DART uzay aracı, gezegenimizden 11 milyon km uzaklıktaki bir asteroide kasıtlı olarak çarptı ve asteroidin yörüngesinde sapmaya sebep oldu!

Güneş Sistemimizdeki binlerce asteroidin, belirli zaman aralıklarıyla Dünya'ya çarptığını ve bu çarpışmaların küresel ölçekte tahribatlar yarattığını biliyoruz. Örneğin 66 milyon yıl önce Dünya'ya çarpan bir asteroit, dinozorlarla birlikte türlerin %75'inin yeryüzünden silinmesine neden olmuştu. Bugüne dek, tehlikeli asteroitlere karşı kendimizi savunmak adına ürettiğimiz önemli bir çözümümüz yoktu. Ancak 26 Eylül 2022 tarihinde başarıyla sonuçlanan DART görevi, gezegenimizi gelecekte tehlikeli asteroitlere karşı savunmak adına atılmış önemli bir adım oldu.

DART Görevi Nedir? Asteroitler Konusunda Gerçekten Endişelenmeli Miyiz?

NASA’nın Çift Asteroid Yönlendirme Testi (DART) görevinin temel amacı, uzay aracının bir asteroide kasıtlı olarak çarptırılması ve bu çarpışma sayesinde asteroidin yolundan saptırılmasının test edilmesi. Aynı zamanda DART görevi NASA’nın gezegen savunma (planetary defence) stratejisinin bir parçası olarak, ilk geniş çaplı gezegen savunma testi. Bu asteroit saptırma yöntemine kinetik çarpışma adı veriliyor. Her ne kadar büyük çaplı bir asteroidin Dünya’ya çarpıp kitlesel yok oluşa sebep olması dinozorların neslinin tükenmesinden beri görülmese de ortada her zaman böyle bir olasılığın olduğunu unutmamamız gerekiyor.

Örneğin 15 Şubat 2013 tarihinde önceden tespit edilemeyen bir asteroit Dünya’nın atmosferine girdi ve Rusya'nın Chelyabinsk kentine çarparak bölgedeki 6 şehri vuran bir hava patlaması ve şok dalgasına neden oldu. Patlama 1.600'den fazla insanı yaraladı ve tahmini olarak 30 milyon dolarlık hasar ortaya çıkardı. Bu çarpışma potansiyel olarak tehlikeli olan bu uzay objelerinin herhangi bir zamanda Dünya'nın atmosferine girebileceğini ve nispeten küçük olanların bile ciddi zararlar verebileceğini net bir şekilde gösterdi. Chelyabinsk asteroidi yaklaşık 18 metre büyüklüğündeydi. Yani "tehlikeli" olarak nitelendirilemeyecek bu asteroit dâhi böylesine bir yıkıma sebep olabiliyordu.

Gök bilimciler çapı 140 metreye yakın veya daha büyük boyutta yaklaşık 25.000 Dünya'ya yakın asteroit olduğunu tahmin ediyor. Bu asteroitlerin her biri Dünya'ya çarparsa bölgesel yıkıma neden olacak kadar büyük. Dolayısıyla böylesine bir yıkımı önlemek için yapılması gereken iki önemli anahtar adım var:

• Asteroidin Dünya’ya varışını önceden tahmin etmek.
• Asteroidin yörünge süresine müdahale ederek asteroidin erken veya geç gelmesini sağlamak.

NASA, Dünya’ya gerçek anlamda bir asteroidin çarpacağını öğrenmeden önce harekete geçmek ve herhangi bir tehlikeye karşı hazır olmak istediği için bu testi gerçekleştirdi. John Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı’nda oluşturulan DART uzay aracı, bölgesel yıkıma neden olabilecek bir asteroidin yörüngesinin sadece 30 metre büyüklüğünde bir uzay aracının çarpmasıyla saptırılabileceğini göstermek için tasarlandı. Kinetik çarpma sapması olarak adlandırılan bu metot, şu an için asteroit çarpışmalarını engellemek adına teknolojimizin izin verdiği en olası seçeneklerden bir tanesi. Gerçekleşen çarpışmadan anladığımız kadarıyla da bu metodu başarılı bir şekilde uygulamışa benziyoruz!

DART Uzay Aracı Hangi Asteroide Çarptı? Bu Asteroid Hangi Kriterlere Göre Seçildi?

