Yukarı Bakma'daki kuyruklu yıldız altı ayda saptırılabilir miydi? DART ve nükleer seçenek

Adam McKay'in 2021'de Netflix'te yayımlanan Yukarı Bakma (Don't Look Up) filminde bir doktora öğrencisi ile hocası, Dünya'ya çarpacak bir kuyruklu yıldız keşfeder. Çarpmaya yaklaşık altı ay vardır. Filmin bilim danışmanı, o dönem NASA'nın NEOWISE görevinin baş araştırmacısı olan Arizona Üniversitesi'nden gökbilimci Amy Mainzer'di. Mainzer, Netflix'in Tudum sitesine verdiği röportajda kuyruklu yıldızı kendisinin tasarladığını, cismin yaklaşık 9 kilometre genişliğinde olduğunu ve ekibinin 2020'de keşfettiği NEOWISE kuyruklu yıldızından kabaca esinlendiğini anlatıyor.

Böyle bir keşfin gerçekte nasıl doğrulanıp duyurulacağını Yukarı Bakma gerçek olsa yazımızda anlattık. Bu yazının sorusu bir sonraki adım: Keşiften çarpmaya altı ay kalmışsa, böyle bir cisim yolundan çevrilebilir ya da zararsız hale getirilebilir mi?

Film ne gösteriyor?

Filmde iki plan vardır. İlkinde ABD yönetimi, kuyruklu yıldıza nükleer silahlarla müdahale edip onu yolundan saptıracak bir görev duyurur. Roketler fırlatılır, ama görev yarıda geri çağrılır: Bir teknoloji milyarderi, kuyruklu yıldızın trilyonlarca dolar değerinde nadir toprak elementi taşıdığını fark etmiştir. İkinci plan onun şirketine aittir: kuyruklu yıldızı insansız araçlarla parçalara ayırmak ve parçaları okyanustan toplamak. Film, bu planın bağımsız bilimsel denetimden geçmediğini özellikle vurgular.

Mainzer bir röportajında, parçalama planının filmde çok hızlı hazırlandığını kendisi de kabul ediyor: McKay'le konuştuklarını ve beş yıl sürecek tasarım incelemelerinin pek heyecanlı bir film çıkarmayacağına karar verdiklerini anlatıyor. Yani zaman çizelgesinin sıkıştırıldığını yapımcılar da biliyordu. Asıl soru, süre sıkıştırılmasa bile fiziğin buna izin verip vermediği.

Hedef ne kadar büyük?

Kaliforniya Üniversitesi Santa Barbara'dan fizikçiler Philip Lubin ve Alexander Cohen, filmden kısa süre sonra, Ocak 2022'de arXiv'de paylaştıkları "Don't Forget To Look Up" başlıklı çalışmada tam bu senaryoyu ele aldı: Çarpmadan altı ay önce keşfedilen, 10 kilometre çapında bir kuyruklu yıldız. Hesaplarına göre böyle bir cisim Dünya'ya saniyede 40 kilometrelik bir yaklaşma hızıyla çarparsa yaklaşık 300 teraton TNT'lik enerji açığa çıkar. Bu, dünyadaki bütün nükleer silahların toplam gücünün yaklaşık 40 bin katı ve dinozorların sonunu getiren 66 milyon yıl önceki çarpmaya benzer bir enerji.

Karşılaştırma için: İnsanlığın yörüngesini bilerek değiştirdiği ilk gök cismi olan Dimorphos, NASA'ya göre yaklaşık 160 metre çapında. 9 kilometrelik bir cisim, hacim olarak bunun yaklaşık 178 bin katı. Mainzer'in anlattığı gibi kuyruklu yıldızlar buz, toz ve kayadan oluşan, yoğun asteroitlere göre daha gevşek yapılar; ama bu bile aradaki ölçek farkını kapatmaya yetmez.

DART ne kadar itebildi?

