Voyager Uzay Programı Üzerine

NASA, 1977 yılının iki ayrı ayında, ikiz uzay araçları olarak bilinen Voyager 1 ve Voyager 2‘yi Florida’daki Cape Canaveral üssünden uzaya gönderdi. Voyagerlar’ın orijinal tasarım amacı Jüpiter, Satürn, Satürn’ün halkaları ve bu iki gezegenin büyük uyduları üzerinde yakın geçiş araştırmaları yapmaktı. İki ayrı gezegeni kapsayan görevlerini yerine getirmek için Voyager 1 ve Voyager 2, beşer yıl boyunca çalışacak biçimde inşa edildi. Ancak görev devam edip, hem Voyager 1 hem de Voyager 2 tüm görev hedeflerine başarılı bir şekilde ulaşınca, NASA’nın Jet İtim Laboratuvarı’ndaki bilim insanları ve mühendisler arasında, bu araçların Güneş Sistemi’nin en dışındaki iki dev gezegen olan Uranüs ve Neptün’e de ek uçuşlar yapabileceği fikri doğdu. Bunun görev kapsamı dışında olmasına rağmen mümkünlüğünün anlaşılması üzerine reddetmesi güç bir bilimsel merak ortaya çıktı.

Voyager 1 ve Voyager 2 Güneş Sistemi boyunca süzülürken, uzaktan yeniden programlanabilir şekilde üretilmeleri sayesinde Voyager’lara Dünya’dan ayrıldıklarında sahip olduklarından daha fazla ve yeni yetenekler kazandırmak mümkün hale geldi. İki gezegenli görevleri, dört gezegenli göreve çıkarıldı. Beş yıllık ömürleri, 12’ye ulaştı. 2022 itibariyle ise 45 yıla ulaşmış vaziyette. Sonunda Voyager 1 ve 2, bizlere Güneş Sistemi’mizin dev dış gezegenlerinin hepsini, uydularının 48’ini ve gezegenlerin sahip olduğu benzersiz halka ve manyetik alan sistemlerini inceleme fırsatı sundu. Voyager misyonu sadece Jüpiter ve Satürn uçuşlarından sonra sona ermiş olsaydı bile astronomi ders kitaplarını yeniden yazmaya yetecek miktarda bilimsel malzeme sağlamış olacaktı. Ancak zaten iddialı güzergahlarını ikiye katlayan Voyager araçları, uzayda yola devam ettikleri süre boyunca Dünya’ya astronomi biliminde devrim yaratan bilgiler göndermeyi sürdürdü. Bu sayede Güneş Sistemi’ndeki gezegenlerin kökeni ve evrimi hakkında merak uyandıran yeni sorular gündeme geldi.

Uzay Araçlarının Tasarımı

Neredeyse birebir aynı olan iki Voyager uzay aracı da, antenlerinin her zaman Dünya’ya dönük kalması için yıldız konumlarına ve jiroskopik sensörlere göre kontrolü sağlanan üç eksenli bir sabitleme sistemine sahiptir. Bu sayede, araçların bilimsel deneylerini yapabilmesi için üzerinde taşıdığı on enstrümandan (eğer radyo sistemini de sayarsanız on bir enstrümandan) toplanan veriler Dünya’ya iletilebilmekte ve Dünya’dan gönderilen programlama bilgileri araca aktarılabilmektedir. Komut bilgisayarı alt sistemi (İng: “command computer subsystem” ya da kısaca “CCS”), sıralama ve kontrol işlevlerini sağlamaktadır. CCS; komut kodlarını çözme, hata algılama, düzeltici rutinleri sürdürme, anten konum bilgileri ve uzay aracı sıralama bilgileri gibi sabit işlemleri yürütmekten sorumludur.

Tutum ve Artikülasyon Kontrol Alt Sistemi (İng: “Attitude and Articulation Control Subsystem” ya da kısaca AACS), uzay aracının yönünü kontrol etmektedir. İsmindeki “tutum”, yani “attitude” kavramı, bir aracın kütle çekim merkezine göre üç boyutlu konumunu tarif etmekte kullanılan bir terimdir. Bir nevi, aracın konumlanması olarak düşünülebilir. Bu alt birim, aynı zamanda Dünya ile iletişimi sağlayan antenin yönelimini ve aracın tutumunu değiştirecek manevralarını kontrol eder ve veri toplamak için kullanılan tarama platformunu konumlandırır.

