Gerard K. O'Neill

Gerard K. O'Neill kimdir?

Gerard Kitchen O'Neill (6 Şubat 1927, Brooklyn, New York – 27 Nisan 1992, Redwood City, Kaliforniya), Princeton Üniversitesi'nde çalışmış Amerikalı fizikçi, yazar ve uzay yerleşimi savunucusudur. Parçacık fiziğinde bugünkü çarpıştırıcıların temelini oluşturan depolama halkası (storage ring) fikrini geliştirdi; 1970'lerde ise insanların gezegen yüzeylerinde değil, uzayda dönen dev silindirlerin içinde yaşayabileceğini savunarak "O'Neill silindiri" diye bilinen yerleşim tasarımını ortaya koydu. 1977'de yayımlanan The High Frontier: Human Colonies in Space (Yüksek Sınır: Uzaydaki İnsan Kolonileri) kitabı, uzay yerleşimini savunan bir kuşağı etkiledi. Ay'dan malzeme fırlatmak için tasarladığı kütle sürücüsü (mass driver) ve kurduğu Space Studies Institute (Uzay Araştırmaları Enstitüsü) de adıyla anılır.

Hayatı

O'Neill, avukat Edward Gerard O'Neill ile Dorothy Lewis O'Neill'in tek çocuğu olarak Brooklyn'de doğdu. Liseyi New York eyaletindeki Newburgh'da okudu; okul gazetesini yönetti, yerel bir radyoda haber spikerliği yaptı. 1944'te, 17. doğum gününde ABD Donanması'na katıldı; donanmada radar teknisyeni olarak eğitilmesi bilime ilgisini ateşledi. 1946'da terhis olunca Swarthmore College'da fizik ve matematik okudu ve 1950'de mezun oldu. Cornell Üniversitesi'nde 1954'te fizik doktorasını aldıktan sonra Princeton'a eğitmen olarak geçti; 1965'te profesör oldu ve 1985'teki emekliliğine dek orada ders verdi.

1950'de Sylvia Turlington ile evlendi; üç çocukları oldu, evlilik 1966'da boşanmayla bitti. Uçmak en sevdiği uğraştı; hem motorlu uçakta hem planörde aletli uçuş yetkisi vardı ve planörcülükte FAI Elmas Rozeti'ni almıştı. 1973'te Renate "Tasha" Steffen ile evlendi; bu evlilikten de bir oğlu oldu. 1966'da NASA'nın bilim insanı astronot alımına başvurdu, sıkı sınavlardan geçti ama seçilmedi. 1985'te lösemi tanısı konan O'Neill, 27 Nisan 1992'de hastalığın komplikasyonları nedeniyle öldü. Küllerinin bir kısmı 21 Nisan 1997'de bir Pegasus XL roketiyle Dünya yörüngesine gönderildi; kapsül 2002'de atmosfere girdi.

Uzay kolonileri ve kitapları

O'Neill'in uzay yerleşimine ilgisi 1969'da, Princeton'da birinci sınıf fizik derslerini yeniden düzenlerken başladı. Öğrencilerinin Vietnam Savaşı ortamında bilimin insanlığa yararından kuşkulanmaya başladığını görünce, örneklerini Apollo programından seçti ve küçük bir gruba şu soruyu sordu: Genişleyen bir teknolojik uygarlık için bir gezegenin yüzeyi gerçekten doğru yer midir? Öğrencilerin hesapları onu bu soruya "hayır" cevabı vermeye yöneltti. Tasarladıkları yapılar, merkezkaç etkisiyle Dünya'ya yakın bir yapay çekim sağlamak için kendi ekseni çevresinde dönen, basınçlandırılmış dev küre ve silindirlerdi; insanlar iç yüzeyde yaşayacaktı. O'Neill, ters yönde dönen iki silindiri eşleştirmenin, bunları roketle döndürme gereğini ortadan kaldıracağını buldu.

