Bilimciler gezegenin zorlu koşullarının üstesinden gelmenin yollarını arıyor.

Dışardan baktığınızda aşırı bulutlu bir dünya görünüşü sunan Venüs’ün, atmosferinin ve yüzeyinin hemen hemen düşmanca koşullarını tahmin edemezsiniz. Japon uydusu Akatsuki’nin çektiği bu fotoğraf dünyaya benzer, karmaşık ve dinamik bir atmosfere işaret ediyor; ama herşey sıcaklık da, yüzeydeki basınç da alışılmış değerlerin çok üstünde (JAXA).

Hemen yanıbaşımızda, kendi gizemleri yanında, bize, yaşamın kökeni hakkında da önemli ipuçları verecek bir gezegen var. Muhtemelen bir zamanlar okyanuslarla kaplıydı ve birkaç milyar yıl, yaşama uygun koşullara da sahipti. Yani her bakımdan Dünya’nın ikizi gibiydi…Ancak, uzay-bilimciler, bugünlerde, zorlu iniş koşulları nedeniyle bu pek ilgi gösterilemeyen komşumuza, biraz da umutsuzca, bir uzay aracı indirmenin yollarını arıyorlar.

Tahmin edeceğiniz gibi, burası, Mars değil, hani o yüzeyine defalarca başarı ile indiğimiz, çevresinde bir uydular ordusunun halen dolaştığı ve nerdeyse yakında üzerine inip yerleşmeye çalışacağımız soğuk “dost” değil. Bu kolay geçit vermeyen zorlu kardeş, bir anlamda, cehennem ateşlerinde kavrulan Venüs.

Evet, geçmişinin bütün çekiciliğine karşın, gerçekten de Venüs, günümüzde, yüzeyinden bilgi almanın en zor olduğu yerlerden biri hatta birincisidir! Bunun en önemli nedeni, gezegenin her tarafının çok sıcak oluşudur. Venüs’te sıcaktan sakınılacak en ufak bir gölge veya serin yer bulmak olası değildir. Kurşunu eritecek sıcaklığı yanında (460 C sıcaklığı ile Güneş Sisteminin en sıcak atmosferine ve yüzeyine sahiptir), atmosferi de boğucu sülfürik asit bulutları ile doludur. 1961-1985 arasında yürütülen Sovyet Venera Programı, Venüs hakkındaki bilgilerimizin en önemli kaynaklarındandır. İlk gezegenlerarası uçuşlar, ilgili uzay aracı yasarımı ve uzaktan algılama işlemleri bu program çerçevesinde gerçekleşmiştir. Program, 3 atmosfer algılayıcısı, 10 yüzeye inş, 4 yörüngesel, 11 yakından uçu veya yüzeye çarpma ve 2 adet de bulutlara uçuş ile en geniş gezegen incelemelerinden biri olarak tarihe geçmiştir.

Venera 1 (üstte), ilk başarılı gezegenlerarası uzay aracı tasarımı olarak bilinmektedir ve bu tasarım 957-1975 arasında kullanılmıştır.

Venera 13 (sağda) Venera programının en başarılı görevlerinden biri olmuştur.

Sovyet uzay aracı Venera13’ün Venüs yüzey görüntüsü.. Hemen alt tarafta uzay aracının dişli kenarı, uzakta yüzeyin ufku seçiliyor. Dişllerin yanında, aracın parçalarından biri, iniş sırasına kamera açısına girmiş. Farklı büyüklükteki kaya yapıları göze çarpıyor. Yüzey Delici kol da sol tarafta.

Diğer bir Venera 13 fotoğrafı. V-13 30 Ekim 1981’de fırlatılmış, ertesi yılın 1 Mart günü Venüse ulaşmıştı. Venera’dan uzanan kol, yüzey deliciyi göstermektedir.

Sovyetler Birliği’nin uzay uçuşları kontrol merkezi müdür yardımcısı V S Avduevski, 1976’da, ülkesinin Venera 9 ve 10 uzay araçlarının, Venüs yüzeyi fotoğraflarını gördükten ve gönderilen sıcaklık ve basınç bilgilerinden emin olduktan sonra, şu açıklamayı yapmıştı: “Günahkarların kendi sularında haşlanmasını veya kızartılmasını istiyorsanız, Venüs onları gönderecek ideal yer olur.”

