AstronomiMühendislik

Venüs Keşfinde Zeplinler ve Bulut Şehirleri

Çeviren: Mert Günçiner                           Düzenleyen: Esranur Maral         

Özet: Mars gezegeninden önce Venüs gezegenine mürettabatlı bir keşif yapılmalı mı? NASA’daki bazı araştırmacılar, olası Venüs keşifleri için zeplinlerle birlikte kurulabilecek bulut şehirlerini teklif etti.

img
(Kaynak: NASA Langley Araştırma Merkezi)

Yıllarca Mars gezegeninin sıradaki keşiflerimiz adına en uygun yer olduğu düşünüldü. Güneş Sistemimizde Mars dışındaki herhangi bir gezegen bizlere Dünya benzeri bir çevre sunmuyor. Ayrıca Venüs hariç, bize diğer gezegenlere kıyasla daha yakın konumda başka bir gezegen de yok. Fakat Venüs gezegenini keşfetmek için aşılması gereken birçok engel var: Venüs’ün yüzeyi cehennem gibi, 92 atmosfer basıncına sahip ve yüzey sıcaklığı neredeyse 500 °C.

Peki Venüs’ün yüzeyi insan yaşamı için uygun olmadığına göre yüzeyi boş verip bulutları denesek? Virginia eyaletinde bulunan NASA’nın Langley Araştırma Merkezindeki Sistem Analizi ve Fikirler Müdürlüğünden Dale Arney ve Chris Jones bu fikir üzerine araştırma yapıyor. Belki de insanlar, güneş enerjisiyle çalışan zeplinlere binerek Venüs’ün atmosferinin üst bölgelerinde gezinti yapabilir. Arney ve Jones’a göre Mars’a insan göndermeden önce Venüs’e gitmek daha mantıklı olabilir.[1]

img
Venüs’ün ekvatoru etrafındaki rüzgârlar, bir zeplini gezegenin etrafında 110 saat boyunca taşıyabilir. (Kaynak: ESA/MPS/DLR/IDA)

NASA’nın Yüksek İrtifalarda Venüs Harekâtı Fikri (High Altitude Venus Operational Concept, HAVOC) görevi de bu bağlamda Venüs’ün yüzeyinden ziyade atmosferinde yapılacak keşiflere yönelik bizlere fikir sunuyor. “Venüs’ü ziyaret edip orada keşif yapma fikrini duyunca çoğu insanın aklına gelen ilk gelen şey, oranın kurşunu bile eritebilecek sıcaklıkta ve okyanusun 1,5 kilometre altındaki basınçlara sahip yüzeyi oluyor.” diyen Jones şöyle devam ediyor: “Bence çoğu insan, oranın görece daha misafirperver sayılabilecek atmosferini akıllarına getirmiyor. Böylelikle orada nasıl faaliyet gösterebileceğimiz üzerine de kafa yorulmamış oluyor.”

5 Aşamada Venüs Kolonisi Kurmak

  1. Aşama: Robotik keşif.
img

2. Aşama: Gezegen çevresinde mürettebatla yapılacak 30 günlük yörünge.

img

3. Aşama: Gezegen atmosferinde mürettebatla yapılacak 30 günlük görev.

img

4. Aşama: Gezegen atmosferinde mürettebatla yapılacak 1 yıllık görev.

img

5. Aşama: İnsanlığın kalıcı olarak yerleşmesi.

img

(Görsellerin kaynağı: NASA Langley Araştırma Merkezi)

Yüzeyinin 50 kilometre yukarısında Venüs, bir atmosferlik basınca ve Dünya’dakinden biraz daha az bir yer çekimine sahip. Buna karşılık Mars, Dünya’nın yüzde birinden daha az bir “deniz seviyesi” atmosfer basıncına sahip ve yer çekimi de Dünya’dakinin üçte birine denk. Venüs’ün 50 kilometre yükseklikteki sıcaklığı 75 °C, yani Dünya’daki en yüksek sıcaklıktan 17 derece daha fazla. Mars’taki ortalama değer ise −63 °C. Korunmasız bir insan için öldürücü düzeyde olmalarına rağmen iki koşulda da idare edilebilir.

