Robotlar Güneş Sistemi'ni nasıl keşfetti?

Kanca

1977 yazının sonunda iki küçük uzay aracı, birkaç hafta arayla Dünya'dan ayrıldı. Bilgisayarlarının belleği bugünkü bir telefonunkinden milyonlarca kat küçüktü. İnsan yapımı en uzak nesne 1977'de yola çıktı: Voyager 1. Kardeşi Voyager 2 ile birlikte dört dev gezegeni ziyaret ettiler ve bugün yıldızlararası uzayda yol alıyorlar.

İnsanlar yalnızca Ay'a ayak bastı. Güneş Sistemi'nin geri kalanını, Merkür'ün kavrulan yüzeyinden Plüton'un buzlu ovalarına kadar, robotlar keşfetti. Bu robotlar oralara nasıl ulaştı ve bize neler öğretti?

Merkezi soru

Robotik uzay araçları Güneş Sistemi'ni hangi aşamalarla keşfetti, uzak gezegenlere ulaşmak için hangi yöntemler kullanıldı ve robotların insanlara göre üstünlükleri ve sınırları nelerdir?

Anlatım

Yanından geçmek, yörüngeye girmek, inmek

Robotik keşif genellikle üç adımda ilerler. Önce bir araç hedefin yanından hızla geçerek ilk yakın bakışı sağlar. Sonra başka bir araç hedefin çevresinde yörüngeye girerek onu yıllarca inceler. En sonunda bir araç yüzeye iner, belki de üzerinde dolaşır.

Bu aşamaların ilki 1962'de geldi. NASA'ya göre Mariner 2, 14 Aralık 1962'de Venüs'ün yanından geçerek başka bir gezegene başarıyla ulaşan ilk uzay aracı oldu. Ölçümleri, Venüs'ün sanıldığından çok daha sıcak ve yaşama elverişsiz olduğunu gösterdi.

Başka bir gezegenin yüzeyine ilk başarılı iniş de Venüs'e oldu. NASA'nın arşivine göre Sovyet Venera 7 aracı, 15 Aralık 1970'te Venüs'ün atmosferine girdi. Yere indikten sonra sinyali o kadar zayıfladı ki başta yalnızca gürültü sanıldı; bilgisayar incelemesi, bu gürültünün içinde yüzeyden gelen yaklaşık 23 dakikalık veri olduğunu ortaya çıkardı. Venera 7, başka bir gezegenin yüzeyinden veri gönderen ilk araç olmuştu.

Mars'ın keşfi de benzer adımları izledi. Önce yanından geçen araçlar kraterli bir yüzeyin ilk fotoğraflarını çekti; sonra yörünge araçları gezegenin haritasını çıkardı; 1976'da Viking iniş araçları yüzeye indi. Bugün Mars'ın yüzeyinde tekerlekli keşif araçları, yani gezginler (rover) dolaşıyor; NASA'nın Perseverance gezgini, yanında taşıdığı küçük bir helikopterle başka bir gezegende ilk motorlu uçuşları da gerçekleştirdi.

Kütleçekiminden hız almak

Dış gezegenlere ulaşmak çok zordur. Roketçilikte yakıtın kendi ağırlığını da taşıma zorunluluğu (Ders 14.1), bu kadar uzağa yalnızca yakıtla gitmenin neredeyse imkânsız olduğunu gösterir. Mühendislerin bulduğu çözüm, gezegenlerin kendisini kullanmaktır.

Bir uzay aracı, bir gezegenin yanından uygun bir açıyla geçtiğinde, gezegenin kütleçekimi onun yönünü ve hızını değiştirir. Gezegen Güneş'in çevresinde hareket ettiği için, araç bu karşılaşmadan Güneş'e göre daha hızlı çıkabilir; gezegen ise fark edilmeyecek kadar az yavaşlar. Buna kütleçekim yardımı (gravity assist) denir. Hareket eden bir trenin yanından atılan bir topun hız kazanması gibi düşünebilirsin.

Voyager görevi bu yöntemin en ünlü örneğidir. NASA'ya göre 1970'lerin sonunda dış gezegenler, yaklaşık 175 yılda bir gerçekleşen seyrek bir diziliş içindeydi. Bu diziliş, uygun bir yola çıkan bir aracın büyük bir yakıt sistemine gerek kalmadan Jüpiter'den Satürn'e, oradan Uranüs ve Neptün'e sıçramasına imkân veriyordu. Voyager 2, 20 Ağustos 1977'de; Voyager 1 ise daha hızlı ve kısa bir yoldan 5 Eylül 1977'de yola çıktı. İkisi de Jüpiter ve Satürn'ü ziyaret etti; Voyager 2, 1986'da Uranüs'e ve 1989'da Neptün'e ulaşan tek araç oldu.

Güneş'ten uzakta güç

Güneş'ten uzaklaştıkça güneş panelleri işe yaramaz hâle gelir. NASA'ya göre Voyager'lar, güneş panelleri kullanamayacak kadar uzağa gittikleri için radyoizotop termoelektrik jeneratörler (RTG) denen güç kaynaklarıyla donatıldı. Bu aygıtlar, radyoaktif bir maddenin bozunurken yaydığı ısıyı elektriğe çevirir. Voyager'ların bugün hâlâ çalışabilmesi bu sayede mümkün; ama güçleri her yıl azalıyor ve aletleri birer birer kapatılıyor.

