Yeni Ufuklara Yelken Açmak: Plüto

PLÜTO’nun KESFI

Neptün’ün keşfiyle, Güneş sistemi bir kez daha tamamlanmış gibi görünüyordu. Uranüs’ün sapmaları açıklanmış; Flamsteed ve diğerlerinin yaptıkları eski gözlemler yerli yerine oturmuş ve Alexis Bouvard’ı şaşkına çeviren bütün düzensizlikler ortadan kalkmıştı. Bu, yıllar boyunca kabul görmüş bir düşünceydi. Ama sonra, çok yavaş ve belli belirsiz biçimde, dıştaki devler yollarından tekrar çıkmaya başladılar.

Gözlemlenmiş konumlar ile kuramsal konumlar arasındaki farklar o kadar küçüktü ki, bu farklar kolayca ölçümlerde yapılan hatalara bağlanabilirdi. Ancak yine de bazı kuşkular vardı. Güneş’ten bilinenlerden daha da uzakta, Güneş sisteminin derinliklerinde bir gezegen daha olabilir miydi? Bunun doğru olduğunu düşünenlerden biri de Amerikalı gök bilimci David Peck Todd’du Todd, 1877 yılında Amerika Birleşik Devletler Donanması Gözlemevi’inin 68 santimlik teleskobuyla düzenli bir araştırma yapmaya başladı. Küçük yuvarlak bir yüzey görmeyi ümit ediyordu. Ancak birçok başka avcı gibi, o da başarılı olamadı. Ama zaman geçtikçe, izinin bulunmasını bekleyen dokuzuncu bir gezegen olduğu fikri giderek gerçeklik kazanmaya başladı.

Percival Lowell da tam bu noktada konuyla ilgilenmeye başladı. Bildiğimiz kadarıyla Lowell, ABD’nin Arizona eyaletinde bulunan Flagstaff’taki gözlemevini Mars üzerinde çalışmak üzere kurmuştu. Bugün kendisinin hatırlanmasının nedeni kanal sistemi yapan Marslılara olan inancıydı. Bu aslında hoş bir durum değil, çünkü aslında Lowell’ın gök bilimine yaptığı katkılar anımsanacak kadar çoktur. Uzman bir matematikçi olan Lowell esas olarak Uranüs’ün hareketleriyle ilgileniyordu. Bunun nedeni sadece, Uranüs’ün hareketlerinin Neptün hareketinden daha kesin bir biçimde biliniyor olmasıydı. Neptün 1846 yılında keşfedilmişti ve tanımlandığından beri geçen zamanda Güneş etrafındaki bir turunu tamamlayabilmiş değildi (hâlâ da tamamlamış değil). Lowell X Gezegeni’nin dolanım süresinin 282 yıl, kütlesinin ise Dünya’nınkinden yedi kat fazla olduğuna karar vermişti. Yörüngesinin oldukça dış merkezli olduğuna ve gezegenin 1991 yılında günberi günberi noktasına ulaşacağına inanıyordu. Bir konum belirlemiş ve aramaya başlamıştı.

Araştırmasını büyük Lowell mercekli teleskobunu kullanarak 1905 ile 1907 yılları arasında sürdürdü. Gözlemlerini yeni geliştirilen fotoğraf tekniğini kullanarak gerçekleştiriyordu. Bunun yanı sıra X Gezegeni’nin Neptün’den çok daha soluk olması bekleniyordu. 1916 yılında Lowell aniden öldü; böylece X Gezegeni meselesi bir süre için rafa kalkmış oldu.

Percival_Lowell

Şekil 1: Percival Lawrence Lowell

Plüto’nun tekrar gündeme gelişi 1919 yılında, Milton Humason’un Wilson Dağı Gözlemevi’nde W.H. Pickering adlı yine Amerikalı bir başka gök bilimcinin hesaplamalarını esas alarak ve fotoğraf tekniğini kullanarak bir araştırma başlatmasıyla olmuştur. Pickering’in yöntemi Lowell’ın kullandığı teknikten farklıydı. Pickering, günöte noktaları Güneş’ten yaklaşık 11.000.000 km uzakta olan bilinen onaltı kuyruklu yıldız olduğuna dikkat çekmiştir. Bu, onun orada bir gezegen bulunduğu fikrini daha ciddi bir biçimde düşünmesine yol açmıştır. Elde ettiği sonuç Lowell’ınkine çok benziyordu; ancak Humason da Flagstaff takımı gibi başarısız oldu ve sorun bir kez daha beklemeye alındı.

