Ay sondaları bilim adına çakılacak

2008 yılında, Ay Keşif Yörünge Aracı ( LRO ) uzay aracının fırlatılmasıyla, Ay Krateri Gözlem ve Algılama Uydusu ( LCROSS ) görevi başlayacak. Görevin tamamı, büyük bir sondanın yüksek hızda Ay'a çarparak büyük bir krater oluşturması ve bir ay tozu bulutu oluşturmasıdır. Büyük sondanın ardından, küçük kardeşi Shepherding Uzay Aracı da çarpma noktasına hızla ulaşacak ve aynı kaderi paylaşarak düşecektir. Ancak, düşüşü sırasında Shepherding, toz bulutunun bileşimini analiz etmek ve bilim insanlarına araştırmaları için benzeri görülmemiş bilimsel veriler sağlamak için zamana sahip olacaktır.

Uzay araştırmalarının ilk günlerinde düzinelerce uzay aracı Ay yüzeyine çarptı. Göksel komşumuzun yüzeyine ulaşan ilk uzay aracı, Sovyet uzay aracı Luna 2'ydi. 12 Eylül 1959'da fırlatılan araç, 13 Eylül'de 0° boylam ve 30° enlem kuzey koordinatlarında (Huzur Denizi'ndeki Autolycus kraterinin yakınında) Ay yüzeyine ulaştı. Uzay aracı, Sovyetler Birliği armasını taşıyan bir flama fırlattı ve ardından parçalara ayrıldı.

Projenin trajik sonuna rağmen, o dönemde uzay araştırmalarında büyük bir atılımdı; zira Ay'a ulaşmak bile hiç kolay değildi. Luna-2'nin uçuşu sırasında herhangi bir yörünge düzeltmesi planlanmadığından, Ay'a çarpmayı garantilemek için, hızlandırma aşamasının sonunda hesaplanan parametrelerin olağanüstü bir hassasiyetle korunması gerekiyordu. Örneğin, roket hızında saniyede sadece bir metre veya %0,01'lik bir hata, Ay buluşma noktasında 250 km'lik bir sapmaya neden olurdu. Böyle bir hassasiyeti sağlamak açıkça karmaşık bir işti. Ancak, başarıyla gerçekleştirildi.

Uzay aracımızın izinden giden Amerikan NASA sondaları Ay'a doğru hızla ilerledi. Başlangıçta, Luna 2 gibi kamikaze görevleriydiler, çünkü Amerika'nın asıl hedefi sadece Ay'a ulaşmaktı. Etkileyici isimleri, inşası ve 1960'ların başlarında fırlatılmasıyla Ranger serisi sondalar, Dünya uydusuyla beş kez çarpıştı. Düşüşleri sırasında, başarısızlığa mahkûm sondaların kameraları yaklaşan Ay yüzeyini yorulmadan filme aldı ve görüntüleri hemen Dünya'ya iletti. Rangerlar, Ay kraterlerinin ve arazi özelliklerinin ilk detaylı fotoğraflarını elde etti.

Uzay aracının kaçınılmaz imhasıyla sonuçlanan bu "inişler"in ardından, göksel komşumuzun yüzeyine yumuşak bir iniş yapma fikri ortaya çıktı. Ay'a ilk yumuşak iniş, Şubat 1966'da, çevredeki manzaranın ilk panoramik görüntülerini ileten Luna 9 uzay istasyonu tarafından gerçekleştirildi.

Ancak ülkemizin uzay bilimi ve ardından NASA'nın (Luna 9'dan dört ay sonra) Ay'a yumuşak inişleri başarıyla gerçekleştirmesinden sonra bile, ay sondaları sayısız kazayla boğuştu. Bunlar, hatalı hesaplamalar, ekipman arızaları ve mascon olarak bilinen anormal derecede yüksek yerçekimine sahip yoğun, büyük Ay bölgeleriydi.

Masconlar, Ay yörüngesindeki yapay uyduların hareketini yavaşlattı ve yörüngelerini düzeltemedikleri için kaçınılmaz olarak tehlikeli gök cisminin kollarına düştüler. Böylece Ay, birçok uzay aracı için bir mezarlık haline geldi. Bunlar arasında beş Amerikan Ay Yörünge Aracı (1966-1967), dört Luna sondası (1959-1965), iki Apollo alt uydusu (1970-1971), Japon Hiten (Muses-A) uzay aracı (1993) ve NASA'nınLunar Prospector'ı (1999) vardı ve hepsi yolculuklarını kendi oluşturdukları kraterlerde sonlandırdı.

