculuk
ederek yakın yıldızlara birkaç saat içinde ulaşabiliyordu.
En yakın komşu yıldız Proxima centauri‘ye ışık hızıyla yaklaşık 4 yılda
gidebileceğimizi ve Einstein’ın görelilik teorisi uyarınca ışık hızıyla
gitmenin imkansız olduğunu düşündüğümüzde, ışıktan hızlı yolculuk eden bir
gemi yapmayı hayal etmek insanı gerçekten heyecanlandırıyor. Peki NASA
uzmanları bu konuda ne diyor? Gerçek hayatta Atılgan inşa etmek mümkün mü?
Üzüntü ve muz kabuğu
NASA eğitmenlerinden mühendis Robert Frost’a göre önümüzdeki on yılda bırakın
ışıktan hızlı yolculuk eden bir uzay gemisini, Atılgan büyüklüğünde olan ama
ışıktan yavaş giden bir gemiyi bile inşa edemeyiz. Neden? Çünkü çok pahalı.
Einstein’ın görelilik teorisinin bazı özel çözümlerinde “teorik olarak”
ışıktan hızlı yolculuğa izin veren warp sürüşü konusunu iki yazıda ele
almıştık. Hatta son yazıda warp sürüşüyle ilgili teorik ilerlemeler
kaydedildiğini de söylemiştik ama şimdi spekülasyonu bir kenara bırakalım ve
elimizdeki teknolojiye göre düşünelim: Bugünkü teknolojiyle Atılgan inşa etmek
mümkün mü?
Gerçekçi olacağız
Bu yazıda bilimkurguya girmiyoruz, sadece gerçek teknolojiyi anlatıyoruz.
Dolayısıyla warp sürüşü, ışıktan hızlı yolculuk, dilityum kristalleri, foton
torpilleri, enerji kalkanları, fazer ışınları ve insanları gemiden Dünya’ya
ışınlayan gelişmiş cihazlardan söz etmeyeceğiz.
Bunun yerine mevcut mühendislik tekniklerini, inşaat ve makine teknolojisini
kullanarak uzayda Atılgan kadar büyük bir gemi inşa edip edemeyeceğimize
bakacağız.
Atılgan ne kadar büyük?
Atılgan 288 – 305 metre uzunluğunda, 190 bin – 220 bin ton ağırlığında 21
katlı bir gemi ve 430 kişi taşıyor (bu yazıda sadece Orijinal Dizi’de
gösterilen Atılgan’ı baz alıyoruz).
Öyleyse nereden başlayalım? Gerçek hayattan ve Uluslararası Uzay
İstasyonu’ndan (ISS) başlayabiliriz. ISS uluslararası bilim tarihinin en büyük
projesi olarak biliniyor ve bu istasyonun tasarım macerası 1980’lere uzanıyor
fakat Dünya yörüngesindeki inşaata ancak 90’larda başlayabildik.
ISS’in baş müteahhidi seçilen Boeing şirketi 1993 yılında işe başladı ama bu
çok pahalı bir proje olduğu için ilk modülü ancak 1998 yılında uzaya
fırlatabildiler. ISS’i inşa etmek için on yıl boyunca 16 ülke çalıştı ve bu
işe yaklaşık 135 milyar dolar para harcandı.
Sadece ABD’nin kullandığı modülleri uzaya yollamak için 26 uzay mekiği uçuşu
gerekti. Ruslar da her Rus modülü için ayrı bir roket kullandılar. İstasyonun
servis, laboratuar, kenetlenme ve yaşam modüllerini birleştirmek için
astronotlar uzayda 40 gün çalıştı.
Ya Atılgan?
Atılgan’ın ne kadar büyük olduğunu gördünüz. Ham maddesi titanyum olan
Atılgan’ı inşa etmek için uzaya binlerce roket fırlatmamız gerekir. Ancak bunu
bırakın ve Amerika’ya sadece şunu sorun: 220 bin ton titanyum kaç dolara mal
oluyor. Sorunun cevabı yaklaşık 660 milyar dolarla dudak uçuklatan cinsten.
Sonra da 220 bin ton titanyumu uzaya fırlatmanın maliyetini hesaplayın.
Bu açıdan baktığımızda gemiyi Dünya’da değil, uzayda inşa etmenin daha pahalı
olduğunu görüyoruz. Öte yandan Atılgan’ı J. J. Abrams’ın yeni filmlerinde
olduğu gibi Dünya’da da inşa edemeyiz. Çünkü elimizde 220 bin ton ağırlığında
ve 300 metre uzunluğunda olan bir uzay gemisini yörüngeye fırlatacak kadar
güçlü bir roket yok.