Bir sonraki adım 1929’da atıldı. Lowell’ın yardımcısı V.M. Slipher, Flagstaff’taki gözlemevinin müdürü olmuştu ve X Gezegeni’nin kendisini alt etmesine izin vermemekte kararlıydı. Sırf bu iş için 33 santimlik mercekli bir teleskop edindi. Mars’ın ve diğer gezegenlerin etkileyici çizimlerini yapmış olan genç amatör Clyde Tombaugh’u da yardıma çağırdı. Tombaugh gözlemevine geldi ve çalışmaya başladı.

Kullandığı yöntem esas itibarıyle Lowell’ınkiyle aynıydı. Birkaç gün arayla gökyüzünün aynı bölgesinin iki fotoğrafı çekilmişti. Fotoğraflarda yıldızlar aynı göreli konumlarında kalacak ama gezegen hareket etmiş olacaktı. Bu iki resim pırıldaklı mikroskop adı verilen çok marifetli bir araç kullanılarak karşılaştırılacak ve hareket eden cisim zıplıyor gibi görünecekti.

Tombaugh umduğundan çok daha kısa bir süre sonra başarıya ulaştı. 23 ve 29 Ocak tarihlerinde çekilen fotoğraflarda beklenen hızda mesafeyi katetmiş bulanık bir nokta görünüyordu. Tombaugh bunu pırıldaklı mikroskop ile de kontrol etti ve sonra şöyle bir kayıt tuttu: “ Art arda çekilen iki fotoğrafta 15. Kadirden bir cisim görünüp kaybolduğunu farkettim. Daha sonra çekilen fotoğraflarda da öncekinin üç milimetre sağında aynı şekilde davranan bir cisme rastladım. İşte bu; dedim kendi kendime.”

fig8-pluto-discovery

Sekil 2: Tombaugh Fotograflari

Gerçekten de o yeni gezegendi. Flagsrtaff’taki gökbilimciler sonraki geceler boyunca, bir yanlışlık olmadığından emin olmak için tekrar kontrol ettiler. Sonunda 13 Mart’ta, Yani Lowell’ın yetmişbeşinci doğum günü ve Herschell’in Uranüs’ü keşfinin 149. Yıl dönümünde, Slipher bütün büyük gözlemevlerine birer telgraf yolladı: “Lowell’ın Neptün ötesi gezegeni bulmak üzere yıllar önce başlattığı sistemli araştırma sonucunda yedi haftadır Neptün ötesi cismin öngörülen hareketine uygun yaklaşık Lowell’ın tespit ettiği uzaklıkta bir cisim saptanmıştır.

Artık bugün Plüto’un Lowell’ın aradığı X Gezegeni olmadığı konusunda en ufak bir şüphe bile yok. Hatta Plüto’un bir gezegen olarak nitelemek bile yanlış olur. Peki ya o zaman ona ne diyebiliriz?