Venüs’e Planlanan Yeni Ziyaretler Geçmişte, Venüs’ü bir anlamda, Sovyetlere bırakmış ve Mars ve diğer gezegenlerin keşfine yoğunlaşmış görünen NASA ve ESA, önümüzdeki dönemlerde, ihmal ettikleri Venüs için yeni görevler düzenleme çabasındadırlar.

Venüs’ü hedefleyen yeni kaşifler, artık, bu lanetli koşullara dayanacak yeni teknolojilere sahip oldukları düşüncesindeler. ABD’li Gezegenbilimci Darby Dyar (South Hadley, Massachusets) , “Venüs’ün bir uzay görevi planlamak için, haklı olarak, çok zorlu bir yer olduğu algısı var” diyor ve devam ediyor: “Herkes Venüs’teki yüksek sıcaklık ve basınç değerlerini biliyor ve bu koşullara uzun süreli olarak dayanacak yeterince güvenli teknolojilerimizin olmadığını düşünüyor. Ama artık, bu sıkıntılı dönemi aştığımızı söyleyebilecek durumdayız.”

Bu düşüncedeki yeni nesil araştırmacılar, Venüs’e meydan okuyan daha ileri teknolojileri etkin bir şekilde geliştiriyorlar ve bir Venüs görevini gerçekleştirecek mali kaynakları zorluyorlar.

2017 yılında, beş Venüs amaçlı proje (bir tanesi yörüngesel haritalayıcı, bir tanesi Venüs atmosferinden yüzeye düşüş yaparken “tadına” bakacak duyaçlar kompleksi ve diğerleri ise, lazerlerle kayaları ve yüzeyi inceleyecek yüzey hareketlileri), NASA’nın yeşil ışığını (olurunu ) almakta başarılı olamadılar. Ancak hepsinin, teknolojik olarak gitmeye hazır olduğu kabul edildi ve lazer kullanacak olanlardan bir tanesi de teknoloji geliştirme için finansman sağladı.

Venera 11, yola çıkmazdan önce, son kontrol odasında. İç ısının kontrolü için yapılan 2 adet baca, iniş hızını düşürmeyi amaçlayan ve hava freni (aerobrake) görevi görecek, eksene dik dairesel “kanat” , haberleşme anteni GROZA ile diğer parçalar görülüyor. 10 tona yakın ağırlığı, 5 m’ye yaklaşan yüksekliği ve sahip olduğu ağır ve kalın koruyucu çeperler, sistemin 2 saat kadar çalışmasını sağlamıştır. Toprak delici araç (Soil Drill) henüz yerine takılmamış durumdadır.

NASA Bilim Görevleri yetkilisi Thomas Zurbuchen bunu şöyle açıkladı: “NASA’nın görev seçim süreci son derece rekabetçi. Bir çok bakımlardan Dünya’mızın ‘ikizi’ kabul ettiğimiz Venüs gezegeni, zorlu koşulları ile meydan okuyucu bir yer ve bilim çevrelerimiz Venüs’e büyük ilgi göstermeğe başladı. BU topluluk, gelecekteki görevler için rekabete ve daha iyisini hazırlama çalışmalarına devam etmeli.”

Venüs’ü Ziyaretinin Zorlukları ve Gereklilikleriİlk bakışta, Venüs ve Dünya, yaşama uygun koşullar vadeden, umut verici kardeş gezegenler gibidir. Her ikisi de kabaca aynı büyüklükte ve kütleleri de benzerdir. Ancak, Venüs güneşin yaşanabilir bölgesinin hemen dış sınırındadır. Bilindiği gibi, “yaşanabilir bölge”, suyun sıvı olarak bulunabildiği uzaklıklar aralığıdır. Washington’daki Planetary Science Institute (Gezegen Bilimleri Enstitüsü) araştırıcılarından astrobiyolog David Grinspoon, “Bir gezegeni, Dünya’nın gelişim yolu yerine Venüs’ün durumuna iten koşulları tüm detayları ile anlamalıyız” diyor.