Daha da önemlisi, Mars’a kıyasla Venüs’ten elde edilebilecek güneş enerjisi miktarı ve radyasyonlara karşı Venüs’ün sağlayacağı korumadır. Bir astronotun Venüs atmosferinde maruz kalacağı radyasyon miktarı Arney’e göre: “Neredeyse Kanada’da karşı karşıya kalınacağı kadar.” Astronotlar Mars’ta korunmasız olduklarında günlük yaklaşık 0,67 milisievertlik bir radyasyona maruz kalabilir. Bu da Dünya’daki miktarın 40 katı kadardır. Mars’ta maruz kalınacak radyasyon miktarını azaltmak adına oradaki yerleşkelerini yüzeyin birkaç metre altına kurmaları gerekebilir. Venüs’te kazanabileceğimiz güneş enerjisi miktarıysa Dünya’dakinden %40, Mars’takinden %240 daha fazladır. Tüm bunlar hesaba katıldıktan sonra başka bir engelle karşılaşılmadığı sürece Jones, Venüs’ün atmosferinin üst katmanları için “Muhtemelen uzayda bulabileceğimiz en Dünya benzeri ortam.” diyor.

Önemli bir diğer nokta ise Venüs’ün Mars’a kıyasla Dünya’ya daha yakın olmasıdır. Venüs ile Dünya’nın yörüngelerinin zaman içinde birbirleriyle aynı hizaya gelmesi nedeniyle Venüs’e yapılacak mürettebatlı bir görev, günümüzün ve yakın geleceğin itki teknolojilerini kullanarak 440 gün sürer: 110 gün dışarıda, 30 gün kalış ve varır varmaz görevi iptal edip doğrudan Dünya’ya dönüş yapabilme seçeneğiyle birlikte 300 günlük bir geri dönüş zamanı. Bu, uzayda geçirilecek upuzun bir süre gibi gözükebilir, kesinlikle öyle zaten. Fakat Mars’a aynı itki teknolojisiyle gidip gelmek en az 500 gün alacaktır. Gerçekçi bir Mars görevi muhtemelen 650 ila 900 gün arası sürecektir (ya da daha uzun) ve istenilen yörüngesel hizalanmanın beklenmesi gerektiğinden dolayı görevi iptal edip daha erken eve dönebilme seçeneği olmayacak. Bir şeyler ters giderse astronotlar, dönüşleri uygun olana kadar Mars’ta zaman öldürmek zorunda kalacak.

Görevine Venüs atmosferini keşif amaçlı gönderilecek bir robotla başlayan HAVOC, birkaç farklı görevin birleşmesinden oluşuyor. Bunun akabinde Venüs gezegeninin yörüngesinde geçirilecek 30 günlük bir mürettebat görevi var. Devamında da 30 günlük bir atmosfer ziyareti. Sonra gerçekleşecek görevlerde mürettebat iki yılını atmosferde geçirecek. Bununla birlikte, insanlar oradaki uçan bulut şehirlerine kalıcı olarak yerleşecek.

Bu görevleri esas anlamlı kılan nitelikler atmosfer keşfinde öne çıkıyor: helyumla doldurulmuş güneş enerjili zeplinler. Bunun robot uyarlaması 31 metre kadar (Goodyear keşif balonunun yarısı kadar.) ve mürettebatlı uyarlamasıysa yaklaşık 130 metre kadar olacak (Bir Boeing 747’nin iki katı kadar.) Bu zeplinin üst kısmı 1.000 metrekareden daha fazla yer kaplayan Güneş panelleriyle yığılı olacak ve aletler için alttan sarkan bir gondola sahip olacak. Mürettebatlı zeplinse küçük bir yaşam alanıyla birlikte astronotların Venüs yörüngesine veya eve dönebilmek için kullanabileceği bir tırmanma aracına sahip olacak.

Venüs’e gidecek bir zeplin tasarlamak basit bir şey değil. Hatta o aracı insanlarla birlikte göndermek işi daha da zorlaştırıyor. Mürettebatlı görev Venüs yörüngesinde buluşma aşamasını da içerecek. Burada zeplin, uzay aracının içerisine katlanacak ve Venüs’e çok önceden yollanmış olacak. Yoluna başka bir taşıma aracıyla devam edecek olan insanlar (NASA’nın Deep Space Habitat aracı gibi), zeplinle Venüs yörüngesinde birleşecek.

İniş yapılacak bir yüzey olmadığı için bu iş çok zor olacak denebilir. “Örneğin Mars’a gittiğinizi düşünün, o zaman doğal olarak bir ‘giriş, alçalış ve iniş’ süreci olacak demektir, yani EDL (entry, descent, landing.)” diyen Arney şöyle ekliyor: “Öyle ki bizim durumumuzda bir ‘iniş’ başarısızlık anlamına gelir. O yüzden bizde ‘giriş, iniş ve şişme’ olacak, yani EDI (entry, descent, inflation.)”