Fikirlerini anlattığı "The Colonization of Space" (Uzayın Kolonileştirilmesi) makalesi, Science ve Scientific American gibi dergilerden geri çevrildikten sonra Eylül 1974'te Physics Today'de yayımlandı. Makaleye göre ilk koloniler, Dünya ile Ay'ın kütleçekiminin dengelendiği ve bir cismin yakıt harcamadan konumunu koruyabildiği L4 ve L5 Lagrange noktalarına kurulacaktı. O'Neill, insanlığın bu yapay sınırda nüfusunu 20.000 katına çıkarabileceğini hesapladı. Mayıs 1974'te Princeton'da ilk uzay kolonileştirme konferansını düzenledi; katılımcılar arasında Dyson küresi fikriyle tanınan fizikçi Freeman Dyson da vardı. New York Times'ın 13 Mayıs 1974'te birinci sayfadan verdiği haberle fikir geniş kitlelere ulaştı. Peter Glaser'ın uzayda güneş enerjisi santrali önerisini dinledikten sonra, kolonilerin bu tür santralleri inşa ederek kendi masraflarını çıkarabileceğini savunmaya başladı.

1977'de çıkan The High Frontier, uzay yerleşimcilerinin hayatını anlatan kurgusal bölümlerle teknik planı bir arada sunar. Kitapta üç temel tasarım "ada" diye adlandırılır: Ada Bir, çapı yaklaşık 500 metre olan dönen bir küredir; Ada İki 1.600 metre çapında bir küredir; Ada Üç ise bugün O'Neill silindiri denen, 6,4 ya da 8 kilometre çapında ve 32 kilometre uzunluğunda, ters yönde dönen iki silindirden oluşur. Silindirlerin uzun kenarı boyunca üç pencere şeridi ve üç kara şeridi uzanır; dışarıdaki aynalar güneş ışığını içeri yansıtır, aynaların açılıp kapanmasıyla gece ve gündüz oluşur. Dünya çekimini sağlamak için silindirin saatte yaklaşık 28 tur dönmesi gerekir. O'Neill 1981'de 2081: A Hopeful View of the Human Future (2081: İnsanlığın Geleceğine Umutlu Bir Bakış) adlı gelecekbilim kitabını, Plüton'un ötesindeki bir koloniden Dünya'ya gelen bir ziyaretçinin ağzından anlattı. 1983'te ABD'nin teknoloji rekabetini tartıştığı The Technology Edge çıktı.

Dönen uzay yaşam alanı fikri O'Neill'le başlamadı. Hermann Oberth 1954'te yaşanabilir dev silindirlerden söz etmişti; Larry Niven 1970'te Halka Dünya'da çok daha büyük ölçekli bir yapı hayal etti; Arthur C. Clarke da O'Neill'in önerisinden üç yıl önce Rama ile Randevu'da uzaylılarca yapılmış dönen bir silindir anlatmıştı. O'Neill'in farkı, tasarımı mühendislik hesaplarıyla destekleyip gerçek bir program önerisine dönüştürmesiydi. Bilimkurgu da bu tasarımdan yararlandı: Babylon 5 dizisindeki istasyon bir O'Neill silindiridir; ancak tek başına dönen bir silindir dinamik olarak kararsız olacağından O'Neill'in ters dönen çift silindir çözümünden ayrılır.

Bilime katkısı

O'Neill'in fizikteki en kalıcı katkısı depolama halkasıdır. 1956'da Physical Review'da yayımladığı iki sayfalık makalede, hızlandırıcıda üretilen parçacıkların bir halkada bir süre tutulup karşıdan gelen başka bir demetle çarpıştırılabileceğini öne sürdü. Sabit bir hedefe ateş etmek yerine iki demeti çarpıştırmak, çarpışma enerjisini büyük ölçüde artırıyordu. Fikir başta kabul görmedi; O'Neill bunun üzerine Princeton ile Stanford'un ortak yürüttüğü Çarpışan Demet Deneyi'ni (CBX) kurdu. 1965'te Burton Richter ile birlikte, elektron demetlerini 600 MeV enerjide çarpıştıran ilk çarpışan demet deneyini yaptı. Sonuçlar elektronun yükünün 100 attometreden küçük bir hacimde toplandığını gösterdi. O'Neill depolama süresini saniyelerle sınırlı sanıyordu; daha iyi vakum teknikleriyle bu süre sonradan saatlere çıktı ve bütün yüksek enerji çarpıştırıcıları bu ilke üzerine kuruldu.

