Nükleer Enerji ile Çalışan Uzay Araçları Bizi Yıldızlara Götürebilir!

1950’lerde roket bilimcileri, atom enerjisi ile çalışan uzay gemileri hayal ettiler. İnanılması güç bu tasarımlar, şimdi yeni bir neslin evreni keşfetmesine yardımcı olabilir.

Orion Projesi, Amerikan vergi mükellefleri tarafından finanse edilen en cüretkâr, tehlikeli ve düpedüz saçma uzay programı olmalı. Bu 1950’lerin dizaynı, Empire State Binası büyüklüğünde uzay gemilerinin arkasında nükleer bombalar patlatarak gemiyi uzayda ileri itmeyi gerektiriyordu. Orion’un motorları muazzam miktarlarda enerji üretecekti – ve bununla birlikte ölümcül dozlarda radyasyon. Planlar, uzay gemisinin Dünya’dan kalkıp Mars’a gidip geri gelmesinin sadece üç ay süreceğini gösteriyordu. Konvansiyonel roketler ve doğru gezegen dizilimi kullanılarak yapılacak en hızlı uçuş ise 18 ay sürüyor. 

Mürettebat ve kalkış alanının maruz kalacağı radyasyondan tutun da elektromanyetik sinyallerin neden olacağı bozulmalara kadar bariz zorluklar ve tehlikeler vardı. Bunların yanı sıra, ABD’nin büyükçe bir kısmını yok edebilecek feci bir nükleer kazanın tehlikeleri de vardı. Ama yine de plan ciddi olarak dikkate alındı. Orion Projesi, atmosferde yapılan nükleer denemelerin yaygın olduğu ve atom çalışmalarının bize parlak bir gelecek vadettiği bir zamanda doğdu. Ya da kıyamet vadettiği... Hayat o zamanlar daha kolaydı.

1960’ların başlarında, sağduyu galip geldi ve proje terk edildi. Ama nükleer enerji ile çalışan uzay gemileri fikri hiçbir zaman yok olmadı. Aslında şu anda uzayın soğuk derinliklerinde birkaç tanesi var.

Şu anda Güneş Sistemi'nin sınırlarının ötesine doğru yol almakta olan Voyager uzay araçları ve Satürn etrafında yörüngede olan Cassini uzay gemisi nükleer güç üniteleri ile donatılmış durumda. Bu Radyoizotop Termoelektrik Jeneratörler (RTG’ler), ısı üretmek için plütonyumun doğal bozunumunu kullanıyor, daha sonrada bu ısı elektriğe dönüştürülüyor. 

Hareketli parçaları olmayan RTG’ler, nükleer reaktörler değiller ve sadece birkaç yüz wattlık güç (parlak bir ampülün enerjisine eşit) üretebiliyorlar. Ancak, Güneş sistemimizin daha derinlerine yapılacak uçuşlar için hevesler arttıkça, daha güçlü nükleer jeneratörler tarafından hareket ettirilen daha büyük uzay gemileri yeniden gündeme geldi. Fizikçi, mühendis ve Yıldızlar Arası Çalışmalar Girişimi (Initiative for Interstellar Studies) başkanı Kelvin Long şöyle söylüyor:

Orion ileri görüşlü bir projeydi. Bu tip işlere ilgi duyan insanlar bugünde yaşamaz, bizler gelecekte yaşarız.

Long’un yakın geleceğinde bir uzaygemisi dizayn etmeye yardımcı olmak var – yüksek hızda, Güneş Sistemimizin ötesine, diğer yakın yıldızlara seyahat edebilecek robotik bir gemi. Saniyede binlerce kilometre kat edebilen bir yıldız gemisi Mars’a haftalar içinde, dış Güneş sistemine aylar içinde ve dış yıldız sistemlerine yıllar içinde ulaşabilir. Long, yalnız değil. ABD askeri araştırma ajansı Darpa tarafından desteklenen 100 Yıllık Yıldız Gemisi (100 Year Starship) projesi de dâhil devam etmekte olan birkaç tane proje var. Bu amaca ulaşmak için, gemiler, konvansiyonel kimyasal roketlerden ya da güneş enerjili sondalardan çok daha güçlü ileri itiş sistemlerine ihtiyaç duyacak. Long şöyle söylüyor:

İş, muazzam miktarlarda enerji üretmekten ibaret. Fisyon ya da füzyon gibi nükleer sistemler vasıtasıyla çok daha verimli güç üretimi yapılabilir.

