Interworld Slingshot: Uzayda kaynak bulmanın yeni bir yolunu keşfetmek

İnsanların ayda, asteroitlerde veya Mars’ta kaynak çıkarmadan önce birkaç önemli soruyu yanıtlamaları gerekiyor: Orada ne var? Ne kadar var? Peki nerede bulunabilir? SETI Enstitüsü araştırma bilimcisi Pablo Sobron liderliğindeki bir ekip, Dünya’ya inmeye, sondaj yapmaya veya örnekleri geri getirmeye gerek kalmadan bu soruları yanıtlamanın yeni bir yolunu arıyor.

Proje, yakın mesafeden gezegen araştırmalarında halihazırda kullanılan bir teknik olan Raman spektroskopisinin, mineralleri, suyu ve diğer malzemeleri tanımlamak için yörüngeden veya hızlı uçuşlar sırasında kullanılıp kullanılamayacağını test ediyor. Interworld Slingshot Resource Surveys adı verilen fikir, Ay, Dünya’ya yakın bir asteroit ve Mars’ın uydularından biri olan Phobos gibi çeşitli yerleri incelemek için tek bir uzaktan algılama aracına sahip küçük bir uzay aracının kullanılmasını öneriyor.

Sobron, “Uzay madenciliğini durdurma olasılığı en yüksek olan şey, madenciliğe değer bir şey olduğunu kanıtlamaya gücümüzün yetmemesi olabilir. Yanlış yere inerseniz, tüm bir keşif programını veya şirketi kaybedebilirsiniz ve hiç kimsenin uzay aracı gönderip en iyisini ummaya yetecek kadar parası kalmaz” diyor.

“Raman’ın bize, herhangi biri inişe geçmeden önce haritaya bir X işareti koymanın uygun maliyetli bir yolunu verip veremeyeceğini soruyoruz. Ve eğer fizik işe yararsa, bu bir madencilik aracından çok daha fazlası haline gelebilir; bize Europa ve Enceladus gibi yerleri bilim adına keşfetmenin yeni bir yolunu verebilir.”

Madencilik sorunundan önceki sorun

Dünya’da madencilik şirketleri sırf bir yer ümit verici görünüyor diye kazmaya başlamazlar. Bir kaynağın iyi anlaşılıp anlaşılmadığını ve çıkarılmasını maliyetine değecek kadar değerli olup olmadığını görmek için olası yatakları araştırmak, örneklemek, sondaj yapmak ve analiz etmek için yıllar harcıyorlar.

Bu süreç belirsizliğin azaltılmasına yardımcı olur ve depozitonun boyutu, yapısı ve erişilebilirliği konusunda güven oluşturur. Bu faktörler yeterince açık hale geldiğinde kaynak rezerv haline gelir ve yatırım çeker.

Dünya ötesinde bu tür bir keşif yapmak çok daha zordur. Numune almak ve geri göndermek zor ve maliyetlidir ve başka bir gezegendeki malzemeleri delmek ve analiz etmek için robotların kullanılması, görevleri daha karmaşık hale getirir. Mevcut yörünge yöntemlerinin de sınırları vardır. Yansıyan ışığa bakmak ayrıntılı görüntüler verir ancak her zaman ekibin ihtiyaç duyduğu spesifik veya doğru ölçümleri sağlamaz. Nötron ve gama ışını ölçümleri, önemli bir kaynak olan hidrojeni çok daha düşük bir uzaysal çözünürlükte tespit edebilir.

Raman spektroskopisini aşırı mesafelere taşımak

NASA Yenilikçi Gelişmiş Kavramlar (NIAC) çalışması, Raman spektroskopisinin yeni bir çözüm sunup sunamayacağını araştıracak. Raman spektroskopisi, bir hedefi hedef alan lazer ışığını kullanır ve geri yansıyan ışıktaki küçük değişiklikleri ölçer. Bu değişiklikler malzemenin moleküler yapısına ilişkin ayrıntıları ortaya çıkarıyor ve bu da malzemenin neyden yapıldığının belirlenmesine yardımcı oluyor.

Raman aletleri halihazırda uzay görevlerinde kullanılıyor. NASA’nın Perseverance gezgininin SHERLOC ve SuperCam cihazlarında Raman araçları var ve Japonya’nın Martian Moons eXploration misyonu, Phobos’u incelemek için bir Raman aracı kullanacak. Bu araçlar, bilim adamlarının materyalleri incelemesine ve hangi örnekleri inceleyeceğine karar vermesine yardımcı olur.

Interworld Slingshot Kaynak Araştırmaları için asıl zorluk, mesafedir.

Raman saçılımı çok zayıftır ve tespit edilmesi zordur. Proje ekibi, 10 trilyonda yalnızca bir fotonun Raman tarafından saçıldığını söylüyor. Sobron’un daha önceki uzun mesafe Raman testleri yaklaşık 120 metreye (394 feet) ulaşmıştı. Bu çalışma, çok daha uzaklardan, yaklaşık 30 ila 50 kilometreden (19 ila 31 mil) faydalı ölçümlerin yapılıp yapılamayacağına bakıyor.

Bunun küçük bir uzay aracıyla çalışabilmesi için çeşitli mühendislik zorluklarının çözülmesi gerekiyor. Aşama I çalışmasında, fikrin teknik olarak mümkün olup olmadığını görmek için foton bütçeleri, uzay aracı yolları ve itme sistemleri, hassas tek foton dedektörleri, hassas işaretleme sistemleri ve çok küçük lazerler incelenecek.

Ekibe, bir Raman etkisi oluşturmak için metre büyüklüğündeki veya kabaca metre büyüklüğündeki bir noktaya yeterli miktarda foton gönderip gönderemeyeceğini ve kompozisyonu ölçmek için yeterli Raman fotonunu toplayıp toplayamayacağını öğretecek.

Mevcut planlar, seçilen yol ve hedeflere bağlı olarak misyonun beş ila sekiz yıl sürebileceğini gösteriyor. Buradaki fikir, ayın yörüngesindeyken ve Dünya’ya yakın bir asteroit ve Phobos’un uçuşları sırasında ölçümler yapmaktır.

Haritaya ‘X’ koymak

Amaç, uzay kaynaklarına ekonomik değer katan nihai bir harita oluşturmak değil. Henüz değil.

Bunun yerine ekip, uzak Raman ölçümlerinin gelecek vaat eden keşif hedeflerini tespit edip edemeyeceğini bulmayı umuyor; esasen haritaya bir “X” koyarak gelecekteki misyonlarda nereye daha yakından bakılacağını gösteriyor.

İdeal durumda bu ölçümler bir kaynakla ilgili üç temel soruyu yanıtlayacaktır: Ne kadar var? Hangi şekli alır? Peki nerede bulunuyor?

Eğer bu fikir işe yararsa, madencilikten çok daha fazla şekilde yardımcı olabilir. Yerel kaynaklar hakkında daha fazla bilgi sahibi olmak, gelecekteki görevlerin daha az ekstra ekipman ve malzeme taşıması, maliyetlerin ve risklerin azaltılması anlamına gelebilir. Asteroitlerde daha iyi bir keşif, az kaynağın olduğu yerlere iniş yapmaktan kaçınmaya yardımcı olabilir. Ay’da veya Mars’ta tam olarak hangi malzemelerin bulunduğunu ve bunların nerede bulunduğunu bilmek, görev planlayıcılarının Dünya’dan gönderilen kargonun ağırlığını ve maliyetini azaltmasına yardımcı olabilir.

Aşama I çalışması öncelikle fikrin fiziksel ve teknik olarak mümkün olup olmadığını kontrol edecek. Daha sonra bunun daha fazla çalışma gerektirebilecek mevcut parça ve teknolojilerle yapılıp yapılamayacağı veya lazer, dedektör veya uzay aracı sistemlerinde tamamen yeni teknolojilere ihtiyaç olup olmadığı görülecek.

Proje SETI Enstitüsü, NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi, NASA’nın Ames Araştırma Merkezi ve OffWorld şirketinden uzmanları bir araya getiriyor. Ekipte Jane Lee, Xiaoli Sun, Alan Cassell, Rachel Ticknor, Dylan Morrison, Sobron ve Jim Keravala yer alıyor.

“Bu, bu kadar çılgın bir fikir etrafında tam olarak isteyeceğiniz ekip. NASA’nın fizik üzerinde çalışan en iyi uzay-lazer ve görev tasarımı çalışanlarından bazıları ve bize gelecekteki bir pazarın aslında neye ihtiyaç duyacağını söyleyen öncü bir uzay şirketimiz var. Bunu ilk önerdiğimde hepsi benim deli olduğumu düşünmüştü ama aynı zamanda benim Raman’ı mesafeleri ve yerleri kaydetmeye zorlamamı da izlemişlerdi, o yüzden devreye girdiler. En olası sonuç, konseptin bazı kısımlarının işe yaramaması. Bu sorun değil, çünkü eğer işe yararsa, tamamen yeni bir şey yaratabilir. Bu tam olarak NIAC’ın ve başka hiç kimsenin almayacağı türden bir risk” diyor Sobron.

Bu çalışma, hükümetler ve özel şirketlerin Dünya ötesinde uzun vadeli çalışmalar planladığı için daha da önemli hale gelebilecek bir sorunu çözmenin ilk adımıdır. Bu sadece uzaydaki kaynakların nasıl çıkarılacağıyla ilgili değil, aynı zamanda nerede denemenin mantıklı olduğuna karar vermek için yeterli bilginin nasıl toplanacağıyla da ilgili.