Bir bilim insanı, seyahat süresini yarıya indirebilecek bir Mars kestirmesini kazara keşfetti

Bir bilim insanı, seyahat süresini yarıya indirebilecek bir Mars kestirmesini kazara keşfetti

Asteroit yörüngelerinden ilham alan yeni bir çalışmaya göre, astronotlar bir gün Mars'a gidiş-dönüş yolculuğunu bir yıldan kısa sürede tamamlayabilir; bu da mevcut görev sürelerini potansiyel olarak yarıya indirebilir.

Mevcut görev profilleri kapsamında, Güneş'e olan uzaklığı Dünya'nınkinden yaklaşık %50 daha fazla olan Mars'a ulaşmak, kabaca yedi ila 10 ay sürmektedir. Dünya ve Mars, yakıt tasarrufu sağlayan transferler için ancak her 26 ayda bir hizalandığından, astronotların bir dönüş penceresini beklemeleri gerekir; bu durum da tüm gidiş-dönüş yolculuğunun süresini neredeyse üç yıla uzatır.

Ancak, Nisan ayında Acta Astronautica dergisinde çevrimiçi olarak yayımlanan yeni bulgular; Dünya'ya yakın asteroitlere dair —tarihsel olarak çarpma risklerini değerlendirmek için kullanılan, ancak daha sonra daha hassas veriler lehine terk edilen— o ilk, kesin olmayan yörünge tahminlerinin, daha hızlı gezegenler arası rotalar tasarlamak adına değerli geometrik ipuçları barındırabileceğini öne sürüyor.

Brezilya'daki Kuzey Rio de Janeiro Eyalet Üniversitesi'nden bir kozmolog ve çalışmanın yazarı olan Marcelo de Oliveira Souza, Live Science'a verdiği demeçte, "Belki de bu durum, Mars'a gidip geri dönmek için iki yıldan fazla süreye ihtiyacımız olduğu yönündeki fikri değiştirebilir," dedi.

"Bunu aramıyordum"

Souza, bu fikirle ilk kez 2015 yılında, Dünya'ya yakın asteroitler üzerinde çalışırken tesadüfen karşılaştı. Özellikle bir nesne —2001 CA21— dikkatini çekti; zira yapılan ilk tahminler, bu nesnenin hem Dünya'nın hem de Mars'ın yörünge bölgelerini kesen nadir bir rota izlediğini gösteriyordu.

Souza makalesinde, daha sonra yapılan ölçümler asteroitin gerçek yörüngesini daha hassas bir şekilde belirlemiş olsa da, Ekim 2020'deki karşı konum (opposition) sırasında —yani Dünya ve Mars'ın Güneş'in aynı tarafında hizalandığı ve yörüngelerinde birbirlerine en çok yaklaştıkları anda— sergilediği o ilk geometrinin, iki gezegen arasında "ultra kısa" rotaların mümkün olabileceğine dair ipuçları verdiğini belirtti.

Live Science'a konuşan Souza, "Bu benim için bir sürprizdi; ben bunu aramıyordum," dedi.

Souza ayrıca, yapılan gözlemlerin artmasıyla birlikte astronomların bir asteroitin yörüngesini daha hassas bir şekilde belirleyebildiklerini, dolayısıyla o ilk yörünge rotalarının zamanla değiştiğini ve bu nedenle daha sonraki bir tarihte analiz yapan başka birinin aynı rotayı göremeyeceğini sözlerine ekledi. Souza, "Belki de doğru zamanda, doğru yerdeydim," dedi.

Mars'a gidiş-dönüş yolculuğu mu? Ekim 2020 karşı konum durumu için Souza'nın hesaplamaları; bir uzay aracının, asteroitin erken dönem yörünge düzlemine benzer bir yolu izlemesi halinde, Dünya'dan Mars'a yaklaşık 34 gün süren çok hızlı bir yolculuğun geometrik olarak mümkün olduğunu gösterdi.

Ancak Souza makalesinde, böylesine bir yörünge rotasının, mevcut roket kapasitelerinin çok ötesinde olan saniyede yaklaşık 32,5 kilometrelik kalkış hızları gerektireceğini; ayrıca uzay aracının Mars'a saatte yaklaşık 64.800 mil (108.000 km/s) hızla ulaşacağını —ki bu hızın, mevcut iniş sistemlerinin güvenli bir şekilde idare edebileceğinden çok daha yüksek olduğunu— belirtti.

Bunun yerine Souza, asteroitten ilham alan bu geometriyi kullanarak; 2027, 2029 ve 2031 yıllarındaki gelecekteki Mars karşı konumları sırasında gerçekleştirilebilecek olası yolculukları inceledi. Uzaydaki iki nokta arasındaki yolları hesaplamak için standart bir yöntem (Lambert analizi adı verilen) kullanan ve bu yolları, asteroitin yörünge eğiminin yaklaşık 5 derecelik bir aralığı içinde kalacak şekilde sınırlandıran Souza; yalnızca 2031 yılındaki hizalanmanın, yakın vadeli teknolojiler kullanılarak hızlı seyahat gerçekleştirmek adına uygulanabilir bir fırsat sunduğunu tespit etti.

Çalışmaya göre, söz konusu zaman aralığında, Dünya'dan Mars'a gidiş-dönüş şeklinde tasarlanan bir görev, sadece 153 gün —yani kabaca beş ay— içinde tamamlanabilecekti.

Bu senaryoda bir uzay aracı; 20 Nisan 2031 tarihinde, saniyede yaklaşık 27 kilometrelik bir hızla Dünya'dan ayrılacak; 33 günlük bir yolculuğun ardından 23 Mayıs'ta Mars'a ulaşacak; yüzeyde yaklaşık 30 gün geçirdikten sonra 22 Haziran'da Mars'tan ayrılacak ve yaklaşık 90 gün sürecek dönüş yolculuğunun ardından 20 Eylül'de Dünya'ya geri dönecekti.

Souza ayrıca, aynı zaman aralığı içinde, daha az enerji gerektiren alternatif bir senaryo daha belirledi; bu senaryo, yaklaşık 226 gün —yani kabaca 7,5 ay— sürecek bir görev için saniyede yaklaşık 16,5 kilometrelik bir kalkış hızı gerektiriyordu ki bu süre de, mevcut görev sürelerine kıyasla hâlâ önemli ölçüde daha kısadır.

Bununla birlikte bu kavram, büyük ölçüde teorik bir düzeyde kalmakta ve uzay aracı tasarımı, yük kütlesi ve itki sistemlerinin kapasitesi gibi —söz konusu hızlı transferlerin pratikte uygulanabilir olup olmayacağını belirleyecek olan— görev detaylarına büyük ölçüde bağlılık arz etmektedir.

Yine de bu yöntem, uygulanabilir yörünge rotalarına yönelik arama sürecini daraltmaya yarayan bir araç olarak faydalı olabileceğini kanıtlayabilir. Gerekli hızlar, New Horizons gibi görevlerde ulaşılan hızlarla kıyaslanabilir düzeydedir; New Horizons, 2006 yılında saniyede 16,26 kilometrelik bir hızla Plüton'un yanından geçme göreviyle fırlatıldığında, Dünya'dan gönderilen en hızlı insan yapımı nesneydi.

Bu denli yüksek hızlı yörüngeler, yeni nesil roketlerin erişim alanı dahilinde olabilir.

Kaynak: LS