Ancak Ay araştırmalarının başlangıcında bilim insanlarının Ay sondalarını yok etme gibi bir niyetleri yoktu; ancak yaklaşan Ay görevlerinden biri olan Ay Krateri Gözlem ve Algılama Uydusu (LCROSS), tam tersine, uzay modüllerinin Ay'a planlı bir şekilde yeniden girişini sağlamak için tasarlandı. Bu iddialı projenin habercisi, ESA uzay ajansının 367 kilogramlık SMART-1 uzay aracının Ay yüzeyinin belirli bir bölgesine planlanan inişiyle olacak.

27 Eylül 2003'te fırlatılan SMART-1, 21 aydır (15 Kasım 2004'ten beri; sonda bilimsel araştırma programına Mart 2005'te başladı) ay yörüngesinde bulunuyor. Ajansa 110 milyon dolara mal olan yörünge aracı, ay yüzeyinin çeşitli dalga boylarındaki ayrıntılı görüntülerini çekiyor ve güneş rüzgarındaki hareketinin oluşturduğu izi inceliyordu. Şimdi yapay ay uydusunun yakıtı azalıyor ve kaçınılmaz olarak ay yüzeyine düşecek. Ancak düşüşünün boşa gitmemesi için SMART-1, ölümünden bile bilime fayda sağlayacak bir düşüşe yönlendirilecek.

İlk çarpma tarihi 17 Ağustos 2006 olarak planlanmıştı, ancak çarpmanın Dünya'dan teleskoplarla gözlemlenebilmesini sağlamak için son tarih 3 Eylül 2006 olarak belirlendi. Uzay aracının ömrünü uzatmak için yörüngesi 90 kilometre yükseltilerek kalan yakıtı tüketildi. Uzun süredir kayıp olan "yoldaşları" gibi, SMART-1 de görevini muhteşem bir şekilde sonlandıracak. İlk olarak, Ay yüzeyine çarpana kadar görüntülemeye devam edecek. İkinci olarak, sonunu parlak bir parlama ve toz emisyonuyla duyuracak ve bu da bilim insanları için en değerli araştırma malzemesi olacak.

Ancak bilim insanları yalnızca SMART-1'in Dünya'dan fırlattığı püskürmeleri gözlemleyebilecekken, LCROSS görevi gökbilimcileri kelimenin tam anlamıyla bir Ay tozu girdabına sürükleyecek. Görevin sondalarından biri önce düşecek ve bir toz bulutu kaldıracak, ikinci araç Shepherding de onu takip edecek, ancak düşmeden önce havada asılı kalan maddenin bileşimini analiz etmek için zamanı olacak.

Ay'da böylesine hedef odaklı bir proje ilk kez gerçekleştirilecek olsa da, NASA gök cisimlerine "saldırmaya" yabancı değil. Bir yıl önce (4 Temmuz 2005), Deep Impact uzay aracından çıkan Impactor sondası, aynı amaçla, yani kuyrukluyıldızın püskürmelerinin bileşimini incelemek için Tempel 1 Kuyrukluyıldızı'na çarptı.

Deep Impact'te olduğu gibi, Shepherding de öncelikle ay yüzeyinin altında veya "ebedi karanlık" kraterlerinde donmuş olabilecek suyu arayacaktır. Bu kraterler kutuplara yakın konumlanmıştır ve yeterli derinlikte bulunan tabanları asla güneş ışığı görmez.

Ay yüzeyinde donmuş su içerebilecek bölgeleri incelemek, Ay'a yapılacak gelecekteki insanlı keşiflere hazırlık yapmak ve en önemlisi uzun vadeli yaşanabilir Ay üsleri kurmak için hayati önem taşıyor. Dünya'dan getirilecek su, kelimenin tam anlamıyla altın değerinde olacak. Bu nedenle, kaynakları yerel olarak aranmalıdır.

