Caltech’in Işık Yelkeni Deneyi: Yıldızlararası Yolculuğa Bir Adım Daha Yaklaşıyoruz!

California Teknoloji Enstitüsü’nden bir araştırma ekibi, bir ışık yelkeninin ince membranlarını ölçmenin yeni bir yolunu geliştirdi. Bu çalışma, Johannes Kepler tarafından 400 yılı aşkın süre önce hayal edilen fütüristik bir seyahat konseptinin ispatlanmasına katkı sağlıyor.

Bu ay Nature Photonics‘te yayınlanan araştırma, laboratuvar ortamında küçük bir ışık yelkeni üzerine odaklanıyor. Araştırmacılar, yelkene bir lazer ışını göndererek bunun üzerindeki radyasyon basıncını ölçtüler. Bu bulgular, sınırsız bir enerji kaynağı olan ışığı kullanan ve yıldızlararası seyahatlerde önemli bir rol üstlenebilecek uzay ışık yelkenlerinin geliştirilmesine yardımcı olacak.

Caltech’ten fizikçi ve makalenin yazarlarından Harry Atwater, “Işık yelkeni olarak kullanılabilecek bir membran geliştirmede birçok zorluk var. Isıya dayanmalı, basınca karşı şeklini korumalı ve lazer ışını ekseni boyunca sabit bir şekilde ilerlemeli,” dedi. Caltech’ten yapılan açıklamada Atwater, “Bir membrana uygulanan kuvveti sadece hareketlerini ölçerek belirleyebilir miyiz diye merak ediyorduk. Bunun mümkün olduğunu gördük.” diye ekledi.

Araştırmada ekip, sadece 40 mikron çarpı 40 mikron boyutlarında olan ve silikon nitrürden yapılmış minik bir ışık yelkenini inceledi. Üzerine argon lazeri yönlendirilen yelkenin hareketlerini ve lazerin oluşturduğu ısınmaya tepkisini gözlemlediler. Yelkenin hareketlerini, metrelerin trilyonda biri olan pikometre seviyesine kadar ölçtüler.

Caltech’ten araştırmanın ortak yazarlarından fizikçi Lior Michaeli, “Sadece istenmeyen ısınma etkilerini önlemekle kalmadık, aynı zamanda cihazın davranışları üzerine öğrendiklerimizi ışığın kuvvetini ölçmenin yeni bir yolunu yaratmak için kullandık.” dedi.

Ekip, ışık yelkeninin sağa sola hareketlerini ve dönme kapasitesini ölçtü. Bu, uzayda bir aracı iten bir cihaz için önemli bir kabiliyettir. Uzayda mikrometeoritlerden güneş rüzgarlarına kadar birçok şeyle karşılaşabiliriz ve bu dış faktörler bir ışık yelkeninin performansını etkileyebilir, hatta bir misyonu tehlikeye atabilir.

Işık yelkenleri uzay yolculuğunun geleceği olabilir. Geçen yıl, Gizmodo, Planetary Society’nin LightSail 2 deneyini uydu çekişi için fotonların kullanılabilirliğini test ettiği için gizmodo Bilim Fuarı’nda ödüllendirdi. 32 metrekare büyüklüğündeki bu yelken, küçük bir uzay aracını 5 milyon mil (8 milyon kilometre) kapsayan, toplam 18,000 yörüngelik bir yolculukta ilerletti.

2016 yılında, Breakthrough Initiatives grubu ışık yelkenlerine dayalı, ışık hızının %20’si kadar hızla gidebilecek bir uzay aracı filosu önerdi—çok çok hızlı. Bu hızlarla uzay araçları, Güneş dışında Dünya’ya en yakın yıldız olan Alpha Centauri’ye sadece birkaç on yılda ulaşabilir. Böylece, ışık-yelkeni itişli uzay araçlarının ortaya çıkması, ışık yıllarına ulaşma hedefine önemli bir adım sağlayabilir.

Her ne kadar son çalışma laboratuvar ortamında yapılmış olsa da, uzaya uzanan uzun yolculuklar için çalışan bir ışık-yelkeni oluşturma yolunda küçük ama önemli adımlardır.