Geçtiğimiz on yılda Venüs’ü ziyaret eden yörüngeseller (bir gezegen çevresinde dönerken gezegeni inceleyen uzay araçları), sayıca bir elin parmakları kadar bile olamadı. En başarılı olanlar, 2006-2014 arasında bu görevi yürüten Avrupa Uzay Ajansı’nın Venus Express’i ve Aralık 2015’ten beri (halen) Venüs çevresinde olan Japon Uzay Ajansı’na ait Akatsuki uzay aracı. Özetle, son 30 yıl içinde, düzinelerce görev önerilerine karşın, hiçbir NASA uzay aracı, Magellan’ın 1994’te görevini sona erdirmesi sonrasında (Venüs’ü radar ışınları ile başarılı bir şekilde haritalayan bu uzay aracının, kontrol yakıtları tükenirken, kontrolsüz bir şekilde Venüs ve diğer gezegen yüzeylerini kirletmesine olanak vermeden ‘intiharı’ ve Venüs atmosferine dalarak yanması sağlanmıştı.) onaylanıp hayata geçmedi. Özetle, Venera’lardan sonra, Venüs yüzeyine herhangi bir uzay aracı ulaşmadı.

Ziyaretler açısından en açık engel, Venüs’ün yoğun ve aşırı sera etkisi altındaki atmosferi olmaktadır. Venüs’ün Akatsuki uzay aracınca alınan son görüntülerinde (yukarda en başta, bu görüntülerden biri veriliyor) gezegenin pürüzsüz, sütlü bir mermere benzetmemizi sağlayan şey, çok kalın (dünyanın 90 katı yüzey basıncı yaratan) ve yoğun atmosferdir. Atmosfer, %96,5 oranında karbondioksit’ten oluşmaktadır ve yüzeyin görülmesini, neredeyse tüm morötesi, görünür ve kızılötesi dalga boylarında engellemektedir.. Astronomlar, 2011 gibi kısa bir süre önceye kadar, ışığın farklı dalgaboylarını ölçme tekniği olan spektroskopi’nin (tayf-ölçüm biliminin), yörüngesellerden, Venüs yüzeyi için kullanılmasının olanaksız olduğunu düşünüyorlardı. Ancak, Venüs’ün atmosferinin, farklı mineralleri tanımlamaya yardımcı olabilecek en az beş dalga boyunda saydam olduğu ortaya çıktı. Venus Express bu geçirgenliğin işe yarayacağını kanıtladı: Kızılötesi dalga boyundaki pencerelerden biri, astronomların etkin volkanizmanın halen sürdüğünü gösteren belirtileri ve sıcak noktaları görmelerine izin verdi. Tüm pencere dalga boylarını kullanacak bir yörüngesel’in bundan daha fazlasını göstermesi elbette olasıydı.

Venüs Yüzeyinin Gerçekleri Bir yüzeyi gerçekten anlamak için, o yüzeye inmek gerektiği, yer-bilimcilerce çoktan beri üzerinde görüş birliğine varılmış bir konudur. Ancak, Venüs yüzeyin iniş, her türlü ışığa karşı geçirimsiz (opak) olan atmosferde yol alırken önünü görememek güvenli bir iniş noktası bulmayı tekrar zorlaştırmaktadır. Magellan’ca elde edilen radar görüntüleri, yere iniş yapacak aracın, bir yamaca veya kendisini devirebilecek bir kayaya rastlamasını engelleyecek ayrıntıda değildir ve yüzeye iniş için çok kaba kalmaktadır.

Japon Uzay Keşif Ajansı JAXA’nın Venüs uzay aracı Akatsuki, 5 yıl önce uzaya gönderilmesine karşın uzun süre kendisinden haber alınamamıştı. JAXA yetklileri, aracın tekrar “ele geçirilerek” Aralık 2015’te Venüs yörüngesine sokulduğunu bildirdiler.

15 aylık bir yolculuktan sonra Venüs’e ulaşamış olan Magellan Uzay aracı, gezegenin yoğun bulut örtüsüne delebilecek bir radar görüntüleme sistemi ile, uzay aracının ard alanında da verilen tüm Venüs yüzeyini haritalama görevini başarı ile yerine getirmişti (yukarda).