Bir robot neden kendi kararlarını vermeli?

Uzak bir robotu Dünya'dan yönetmek, uzun gecikmelerle oynanan bir oyun gibidir. Radyo sinyalleri ışık hızında gitse de, Mars'a ulaşmaları gezegenlerin konumuna göre birkaç dakikadan yirmi dakikayı aşan sürelere kadar sürer. Bir gezgin bir uçurumun kenarına yaklaştığında, Dünya'dan gelecek "dur" komutunu bekleyemez. Bu yüzden modern gezginler, önlerindeki yolu kendi kameralarıyla değerlendirip engellerden kendileri kaçabilecek biçimde tasarlanır. Voyager'lar içinse bu gecikme artık neredeyse bir güne yaklaştı.

Robotların mirası

Robotik keşif, Güneş Sistemi'nin neredeyse her köşesine uzandı. Galileo ve Cassini, Jüpiter ile Satürn'ün uydularında buz altı okyanuslarının izlerini buldu. New Horizons 2015'te Plüton'un yanından geçerek onun buzdan dağlarını gösterdi. Başka araçlar asteroitlerden ve kuyruklu yıldızlardan örnek topladı. Çin'in Chang'e görevleri Ay'ın arka yüzüne indi ve Ay'dan örnek getirdi; Hindistan, Japonya ve Avrupa da kendi araçlarını gönderdi.

Voyager'lar ise insanlığın bir mesajını da taşıyor. NASA'ya göre her birinin üzerinde, Dünya'dan sesler, görüntüler ve müzikler içeren, başka zeki varlıklara yönelik bir mesaj olarak hazırlanmış Altın Plak bulunuyor.

Aslında…

Robotlar insanlardan çok daha ucuzdur, yıllarca yiyecek ve hava olmadan çalışabilir ve geri dönmek zorunda değildir. Ama insanların esnek düşünme ve beklenmedik durumlara uyum sağlama yeteneğinin yerini henüz tam olarak tutamazlar.

Büyük resim

Robotik uzay araçları, Güneş Sistemi'ni kitaplardaki bulanık noktalardan, dağları, vadileri, fırtınaları ve okyanusları olan gerçek dünyalara dönüştürdü. Bugün gezegenler hakkında bildiklerimizin büyük kısmı, bu robotların gönderdiği görüntülerden ve ölçümlerden geliyor.

Robotlar aynı zamanda insanların öncüsüdür. Ay ile Mars'a gidecek astronotların ineceği yerler, soluyacağı hava, kullanacağı su, önce robotlar tarafından araştırılıyor. Gelecekte insanlar Güneş Sistemi'nde daha uzağa gidebilir; ama onların yolunu her zaman önce robotlar açacak.

Özet

1. Robotik keşif genellikle yanından geçme, yörüngeye girme ve yüzeye inme aşamalarıyla ilerler; Mariner 2, 1962'de Venüs'ün yanından geçen, Venera 7 ise 1970'te başka bir gezegenin yüzeyinden veri gönderen ilk araç oldu.
2. Dış gezegenlere ulaşmak için kütleçekim yardımı kullanılır: araç bir gezegenin yanından geçerken hız kazanır; 1977'de fırlatılan Voyager'lar, yaklaşık 175 yılda bir gelen bir dizilişten yararlanarak dört dev gezegeni ziyaret etti.
3. Güneş'ten uzaktaki araçlar radyoaktif ısıyla çalışan güç kaynakları kullanır; sinyal gecikmeleri yüzünden Mars gezginleri gibi robotlar kendi kararlarını verebilecek biçimde tasarlanır.

Görev

Quiz

1. Robotik keşif genellikle hangi aşamalarla ilerler?
2. Başka bir gezegene başarıyla ulaşan ilk araç hangisidir ve nereye gitmiştir?
3. Kütleçekim yardımı nedir?
4. Voyager araçları neden güneş paneli yerine radyoaktif güç kaynakları kullanır?
5. Mars gezginleri neden kendi kararlarını verebilecek biçimde tasarlanır?

Cevaplar

1. Önce hedefin yanından geçme, sonra hedefin çevresinde yörüngeye girme, en son yüzeye inme ve üzerinde dolaşma.
2. Mariner 2; 14 Aralık 1962'de Venüs'ün yanından geçti.
3. Bir uzay aracının bir gezegenin yanından geçerken onun kütleçekimiyle yönünü ve Güneş'e göre hızını değiştirmesi; böylece yakıt harcamadan hız kazanabilir.
4. Çünkü Güneş'ten çok uzağa gittikleri için güneş panelleri yeterli enerji üretemez; radyoaktif bir maddenin bozunmasından çıkan ısıyı elektriğe çeviren jeneratörler kullanılır.
5. Çünkü radyo sinyallerinin Dünya ile Mars arasında gidip gelmesi dakikalar sürer; gezgin bir tehlikeyle karşılaştığında Dünya'dan gelecek komutu bekleyemez.

Kaynaklar

Sonraki derse köprü

Robotlar Güneş Sistemi'ni keşfederken, insanlar 1972'den bu yana Dünya'nın yakın çevresinden hiç ayrılmadı. Oysa bugün pek çok ülke ve şirket, insanları yeniden Ay'a götürmeye hazırlanıyor. Yarım asır sonra Ay'a neden geri dönüyoruz?