NASA'nın DART aracı 26 Eylül 2022'de Dimorphos'a çarptı. Nature'da 2023'te yayımlanan çalışmaya göre çarpma, Dimorphos'un Didymos çevresindeki yörünge hızını hareket doğrultusunda saniyede 2,70 milimetre azalttı. İtişin büyük kısmı aracın kendisinden değil, çarpmanın uzaya saçtığı kaya ve tozun geri tepmesinden geldi. Momentum artış katsayısı denen β değeri, Dimorphos'un yoğunluğuna bağlı olarak 2,2 ile 4,9 arasında; iki cismin yoğunluğu eşit varsayıldığında 3,61 bulundu. Yani araç, kendi taşıdığı momentumun yaklaşık 3,6 katını cisme aktardı.

Küçük bir asteroit için bu fazlasıyla başarılı bir sonuçtu. Ama ölçek büyüdükçe tablo hızla değişiyor. NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nden havacılık mühendisi Brent Barbee, 2020'deki AIAA ASCEND konferansında düzenlenen nükleer gezegen savunması panelinin özet makalesinde, bir cismi Dünya'nın yolundan çekmenin uyarı süresi gibi koşullara bağlı olarak genellikle saniyede bir ila birkaç santimetrelik hız değişikliği gerektirdiğini yazıyor. Verdiği örnekte yaklaşık 560 metre çapındaki bir cisme saniyede yaklaşık 6,7 santimetre kazandırmak için çarpıcı araçların toplam kütlesinin 605.900 kilogram olması gerekiyor; Barbee bunu pratikte uygulanamaz buluyor. Aynı cisme yaklaşık 550 kilogramlık, 1 megatonluk bir nükleer düzenek ise saniyede 6,5 ila 16,5 santimetre kazandırabiliyor.

Filmdeki kuyruklu yıldız, bu 560 metrelik örnek cisimden hacim olarak yaklaşık 4 bin kat büyük. Üstelik uyarı süresi kısaldıkça gereken hız değişikliği büyüyor. Çarpıcı araçla saptırma bu senaryoda baştan masadan kalkıyor.

Altı ayda nükleer saptırma işe yarar mı?

Filmin ilk planı, yani nükleer patlamayla yön değiştirme, gerçek gezegen savunması çalışmalarında ciddiye alınan bir seçenek. Ancak Barbee'nin aynı makaledeki değerlendirmesi kısa uyarı için iki sınır çiziyor. Birincisi fizik: Çok kısa uyarıda araç çarpmadan yalnızca birkaç ay önce fırlatılıp cisme ancak bir iki ay kala yüksek hızla ulaşabilir. Bu durumda saptırma için gereken hız değişikliğine büyük olasılıkla nükleer düzenekle bile ulaşılamaz ve patlama cismi zaten parçalar. Bu yüzden böyle geç bir müdahalenin amacı saptırma değil, "güçlü parçalama" olur: cismi, kalan parçaların hiçbiri Dünya için ciddi tehdit oluşturmayacak biçimde dağıtmak.

İkincisi zaman. Barbee'ye göre bugünkü fırlatma altyapısı birkaç haftalık ya da birkaç aylık bir bildirimle fırlatma yapabilecek durumda değil; mevcut roket hazırlık süreçleri, aracın kendi hazırlığı hariç, en az birkaç yıl gerektiriyor. Makale bir de hukuki engeli hatırlatıyor: 1967 Dış Uzay Antlaşması nükleer silahların uzaya yerleştirilmesini, 1963 Kısmi Test Yasağı Antlaşması da uzayda nükleer patlama yapılmasını yasaklıyor.

Parçalamak mümkün mü?

Lubin ve Cohen'in çalışması bu ikinci yolu inceliyor. Yazarlara göre 10 kilometrelik kuyruklu yıldız, içine küçük nükleer patlayıcılar yerleştirilmiş yüksek hızlı delici başlıklardan oluşan bir diziyle parçalanabilir: Dizi çarpmadan beş ay önce fırlatılır, cisme bir ay kala ulaşır. Bunun için NASA'nın SLS'i ya da yörüngede yakıt ikmali yapılan SpaceX Starship gibi ağır roketlerin keşiften sonraki yaklaşık bir ay içinde havalanması gerekiyor. Yazarlar bunun mevcut teknolojiyle düşünülebilir olduğunu, ama nükleer enerjinin cisme verimli biçimde aktarılmasının belirleyici olduğunu vurguluyor. Bu bir kâğıt üstü çalışma; böyle bir sistem bugün hazırda yok.