Bilindiği üzere Güneş sistemimizdeki gezegenler “karasal” ve “gaz yapılı” olmak üzere ikiye ayrılırlar. Plüto, tanımlanan bu gezegen sınıfından ayrı olarak cüce gezegen (dwarf) olarak sınıflandırılmakta ve Kuiper Kuşağının içinde bulunmaktadır. Uluslararası Astronomi Birliği’nin (IAU) 2006 yılındaki 26. toplantısında Güneş sistemindeki gezegenlerin tanımı ele alınarak, IAU tarafından yeni bir tanım oluşturuldu. Buna göre bir gök cisminin gezegen olması için (1) Kütle Çekimine, (2) Termonükleer füzyon oluşturacak kütleye sahip olmaması (3) etrafında gezegenimsi veya cisimlerden temiz olması gerekli kılındı. Bu üç özellikten yola çıkıldığında Plüto hiçbir sınıfa girmiyordu. Birlik bir adım daha ileri giderek gök cisimlerinin gezegene benzemeleri ve Güneş etrafında doğal yörüngede olmaları gibi yeni sınıflandırmaya gitti. Bu sınıflandırmada  da Plüto sınıfta kaldı ve Cüce Gezegen tanımını doğurdu. Güneş sistemimizde bu tanıma uyan gök cisimleri ise Plüto, Ceres, Haumea ve Eris olarak yer aldı. Ancak her ne kadar Uluslararası Astronomi Birliği Plüto’yu gezegen olmaktan çıkarsa da Amerikan Bilim Komitesinin bilimsel önceliğinden çıkartamadı.

YENI UFUKLAR

Bu aralar uzak diyarlara gitmeye çok alıştık. Mars’a uydu gönderdik, kuyruklu yıldızlara ulaşıp üzerine bir kondu indirip Güneş sistemini bile gezdik. Herhalde çocukluk yıllarımızda olsak Jules Verne romanından konuştuğumuzu sanırlardı. İnsanlık için küçük sayılan bu adımlar, bilim ve teknoloji açısından büyük keşiflerin habercisi olma yolunda hızla ilerliyor. Amerikan Ulusal Uzay Dairesinin (NASA) Yeni Ufuklar (New Horizons) uzay aracının 9 yıllık bir yolculuğun sonrasında Plüto ile buluşmayı başardı. Plüto’nun keşfinden bu zamana dek süren bir gizemi çözmek adına başlatılmış bu görev amacına ulaşmak üzere. Bu başarı ile Yeni Ufuklar uzay aracı bu zamana dek Plüto ve Kuiper Kuşağına gönderilen ilk uzay aracı olma özelliğinin yanı sıra 1970’lerde “Voyager” ile başlayan güneş sistemindeki her bir gezegeni ziyaret etme fikrini de gerçekleştirmiş oldu.

Şekil 3: Yeni Ufuklar

PLÜTO’YA NEDEN ÖNEMLİ?

Plüto ve Kuiper kuşağının keşfedilmesi, güneş sistemimizin tarihi açısından arkeolojik bir kazı niteliğinde ve gezegen oluşumunun ilk zamanlarının keşfi olarak değerlendirilebilir. Plüto’nun bugün bilinen 5 uydusu bulunuyor. İlki ve en büyük uydusu Charonun 1978 yılında keşfedilmesini müteakip olarak Nix ve Hydra uyduları 2005 yılında Hubble Uzay Teleskobu ile keşfedildi. Kerberos 2011 ve Styx ise 2012 yıllarında keşfedildi. Charon uydusu Plüto’nun yarı büyüklüğünde ve bu sebeple Güneş sisteminin çift gezegeni olarak adlandırılıyor.

NASA ve Gezegen bilim komitesinin bu görevdeki temel amacı Plüton’un atmosferinin hangi bileşimlerden meydana geldiğinin ve davranışının belirlenmek. Plüto yüzeyinin neye benzediği, büyük jeolojik yapıların olup olmadığı, güneş rüzgârlarının Plüto atmosferini nasıl etkilediğinin anlaşılması bilimsel amaçların başında geliyor. Ayrıca;

  • Plüto ve Plüto’nun en büyük uydusunu Charon’un yüzey bileşiminin haritalanması,
  • Plüto ve Charon’un Jeolojik ve morfolojik karakteristiklerinin çıkarılması,
  • Plüto’nun atmosfer özelliklerinin belirlenmesi ve gaz kaybının ölçülmesi,
  • Charon’nun atmosferinin olup olmadığının araştırılması, yüzey sıcaklık haritalarının çıkartılması,
  • Plüto’nun olası halkasındaki başka uydulara sahip olup olmadığının araştırılması,
  • Kuiper Kuşağından Plüto’na benzeri bir ya da birkaç cisimde benzer araştırmaların yapılması da hedeflenen bilimsel amaçların arasında yer alıyor.