Uzay mühendisliğindeki katkısı kütle sürücüsüdür: manyetik olmayan bir yükü elektromanyetik bobinlerle hızlandıran bu cihazla, Ay'da çıkarılan cevherin beyzbol topu büyüklüğünde parçalar hâlinde uzaya fırlatılması öngörülüyordu. 1976-77'de MIT'de Henry Kolm ve öğrenci gönüllüleriyle yapılan ilk 2,5 metrelik prototip 33 g ivme uygulayabiliyordu; sonraki prototiplerde bu değer 1.800 g'ye çıktı, bu da Ay yüzeyinden malzeme fırlatmak için yalnız 160 metre uzunluğunda bir sürücünün yeteceği anlamına geliyordu. 1975, 1976 ve 1977 yazlarında NASA Ames Araştırma Merkezi'nde uzay yaşam alanları ve uzayda üretim üzerine çalışmalara önderlik etti; bu çalışmalardan biri Ada Bir'in halka biçimli bir türevi olan Stanford torusunu üretti. 1981'de Nature'da "Herkes nerede?" sorusuna yeni cevaplar arayan bir yazı yayımlayarak Fermi paradoksu tartışmasına katıldı.

Girişimci olarak da iz bıraktı. Uydu tabanlı konum belirleme sistemi için 1982'de patent aldı ve bu sistemi geliştirmek üzere Geostar şirketini kurdu; şirketin uydusu GSTAR-2 1986'da yer eşzamanlı yörüngeye fırlatıldı. Geostar 1991'de iflas etti ve sistem sonunda GPS'e yerini bıraktı. Kablosuz yerel ağ sistemi LAWN'u 1989'da tanıttı; ölümünden sonra verilen patentleri arasında havası boşaltılmış tünellerde manyetik olarak yükselen yüksek hızlı tren tasarımı da vardı.

Ödülleri

The High Frontier, 1977'de Phi Beta Kappa Bilim Ödülü'nü kazandı; kitabın ardından Swarthmore College O'Neill'e fahri doktora verdi. 1985'te Başkan Ronald Reagan onu, insanlığın 50 yıl içinde iç Güneş Sistemi'ne yerleşmesini öneren Ulusal Uzay Komisyonu'na atadı. Ölümünden sonra Ulusal Uzay Derneği (NSS), uzay yerleşimine katkıda bulunanlara onun adını taşıyan Gerard K. O'Neill Anma Ödülü'nü vermeye başladı; ödül 2007'de ilk kez Apollo 17 astronotu Harrison Schmitt'e verildi.

Etkisi

O'Neill'in programı siyasi ve ekonomik engellere takıldı. Senatör William Proxmire 1977'de uzay kolonilerini "çılgın bir hayal" diye niteleyerek bu araştırmaların bütçesini kestirdi. Planın dayandığı uzay mekiği maliyet tahminleri de fazlasıyla iyimser çıktı: kitapta bir fırlatma için 10 milyon dolar öngörülürken, 1981'de ticari müşterilere sunulan sübvansiyonlu fiyat 38 milyon dolardan başlıyordu.

Buna karşın fikirleri uzay savunuculuğunu kalıcı biçimde değiştirdi. O'Neill'in fikirlerini yaymak için 1975'te Keith Henson ve Carolyn Meinel (Henson) tarafından kurulan L-5 Derneği, kolonilerin kurulması önerilen Lagrange noktasının adını taşıyordu. O'Neill'in eşiyle birlikte 1970'lerin sonunda kurduğu Space Studies Institute, uzayda üretim ve yerleşim araştırmalarını özel bağışlarla destekledi. Uzay savunucusu Rick Tumlinson, Wernher von Braun ve Carl Sagan ile birlikte O'Neill'i üç örnek isimden biri sayar; O'Neill'in farkı, sıradan insanları topluca Dünya'nın dışına taşımayı hedeflemesidir. Jeff Bezos'un kurduğu Blue Origin'in uzun vadeli uzay yerleşimi vizyonu da O'Neill'in çalışmalarından beslenir. O'Neill'in belgeleri 2013'ten bu yana Smithsonian Ulusal Hava ve Uzay Müzesi arşivinde korunmaktadır.