Su, yaşam için olmazsa olmaz bir elementtir, ancak tek başına yeterli değildir. Su molekülleri, roket yakıtı için gerekli olan hidrojene ve solunum için gerekli olan oksijene ayrıştırılabilir. Dahası, su, Ay tozuyla karıştırılarak mükemmel beton (Ay yolları ve benzeri yapı malzemeleri) oluşturulabilir. Suyun önemli (ve Ay için en önemli) özelliklerinden biri, insanlara zararlı radyasyonu engelleme yeteneğidir. Dolayısıyla, Ay'da su arayışı, insan keşif programlarının temel hedeflerinden biridir.

Ay'da bir sonraki su arama çalışmaları, 2008 sonlarında, devasa bir sahte sonda ve Shepherding araştırma sondasından oluşan çift LCROSS sondasını taşıyan Ay Keşif Yörünge Aracı'nın ( LRO ) Dünya'dan fırlatılmasıyla başlayacak. "Ateş hattına" girdikten sonra, her iki sonda da LRO'dan ayrılacak ve sırayla Ay'a doğru ilerleyecek. İlk olarak, 2 tonluk yapay bir göktaşı Ay yüzeyine çarparak 20 metre çapında bir krater oluşturacak. Çarpma 10 milyar joule enerji açığa çıkaracak ve enkaz ile Ay toprağı parçacıkları 40 kilometreye kadar yüksekliğe fırlatılacak!

Shepherding, fırlatılan parçacıkları aramaya başlayacak, önce patlama bulutunu fotoğraflayacak ve ardından yerleşik spektrometresini kullanarak analiz edecek. Kaydedilen spektrumlar, detaylı inceleme için derhal Dünya'ya iletilecek. Araştırmacılar, bu verileri kullanarak su ( _H2O ), OH molekülleri, tuzlar, kil, sulu mineraller ve çeşitli organik moleküller hakkında bilgi edinmeyi umuyor. Sondanın spektrografı ve video kameraları, son anlarına kadar çalışmaya devam edecek.

Bilim insanları, uzay aracını çarpmadan önce 10 saniyeye kadar kontrol edebilecekler. Bu sayede ilk sondanın çarpma noktasını en fazla 100 metrelik bir doğrulukla hedefleyebilecekler. Çarpışma anında Shepherding, "ağabeyinden" üç kat daha az parlak bir parlama yaratacak, bu nedenle ortaya çıkan krater orantılı olarak daha küçük olacak. Ancak gökbilimciler, Shepherding'in yok oluşundan sonra gözlemlerine devam ederek, her iki patlamanın birleşik bulutunu Dünya'dan gözlemlemeyi umuyorlar.

İstenilen sonuca ulaşılacak mı? 1999'daki uzay aracı kazası hafızalarda tazeliğini koruduğu için henüz olumlu bir tahminde bulunmak zor. O zamanlar araştırmacılar, su tespit etme umuduyla Ay'ın güney kutbuna bir uzay aracı göndermişlerdi. Ne yazık ki, çarpmanın yol açtığı püskürmeler incelendiğinde su bulunamadı.

Bununla birlikte, LCROSS görevinin başarı şansı daha yüksek, çünkü yeni sondaların çarpması Lunar Prospector'a göre 200 kat daha fazla enerji açığa çıkaracak ve daha büyük bir krater oluşturacak. Dahası, 1999'da çarpma yalnızca Dünya'dan teleskoplarla gözlemlenebilmişti. Ancak, modern optik cihazlar oldukça güçlü olsa da, bir milyon kilometrenin üçte biri kadar bir mesafeden gözlem yapmak, bu amaç için özel olarak tasarlanmış cihazlar kullanarak maddeyi doğrudan incelemekle kıyaslanamaz.

Geriye kalan tek soru, LCROSS'u nereye yönlendireceğimiz. En iyi yerler elbette, kuyruklu yıldızlar tarafından taşınan, suyun uzun zaman önce donduğu ve günümüze kadar bozulmadan kaldığı, sonsuza dek karanlık tabanlara sahip kutup kraterleridir. Daha az geleneksel seçenekler arasında kanyonlar, lav yatakları ve lav akıntılarının kendisi yer alır.

Artık beklemeye gerek yok. LCROSS'un nereye ineceğini ve Ay'da su olup olmadığını yakında öğreneceğiz.

Kaynak: Ay'a Çarpmak... Bilinçli Olarak // Universetoday.com, 31/08/2006.

Alexander Kozlovsky, Astrogalaxy