Nükleer motorlu roket kullanmadan bunu yapamayız ve tahmin edebileceğiniz gibi
nükleer motorlu roketler de dünya atmosferini radyoaktif gazlarla
kirletecektir. Gemiyi parça parça inşa edip prefabrike birimleri uzaya
fırlatmak mümkün ama burada binlerce roket fırlatmaktan söz ediyoruz. Dünya
ekonomisi bunu kaldırmaz.
Uzayda inşaat
Astronotların uzayda inşaat ve tamirat yapmak için nasıl sıkı bir eğitimden
geçtiğini biliyorsunuz. Bunun için sinirleri çelik gibi sağlam olan insanları
seçiyorlar. En iyi okullardan mezun olan astronotları sıkı bir eğitime tabi
tutuyorlar.
Örneğin astronotlar uzaydaki ağırlıksız ortama alışmak için dev havuzların
içinde çalışıyor. Uzay giysisi giyip havuza dalıyor ve havuzun dibindeki
istasyon maketleri üzerinde uzay elbisesini yanlışlıkla yırtmadan çalışmayı
öğreniyor.
Bu iş savaş uçağı pilotları ve Formula 1 yarış pilotlarının yaptığından daha
stresli bir iş, ayrıca çok dikkat istiyor. Astronotlar suda ağırlıksız ortamda
çalışmayı öğreniyor ama uzayda su ve hava yok, dolayısıyla hareketleri
zorlaştıran su direnci de yok. Buna alışmak için aniden dalışa geçen ve
ardından tekrar tırmanan eğitim uçaklarının yarattığı geçici ağırlıksız
ortamdan yararlanıyorlar. Bu uçakların kabini istifra poşetleriyle dolu ve
yolculuğun gayri resmi adı da vomit comet (kusmuk fıskiyesi).
Öte yandan uzay giysileri iri ve hantal donanımlar. Uzayda ağırlık yok fakat
elbiseyle birlikte yüzlerce kiloluk kütleniz var. Bu sebeple ağırlıksız
ortamda en ufak bir hareketle yoldan çıkabilir, kolumu yavaş oynatayım derken
hızla bir radyo antenine çarpabilirsiniz.
ISS’in parçalarını Dünya yörüngesinde birleştirmek 40 gün sürdü (aralıksız
çalışmadıkları için toplam süre daha uzun). Şimdi dev Atılgan’ı uzayda inşa
etmenin ne kadar süreceğini düşünün. Uzay istasyonunda yalnızca 6 kişi var.
430 kişilik Atılgan içinse yüzlerce astronotun yıllarca çalışması gerekecek.
Sizce kaç iş kazası olur? Burası uzay, kazalar hayati risk taşıyor.
Prefabrike inşaatın sınırları
Robert Frost’a göre ISS’in en büyük avantajı bütün modüllerin Dünya’da inşa
edilmiş olmasıydı. Atılgan’ın ise modüler olmadığını görüyorsunuz. Bazı
parçaları Dünya’da üretsek bile geminin bütün parçalarını uzaya fırlatmanın
mümkün olmadığını da söylemiştik.
Bu yüzden Atılgan’ı bir uzay tersanesinde inşa etmemiz gerek, yani işi gücü
bırakıp uzayda bir de tersane kuracağız. Onun inşaatı ve riskiyle uğraşacağız.
Sonra da Atılgan’ı inşa edeceğiz. Oysa uzayda bu kadar büyük bir tersane
kurmayı öğrenmek bile yıllar alır. Kazaları önlemek için güvenli inşaat
teknikleri geliştirmemiz gerekiyor.
Yalnızca iş kazaları ve regülasyonlardan söz etmiyoruz. Bir de Atılgan’ın
güvenli olması lazım. Motorları çalıştırınca patlayan defolu bir gemi inşa
etmek istemeyiz. Atılgan’ın teknesine, omurgasına ne kadar yük binecek? Gemiyi
nasıl tasarlayalım? Bütün bunlar ayrı bir macera.
Hikaye daha yeni başlıyor
ABD donanmasının uçak gemileri 11 bin ton uçak yakıtı taşıyor. Uzay Yolu
dizilerinde Atılgan’ın da yakıt taşıdığını biliyoruz. Hayır, impuls (içtepi)
motorlarından, yani füzyon roketlerinden veya warp çekirdeğinden söz
etmiyoruz. Anti madde ve döteryumdan da söz etmiyoruz. Atılgan’ın uzayda
manevra yapmakta kullandığı manevra iticilerinden bahsediyoruz!
Web’de yaptığım taramada Atılgan gibi bir yıldız gemisinin 10 ila 12 manevra
iticisi kullandığını gördüm. Bilimkurgu görselleri olduğu için kesin sayıyı
tespit etmem mümkün olmadı. Gerçek hayatta ise bir yıldız gemisinin yüzlerce
küçük manevra roketine ihtiyacı olurdu. Çünkü Atılgan’ın filmlerdeki gibi
zarif ve çevik olması için 12 itici yeterli değil.
Bu da bizi Amerikan uçak gemilerine geri getiriyor: Uzaya oksijen, su,
döteryum, 430 kişiye yetecek erzak, anti madde, yedek parça vb. taşımakla
kalmayacağız. Bir de 10 bin ton roket yakıtı taşıyacağız.
Ancak manevra roketleri gemiyi uzayın derinliklerine taşıyamaz ve bu kadar
büyük bir gemiyi kimyasal roketlerle itemeyiz. Bugün uzaya uydu fırlatmakta
kullandığımız düşük verimli kimyasal roketler milyarlarca ton yakıt gerektirir
ve bunu taşıyacak kadar büyük yakıt tankı da 300 metrelik bir gemiye bile
sığmaz.
Bu sorunu aşmak için henüz icat etmediğimiz füzyon motorlarını ve warp
sürüşünü kullanmamız gerekiyor veya nükleer motor geliştireceğiz ki bu da
aşağıda anlattığımız gibi radyasyon riski taşıyor.
Enerji sorunu
Bugünkü güneş enerjisi teknolojisi ile güneş ışığını elektriğe çevirmek ve
istasyondaki modülleri çalıştırmak için (havalandırma, soğutma vb.) 3670
metrekarelik güneş paneli kullanmamız gerekiyor. Üstelik uzay istasyonunda 6
kişi, Atılgan’da ise 430 kişi var!
Bu durumda nükleer enerji kullanabiliriz. Amerikan uçak gemileri 48 uçak, 8
destek uçağı, 6 helikopter, deniz piyadeleriyle birlikte 6000 mürettebat ve
yaklaşık 11 bin ton yakıt taşıyor. Ancak bu gemilerde nükleer reaktör
kullanılıyor ve nükleer yakıtı 20 – 25 yılda bir yenilemek yeterli oluyor.
Ancak uzayda nükleer reaktör çalıştırmak başka bir şey. Öncelikle donanmanın
kullandığı hantal ve riskli sıvı soğutma sistemlerini uzayda kullanamayız.
Bunun yerine başka bir tasarım tercih etmek gerek ve bu da ayrı bir yazının
konusu olur. Öte yandan, Atılgan için uzaya yüzlerce kilogram radyoaktif madde
ve radyasyon zırhı olarak da yüzlerce ton metal göndermemiz gerekecek.
Peki ya bir kaza olursa? Fırlatma sırasında roket patlar ve radyoaktif madde
Dünya atmosferine saçılırsa? İşte bu yüzden NASA Mars’a insan göndermek için
nükleer motorlu uzay gemisi kullanmak istemiyor.
Aynı sebeple küçük uzay araçlarında aslında oldukça güvenli olan radyoizotop
termoelektrik jeneratörler de kullanmıyor (RTG). Uzaya nükleer yakıt taşımak
hem bir güvenlik sorunu hem de uluslararası politika sorunu. Dünya ülkeleri ve
bizzat Amerikan vatandaşları ABD’nin uzaya nükleer yakıt göndermesine izin
vermiyor.
Öyleyse durum umutsuz mu?
Yazının başındaki “üzüntü ve muz kabuğu” ifadesini şimdi daha iyi anlıyoruz.
Peki Atılgan’ı inşa edemesek bile, uzay gemilerimizde Atılgan’da gördüğümüz
bazı teknolojileri kullanamaz mıyız? Yazının ikinci bölümünde Uzay Yolu’ndaki
hangi teknolojilerin artık gerçek olduğunu anlatıyoruz.
------------------------------------------------------------
The Science of Star Trek
At Best Computer Science Degrees, we thought it would be fun to take a look at
the science and technology behind Star Trek. In this infographic, we analyze
the scientific plausibility of various aspects of the Star Trek universe,
listed from most plausible to least plausible.
Wormholes. Warp engines. Transporters. Replicators. Certainly, much of the
universe as imagined by "Star Trek" creator Gene Rodenberry is truly science
fiction. But how much of it is reality - or could ever be reality?
LISTED MOST PLAUSIBLE TO LEAST PLAUSIBLE
Communicators
That cellphone in your pocket? Pretty advanced stuff; and more convenient than
the communicators Kirk and Spock would flip open on an alien world to talk
with the ship. You can share images and videos on top of all that person-to-person
communication, something that didn't even happen on "Star Trek".
Ship's computers
The basic principal behind a single, all-controlling computer on a starship-voice
commands, auto-pilot, navigation systems, simple questions-exist today in a
variety of forms. From true voice command of computers to Apple's Siri
assistant on its new iPhones.