Magellan Uzay Aracı tarafından elde edilen verilerle elde edilen Venüs topoğrafyasında 2 büyük yükselti bölgesi, Afrodit Anakarası (Aphrodite Terra) ve İştar Anakarası (Ishtar Terra) olarak biliniyor (yukarda). Yüzeydeki tüm yapılar, kadın sanatçılara ayrılmıştır. Bilindiği gibi, Venüs’teki yapılara adını veren 2 Türk bayan ismi vardır: (Halide Edip) Adıvar Krateri ve 14.yy kadın şairimiz Mihri Hatun Krateri. Her ikisi de Afrodit Kıtası akınlarında olan bu yapılar, bu düşük çözünürlüklü görüntüde farkedilememektedirler.

Maryland’daki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden James Garvin, bu amaçla geliştirdikleri “Hareketli İken Yapı Belirleme” (structure from motion) tekniği kullanan bir bilgisayarlı-görme programının yüzeye inecek araç tarafından hızla çevrenin haritalanmasını sağlayabilecek şekilde geliştirilmekte olduğunu açıkladı. Uzay aracı inişlerinde, farklı açılardan araçça alınan, yerleri sabit nesnelerin birçok görüntüsünü hızlı bir şekilde analiz ederek, zeminin 3 boyutlu bir görüntüsü oluşturulabilmektedir. Yazılımın bir taş ocağına iniş yapan bir helikopterle yapılan denemesinde, boyutları yarım metreden ufak (bir basketbol potası büyüklüğünde) kayalar belirlenebilmektedir. Bir dizi fotoğraftan güzel bir topografik harita çıkarabildiklerini belirten Garvin, “bunu Venüs’e iniş sırasında, o kötü koşullu atmosferde de yapabiliriz” iddiasındaki Garvin, çalışma sonuçlarını, Woodland – Texas’taki Ay ve Gezegen Bilimleri Konferansında sunacaktır.

Venüs’ün yüzeyine ulaştığında, uzay aracının bir sonraki güçlü sınavı “”hayatta kalmak olacaktır. 1970’ler ve 80’lerde yüzeye inebilen Sovyet Venera uzay aracları, çalışmalarına yaklaşık bir saat kadar devam edebildiler. 1982’de Venera 13’ün sahibi olduğu “uzun ömür” rekoru iki saat yedi dakika idi. Tekrarlarsak, gezegenin yüzey sıcaklığı yaklaşık 460°C ve yüzeydeki atmosfer basıncı 90 atm, yani, Dünya’nın deniz seviyesinin yaklaşık 90 katıdır. Bu nedenlerle,, bu yüzden, uzay aracı, asidik atmosferin bazı kritik uzay aracı parçalarını eritmeden, aşınmadan veya basınçtan ezilmeden önce uzun bir süreye sahip değildir.

Yarışa giren görevlerin de çok daha uzun sürelerle dayanması beklenmiyor. Dyar’a göre bu süreler, en az 1 saat, iyimser olarak, 5 saat, en çılgın rüyalarımız gerçekleşirse, 24 saat!Fakat NASA’nın Cleveland-Ohio’daki Glenn Araştırma Merkezi’ndeki bir ekip çok daha büyük hedefler peşinde: aylar süresince dayanabilecek bir yüzey aracı. Ekipten mühendis Tibor Kremic hedefi şöyle özetliyor: “Resmen, Venüs yüzeyinde ‘yaşamaya’ çalışacağız”. Isıyı soğuracak büyük ve ağır kütleli tasarımlar veya soğutma sistemleri yerine, Venüs sıcaklıklarına dayanacak, silikon karbit kullanan basit elektronik devreler içeren LLISSE kısaltmalı (Long-Lived In Situ Solar System Explorer/ Yerinde Uzun Süreler Çalışabilecek Güneş Sistemi Kaşifi) bir yüzey aracı tasarımı halen sürmektedir. Ekip, hazırlanan dayanıklı devreleri ve diğer ekipmanı, Venüs yüzey ve atmosfer koşullarını taklit etme gücüne sahip GEER (Glenn Extreme Environment Rig/Glenn Aşırı Çevre Koşulları Simülatörü) Benzeşim Odasında ilk testlerden geçirmiş durumda. Kremic bu odayı şöyle açıklıyor: “Duvar kalınlığı 6 cm olan, devasa bir çorba kasesi düşünün. Başka nedenlerle boşaltmak zorunda kaldığımız bu Venüs atmosferi benzeşim odasında, devrelerimiz, 21,7 gün sonra hala çalışıyordu”. Hedefin, 60 gün dayanacak devreler yapmak olduğunu..bu sürenin, bir meteoroloji istasyonu kurmak ve bu süre içinde amosferdeki değişiklikleri kaydetmek amacını ifade eden Kremic, “Böyle bir şey daha önce hiç yapılmadı” diye ilave ediyor.

