En Yakın Yıldıza Yolculuk Ne Kadar Sürer? Yıldızların Uzaklığı

Hepimiz hayatımızın bir noktasında kendimize bu soruyu sormuşuzdur: Yıldızlara yolculuk ne kadar sürer? Bir insan yaşamı süresi içinde mümkün  olabilir mi veya bu tür seyahatler bir gün normal haline gelebilir mi? Bu sorunun pek çok olası cevabı olmakla birlikte bazıları çok basit, diğerleri ise yalnızca bilim kurgu filmlerinde yer alır. Bunun nedeni,  kapsamlı bir cevap bulmak için birçok şeyi dikkate almak gerektiğidir.

Ne yazık ki, herhangi bir gerçekçi değerlendirmenin, fütüristleri ve yıldızlararası seyahat meraklılarını tamamen caydıracak cevaplar üretmesi muhtemeldir. Hoşunuza gitsin ya da gitmesin, uzay çok büyüktür ve teknolojimiz bunun için hala çok sınırlıdır. Ancak yuvadan ayrılmayı düşünmemiz halinde, galaksimizdeki en yakın Güneş Sistemlerine ulaşmak için bir dizi seçeneğimiz mevcuttur.

Dünya’ya en yakın yıldız Güneşimizdir  ve Dünyamızda yaşam15ın gelişmesi için  güneş ışığını sağlar. Güneş Sistemimizin yakınında başka yıldızların yörüngesinde dönen gezegenler olduğunu biliyoruz ve bu yıldızların çoğu bizimkine benzemektedir.

Gelecekte, insanlık Güneş Sistemi’nden ayrılmak isterse, seyahat edebileceğimiz çok sayıda yıldız seçeneğine sahip olacağız ve birçoğu yaşamın gelişmesi için doğru koşullara sahip olabilir. Ama nereye giderdik ve oraya varmamız ne kadar sürerdi?

En yakın Yıldız

Daha önce belirtildiği gibi, Güneş Sistemimize en yakın yıldız Proxima Centauri’dir, bu yüzden önce bu sisteme yıldızlararası bir görev planlamak en mantıklısı. Alpha Centauri adlı üçlü yıldız sisteminin bir parçası olan Proxima, Dünya’dan yaklaşık 4.24 ışıkyılı (veya 1.3 parsek) uzaklıktadır. Alpha Centauri ? sistemdeki üç yıldızın en parlakıdır (4,37 ışıkyılı uzaklıkta bir ikili sistemin parçası), Proxima Centauri ise izole bir kırmızı cücedir.

Peki, uzay yolculuğunun en yavaş biçimlerinden başlayarak, Proxima Centauri’ye gitmek ne kadar sürer?

Mevcut Yöntemler

Uzayda bir yere varmanın ne kadar süreceği sorusu, Güneş Sistemimizdeki mevcut teknolojilerle  biraz daha kolaydır. Örneğin, hidrazin monopropellant yakıtlı 16 iticiden oluşan Yeni Ufuklar görevine güç veren teknolojiyi kullanarak Ay’a ulaşması sadece 8 saat 35 dakika alacaktı.

Öte yandan Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) iyonik itme yöntemiyle Ay’a seyahat etmesi zaman alan SMART-1 görevi var. Bir varyasyonu Dawn uzay aracı tarafından Vesta’ya ulaşmak için kullanılan bu devrim niteliğindeki teknoloji ile SMART-1 görevinin Ay’a ulaşması bir yıl, bir ay ve iki hafta sürdü.

Bu nedenle, hızlı roket güdümlü uzay aracından ekonomik iyon sürücüsüne kadar, yerel uzayda dolaşmak için birkaç seçeneğimiz var,  ayrıca ağır bir yerçekimi sapan için Jüpiter veya Satürn’ü kullanabiliriz.