PLÜTO’YA NASIL ULAŞILDI?

Uzay aracı 19 Ocak 2006’da Atlas V roketi ile fırlatıldı. 5 adet katı yakıtlı booster motora sahip Atlas V roketi, ilk Uzay Aracını önce dünya merkezli başlangıç yörüngesine oturttu. Roketin ikinci kademesi olan Centaur ikinci ateşleme ile uzay aracını Dünya ve Güneş kurtulma yörüngesine soktu. Ardından 3. Ateşlemede Yeni Ufukları saatte 58536 km (16,26 km/sn) hıza çıkartarak fırlatma hızı en yüksek insan yapımı araç olmayı başardı. Bu hız Yeni ufukları 9 saat gibi bir sürede ayın yörüngesine erişmesini sağladı.

image06
Şekil 4: Yeni Ufuklar Uzay Aracı Tüm Yörüngesi Kaynak: NASA/JPL, SWRI, Composite- T.Reyes

Yörünge düzeltmelerinden sonra uzay aracı Marsın yörüngesine girdi ve Güneşten 76000 km/saat hızla yoluna devam etti. 2006 yılının ortalarına gelindiğinde uzay aracı Asteroit kuşağından geçti. Üzerinde bulunan Ralph teleskobu sayesinde 101,867 km yakınından geçtiği 132524 APL asteroidini görüntüledi. Plüto görevinden sonra uzay aracının Kuiper Kuşağında da araştırmalar yapması bekleniyor.

YENİ UFUKLAR UZAY ARACI MİMARİSİ

Yeni Ufuklar uzay aracının tasarım, üretimı ve operasyonu NASA John Hopkins APL tarafından gerçekleştirildi. Uzay aracının boyutları 0.7 x 2.1 x 2.7 m. Üzerinde Dünya ile iletişimde kullanılmak üzere 2.1 m çapında bir anten bulunmaktadır. Fırlatma ağırlığı 478 kg olan uzay aracının kuru ağırlığı 401 kg. uzay aracı 240 Watt enerji sağlayabilen Radyo izotop termal jeneratöre (RTG)’e sahip.

Şekil 5: Yeni Ufuklar Kaynak: NASA

Uzay aracı üzerinde yörünge kontrolü için kullanılmak üzere hidrazin yakıtlı 16 adet itici bulunuyor. Uydu hem dönümlü (spin) hem de 3 eksen (3-axis) dengelemeye sahip. Uzay Aracı toplam 7 adet bilimsel görev yükü taşıyor. Bu görev yükleri:

  • Alice, Plüto’nun dinamik atmosferinin yapısını ve bileşimini ölçmek için kullanılacak hassas ultraviyole tayfölçer. Geliştiren Kurum: Southwest Research Institute (SwRI)

image08

Şekil 6: Ultraviole Tayölçer Kaynak:SWRI

  • Ralph Plüto’nun yüzey şekillerinin ve bileşimin haritalanması için Kızılötesi tayfölçer ile (LEISA) Görünür Bölge Optik Kamera (Multispectral Visible Imaging Camera MVIC) birleştirilmesi ile geliştirilmiş detektör. Geliştiren Kurum: Ball Aerospace Corporation, NASA Goddard Space Flight Center, Southwest Research Institute

image07

Şekil 7: Yeni Ufuklar Ralph Kamerası kaynak:Ball Aerospace

  • Radyo Ölçüm Cihazı (REX-Radio Science Experiment) Yeni Ufuklar uzay aracının anten ile birlikte haberleşme elektroniğini oluşturmakta. REX Plüto’ya ulaştıktan sonra yönünü Dünyaya çevirecek ve NASA’nın DSN antenlerinden güçlü elektro manyetik dalgalar sayesinde Plüto ve şaron’nun atmosferinden geçen sinyaller REX aracılıyla alınacak. Okültasyon adı verilen bu teknik ile (occultation technique) Plütonun atmosferine ait gaz yoğunluğu ve atmosfer sıcaklığının tespit edilmesi planlanıyor. Geliştiren Kurum: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Stanford University