DART uzay aracının çarpıştığı asteroid Dünya’ya herhangi bir tehdit oluşturmuyordu. Yani Güneş Sisteminde dolanan zararsız bir asteroide çarptık. Bu sayede asteroidin üzerinde kinetik bir etki yaratma kabiliyetimizi ve asteroidin bu çarpmaya olan tepkisini test etme imkânı bulduk.

DART uzay aracının hedefi aslında bir asteroit sisteminden ibaret. Uzay aracının Dünya için hiçbir tehdit oluşturmayan hedefi, Didymos (Yunanca "ikiz") adlı daha büyük bir asteroidin yörüngesinde dolanan uydusu Dimorphos'tu. (Yunanca "iki biçim") Şimdi gelin bu iki yoldaş asteroidin teknik detaylarını biraz öğrenelim.

Didymos yaklaşık olarak 780 metre çapa sahipken, Dimorphos 160 metre çapında. Uydu Dimorphos Didymos’tan 1.2 kilometre uzaklıkta bir yörüngede dolanıyor ve bir yörüngeyi tamamlaması 11 saat 55 dakika sürüyor. Didymos kendi etrafında ise 2.26 saatte dönüyor. Dimorphos da hemen hemen aynı hızda 12 saatin altında dönüyor ve kütle-çekim kilidi nedeniyle Didymos’a hep aynı yüzünü gösteriyor. Bu asteroit sisteminin Güneş etrafında bir tam tur atması ise 2.11 yıl sürüyor. Sistemin eliptik yörüngesi Mars’ın ötesinden Dünya’nın yörüngesinin dışına kadar uzanıyor.

Çarpışmanın gerçekleşeceği tarih ise oldukça hassas hesaplamalar yapılarak seçildi. DART’ın çarpışması 26 Eylül’de, yani Dünya ile Didymos sistemi arasındaki uzaklığın minimum olduğu zamanda (yaklaşık 11 milyon km) gerçekleşti. Böylece bilim insanları Didymos’u çarpışmadan sonra daha yüksek kalitede gözlemleyebildi. Didymos’un Dünya’ya bu kadar yakın olduğu en son tarih 2003 yılıydı. Bir sonraki yakın geçiş ise 2062 yılında olacak. Dolayısıyla 2062’ye kadar beklememek adına 26 Eylül 2022 tarihi bu görev için oldukça kritikti.

Şimdi gelelim en önemli sorulardan bir tanesine; DART görevi için neden 11 milyon km ötedeki Didymos asteroid sistemi seçildi? Neden tek başına dolanan bir asteroit yerine uydu asteroit seçildi? İlk neden, Didymos sisteminin örten çift olması. Yani Dünya’dan bakış açımıza göre Dimorphos yörüngede dolanırken düzenli olarak Didymos’un önünden geçiyor. Dolayısıyla yeryüzündeki teleskoplarla bu geçişten kaynaklanan ışık kaybını ölçebiliyoruz. Bunun sonucunda Dimorphos’un Didymos etrafında ne kadar sürede dolandığını hesaplayabiliyoruz. Bu da uzay aracını hedefe yönlendirmede büyük bir kolaylık sağlıyor.

Bir diğer önemli neden ise, küçük olan asteroidin daha büyük olan yoldaşı etrafındaki yörüngesindeki değişikliklerin, tek bir asteroidin Güneş etrafındaki yörüngesindeki değişikliklerden daha kolay ölçülebilmesi gerçeğinden kaynaklanıyor. Yani asteroid sistemindeki asteroit çifti, bize tek bir asteroitten daha kolay ve kesin ölçümler sağlıyor.

Son olarak tahmin edileceği üzere bir diğer avantaj da mesafe konusu. Didymos sistemi, Dünya ile çarpışma yolunda olmadığı için gezegenimiz için gerçek bir darbe tehdidi oluşturmuyor ancak nispeten yakın bir sistem. Bu nedenle gezegen savunma uzmanlarının DART'ın kinetik etkisinin sonuçlarını gözlemlemesi ve ölçmesi için oldukça ideal bir konumda.