Kayaların okunmasıVe sırada, bir sonraki mücadele adımı var: gezegen bilimcileri, gelecek verilerin ne söylemek istediklerini doğru anlamak zorundalar. Venüs atmosferi ile kayaların etkileşimi, ne dünyadaki ne de Mars’taki etkileşimlere benzemeyecektir. Mineral-bilimciler, mineral ve kayaçların ne olduklarını, onların yaydıkları ışımalar veya yansıttıkları ışıklarla belirleyebilirler.

Kayalar, Venüs atmosferi ile Dünya’nın veya Mars’ın atmosferlerinden farklı etkileşeceklerdir. Yüksek sıcaklık ve basınç, mineralin kristal yapısına bağlı olarak, yayılan veya yansıyan ışığı, kristal yapıya bağlı olarak değiştirecektir. Venüs kaya ve minaerallerinden elde edilecek sinyalleri (spektrumları) doğru yorumlamak, oldukça incelikli çalışmalar gerektirecektir. “Ne aramamız, neye dikkat etmemiz gerektiğini bile henüz bilmiyoruz.” diyor bayan Dyar.

GEER odası testleri: Paslanmaz çelik bir kabın aksine (solda), yeni bir tür seramikten (sağda) yapılmış bir kap, Venüs benzeri koşullar altında zorlukla parlar. Sağdaki gibi, veriye karışan fazladan ışımalar olmadığında, mineral-bilimciler, kabın içindeki minerallerin, Venüs koşullarında nasıl ışık yayacağını veya yansıtacağını daha iyi anlayabileceklerdir.

GEER’de devam eden deneyler, analizde başvurulacak veri tabanının belirlenmesini sağlayacak. taban çizgisinin belirlenmesine yardımcı oluyor. Bilimciler, taşları veya diğer malzemeleri, aylar boyunca oda koşullarında bırakarak, neler olup bittiğini daha iyi anlayaileceklerdir. adamları, neler olup bittiğini görmek için odadaki taşları ve diğer malzemeleri ayda bir ay boyunca bırakabilirler. Dyar ve arkadaşları da Berlin’deki Gezegensel Araştırma Enstitüsü’nün yüksek sıcaklık ve basınçtaki simülasyon odasında, Kremic ve arkadaşlarının yaptıklarına benzer deneyler gerçekleştirererk, sağlam bir ver tabanı oluşturulmasına katkıda bulunmak amacındalar.

NASA’nın yeşil ışık yakmadığı 2 görev önerisinde farklı stratejiler izlenmişti. Bunlardan ilki olan VISAGE (Venus In Situ Atmospheric and Geochemical Explorer/Venüste Yerinde Atmosferik ve Jeokimyasallar Kaşifi) önersinde, toz haline getirilmiş Venüs kayaları, dünya-benzeri bir ortamı olan analiz odasına getirilmek ve ölçümler burada gerçekleştirmek hedeflenmişti.

Bu gruptan ikinci öneri olan VICI (Venus In Situ Composition Investigations / Venüste, Yerinde (kimyasal) Kompozisyon Araştırmaları)’nın yaklaşımında ise, Kayalar bir lazer huzmesi ile “vurularak”, ortaya çıkan küçük toz bulutunun analizi hedeflenmiştir. Halen çalışmakta olan Mars Curiosity (Mars Meraklısı) hareketlisi, bu tekniği başarı ile uygulamaktadır. Ancak, aşırı yoğun ve sıcak Venüs atmosferi, sonuçların doğru yorumunu zorlaştıracaktır. Görünen problemleri aşmak için, bu grup araştırıcılar, tekniği New Mexico’daki Los Alamos Ulusal Laboratuarı’ndaki Venüs simülasyon odasında test etmektedirler.

