Armageddon'daki gibi bir asteroide inip sondaj yapılabilir mi? Bennu ve Ryugu'nun dersi

Michael Bay'in 1998 yapımı Armageddon filminde NASA, Dünya'ya yönelen Teksas büyüklüğünde bir asteroidi durdurmak için astronot değil petrol sondajcısı gönderir. Plan, asteroidin yüzeyine inip derin bir kuyu açmak ve dibine yerleştirilen nükleer bombayla cismi ikiye ayırmaktır. Bombanın bu işi yapıp yapamayacağını Armageddon ve nükleer bomba yazımızda hesapladık. Bu yazının sorusu ondan önceki adım: Bir asteroide inmek, üzerinde durmak ve kazı yapmak gerçekte neye benziyor? Son yirmi beş yılda asteroitlere ve bir kuyruklu yıldıza dokunan uzay araçları bu soruya beklenmedik yanıtlar verdi.

Film ne gösteriyor?

Filmde Bruce Willis'in canlandırdığı Harry Stamper ve ekibi, Freedom ve Independence adlı iki mekikle asteroide gider. Mekikler "Armadillo" adı verilen birer gezer sondaj aracı taşır. Freedom hedeflenen iniş noktasından yaklaşık 42 kilometre uzağa iner; sondaj beklenenden yavaş ilerler, delinmeyen bir gaz cebi araçlardan birini uzaya fırlatır. Yani film, asteroit yüzeyini hem çok sert hem de sürprizlerle dolu bir yer olarak anlatır. Ekip yüzeyde araç sürer, yürür, matkabı kayaya bastırır. Gerçek asteroitler bu tablonun iki parçasıyla da çelişiyor.

Bir asteroide inen ilk araç: NEAR Shoemaker

Bir asteroide ilk inişi, aslında iniş için tasarlanmamış bir araç yaptı. NASA'nın NEAR Shoemaker aracı Şubat 2000'de Eros asteroidinin çevresinde yörüngeye girdi ve 12 Şubat 2001'de yüzeyine yavaşça kondu. NASA'nın görev sayfasına göre araç bu temastan sağ çıktı ve yaklaşık iki hafta boyunca veri göndermeyi sürdürdü; son temas 28 Şubat 2001'de kuruldu. Bu iniş, bir asteroide dokunmanın mümkün olduğunu gösterdi. Ama asıl dersler, yüzeyi kasıtlı olarak kazmaya çalışan sonraki görevlerden geldi.

Ryugu: Kraterin büyüklüğünü yerçekimi belirledi

Japonya Uzay Ajansı JAXA'nın Hayabusa2 aracı, Ryugu asteroidinde kazının en çarpıcı denemesini yaptı. JAXA'nın açıklamasına göre Ryugu'nun yüzey çekimi Dünya'nınkinin yalnızca yüz binde biri kadar. Araç 5 Nisan 2019'da Küçük Taşınabilir Çarpıştırıcı (SCI) adlı, 2 kilogramlık bir bakır kütleyi yüzeye saniyede yaklaşık 2 kilometre hızla çarptırdı. Ortaya çıkan krater, ilk yüzey hizasından ölçüldüğünde 14,5 metre, yükseltili kenarından ölçüldüğünde 17,6 metre genişlikteydi.

Kobe Üniversitesi'nden Masahiko Arakawa'nın ekibi 2020'de Science'ta yayımladığı çalışmada, bu kraterin Dünya'daki benzer bir çarpmanın bıraktığından yaklaşık yedi kat büyük olduğunu bildirdi. Nedeni hem çok zayıf yerçekimi hem de yüzey malzemesinin neredeyse hiç dayanımı olmaması. JAXA'ya göre Ryugu'nun yüzeyi, dayanımını yalnızca tanelerin sürtünmesinden alan kuru kum gibi davranıyor. Hayabusa2 bu kraterin yaklaşık 20 metre kuzeyindeki bir noktaya 11 Temmuz 2019'da ikinci kez dokundu ve çarpmanın yüzeye çıkardığı yeraltı malzemesinden örnek almaya çalıştı. Yani gerçek bir asteroitte "kuyu açmanın" ilk örneği bir matkapla değil, bir mermiyle yapıldı.

Bennu: Neredeyse yutulan araç

NASA'nın OSIRIS-REx aracı 20 Ekim 2020'de yaklaşık yarım kilometre genişliğindeki Bennu asteroidine dokunup örnek topladı. NASA, Bennu'yu Güneş Sistemi'nin oluşumundan kalan kaya ve bloklardan oluşan bir moloz yığını olarak tanımlıyor. Temanın verileri incelendiğinde ekip şaşırtıcı bir sonuca vardı: Araç geri çekilmek için iticilerini hemen ateşlemeseydi yüzeye gömülecekti. Johns Hopkins Uygulamalı Fizik Laboratuvarı'ndan Ron Ballouz, iticiler ateşlendiğinde aracın hâlâ asteroidin içine doğru battığını anlattı.

