Sunshine'daki gibi dev bir kalkanla Güneş'e yaklaşılabilir mi? Parker ve Solar Orbiter

Danny Boyle'un 2007 yapımı Sunshine filminde Icarus II adlı gemi, sönmekte olan Güneş'i yeniden yakacak dev bir bombayı yıldızın içine taşımaya çalışır. Bu planın neden işlemeyeceğini Sunshine ve Güneş'i yeniden yakmak yazımızda anlattık. Ama filmin en akılda kalan görüntüsü bombadan çok, geminin önündeki devasa kalkan: Mürettebat, yansıtıcı panellerden oluşan bu kalkanın gölgesinde yaşar ve kalkanın açısında yapılan tek bir hata ölümcül sonuçlar doğurur. Yapımcıların danıştığı bilim insanları arasında fizikçi Brian Cox da vardı. Peki Güneş'e bir kalkanın arkasına saklanarak yaklaşmak gerçekte mümkün mü? Yanıt evet; üstelik bunu yapan iki uzay aracı çoktan Güneş'in çevresine gönderildi.

Film ne gösteriyor?

Film 2057'de geçer. Icarus II, Merkür'ün yanından geçerken yedi yıl önce kaybolan ilk gemi Icarus I'in tehlike sinyalini alır ve rotasını değiştirir. Yeni rotayı hesaplayan seyir subayı, ısı kalkanlarını yeniden hizalamayı atlar; doğrudan Güneş ışığına maruz kalan yansıtıcı paneller hasar görür. Gemi Merkür'ün gölgesine sokulur, kaptan ile fizikçi Capa kalkanı onarmak için uzay yürüyüşüne çıkar. Bu sırada yansıyan ışık geminin oksijen bahçesini yakar. Filmde mürettebatın bir de gözlem odası vardır; burada süzülmüş Güneş ışığı izlenebilir, süzülmemiş ışık ise öldürücüdür. Kısacası filmin bütün gerilimi tek bir fikre dayanır: Güneş'e yakın yerde gölgede kalmak hayatta kalmak demektir.

Gerçek bilim ne diyor? Parker Güneş Sondası

NASA'nın Parker Güneş Sondası 12 Ağustos 2018'de fırlatıldı ve Venüs'ün yanından yaptığı yedi geçişle yörüngesini adım adım Güneş'e yaklaştırdı. 24 Aralık 2024'te Güneş yüzeyinin yaklaşık 6,1 milyon kilometre yakınından, saatte yaklaşık 692 bin kilometre hızla geçti. Bu, insan yapımı bir cismin Güneş'e en çok yaklaştığı ve ulaştığı en yüksek hız. Araç bu sırada Güneş'in dış atmosferi olan koronanın içindeydi.

Parker'ı bu ortamda ayakta tutan şey, tıpkı filmdeki gibi önündeki kalkan. NASA'ya göre Isıl Koruma Sistemi adı verilen kalkan 2,4 metre çapında ve yaklaşık 11,5 santimetre kalınlığında. İki karbon-karbon kompozit levhanın arasına sıkıştırılmış hafif bir karbon köpükten oluşuyor ve Güneş'e bakan yüzü, ışığı olabildiğince yansıtmak için beyaz bir seramik kaplamayla boyandı. Kalkan yaklaşık 1.430 santigrat dereceye dayanacak biçimde tasarlandı; NASA'ya göre 2024 geçişinde ön yüzünün yaklaşık 980 dereceye ısınması bekleniyordu. Arkasındaki araç gövdesi ise yaklaşık 30 derecede, oda sıcaklığına yakın kalıyor.

Koronanın sıcaklığı bir milyon Fahrenhayt dereceyi aşabiliyor; peki kalkan neden erimiyor? NASA bunu sıcaklık ile ısı arasındaki farkla açıklıyor. Sıcaklık parçacıkların ne kadar hızlı hareket ettiğini ölçer, ısı ise aktardıkları toplam enerjiyi. Korona çok sıcak ama çok seyrek; araca çarpan parçacık sayısı az olduğu için aktarılan enerji de görece az. NASA'nın benzetmesiyle, elinizi sıcak bir fırına sokmakla kaynar suya sokmak arasındaki fark gibi. Kalkanın asıl karşı koyduğu şey Güneş'in yoğun ışığı.