Olası yöntemler dediğimiz zaman, mevcut teknolojiyi içeren veya henüz var olmayan ancak teknik olarak uygulanabilir olanlardan bahsediyoruz. Bazıları, göreceğiniz gibi, uzun zaman önce kanıtlanmışken, diğerleri yeni yeni ortaya çıkıyor veya hala tahtada duruyor ve neredeyse tüm olasılıklarda, en yakın yıldızlara bile ulaşmak için olası (ama son derece zaman alıcı veya pahalı) bir senaryo sunarlar.

İyonik Tahrik:

Şu anda, en yavaş tahrik şekli ve yakıt açısından en verimli olanı iyon motorudur. Bundan 20-30 sene önce, iyonik tahrik bilim kurgunun konusu olarak kabul edilirdi. Bununla birlikte, son yıllarda iyon motorlarını destekleyen teknoloji, teoriden pratiğe büyük ölçüde geçti. Örneğin ESA’nın SMART-1 görevi, Dünya’dan 13 aylık bir sarmal yol aldıktan sonra Ay’a olan görevini başarıyla tamamladı.

SMART-1, güneş panellerinden elektrik enerjisinin toplandığı ve iticilerine güç sağlamak için kullanıldığı güneş enerjili iyon iticilerini kullandı . SMART-1’i Ay’a göndermek için sadece 82 kg xenon itici kullanıldı. 1 kg ksenon itici, 45 m/s’lik bir delta-v sağladı. Bu, oldukça verimli bir tahrik şeklidir, ancak hiçbir şekilde hızlı değildir.

İyon sürücü teknolojisini kullanan ilk görevlerden biri, 1998’de Comet Borrelly’ye yapılan Deep Space 1 göreviydi. DS1 ayrıca, 81,5 kg itici gaz tüketen bir xenon ile çalışan iyon sürücüsü kullandı. 20 aydan fazla süren itme çalışmasıyla DS1, kuyruklu yıldızın yanından geçişi sırasında saatte 56.000 km hıza ulaşmayı başardı.

İyon iticiler bu nedenle roket teknolojisinden daha ekonomiktir, çünkü itici gazın birim kütlesi başına itme (diğer bir deyişle spesifik itme) çok daha yüksektir. Ancak iyon iticilerinin uzay aracını herhangi bir yüksek hıza çıkarması uzun zaman alır ve ulaşabileceği maksimum hız, yakıt kaynağına ve ne kadar elektrik enerjisi üretebileceğine bağlıdır.

Dolayısıyla, Proxima Centauri’ye yapılacak bir görev için iyonik tahrik kullanılacak olsaydı, iticiler büyük bir enerji üretimi kaynağına (yani nükleer güç) ve büyük miktarda iticiye (yine de geleneksel roketlerden daha az olmasına rağmen) ihtiyaç duyacaktı. Ancak, 81,5 kg xenon itici yakıt tedarikinin maksimum 56.000 km/saat hıza dönüştüğü varsayımına dayanarak, bazı hesaplamalar yapılabilir.

Kısacası, maksimum 56.000 km/sa hızla, Deep Space 1’in Dünya ile Proxima Centauri arasındaki 4.24 ışıkyılını geçmesi 81.000 yıldan fazla sürecektir . Bu zaman ölçeğini perspektife sokmak, 2.700’den fazla insan nesli demektir. Bu nedenle, gezegenler arası bir iyon motoru görevinin, insanlı bir yıldızlararası görev için düşünülemeyecek kadar yavaş olacağını söylemek daha doğru olacaktır.

Ancak, iyon iticileri daha büyük ve daha güçlü yapılırsa (yani iyon egzoz hızının önemli ölçüde daha yüksek olması gerekir) ve uzay aracının 4.243 ışıkyılı yolculuğunun tamamı için devam etmesini sağlamak için yeterli itici gaz çekilebilirse, bu seyahat süresi büyük ölçüde olabilir.