NASA Goddard’dan VICI’dan sorumlu baş-araştırıcı Lori Glaze, “Bizler, tekniğin çalışacağına ikna olduk. Bizim dışımızdakileri de ikna için, daha fazla çalışma yapmamız gerekiyor.” diyor.

Eğer Venüs kaşifleri amaçlarını bir miktar daraltabilir ve tasarrruflar yapabilirlerse, ufukt bir Venüs görevi için umut olabilir. 2017’de, NASA, ‘Venüs Köprüsü’ adını verdiği bir programla, 200 milyon dolar ya da daha azına uçabilecek bir görev peşinde olduğunu açıkladı. Bu sınırda bir maliyet, yukarda söz konusu edilen görevlerin maliyetlerinde %50’den fazla azaltma gerektirmektedir.

Dyar’a göre, “Venüs görevi üzerinde çalışanlar, bu haber üzerine, ‘saçını başını yolma’ moduna girdiler.” Gerçekten de “bu kadar düşük maliyetlerle, en zorlu koşulları olan Venüs gibi bir gezegene anlamlı hedefleri olan bir görev nasıl planlanabilir?” sorusunun yanıtı, parça parça küçük görevler planlamak olabilir. Venüs’ü anlama sevdasının, bu para ile bile, bir şeyler yapmaya girişecek kahramanlarını bulunacağını gösterecektir.

Lori Glaze de benzer düşünceler içinde: “Benim Venüse görev planlayanlar topluluğu için söyleceğim şu: Asla pes etmeyeceğiz ve teslim olmayacağız. Durmak yok, denemeye devam.”

SonuçTüm dünya kamuoyunun dikkatinin Mars’a yapılacak insanlı-insansız seferlere ve bunların hazırlıklarına yöneldiği bu günlerde, planlanan zorlu Venüs seferleri, belki de bizlere beklenmedik yeni heyecanlar yaşatacaktır. Çok yüksek sıcaklık ve basınç ortamında gerçekleştirilecek uzunca süreli görevlerin yol açacağı teknolojik gelişmeler de bu çabaların beklenmedik yan ürünleri olabilirler.

Prof Dr Mehmet Emin ÖZEL, FSMVÜ Halıcıoglu-Istanbul[MAGMA Yeryüzü Dergisi, Haziran 2018,(s.34-39)]

Yazar hakkında: Mehmet Emin ÖZEL

(1 EKİM 2017) Kişisel: 1945 doğumlu, evli, 1 kız çocuğu, 2009’da emekli, bazı yerel üniversitelerde yarı zamanlı ders veriyor. İstanbul-Türkiye’de yaşıyor. Eğitim: Orta Doğu Teknik Üniv. (ODTÜ-Ankara / Türkiye), Fizik Bölümü, BSc (1964-1969), Msc (1972), PhD (Goddard Uzay Uçuş Merkezi -Greenbelt-MD-‘de gama ile galaktik kozmik ışınların gama ışını gözlemleri üzerine bir tez hazırlamıştır. ışın uydu SAS-2 ve ODTÜ Fizik Bölümü 1979’da sunulmuştur). Araştırma Geçmişi: Yurtiçi: Çeşitli Türk üniversitelerinde ve araştırma kurumlarında yürütülen projeler: ODTÜ: TÜBİTAK-Türk Ulusal Araştırma Konseyi destekli birkaç proje, 1 NATO destekli Barış İçin Bilim Projesi.

TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi: Birkaç yerel yönetici ve ulusal STK
destekli proje, 1 BM / UNDP-UNIDO destekli Uluslararası Proje,
Birkaç yerel üniversite: Üniversite tarafından finanse edilen lisansüstü araştırma projeleri.
Dış: Yabancı üniversitelerde ve araştırma kurumlarında yürütülen projeler:
Üniv. Illinois-Urbana Champaign-USA (1979);
Max Planck Institut für Extratrerrestrische Physik, – Munchen-Almanya (1980-1983);
Max Planck Inst. für Radioastronomie, Bonn-Almanya (1983-1986);
NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi, Lab. Yüksek Enerji Astrofiziği İçin (1976, 1986-1989, 1995);
İtalyan Kozmik Fizik Enstitüsü, Palermo (1986).