Today's computers can render videogame and movie special effects far more
realistic than what appeared in the original "Star Trek" series and often more
believable than those in newer series-if not the newest in the film series.
Computers are capable of combing databases to help track down criminal
suspects and potential terrorists, helping law enforcement connect those dots.
Computers have helped revolutionize every industry, from construction to
health care.
Matter-antimatter power generation
The essential philosophy behind the propulsion of starships in the Star Trek
universe is the reaction between matter and antimatter. Scientists recently
have created antimatter in microscopic quantities and are currently studying
the physics applications of it. So while it isn't yet possible to produce
amounts of the substance that would be useful for power generation, this is
another area where the science of Star Trek is basically plausible.
Impulse engines
Impulse engines are rockets based on a fusion reaction. The technology doesn't
exist yet, so we'll have to make due with our chemical-fueled rockets for now,
but such innovation is within the bounds of real engineering-many years from
now.
Androids
Lt. Commander Data, a fully artificial individual, is perhaps the ultimate
goal of those striving to advance the cause of artificial intelligence. The
android Data is a self-aware and intelligent human-seeming machine. The
sophistication required to allow a computer to totally replace a human brain
simply doesn't exist-and may never-but the bounds of computer science are
being expanded all the time.
Aliens
Most scientists now agree that life probably exists in other solar systems.
They may not be as intelligent as we are and they probably don't look anything
like us, but the chemical elements for carbon-based life (like that on Earth)
are common throughout the universe.
Sensors and tricorders
Today we can employ vibration sensors, sonar, radar, laser ranging, various
kinds of light wavelength detectors and energetic particle detectors, and
gravimeters. We can take a 3D scan of the interior of solid objects (like the
human body). While not all of the sensors on the show are possible (like long-range
sensors providing data immediately), the tricorders imagined on the show
aren't that far removed from a doctor looking at a patient's X-ray on an iPad.
Cloaking devices
Very crude cloaking materials have been developed, but nothing resembling the
ability to hide an entire ship from view.
Shields
Scientists have conceptualized ways to protect space travelers from cosmic
radiation by deflecting electrically charged objects using electromagnetic
fields; this theory might resemble the impressive power of a starship's
deflector arrays.
Tractor beams
Large magnets, though not in beam form, potentially could tow some metal
objects through space.
Artificial gravity
Specially designed magnetic fields could do a similar job to the artificial
gravity imagined in the realm of Star Trek, though it would wreak havoc on
metal equipment. Scientist believe the creation of artificial graviton
particles is imaginable, but it's far beyond any technology or process that
exists today.
Subspace communications
There are no realistic physics behind the idea of subspace communications that
would enable face-to-face discussions over distances of thousands of light-years.
But the concept of subspace within a space continuum was discovered decades
ago and is alive in physics today; theories say that our space-time may have a
dozen dimensions.
Phasers
The military currently has phaser-like stun weapons, using microwaves to cause
extreme discomfort to skin. Laser weapons, while still in development, have
greatly advanced in capabilities.
Healing rays
The closest thing to the magical medical device that can heal broken bones or
seal wounds is the laser surgery doctors often use to cauterize or seal tissue
and repair detached retinas. There is some evidence that weak electrical
currents can accelerate the healing of bones-nothing like the almost immediate
healing of the Star Trek sickbay.
Replicator
Replication of simple structures is possible today via a printer-like device
that creates objects by building layer upon layer of thin material. That's a
far cry from a meal materializing from a replicator.
Transporter
Nothing in today's world of physics comes close to the ability to take matter-a
person-and beam them over great distances, sometimes through other matter,
reconstituting them in perfect working order at the destination.
Small numbers of atoms and photons have been teleported, though the principal
use of this trick is likely to be in quantum computer development, which has
the potential to solve highly complex mathematical problems extremely quickly.
Holodeck
The potential for immersive realities has long been a dream of videogame
makers, but the problem exists in creating fully interactive, tangible
environments. Assembling light in a hologram to produce a three-dimensional
structure is simply too far beyond our capabilities today, though crude
virtual reality environments do exist now.
Universal language translator
A purely imaginary device, the universal translator enabled plots to advance
that involved people of many species without the hassle of learning each
other's languages. There is little possibility such an invention could ever
become reality, as the device translates to and from languages of newly
discovered species.
Interstellar warp drive
Warp drive would depend on revolutionary discoveries in quantum physics, as
even those physicists who are experts in space-time continuum research all say
nothing can travel faster than the speed of light.
Wormhole interstellar travel and time travel
Neither of these discoveries, while a common occurrence throughout the Star
Trek universe, is remotely possible by today's understanding of science.
SOURCE: David Allen Batchelor, NASA Goddard Space Flight Center
Star Trek: How Warp Drive Works