Yerçekimi Yardımı Yöntemi

Var olan en hızlı uzay yolculuğu yöntemi, bir gezegenin göreceli hareketini (yani yörüngeyi) ve yerçekimini değiştirmek için yol ve hız kullanan bir uzay aracını içeren Yerçekimi Yardımı yöntemi olarak bilinir. Yerçekimi yardımı, özellikle Dünya’yı veya başka bir büyük gezegeni (bir gaz devi gibi) hızı artırmak için kullanırken çok faydalı bir uzay uçuşu tekniğidir.

Mariner 10 uzay aracı, 1974 yılının Şubat ayında Venüs’ün yerçekimsel çekimini kullanarak onu Merkür’e doğru sapan kullanarak bu yöntemi kullanan ilk kişiydi. 1980’lerde, Voyager 1 sondası, mevcut 60.000 km’lik hızına ulaşmak için yerçekimi sapanları için Satürn ve Jüpiter’i kullandı.

Bununla birlikte, yerçekimi yardımı ile elde edilen en yüksek hız rekorunu, 0,3 AU’dan 1 AU’ya kadar gezegenler arası ortamı incelemek için 1976’da başlatılan Helios 2 göreviydi. O zamanlar, 1974’te fırlatılan Helios 1 ve Helios 2 , Güneş’e en yakın yaklaşma rekorunu elinde tutuyordu. Helios 2 , geleneksel bir NASA Titan/Centaur fırlatma aracı tarafından fırlatıldı ve oldukça eliptik bir yörüngeye yerleştirildi.

Sondanın güneş yörüngesinin (190 gün) büyük eksantrikliği (0,54) nedeniyle, günberi sırasında, Helios 2 240.000 km/sa üzerinde bir maksimum hıza ulaşabildi ve bu, Güneş tarafından elde edildi.

Yani, Voyager 1 , Proxima Centauri yönünde 60.000 km/sa sabit hızla seyahat ediyorsa, oraya varması 76.000 yıl (2.500 nesilden fazla) alacaktı. Ancak Helios 2’nin Güneş’e yakın yaklaşımının rekor kıran hızına (240.000 km/sa) sabit hıza ulaşabilseydi, 4.243 ışık yılı seyahat etmek 19.000 yıl  alacaktı. Önemli ölçüde daha iyi, ancak yine de pratiklik alanında mantıklı değil.

Nükleer Termal/Nükleer Elektrikli Tahrik

Yıldızlararası uzay uçuşu için bir başka olasılık , NASA’nın onlarca yıldır araştırdığı bir kavram olan nükleer motorlarla donatılmış uzay aracı kullanmaktır . Bir Nükleer Termal Tahrik (NTP) roketinde, uranyum veya döteryum reaksiyonları, bir reaktör içindeki sıvı hidrojeni ısıtmak için kullanılır, onu iyonize hidrojen gazına (plazma) dönüştürür ve daha sonra itme oluşturmak için bir roket nozülünden kanalize edilir.

Bir Nükleer Elektrik Tahrik (NEP) roketi, ısısını ve enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren aynı temel reaktörü içerir ve bu daha sonra bir elektrik motoruna güç sağlar. Her iki durumda da roket, bugüne kadar NASA ve diğer tüm uzay ajanslarının temel dayanağı olan kimyasal iticiler yerine itici güç üretmek için nükleer fisyona veya füzyona dayanacaktı.

Kimyasal tahrik ile karşılaştırıldığında, hem NTP hem de NEC bir takım avantajlar sunar. İlk ve en belirgin olanı, roket yakıtına kıyasla sunduğu neredeyse sınırsız enerji yoğunluğudur. Ek olarak, nükleer güçle çalışan bir motor, kullanılan itici gaz miktarına göre daha üstün bir itme gücü de sağlayabilir. Bu, ihtiyaç duyulan toplam itici gaz miktarını azaltacak, böylece fırlatma ağırlığını ve bireysel görevlerin maliyetini azaltacaktır.