DART, Dimorphos ile neredeyse kafa kafaya çarpıştı ve bir çarpma krateri bırakacak kadar enerji sağladı. Ancak asteroidi yok etmeye, onu Didymos çevresindeki yörüngesinden çıkarmaya veya çiftin Güneş etrafındaki yörüngesini fark edilir şekilde değiştirmeye yetecek kadar enerji sağlamadı. Bilim insanları, çarpışmanın Dimorphos'un yörünge süresini birkaç dakika kısaltacağını tahmin ediyor. Teleskoplarla yapılan ölçümler sayesinde bunu ilerleyen günlerde öğrenebileceğiz.

DART Uzay Aracını Yakından Tanıyalım: Hangi Teknoloji Kullanıldı?

Gezegen bilimciler her ne kadar laboratuvarlarda minyatür çarpışmalar yaratıp bu çarpışmalara dayalı sonuçlar ışığında sofistike modeller üretebilseler de asteroitler gerek iç yapıları, gerek şekilleri, gerekse de jeolojik özellikleri bakımından oldukça karmaşık fiziki özelliklere sahip cisimler. İlgili boyutta bir asteroit üzerinde gerçek bir test yapmak, bugüne kadar geliştirilen modelleri değerlendirmek ve gelecekte potansiyel tehlikeli asteroitleri ele almak için oldukça hassas hesaplamaların yapılması gerekir.

İlk gezegen savunma testi görevi olarak DART'ın çoğunlukla bilinmeyen fiziksel özelliklere sahip bir asteroide etkisi, bir kinetik çarpma tertibatının etkinliğini tahmin etmek için çok önemli olan bilimsel hesaplama modellerini hem geliştirecek hem de doğrulayacak. Bunu yaparken de pek çok sistemi ve yenilikçi teknolojiyi üzerinde barındırdığı ekipmanları sayesinde test edecek. Peki bu ekipmanlar hangileri ve işe yarıyorlar? Önemli olan birkaç tanesine bakalım.

DRACO (Optik Navigasyon İçin Didymos Keşif ve Asteroit Kamerası):

DRACO, navigasyon ve hedeflemeyi desteklemek, asteroit hedefinin boyutunu ve şeklini ölçmek ve etki alanıyla jeolojik bağlamı belirlemek için New Horizons LORRI kamerasından ilham alınarak üretilen yüksek çözünürlüklü bir görüntüleyici. Bu özellikleriyle DRACO için aslında bir teleskop da diyebiliriz.

Görevde oldukça kilit bir rol oynamış olan bu enstrüman, çarpışma gerçekleşmek üzereyken Didymos ve Dimorphos’un görüntülerini yakalamakla kalmayıp, kinetik çarpışma testinin sonuçlarının analizi ve yorumu için gereken verileri de sağladı. 208 milimetre açıklığa ve 0,29 derece görüş alanına sahip dar açılı bir teleskop olan DRACO, Dimorphos'un göreli konumunu belirlemek ve navigasyon sistemini desteklemek için CMOS adı verilen bir dedektöre ve gelişmiş yerleşik görüntü işlemcisine sahip.

Rehberlik, Navigasyon - Kontrol ve SMART Nav:

DART'ın birincil ve en zor görevi, Dünya'dan 11 milyon kilometre uzaktayken 160 metre çapında bir hedef olan Didymos'un küçük uydusu Dimorphos'u hedeflemek ve tam isabet vurmaktı. Bu hedef doğrultusunda kılavuzluk, navigasyon ve kontrolün (GNC) bir parçası olarak DART ekibi, SMART Nav adlı bir algoritma geliştirdi. Bu otonom optik navigasyon sistemi, Didymos sistemindeki iki objeyi tanımlamayı başararak ayırt etti. Ardından diğer GNC unsurlarıyla uyum içinde çalışarak, uzay aracını daha küçük gövdeye, Dimorphos'a yönlendirdi. Hem de tüm bunları bir saatlik bir süre içerisinde gerçekleştirdi.

LICIACube:

DART aynı zamanda İtalya Uzay Ajansı (ASI) tarafından geliştirilen LICIACube adı verilen son derece önemli bir uyduya da sahip.

LICIACube’un temel amacı DART’ın asteroitle olan çarpışmasının, çarpışma sonucunda ortaya çıkan enkaz bulutunun ve aynı zamanda Dimorphos’un yüzeyindeki çarpma kraterinin görüntülerini yakalamaktı.