image01

Şekil 8: Yeni Ufuklar

  • LORRI (Long Range Reconnaissance Imager ) Yüksek çözünürlüklü optik kamera. Plüto ve Şaron’un yüzeyini fotoğraflaması planlanıyor. Kamera 20,8 cm ayna çapına ve Plüto’nun yüzeyinde 50 m ayırma gücüne sahip olacak. Geliştiren Kurum: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

image00

Şekil 9: LORRI Kamerası Kaynak : NASA

  • Enerjik Parçacık Tayfölçer (Pluto Energetic Particle Spectrometer Science Investigation (PEPSSI)) Plüto’nun atmosferinden kaçan parçacıkların ölçülmesi için kullanılacak. Geliştiren Kurum: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
  • Güneş Rüzgarı Ölçüm Cihazı (Solar Wind at Pluto (SWAP)) Plüto ile Güneş rüzgarının etlişmesini ve Güneşten gelen yüklü parçacıkların hızları ölçmek için kullanılacak. Plütonun manyetik alanınn varlığı veyüklü parçacıkların etkileşimi cihazın diğer görevleri arasında yer almakta. Geliştiren Kurum: Southwest Research Institute
  • Toz Ölçüm Cihazı (SDC-Student Dust Counter) Kolorado Üniversitesi Öğrencileri tarafından geliştirilen görev yükü asteroid, kurukluyıldız ve Kuiper kuşağındaki cisimlerin çarpışması sonucu meydana gelen mikroskobik toz parçacıklarının tespiti için geliştirildi. SDC parçacıkların sayımını yaparken de uzay aracının yörüngesi üzerinde çarpışmalara ait izlerin sürülmesi ve güneş sistemine ait istatistiki bilginin oluşturulması hedeflenmekte. Geliştiren Kurum: Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado at Boulder

image03

Şekil 10: Yeni Ufuklar Uzay Aracı Görev Yükleri Kaynak NASA

NASA Uzay Haberleşme Ağı (DSN) sayesinde Yeni Ufuklar uzay aracından aldığı verileri APL’de kurulu istasyona iletiyor ve verilerin burada tutulması sağlanıyor. Uzay haberleşme Ağı dünyanın üç farklı (Goldstone, Madrid ve Canbera) yerde kurulu 34m ile 70m arasındaki büyük antenlerden oluşuyor.

image02

Şekil 11: DSN Anten Ağı Merkezleri ve Görüş Açıları

Uzay Haberleşme Ağının şu an hangi uyduyu takip ettiğini merak ediyorsanız buradan ulaşabilirsiniz.

GÖREV MALİYETİ

Plüto görevinin maliyeti 700 Milyon ABD Doları. Bu fiyata Görev yüklerinin geliştirilmesi, fırlatma ve fırlatmadan sonraki 15 yıl sürecek operasyonlar(2006’dan itibaren), eğitim ve halkla ilişkilerin dâhil olduğu belirtiliyor. Yeni Ufuk Sondasının şu anda nerede olduğunu merak ediyorsanız bu bağlantıdan inceleyebilirsiniz. Merak edenler uzay aracının belgeselini buradan izleyebilirler.

Plüto’un durumu hâlâ bir bilmece. Hayal edebileceğimiz en yalnız ve ıssız dünya olması muhtemel ama yine de görülmeye değer olduğundan hiç kuşkumuz yok. Yeni Ufuklar bu ıssız dünyanın gizemini biraz olsun aralayacaktır, darısı yeni uzay araçlarının başına.

M.Fatih ENGİN & Halit MİRAHMETOĞLU


Kaynaklar:
http://discoverynewfrontiers.nasa.gov/missions/missions_nh.cfml
http://pluto.jhuapl.edu/Mission/FAQs.php
http://pluto.jhuapl.edu/common/content/missionGuide/NH_MissionGuide.pdf
UzayBilim Arşiv

Posted in Haberler.