Lubin'in nükleer olmayan "PI" adlı önerisi de aynı mantığa dayanıyor: Cismi küçük delicilerle ufalamak ve parçaların enerjisini Dünya atmosferinin dağıtmasını sağlamak. Çok kısa uyarıda parçaların en fazla 10 metre çapında olması hedefleniyor; bu boyuttaki parçalar atmosferde yanıyor ya da havada patlıyor. Öneri 20 metre ile 1 kilometre arasındaki cisimler için düşünülmüş; Lubin'e göre Çelyabinsk büyüklüğündeki 20 metrelik bir cisim için çarpmadan 100 saniye önceki bir müdahale bile yetebilir. 9 kilometrelik bir kuyruklu yıldız bu ölçeğin çok dışında.

Parçaları okyanusa indirmek

Filmdeki şirket planının özü ise parçaları dağıtmak değil, okyanusa indirip toplamak. Mainzer, New Hampshire Public Radio'ya verdiği röportajda bunu önermeyeceğini söylüyor. Ona göre bir cismin yerde ciddi hasara yol açmaması için yaklaşık 20 metreden küçük olması gerekiyor; 2013'te Rusya'nın Çelyabinsk kenti üzerinde patlayan göktaşı da bu büyüklükteydi ve şok dalgası çok sayıda pencereyi kırdı. Radyonun hesabına göre kuyruklu yıldız filmdeki gibi otuz parçaya bölünse her parça hâlâ 2 kilometreden büyük olurdu. Mainzer, bu boyuttaki her parçanın tek başına küresel etkiler doğurabileceğini söylüyor.

Gerçek çalışmalarda parçalamanın hedefi de tam tersi: Parçaları belirli bir yere indirmek değil, Dünya'yı ıskalayacak ya da atmosferde dağılacak kadar küçültüp geniş bir alana saçmak. Barbee de parçalanan bir cismin enkaz bulutunun Dünya-Ay sistemiyle nasıl etkileşeceğinin henüz incelenmesi gerektiğini not ediyor.

Nerede haklı, nerede değil?

• Haklı: Uzun dönemli kuyruklu yıldızlar iç Güneş Sistemi'ne çok hızlı girer ve kısa uyarı süresi bırakabilir. Mainzer, NEOWISE kuyruklu yıldızının Mart 2020'nin sonunda keşfedilip Temmuz başında Güneş'e en yakın noktasına ulaştığını hatırlatıyor.
• Haklı: Altı aylık uyarıda masada kalan tek gerçekçi seçenek nükleer bir müdahale; çarpıcı araçla saptırma bu ölçekte işe yaramaz.
• Kısmen haklı: Nükleer görev gerçek bir fikre dayanıyor; ama bu kadar kısa sürede amaç saptırma değil parçalama olurdu ve bugün böyle bir aracı aylar içinde fırlatacak hazırlık yok.
• Haksız: Kilometrelerce büyüklükteki parçaları okyanusa yönlendirip toplamak gezegen savunmasının değil filmin hicvinin ürünü; parçaların her biri yine felaket boyutunda olurdu.

Sonuç

Yukarı Bakma'nın gezegen savunmasına dair en isabetli dersi, sorunun teknolojiden önce zamanla ilgili olması. DART, yeterince erken görülen küçük bir asteroidin çarpıcı bir araçla yolundan çevrilebileceğini gösterdi; ESA'nın Hera aracı da bu çarpmanın izlerini yerinde incelemek için Didymos sistemine yaklaşıyor. Ama filmdeki gibi 9 kilometrelik bir kuyruklu yıldız için altı ay, bugünkü imkânlarla hem saptırma hem de güvenli parçalama için çok kısa. İyi haber, Mainzer'in de söylediği gibi, filmdeki senaryonun gerçekleşme olasılığının son derece düşük olması.