NASA'nın Temmuz 2022'deki açıklamasına göre araç yüzeye değdiğinde, bir French press kahve demliğinin pistonuna bastırırken hissedilecek kadar az bir dirençle karşılaştı. Bennu'ya basan biri, çocuk oyun alanlarındaki plastik top havuzuna adım atmış gibi neredeyse hiç direnç hissetmezdi. Laboratuvar denemelerinde örnek alma kafası yüzeyde ancak küçük bir çukur açarken, gerçek temas 8 metre genişliğinde bir krater bıraktı. Araç 24 Eylül 2023'te Dünya'ya 121,6 gram örnek getirdi; bu, uzayda toplanmış en büyük asteroit örneği. Örneklerin ilk sonuçlarından bazılarını Bennu kayaları yazımızda anlattık.

Kuyruklu yıldızda çakılı kalamamak: Philae

Zayıf çekimde bir yüzeye tutunmanın ne kadar zor olduğunu en iyi Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) Philae iniş aracı gösterdi. Araç 12 Kasım 2014'te 67P/Çuryumov-Gerasimenko kuyruklu yıldızına indi. ESA'ya göre aracı yüzeye sabitlemek için üç yöntem vardı: buz vidaları, zıpkınlar ve üstteki küçük bir itici. Bu itici, zıpkınlar ateşlendiğinde oluşacak geri tepmeyi dengelemek için aracı aşağı bastıracaktı. Ancak itici bir gece önce devreye alınamadı, zıpkınlar temas anında ateşlenmedi ve yumuşak zemin için tasarlanan buz vidaları beklenenden çok sert çıkan Agilkia bölgesine giremedi. Philae sekerek Abydos adlı başka bir bölgeye savruldu. Yine de ilk bilim programının yüzde 80'ini tamamladı.

Gerçek bilim ne diyor?

Bu görevlerin ortak dersi, Armageddon'un kurgusunun temelindeki bir varsayımı sarsıyor: Küçük bir cismin üzerinde ağırlık neredeyse yoktur. Dünya'da bir matkap, üzerindeki makinenin ağırlığıyla kayaya bastırılır. Yerçekimi Dünya'nınkinin yüz binde biri kadar olan bir yüzeyde ise matkabın kayaya uyguladığı her itme, eşit bir kuvvetle aracı geri iter. Philae'nin zıpkın geri tepmesine karşı itici taşıması bu yüzdendi. Asteroitte kazı yapacak bir araç önce kendini yüzeye bağlamak zorunda; filmdeki gibi yüzeyde durup matkabı bastırmak yetmez.

İkinci ders, yüzeyin kendisiyle ilgili. Ryugu ve Bennu, filmdeki gibi tek parça sert bir kaya değil, gevşek tanelerden ve kaya bloklarından oluşan yığınlar çıktı. Böyle bir malzemede derin ve sağlam duvarlı bir kuyu açmayı beklemek zor. Nice'teki Côte d'Azur Gözlemevi'nden Patrick Michel, Bennu gibi kütleçekimi ya da elektrostatik kuvvetle zar zor bir arada duran asteroitlerin "sezgiye çok ters" davrandığını ve bu cisimleri anlamanın daha başında olduğumuzu söylüyor.

Nerede haklı, nerede değil?

• Haklı: Asteroit ve kuyruklu yıldız yüzeyleri sürprizlerle dolu. Philae'nin yumuşak sanılan zemini sert, Bennu'nun sert sanılan yüzeyi gevşek çıktı.
• Haklı: Hedeflenen yerin dışına inmek gerçek bir risk; Philae da planlanan noktada kalamadı.
• Yanlış: Neredeyse sıfır yerçekiminde yürüyüp araç sürmek ve matkabı kayaya bastırmak. Gerçekte araç önce yüzeye bağlanmalı.
• Yanlış: Asteroidin derin bir kuyu açılabilecek tek parça kaya olarak tasarlanması. İncelenen küçük asteroitler moloz yığını çıktı.

Sonuç

Armageddon'daki sondajcılar asteroide Dünya'daki bir petrol sahasına gider gibi gidiyor. Gerçek görevler ise başka bir dünyayı keşfeder gibi temkinli davranıyor: dokunuyor, birkaç saniye içinde geri çekiliyor ve beklenmedik sonuçlardan ders çıkarıyor. Bu dersler gezegen savunması için de değerli; bir asteroidi itmek ya da yerinden oynatmak için önce neye dokunduğumuzu bilmemiz gerekiyor. ESA'nın Hera aracı da DART'ın çarptığı Dimorphos'u bu gözle inceleyecek; yolculuğunu Hera yazımızda izleyebilirsiniz.