Fisyon, atom çekirdeğinin enerji üretmek için kontrollü zincirleme tepkimelerle bölünmesini içeriyor. Geleneksel nükleer güç santralleri ve nükleer denizaltılardaki ve gemilerdeki üreteç üniteleri elektrik üretmek için bu yöntemi kullanıyor. Bu, yerleşik bir bilim ancak istenmeyen olaylardan ve kazalardan arınmış değil. Diğer taraftan, füzyon işleminde ise atom çekirdekleri enerji açığa çıkartmaları için bir araya gelmeye zorlanıyor. Güneşin ve hidrojen bombasının gücü buradan geliyor. Long şöyle diyor:

Harcanacak çaba ve para dikkate alındığında, fisyon temelli sitemlere nazaran, füzyon çok daha fazla enerji üretiyor.” diyerek kendi grubundaki yıldız gemisi tasarımcılarının neden füzyonu tercih ettiğini açıklıyor ve ekliyor: “Çok verimli bir süreç olduğunu biliyoruz. Eğer bunu başarabilirseniz, sizi Güneş Sisteminin dışına taşıyacak ve daha fazla roket yakıtı için geri gelmenize ihtiyaç bırakmayacak bir güç üretim sistemi kurabilirsiniz.

Güç Sorunu

Bununla birlikte, bu alanı takip eden herkes biliyor ki, son yarım yüzyılda füzyon araştırmalarına giden multi-milyar dolarlık küresel çabalara rağmen, henüz kimse verdiğinizden daha fazla enerji üreten bir füzyon reaktörü inşa etmedi. Füzyon mühendisleri (ve onların gazeteci takipçileri) arasında bir şaka var; hayata geçirilebilir bir füzyon enerji santrali her zaman 30 yıl ötededir. 

Füzyon motorları için kararlı, çeşitli konseptler ortaya atıldı. NASA tarafından finanse edilen bir tanesi, yıldız gemisini ileri doğru itmek için, odaklanmış yüklü parçacıklar ışını (huzmesi) üreten bir atom tepkimesi içeriyor. Böyle bir sistemin üretebileceği muazzam itiş kuvvetinin– konvansiyonel roketlerin üretebileceğinden çok daha fazla- yanı sıra evrende seyahat ettikçe, helyum 3 gibi hazır uygun yakıt kaynağına da erişebilirsiniz. Long sözlerine şöyle devam ediyor:

Jüpiter gibi gaz devlerinde helyum 3 var, hem de kesinlikle yığınla var. Atmosfere daldıracağınız kocaman balonlar kullanarak bunu çıkarabilirsiniz, helyumu ayırırsınız, yıldız geminize yüklersiniz ve yolunuza devam edersiniz.

Görünüşe bakılırsa, gelecekte yaşayanlar için hiçbir sorun çok büyük değil. 

21. yüzyıl yıldız gemisi tasarımlarının çoğu, 1970’lerde Britanya Gezegenler Arası Topluluğu (British Interplanetary Society) üyeleri tarafından ortaya konulan Deadalus yıldızlar arası gemisine, çok şey borçlu. Uluslararası Uzay İstasyonu gibi yörüngede birleştirilen ve Orion’a benzer büyüklükteki konsept yıldız gemisi, soğan biçimindeki helyum yakıt tankları ile çevrili füzyon motorları tarafından hareket ettiriliyordu. 

Fakat bütün bunların yapılabilir olduğu varsayılsa dahi hala bir sorun kalıyor geriye ve bu da 1950’lerde, Orion Projesi tasarımcılarının karşılaştıkları sorunun aynısı: Nükleer serpintiden kaçınmak için füzyon motorunuzu uzayda inşa edip çalışır hale getirebilirsiniz ama peki astronotlarınızın radyasyon hastalığı dolayısıyla ölmesini nasıl engelleyeceksiniz?

Orion’un çözümü, mürettebat ile nükleer materyal arasına kalın metal ya da sıvı kalkanlar (kaplamalar) koymaktı. En son konseptler, motorların yaşam modüllerinden bir kaç yüz metre uzakta olduğu, uzun ince gemiler inşa etmenin daha iyi bir fikir olabileceğini ortaya koydu. 2001: A Space Odyssey (2001: Bir Uzay Destanı) filmindeki uzay gemisinden farklı değil. 

Eğer hayata geçirilebilir bir füzyon reaktörü geliştirilebilirse, önümüzdeki yüzyıl içerisinde en yakın kozmik çevremizden çıkıp daha ötedeki yıldızlara ve gezegenlere doğru yol alan nükleer enerjili bir gemi görebileceğimizi hesap ediyor Long ve şöyle söylüyor: 

İnsanlığın dışarıya doğru hareket ettiğini, geçmişin ve öncülerin hayallerini gerçekleştirdiğini görmek istiyoruz. İnsanlık için iyi bir geleceğe doğru çalıştığımızı hissediyoruz.

Orion Projesi; kötü planlanmış, çılgınca ve çevresel açıdan sorumsuz olabilir ancak yine de nükleer enerji hala insanları yıldızlara taşıyacak bir araç olabilir.

Teşekkür: Bu yazıyı çeviren Yalçın Baysan'a teşekkür ederiz.