Roll-Out Güneş Paneli (ROSA):

Adından da anlaşılabileceği üzere ROSA, DART uzaya çıktığı zaman açılacak şekilde tasarlanmış 8.5 metre genişliğinde iki büyük diziye sahip bir güneş paneli. Esnek ve yuvarlanabilir "kanatlar", boyutlarına rağmen geleneksel güneş enerjisi panellerinden daha hafif ve daha kompakt.

Bu teknoloji ilk olarak 2017 yılında Uluslararası Uzay İstasyonunda başarılı bir şekilde test edildi. DART uzay aracını önemli kılan bir diğer nokta da DART’ın yeni paneller ile uzaya çıkan ve gelecekteki keşif görevlerinde kullanımlarının yolunu açan ilk gezegensel uzay aracı olmuş olması.

Dönüşümsel Güneş Paneli:

DART’ın önemli ekipmanlarından birisi olan Dönüşümsel Güneş Paneli, mevcut güneş paneli teknolojisinden üç kat daha fazla güç sağlayan çok yüksek verimli güneş pilleri ve yansıtıcı yoğunlaştırıcılara sahip. Bu teknoloji, güneş enerjisi dizilerinin daha küçük yapılmasına ve yeterli güç çıkışı sağlanmasına izin veriyor. Yani bu demek oluyor ki; gelecekte Jüpiter’e ve ötesine yapılacak görevler için nükleer güç kaynağına bağımlı kalmak zorunda olmayabiliriz, bu da görevlerin toplam maliyetini azaltabilir.

Bundan Sonra Ne Olacak?

DART oldukça önemli bir görevdi ve başarıyla sonuçlandı. Bilim-kurgu filmlerinde gördüğümüz, ulaşılmaz ve başarılamaz gibi görülen bilime her geçen gün biraz daha yaklaşıyor ve gezegenimizi bilimin ışığında korumanın yeni yollarını buluyoruz. Peki bundan sonra bizi ne bekliyor?

Çarpışma gerçekleştikten sonraki temel adım, dünyadaki gözlemevleriyle birlikte uzay teleskoplarını kullanarak görevden gelen verileri analiz etmek ve çarpışmanın verimliliğini yorumlamak. Yani bundan sonra iş tamamıyla yer ve uzay teleskoplarına kalmış durumda.

Şu ana kadar DART sayesinde pek çok yeni teknolojiyi test ettik, modelleme ve tahmin yeteneklerimizi geliştirmek için önemli veriler sağladık. Elbette ilerleyen günlerde bu verileri daha iyi yorumlayabileceğiz. Ancak en önemlisi, insanlık için büyük bir tehdit unsuru olan asteroitleri durdurabilme gücümüzün ve potansiyelimizin olduğunu kanıtlamış olduk. Umuyoruz ki bu teknolojiyi hiç kullanmak zorunda kalmayız. Ancak böyle bir tehditle karşılaşırsak artık buna karşı koyabilecek teknolojik olgunluğa eriştiğimizi biliyoruz!

Yazan: Asya Demirkol
Düzenleyen: Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar:

1. Bardan, R. (2022, Eylül 27). NASA's Dart Mission Hits asteroid in first-ever planetary defense test. NASA. Alındığı Tarih: Eylül 29, 2022. Alındığı Yer: https://www.nasa.gov/press-release/nasa-s-dart-mission-hits-asteroid-in-first-ever-planetary-defense-test
2. Keeter, B. (2022, Eylül 7). Dart sets sights on Asteroid Target. NASA. Alındığı Tarih: Eylül 29, 2022. Alındığı Yer: https://www.nasa.gov/feature/dart-sets-sights-on-asteroid-target
3. Dobrijevic, D. (2022, Eylül 27). NASA's Dart asteroid-smashing mission: The ultimate guide. Space.com. Alındığı Tarih: Eylül 29, 2022. Alındığı Yer: https://www.space.com/dart-asteroid-mission
4. DART Press Kit . DART. (n.d.). Alındığı Tarih: Eylül 29, 2022. Alındığı Yer: https://dart.jhuapl.edu/News-and-Resources/files/DART-press-kit-web-FINAL.pdf
5. Impactor spacecraft. DART. (n.d.). Alındığı Tarih: Eylül 29, 2022. Alındığı Yer: https://dart.jhuapl.edu/Mission/Impactor-Spacecraft.php