Kalkanın açısı: Filmdeki hatanın gerçek karşılığı

Sunshine'daki felaket, kalkanın Güneş'e doğru açıyla tutulmamasından doğuyor. Gerçek araçlar için de en önemli kural bu. NASA'ya göre Parker, Güneş'e en çok yaklaştığı dönemlerde Dünya'dan gerçek zamanlı olarak yönetilemeyecek kadar uzakta ve Güneş'e yakın. Bu yüzden kalkanın gölgesinin kenarlarına yedi algılayıcı yerleştirildi. Bunlardan biri Güneş ışığı algılarsa ana bilgisayarı uyarıyor ve araç, kendini yeniden gölgeye almak için konumunu kendisi düzeltiyor. Güneş panelleri de en yakın geçişlerde kalkanın gölgesine çekiliyor, yalnızca küçük bir bölümleri açıkta kalıyor ve yaklaşık 3,7 litre basınçlı saf suyla soğutuluyor.

Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) NASA ile ortak yürüttüğü Solar Orbiter görevi bu konuda daha da çarpıcı bir rakam veriyor. ESA'ya göre araç, en kötü durumda en fazla 50 saniye boyunca ve en fazla 8 derece yönelim kaybına dayanabilecek biçimde tasarlandı. Güvenli moddan yeniden başlatma bu süre içinde tamamlanacak şekilde planlandı ki araç kendini yeniden Güneş'e çevirip görevi kurtarabilsin. Filmdeki Icarus II'nin yaşadığı, işte bu sınırın aşılması.

Solar Orbiter: Yanmış kemikten bir kalkan

Solar Orbiter, Güneş'e yaklaşık 42 milyon kilometreye kadar yaklaşıyor; bu, Merkür'ün Güneş'e en yakın konumundan bile daha içeride. ESA'ya göre araç en yakın noktada Dünya yörüngesindekinin 13 katı yoğunlukta, metrekareye yaklaşık 17.500 vatlık bir Güneş ışığına maruz kalıyor. 3,1 metreye 2,4 metrelik kalkanın en dış katmanı, insan saçı kalınlığında, 0,05 milimetrelik bir titanyum folyo. Arkasında 18 kat titanyum yalıtım, boşluklar ve ikinci bir destek paneli var. Bu katmanlar ısının büyük bölümünü yanlara, soğuk uzaya yayıyor: Kalkanın önüne düşen 110 bin vatlık Güneş enerjisinin yalnızca 6 vatı aracın gövdesine ulaşıyor.

Mühendisler önce beyaz bir kaplama istedi; ancak ESA'ya göre denenen kaplamalar Güneş'in aşırı morötesi ışınımı altında bozulup döküldü. Çözüm, İrlandalı Enbio şirketinin tıbbi implantlar için geliştirdiği bir yöntemle titanyuma kimyasal olarak bağlanan "Solar Black" oldu: yanmış kemik kömüründen elde edilen siyah bir kalsiyum fosfat. ESA, aynı malzemenin tarih öncesi mağara resimlerinde siyah boya olarak kullanıldığını hatırlatıyor. Bu kaplama sayesinde kalkan yüzeyinin sıcaklığı en fazla 520 derecede tutuluyor. Araç Güneş'i, kalkandaki sekiz geçitten bakan ve her biri kendi ısıl korumasına sahip aletlerle gözlüyor. ESA mühendisi Claudio Damasio bu korumayı güneş gözlüğü takmaya benzetiyor; filmdeki gözlem odasının süzülmüş ışığının gerçek karşılığı da bu.

Nerede haklı, nerede değil?

• Haklı: Güneş'e yaklaşan bir araç, önündeki kalkanın gölgesinde yaşar. Parker ve Solar Orbiter tam da böyle tasarlandı.
• Haklı: Kalkanın yönelimi hayati önemde. Gerçek araçlar Güneş ışığı algıladığı anda kendini düzeltecek biçimde programlanıyor; Solar Orbiter'ın toleransı birkaç on saniye.
• Haklı: Güneş'e doğrudan bakmak yerine süzülmüş ışıkla gözlem yapmak. Gerçek gözlem aletleri de kalkandaki korunaklı geçitlerden bakıyor.
• Farklı: Filmde kalkanı bir insan elle hizalıyor ve onarıyor. Güneş'e bu kadar yaklaşan bütün araçlar insansız ve kalkanın yönünü kendileri düzeltiyor.

Sonuç

Sunshine'ın Güneş'i yeniden yakma planı bilimkurguda kalıyor, ama Icarus II'nin kalkanı şaşırtıcı ölçüde gerçeğe yakın bir fikir. Güneş'in çevresine gönderilen iki araç, biri karbon köpükten, diğeri yanmış kemikle kaplanmış titanyumdan kalkanlarının arkasına saklanarak yıldızımızı hiç olmadığı kadar yakından inceliyor. Filmin mürettebatından farkları, bu işi tek bir hesap hatasına yer bırakmadan, otomatik olarak yapmaları.