Zeplin, Venüs atmosferine bir koruyucu kalkan (airshell) içerisinde saniyede 7.200 metre hızla girecek. Koruyucu kalkan sonraki yedi dakika içerisinde hızı saniyede 450 metreye düşürecek ve bir paraşüt açarak devam eden düşüş sırasında bir yavaşlama sağlayacak. Tam da bu noktada işler kızışıyor. Koruyucu kalkan düşüp gidecek ve saniyede 100 metreyle ilerleyen zeplin, açılıp kendini şişirmeye başlayacak. Zeplin şiştikçe onu sağa sola çekip yukarı ittiren kuvvetler artacak ve paraşüt gereksiz hâle gelecek. Bu noktada ağırlık yapmaması adına paraşüt de fırlatılıp atılacak ve zeplin tamamıyla şişmiş olacak. Eğer her şey beklendiği gibi giderse Venüs’ün yüzeyinden 50 kilometre yüksekliğe ulaşınca sakin bir şekilde havada yüzecek.

Zeplin Fikri – İnsanlı Görev

img airship concept, human mission
(Kaynak: NASA Langley Araştırma Merkezi)

Atmosferin en kararlı olduğu bölge olan Venüs’ün ekvatorundaki rüzgârlar saniyede yaklaşık 100 metre hızla gezegenin çevresinde 110 saatte yol alıyor. Venüs’ün kendisi zar zor dönüyor ve bir Venüs günü bir Venüs yılından daha uzun sürüyor. Yavaş geçen günler o kadar önemli değil çünkü kullanışlı sayılabilecek 110 saatlik rüzgâr dolaşımı yeni gece gündüz döngüsünü temsil edecek. Rüzgârlar da kuzeye doğru yön değiştirdiğinden, zeplin rotada kalabilmek için güneş enerjisinin bol olduğu zamanlarda güneye doğru hareket etmeli ve güç tasarrufu yapması gerektiği zamanlardaysa kuzeye doğru süzülmeli.

Bu sırada insanlar, NASA’nın hâlihazırdaki Uzay Keşif Aracı tasarımlarından ilham alınarak düşünülmüş 21 metreküplük yaşam alanlarında bilim üretmekle meşgul olacak. Aracın dışına çıkmak için pek bir sebep yok, bu sebeple böyle bir seçenek hiç olmayacak. Böylece her şey, bir Mars gezisine kıyasla kısmen daha basit ve güvenli olacak (belki biraz daha az heyecanlı).

img
Venüs’e varıp tekrar geri dönebilmek için birkaç kalkış ve iniş yapılmalı. (Kaynak: NASA Langley Araştırma Merkezi)

Zeplinin 70 bin kilogramlık bir yük taşıma kapasitesi olacak. Bunun 60 bin kilogramı; zeplinin altından asılı, kanatlı ve iki aşamalı bir roket olan tırmanma aracına ait (Bu tanıdık geliyor olabilir çünkü kendisinden çok daha küçük olan Pegasus roketinden esinlenilerek yapıldı. O roketler, aşağıda bulunan bir taşıyıcı uzay aracından Dünya yörüngesine fırlatılan uydular için kullanılmıştı.). Eve dönüş zamanı geldiğinde astronotlar roketlerin önünde bulunan ufak kapsüllere girecek ve zeplinden aşağı düşüp yörüngeye doğru uçuşa geçecek. Orada taşıma aracına binip Dünya yörüngesine geri dönecekler. Son aşamadaysa Dünya yörüngesindeki son kapsülle (muhtemelen Orion) buluşacaklar ve mürettebat o kapsülü kullanarak Dünya yüzeyine güvenli bir şekilde inecek.

HAVOC ekibine göre bu fikir, NASA’dan yeterli desteğin alınıp sıradaki teknolojik ilerlemelerle birlikte yakın gelecekte gerçekleştirilebilecek bir mürettebatlı görev için gerçekçi bir model olabilir. Fakat HAVOC’un ihtiyacı olan çoğu şey yakın gelecekte elde edilemeyebilir. Mürettebatlı bir HAVOC görevinin şimdiki tasarımının karşılaşacağı birincil kısıtlama 2020’nin sonlarına kadar çözülemeyebilir çünkü Uzay Fırlatma Sisteminin devasa Block IIB yapılandırmasına ihtiyacı var. Birkaç kavram kanıtlayıcı çalışma tamamlanmış durumda ve bunlar güneş hücreleriyle diğer malzemeleri Venüs’ün atmosferindeki yoğun sülfürik asit damlalarından koruyacak teflon kaplama testlerini içeriyor. Ayrıca, güneş panellerine sahip bir zeplini bir koruma kalkanı içerisinde katlayıp onu başarıyla -en azından bire elli oranında- şişirebilecek düzenek de yapılabilir gözüküyor.