Yerden uyduya veri gönderimi (yer-uydu hattı iletişimi) S-bandı üzerinden, 16-bit/sn komut hızı ile yapılmaktadır. Uydudan yere veri gönderimi (uydu-yer hattı iletişimi) ise bir X-bandı vericisi ise, normalde saniyede 160 bit hız ile sağlanmaktadır. Ancak yüksek oranlı plazma dalga verileri saniyede 1.4 kilobit hızda oynatılabilmektedir. Tüm veriler, 3,7 metre uzunluğundaki bir yüksek kazançlı anten (İng: “High Gain Antenna” ya da kısaca HGA) aracılığıyla uzay aracından iletilir ve uzay aracına alınır. Elektrik enerjisi üç Radyoizotop Termoelektrik Jeneratör (RTG) tarafından sağlanır. Mevcut güç seviyeleri her uzay aracı için yaklaşık 249 watt’tır. Elektrik gücü azaldıkça, talebin arzı aşmasını önlemek için uzay aracındaki güç yükleri kapatılmalıdır. Yükler kapatıldıkça, bazı uzay aracı yetenekleri yitirilir ve bazı deneyler artık sürdürülemez.

Voyager Uzay Araçları Şu Anda Nerede?

Voyager 1 heliosheath katmanını da geçti ve 25 Ağustos 2012’de Güneş Sistemi’ni resmen terk eden ilk insan yapımı araç olarak, yılda yaklaşık 520 milyon kilometre hızla, yaklaşık 35 derecelik bir açıyla, ekliptik düzlemin üzerine yükselmeyi sürdürmektedir. Voyager 1, an itibariyle Dünya’dan 22.3 milyar kilometre uzaktadır; yani ışığın Dünya’dan Voyager 1’e ulaşması 20 saat 40 dakika kadar sürmektedir.

Voyager 2 de Güneş Sistemi’ni terk edecek rotada, 48 derecelik bir açıyla ve yılda yaklaşık 470 milyon kilometre hızla ekliptik düzlemin altına doğru ilerlemeyi sürdürüyor. Voyager 2, an itibariyle Dünya’dan 18.5 milyar kilometre uzaktadır; yani ışığın Dünya’dan Voyager 2’ye ulaşması 17 saat 10 dakika kadar sürmektedir.

Voyager 1 ve Voyager 2 Araçlarının Tarihi

Voyager misyonu, 1970’lerin sonlarında ve 1980’lerde meydana gelen, itici gaz kullanımını ve yolculuk süresini en aza indiren sıra dışı bir astronomik olaydan faydalanmak için tasarlandı: Sistemimizdeki dört gezegen, çok nadir yaşanan bir şekilde birbiriyle hizalanacaktı. Yaklaşık 175 yılda bir meydana gelen bu Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün yerleşimi, belirli bir uçuş yolundaki bir uzay aracının, büyük tahrik (itim) sistemlerine ihtiyaç duymadan, bir gezegenden diğerine ulaşmasına izin vermektedir. Her bir gezegene yapılan yakın uçuş sırasında uzay aracının rotası bir miktar bükülür ve bu bükülmeden kaynaklı hız kazanımını kullanarak diğer gezegenlere ulaşmak mümkün olmaktadır. İlk olarak 1973-74 yıllarında NASA’nın Mariner 10 Venus / Mercury misyonuyla gösterilen bu “kütle çekim yardımı” tekniğini kullanarak, o görev sırasında Neptün’e uçuş süresiNİ 30 yıldan sadece 12 yıla düşürülebilmiştir.

Dört gezegensel görevin mümkün olduğu bilinmekle birlikte, bu kadar uzak bir mesafeyi kat edebilecek, gerekli enstrümanları taşıyabilecek ve bu kadar uzun bir görevi yerine getirecek kadar uzun süreler boyunca başarıyla çalışabilecek bir uzay aracı inşa etmek çok pahalıydı. Bu nedenle Voyager uzay araçları, sadece Jüpiter ve Satürn’e yönelik uçuşlar yapacak biçimde finanse edildi. Jüpiter, onun büyük uydusu Io, Satürn ve onun büyük uydusu Titan’a yakın uçuşları mümkün kılacak iki rota seçilmeden önce, toplamda 10.000’den fazla yörünge araştırıldı. Voyager 2 için seçilen rota kapsamında, eğer uygun görülürse Uranüs ve Neptün’e devam etmeyi mümkün kılacak seçenek tercih edildi.

Her ne kadar ismi “Voyager 2” olsa da, Florida, Cape Canaveral’daki NASA Kennedy Uzay Merkezi’nden 20 Ağustos 1977’de ilk önce fırlatılan araç Voyager 2 oldu. Voyager 1 ise, 5 Eylül 1977’de daha hızlı ve daha kısa olan rotaya fırlatıldı. Her iki uzay aracı da, harcanabilir roket sistemleri olan Titan-Centaur roketleriyle uzaya gönderildi. Jüpiter ve Satürn’e yapılan ana Voyager misyonu kapsamında Voyager 1, 5 Mart 1979’da Jupiter’e, 12 Kasım 1980’de Satürn’e, onun hemen ardından ise Voyager 2, 9 Temmuz 1979’da Jupiter’e, 25 Ağustos 1981’de de Satürn’e ulaştı.

Uzay aracını büyük uydu Titan’ı geçip, Satürn’ün halkalarının arkasına göndermek üzere tasarlanan Voyager 1’in yörüngesi, uzay aracının yolunu ekliptik düzlemden (gezegenlerin çoğunun Güneş’in etrafında döndüğü düzlemden) kaçınılmaz ama tamamen planlanmış bir şekilde kuzeye doğru büktü. Voyager 2, Satürn etrafında dolaştıktan sonra uzay-zaman düzleminin Satürn tarafından bükülmesi sebebiyle Uranüs’e doğru kıvrılan bir rotada fırlatılmıştı.

Görevin Uzatılması ve Voyager Yıldızlararası Misyonu

Voyager 2’nin Satürn görevini başarıyla tamamlamasından sonra, görev kontrol merkezi tarafından yapılan hesaplamalar, Voyager 2’nin tüm enstrümanlar çalışırken bile Uranüs’e sorunsuz bir şekilde ulaşabileceğini gösterdi. NASA, iki uzay aracını çalıştırmaya devam etmek için ek finansman sağladı ve Jet İtim Laboratuvarı’na, Uranüs uçuşunu da gerçekleştirme yetkisi verdi. Daha sonra NASA, Voyager Neptün Yıldızlararası Misyonu olarak yeniden adlandırılan misyonun Neptün bacağına da izin verdi.

Voyager 2, 24 Ocak 1986’da Uranüs’e ulaştı ve gezegen, uyduları, manyetik alan ve karanlık halkalar hakkında ayrıntılı fotoğrafları ve çok sayıda veriyi Dünya’ya gönderdi. Bu arada Voyager 1, gezegenler arası alan çalışmaları yapacak biçimde, Güneş Sistemi’nin dışına doğru ilerlemeyi sürdürüyordu. Sonunda, Voyager 1’in enstrümanları, Güneş’in manyetik etkisinin sona erdiği uzay boşluğu ile, yıldızlararası uzay boşluğunun arasında yer alan heliopause isimli uzay bölgesini algılamayı başaran ilk sensörler olacaktı.

Voyager 2’nin 25 Ağustos 1989’da Neptün’e yaptığı en yakın uçuş görevinden sonra, uzay aracı öncelikle kendisini ekliptik düzlemin altına (güneyine), nihayetinde ise yıldızlararası uzaya götürecek bir rotaya koyuldu. Voyager uzay araçlarının, aslen sadece Güneş Sistemi gezegenlerini araştırma hedeflerini yansıtan projenin ismi, Voyager Yıldızlararası Misyonu olarak değiştirildi.

Voyager Görevleri Daha Ne Kadar Sürecek?

Her iki uzay aracı da, yıldızlar arasında ultraviyole kaynakları incelemeye devam edecek ve Voyager uzay araçları üzerindeki alan ve parçacık enstrümanları, Güneş’in etkisi ile yıldızlararası uzay arasındaki sınırı araştıracak. Daha şimdiden araçlardan gelen veriler sayesinde yayımlanan akademik makaleleri, araştırma sahasına göre kategorilendirilmiş bir şekilde buradan inceleyebilirsiniz. Voyager uzay araçlarının, önümüzdeki en az 10 yıl boyunca değerli veriler getirmeyi sürdürmesi bekleniyor. Voyager uzay araçları ile iletişimimiz, araçlar üzerindeki güç kaynakları artık hayati sistemlere güç sağlayamayacak noktaya gelene kadar devam edecektir.

Bundan birkaç bin, yüz bin veya milyon yıl sonra, uzay boşluğunda süzülen Voyager araçlarının, insan medeniyetinin varlığından geriye kalan tek kanıt olabileceğini düşünmek ilginçtir. Eğer bu gezegende varlığımızı sürdüremezsek ve bir diğer gezegene yerleşmeyi başaramazsak, uzay boşluğuna fırlattığımız cihazlar, türümüzün geleceğe bıraktığı anıtlar haline gelecektir. Bununla ilgili olarak, Voyager araçları üzerindeki Altın Plak isimli “uzaylılara gönderdiğimiz mesajları” konu edinen bu yazımızı da okumanızı tavsiye ederiz. Bu açıdan bakıldığında, 40 yılı aşkın süredir yoluna devam eden ve yakıtı bittikten sonra sayılamayacak yıllar boyunca uzay boşluğunda süzülmeyi sürdürmesi beklenen bu araçlar, biz insanlar için sadece bilimsel anlamda değil, varoluşsal anlamda da büyük öneme sahiptir.

Kaynaklar ve İleri Okuma: