Yelkenlerin büyüklüğü

Bu infografik ne anlatıyor?

Bu infografik, dört güneş yelkenli aracın yelken alanlarını metrekare cinsinden karşılaştırıyor.

En küçük yelken NanoSail-D2'ye ait: 9,3 metrekare. Onu 32 metrekareyle LightSail 2, 80 metrekareyle ACS3 izliyor. En büyük yelken ise 196 metrekareyle IKAROS'un.

• LightSail 2'nin yelkeni NanoSail-D2'nin yaklaşık 3,4 katı büyüklüğünde.
• ACS3'ün yelkeni LightSail 2'ninkinin 2,5 katı.
• IKAROS'un yelkeni ACS3'ünkinden yaklaşık 2,5 kat, NanoSail-D2'ninkinden ise yaklaşık 21 kat büyük.

Yani her basamakta yelken yaklaşık iki buçuk ile üç buçuk kat büyüyor; en küçük ile en büyük arasındaki uçurum ise yirmi katın üzerinde. Veriler alanı gösterdiği için bu sıralama aracın kendi boyutunu değil, ışığı yakalayacak yüzeyin büyüklüğünü anlatıyor. Dört değerin hiçbiri birbirine eşit değil; her araç bir öncekinden belirgin biçimde daha geniş bir yüzeye sahip.

Veriler NASA'ya, JAXA'ya ve The Planetary Society'ye dayanıyor. Güneş ışığının yelkenleri nasıl ittiğini Güneş yelkeni yazısında okuyabilirsiniz.

Bu verilerin arka planı

Güneş yelkeni, Güneş ışığının yüzeylere uyguladığı basıncı itki olarak kullanan bir yöntemdir. Işığın kütlesi yoktur ama momentumu vardır; yüzey ışığı geri yansıtırsa foton yön değiştirdiği için yelken iki kat itilir. Bu yüzden yelkenler ince bir polimer filmin üzerine alüminyum kaplanarak ayna gibi parlak yapılır. Dünya'nın Güneş'ten uzaklığında kusursuz yansıtıcı bir yüzeyde metrekare başına yaklaşık 9,08 mikronewton kuvvet oluşur; yüzde 90 verimli gerçek bir yelkende bu yaklaşık 8,17 µN/m²'dir.

Kuvvet metrekare başına hesaplandığı için yelken alanı belirleyicidir. Kuvvet çok küçüktür; yelkeni işe yarar kılan şey kütlesine göre büyük bir alana sahip olması ve itkinin aylar, yıllar boyunca kesintisiz sürmesidir. Dört aracın hikâyesi de bunu gösteriyor: NanoSail-D2 19 Kasım 2010'da, LightSail 2 25 Haziran 2019'da, ACS3 ise 23 Nisan 2024'te fırlatıldı; IKAROS Mayıs 2010'da yola çıkıp gezegenler arası uzayda yelken itkisini gösteren ilk araç oldu.

Sık sorulanlar

IKAROS'un yelkeni neden bu kadar büyük?

Kare yelkenin köşegeni 20 metre ve 7,5 mikrometre kalınlığında poliimid filmden yapılmış. Ölçülen ışınım basıncı itkisi 1,12 milinewton olarak bildirildi; Ağustos 2013'e gelindiğinde hızı yalnızca yelken itkisiyle yaklaşık 400 m/s değişmişti.

Yelkenli araçlar yakıtsız mı kalkar?

Hayır. Hepsi bir roketle fırlatıldı; örneğin LightSail 2 Falcon Heavy ile çıktı ve yelkeni 23 Temmuz 2019'da 720 kilometrenin üzerindeki bir yörüngede açıldı. Yelken yalnızca uzaya çıktıktan sonraki itkiyi yakıtsız verir.

Yelken Güneş rüzgârıyla mı itilir?

Hayır. Yelkeni iten şey ışığın basıncıdır; Güneş rüzgârı ise Güneş'ten savrulan yüklü parçacıkların akışıdır.