Venüs’e gitme isteğimizin çoğu nedeni Mars’a veya Güneş Sistemindeki herhangi bir gezegene gitmekle aynıdır: öğrenme ve keşfetme arzusu.  Avrupa Uzay Ajansının dikkate değer Venüs Ekspres yörünge aracı hariç yakınlığına ve bilimsel keşif potansiyeline rağmen, Güneş’e en yakın ikinci gezegen 1980’lerden beri görmezden gelindi. Jones’a göre HAVOC, “Çevreyi yalnızca sonraki insan görevleri için incelemekle kalmayıp gezegenin nasıl evrimleştiğini, sera etkisinden nasıl kurtulabildiğini araştırabilir ve Venüs’ü neyin bu kadar ilginç kıldığını anlayabilir.” Eğer zeplinler yanlarında ufak robot iniş takımları getirirlerse NASA’nın Venüs Keşif Analiz ekibiyle son yirmi yıldır gerçekleştirmeyi amaçladığı birçok bilimsel hedef HAVOC tarafından sonuçlandırılabilir.

img
Zeplin, saniyede 7200 metrelik bir hızla düşüşüne başlayarak atmosfere girecek. (Kaynak: NASA Langley Araştırma Merkezi)

“Venüs gidilmeyi, keşfedilmeyi ve hatta kolonileşmeyi hak ediyor.” diyen Jones şöyle açıklıyor: “Fakat günümüzdeki Mars planlarıyla benzeşiyor… Bir Mars görevi için yapılması gereken çok şey var fakat bir Venüs görevi görece daha kolay olacaktır.” Örneğin Mars’a veya Ay dışında herhangi bir yere gidebilmek için orada kurulacak yaşam alanlarında uzun süre geçirebilmeye hazırlıklı olmamız, uzay aracını yavaşlatmak için atmosfer direncini kullanabilmemiz (aerobrake), uzaydaki kuvvetleri kullanarak yörüngeler arası geçiş yapabilmemiz (aerocapture), ve karbondioksit işleme konusunda ve diğer birçok şeyde deneyimli olmamız gerekecek. Arney şöyle devam ediyor: “Eğer ilk olarak Venüs’e gidersek insanlı bir Mars görevi yapmadan bu gibi şeyleri deneyimlemiş oluruz ve bununla ilgili teknolojileri geliştirebiliriz. Eğer ki bir gün Mars’a gidilecekse bu bizim için bir deneme turu olmuş olur.”

HAVOC kulağa ne kadar mantıklı gelirse gelsin NASA’nın Mars’tan vazgeçip Venüs’e mürettebatlı bir keşif düzenlemesi için önemli bir politika değişikliğine ihtiyacı olacak. Fakat bu ne Venüs’e mürettebatlı bir görev yapılmasını ne de oradaki bulutlarda kurulacak şehirlerde uzun süreli bir insan yerleşkesi yaratılması fikrini mantıksız kılıyor. Arney şöyle diyor: “Eğer insanlığın geleceği Dünya’nın çok ötesine yayılacaksa o zaman her hâlükârda Venüs’e gitmek Mars’a gitmek kadar mantıklı olacaktır. Venüs’ün atmosferinin üst bölgeleri görece daha misafirperver olduğundan oranın insanlığın uzaydaki geleceğinde önemli bir rol oynayacağını düşünüyoruz.”


[1] 14 Eylül 2020 tarihinde Nature dergisinde yayımlanan bir çalışmaya göre (https://gelecekbilimde.net/venuste-yasam-belirtilerine-rastlanmis-olabilir/) Venüs’ün atmosferi biyolojik süreçlere (mikro boyutlardaki uzaylı yaşamına) elverişli olabilir. Eğer bu doğrulanırsa evreni algılayış biçimimiz tamamıyla değişebilir. Bu yüzden, yakın bir zamanda Venüs’e kâşif gönderme fikri bir değerlendirmeyi hak ediyor.

Haber Metni
https://spectrum.ieee.org/aerospace/space-flight/nasa-study-proposes-airships-cloud-cities-for-venus-exploration

Mert Günçiner

İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Elektrik Elektronik Mühendisliği öğrencisi, bilimsever.

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu