Soru-Cevap: Sürekli uzay gözlemini desteklemek için NASA’nın Swift Gözlemevi’nin güçlendirilmesi

NASA’nın “hızlı tepki veren” uzay teleskobu yavaş yavaş yörüngeden düşüyor ancak bu yaz gerçekleştirilecek cesur bir görev, Neil Gehrels Swift Gözlemevi’nin daha uzun yıllar boyunca gökyüzünü taramaya devam etmesine olanak tanıyabilir. Türünün ilk görevinde, Dünya’dan bir uzay aracı fırlatılacak ve onu daha yüksek bir irtifaya çıkarmak ve ömrünü uzatmak için Swift ile buluşacak.

Takviye görevinde Arizona’nın Flagstaff kentindeki Katalyst Space; Penn State’deki Görev Operasyon Merkezini içeren NASA’nın Swift ekibi; NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi; ve Northrop Grumman.

Swift, 2004’teki lansmanından bu yana, gama ışını patlamaları adı verilen evrendeki en patlayıcı olayları ve sayısız başka fenomeni gözlemledi. Kozmik olayların yönünü bazen dakikalar ölçeğinde hızla işaret edebilme ve diğer gözlemevlerini takip etmeleri için uyarabilme yeteneği, astronomik atılımlar için kritik bilgiler sağlamıştır.

Bu Soru-Cevap bölümünde, Swift’in görev operasyonları direktörü ve astronomi ve astrofizik profesörü John Nousek ve Penn State Eberly Bilim Koleji’nde Swift’in Ultraviyole/Optik Teleskop lideri ve astronomi ve astrofizik araştırma profesörü Michael Siegel, Swift’in bilimsel keşifteki rolünü, yaklaşmakta olan destek görevini ve Swift Görev Operasyon Merkezi’ndeki faaliyetleri tartışıyorlar.

S: Swift nedir ve görev kontrolü neden Penn State’te?

Siegel: Swift başlangıçta evrendeki en güçlü patlamalardan biri olan gama ışını patlamalarını bulmak ve hızlı bir şekilde gözlemlemek için tasarlandı. Bu patlamalar yalnızca birkaç milisaniyeden birkaç dakikaya kadar sürer. X ışınları, optik ışık ve radyo dalgaları üretebilen gün batımı sonrası parlamaları dakikalardan aylara kadar sürebilir.

Swift’in Patlama Uyarı Teleskobu bir patlama tespit ettiğinde, diğer iki cihazı olan X-ışını Teleskobu ve Ultraviyole/Optik Teleskobu kullanarak uzay aracını otomatik olarak daha yakından bakacak şekilde yönlendirir. Aynı zamanda konumu takip edebilecek yer ve uzay gözlemevlerine yayınlayan bir sevk görevlisi olarak da görev yapar.

Nousek: NASA, Swift’i Kaşif Misyonu kapsamında duyurduğunda 53 grup teklif sundu. Sonunda, NASA Goddard’daki işbirlikçilerimiz ve çeşitli uluslararası kurumlarla yapılan Penn State teklifi, sanırım kısmen Penn State’in enstrümantasyon konusundaki uzmanlığı nedeniyle seçildi.

Üç Swift enstrümanından ikisinin geliştirilmesine öncülük ettik. Özellikle Penn State, astronomi ve astrofizik alanında fahri profesör olan David Burrows tarafından yönetilen X-ışını Teleskobu’nun elektronik aksamını yönetti ve uçuş yazılımını sağladı. Penn State ayrıca uçuş yazılımını da sağladı ve şu anda Mike tarafından yönetilen Ultraviyole/Optik Teleskop’a liderlik ediyor.

Görev Operasyon Merkezinin Penn State’te bulunmasını savundum çünkü aletleri üreten kişilerin üzerinde kalıp onları çalıştırabilmelerine olanak sağlamak istiyordum ki bu pek alışılmış bir durum değil.

Kampüsünde operasyon merkezi bulunan az sayıda üniversiteden biriyiz. Uçuş operasyonları ekibimizde Swift’in sağlık ve güvenliğinden sorumlu mühendislerimiz ve diğer ilgilenilen hedefleri belirlemek için dünyanın dört bir yanından araştırmacılarla koordinasyon sağlayan bir bilim operasyonları ekibimiz var.

S: Swift bilimsel keşiflere nasıl katkıda bulunuyor?

Nousek: Swift, tarihinde 1.760’tan fazla gama ışını patlaması tespit etti; bu patlamalar bize nötron yıldızları ve kara deliklerin çarpışmaları hakkında bilgi veriyor. Ancak Swift gözlemleri bize çok daha fazlasını anlatıyor. Galaksilerle ilgili uzun vadeli çalışmalar, merkezlerindeki kara delikler ve galaksi merkezlerinden ayrılan kara delikler hakkında bilgi sağlar ve ölmekte olan yıldızların bir X-ışını parlamasıyla patladığı birçok süpernovayı inceledik.

Penn State’de yakın galaksilerdeki yıldız popülasyonlarını, tozun ultraviyole ışık üzerindeki etkilerini, nadir ve sıra dışı yıldızları ve bir nötron yıldızının veya kara deliğin yakındaki bir yıldızdan malzeme topladığı ikili sistemleri inceleyen gruplarımız var. Ayrıca Swift’i inşa ederken öngördüğümüz bir şey olmayan kuyruklu yıldız bilimine de bazı katkılarda bulunduk. Eğer bir gezegen ya da güneş değilse muhtemelen ona bakmışızdır.

Siegel: Swift’in hızlı tepki verme ve eşzamanlı X-ışını ve ultraviyole görüntüleme elde etme yetenekleri nedeniyle, araştırmacılar uyduyla ilgili pek çok ilginç şey buldular. Çoğu gözlemevi günler, haftalar veya daha uzun süre önceden planlama gerektirir, ancak gama ışını patlamaları için tasarladığımız şeyi diğer tetikleyicilere (yerçekimi dalgaları veya süpernovalar gibi) hızlı bir şekilde yanıt vermek için genellikle herhangi bir insan müdahalesi olmadan birkaç dakika içinde otomatik olarak ele geçirebiliriz.

Örneğin, Lazer Girişimölçer Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) gibi bir gözlemevi bir kütleçekim dalgasını tespit ettiğinde, aynı kaynaktan gelen diğer sinyalleri (diğer kozmik haberciler) tanımlamaya çalışmak için hızla takip edebiliriz ve bu da çoklu mesajcı astronomi fikrini gerçekten benimser.

Swift, elektromanyetik spektrumun yerden elde edilemeyen bir kısmının yakalanmasına yardımcı oldu ve 2017’de, LIGO’nun Einstein’ın ilk tahmininden 100 yıl sonra tespit ettiği ilk yerçekimsel dalgaların kaynağının doğrulanmasına yardımcı olan da bu sinyal birleşimiydi.

Soru: Swift neden yörüngeden düşüyor ve NASA neden onu hızlandırmaya karar verdi?

Nousek: Swift, Dünya yörüngesindeki normal seyri sırasında atmosferdeki parçacıklarla etkileşime girer, bu da onun yavaşlamasına neden olur, dolayısıyla yüksekliği yıllar içinde giderek azalmıştır. Atmosferin daha kalın olduğu alçaldıkça, onu daha da yavaşlatan daha fazla sürtünme vardır. Ve son dönemdeki alışılmadık derecede yüksek yıldız aktivitesi dönemi, atmosferi geçici olarak daha da fazla sürtünmeye neden olacak kadar ısıttı.

Swift’in kendine ait bir itici gücü yok, bu yüzden birçok uydu görevinde olduğu gibi başlangıçta onun ömrünün sonunda Dünya atmosferine girmesi için bir plan yaptık. Ancak Swift hala mükemmel bir şekilde işlevseldir ve muazzam bir bilimsel değere sahiptir.

Bu, amaca yönelik olarak inşa edilmiş bir uydunun kullanıldığı ilk destek görevidir ve aynı zamanda konseptin bir kanıtı olarak da hizmet vermektedir. Örneğin NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, uzay mekiğiyle her buluştuğunda bakımı yapıldı ve güçlendirildi, ancak artık bu işlevi yerine getirecek bir uzay mekiği yok.

Yalnızca bilimsel amaçlarla değil aynı zamanda iletişim, yayıncılık ve navigasyon gibi çeşitli günlük kullanımlar için de kullanılan uyduların bakımına, güçlendirilmesine ve güvenli bir şekilde yörüngeden çıkarılmasına yardımcı olan özel şirketlere ilgi var.

Siegel: Katalyst, NASA ve Northrop Grumman, Swift’i kaldırmak için gerekli tüm unsurları geliştirmek üzere hızla çalışıyorlar. Burada, Görev Operasyon Merkezinde, Swift’i mümkün olduğu kadar uzun süre uzayda tutmak için NASA Goddard ile yakın işbirliği içinde çalışıyoruz.

Uyduyu sürüklenme miktarını azaltacak ve düşüşünü yavaşlatacak çok özel bir şekilde yönlendirebilmek için yakın zamanda bilimsel operasyonları duraklattık. Bu görevi mümkün kılan şeylerden biri de burada, Penn State’te ve Goddard’da Swift’i mümkün olduğu kadar uzun süre ayakta tutmak ve etkileşime girmek üzere tasarlanmamış bir uzay aracıyla etkileşime girebilecek şekilde onu manipüle etmek için sahip olduğumuz kurumsal hafızadır.

S: Takviye görevi sırasında ne olacak?

Nousek: Plan, Katalyst’in robotik servis uzay aracı LINK’i Swift’le yörüngedeki buluşmaya göndermek ve orada Swift’i daha yüksek bir irtifaya çıkarmak. LINK’in yolculuğunun, Northrop Grumman’ın Pegasus XL roketine binmeyi de içeren birkaç aşaması var. İlk olarak Pegasus ve LINK’i altında asılı bırakan L-1011 Stargazer uçağı havalanacak. Pegasus, 40.000 feet’e (12.200 metre) ulaştığında LINK’i yörüngeye taşıyacak.

Daha sonra LINK ayrılacak ve kendi tahrik sistemini kullanarak Swift’e doğru yola çıkacak ve bu da yaklaşık bir ay sürecek. Daha sonra LINK, Swift’e kenetlenmek için üç kolunu kullanacak ve LINK bırakmadan önce Swift’i ideal bir yüksekliğe çıkarmak yaklaşık birkaç ay daha sürecek.

S: Görev Operasyon Merkezi görev sırasında ne yapacak?

Nousek: Randevudan önce, genellikle Görev Operasyon Merkezi’nde yaptığımızın çoğunu yapacağız; uydunun ve araçlarının sağlığını ve güvenliğini sağlamak için uzay aracından gelen gerçek zamanlı bilgileri izleyeceğiz.

Bir şeyin normal çalışma aralığının dışında olduğuna dair bir uyarı almamız durumunda günün 24 saati nöbette kalıyoruz. Swift, Dünya’nın yörüngesinde her 96 dakikada bir döner ve yukarıdan her geçişinde, komutlar gönderebileceğimiz ve Swift’in yere ek veriler gönderebileceği yaklaşık 7 ila 10 dakikalık bir pencere vardır, dolayısıyla genellikle bilimsel hedefler hakkında bilgi göndeririz.

Randevu yaklaştıkça daha dikkatli olacağız. 20 yıllık aşınmayı değerlendirmek amacıyla Swift’in yakın çekim fotoğraflarını çekmek için LINK’teki kameraları da kullanacağız. Kameralar, Swift’i LINK’in kenetleneceği doğru konuma yönlendirmek için komutlar göndermemize yardımcı olacak. Bu fotoğraf çekimi sürecini, çok daha uzaktaki yer ve uzay uydularını kullanarak zaten uyguladık.

S: Takviye görevini nasıl takip edebiliriz?

Siegel: İlk fırlatma Haziran ayı sonlarında gerçekleşecek ve NASA, Swift web sitesinde güncellemeler yayınlayacak. Mayıs ayında LINK, roketin sallanmasına dayanabildiğinden emin olmak için NASA Goddard’da titreşim testini tamamladı ve yakın zamanda rokete yerleştirilmek üzere NASA’nın Virginia’daki Wallops Uçuş Tesisi’ne gitti. Bu görev için heyecanlıyız ve sonucun 10 ila 20 yıllık bir gözlem ve keşif daha olacağını umuyoruz.