Paylaş
Ay’ın yüzeyindeki gizemli yansıtıcılar konusuna odaklanıyoruz. İlk insanlı Ay ziyaretine liderlik eden Amerika Birleşik Devletleri’nin Apollo görevlerine rağmen, insansız Luna 2 görevi Sovyetler Birliği tarafından başarıyla gerçekleştirilmiştir. Önceki denemeler hem Amerika hem de Sovyetler Birliği tarafından başarısızlıkla sonuçlanmıştı. Ancak Apollo 11 görevinde, Ay’ın yüzeyine bir yansıtıcı ayna konulduğunu biliyor muydunuz?
1969’da gerçekleşen Apollo 11 görevinde, Ay’da meydana gelen depremleri ölçmek ve Ay ile dünya arasındaki uzaklığı düzenli olarak ölçmek amacıyla “Apollo Ay Yüzeyi Deneyleri Paketi” olarak bilinen ALSEP yerleştirildi. Bu deney paketi içindeki diğer cihazları başka bir yazıda ele alacağız. Şu anda odaklanacağımız nokta, Ay Lazer Menzil Deneyi ya da Lunar Laser Ranging (LLR) deneyidir.
AY’IN UZAKLIĞI NASIL ÖLÇÜLÜYOR?
LLR (Lunar Laser Ranging), dünyanın yüzeyinden Ay’ın yüzeyinde bulunan bir yansıtıcı aynaya gönderilen lazer ışığının dünyaya geri dönmesi ve aradaki mesafenin ölçülmesi prensibine dayanır. Hız, mesafe ve zaman arasındaki ilişkiyi ifade eden temel formül (x = v * t), lazer ışınının ışık hızında (yaklaşık 300.000 km/sa) hareket ettiği bu deneyde kullanılmaktadır.
Ay’ın yüzeyine gönderilen lazer ışını, oradan yansıdıktan sonra tekrar ölçülen süre, zaman değerini oluşturur. Elde edilen bu iki değeri çarptığımızda, Ay’ın bize olan uzaklığını bulmuş oluruz. Ancak, lazer ışınının Ay yüzeyine gitmesi ve geri gelmesi nedeniyle hesapladığımız zaman değerini 2’ye bölmeliyiz; çünkü bu değer, toplam (gidiş ve geliş) zamanı temsil eder. Hassasiyeti artırmak için denkleme eklenen bir dizi parametre bulunmaktadır: Ay’ın gökyüzündeki konumu, Dünya ile Ay’ın göreli hareketi, Dünya ve Ay’ın dönüşleri, librasyon, mevsim, ışığın yolculuğu sırasında geçilen ortamların etkisi, atmosfer etkileri, gözlem istasyonunun konumu ve gelgit etkileri.
Ay ile Dünya arasındaki mesafe, periyodik hareketler nedeniyle ölçümlerin yapıldığı anda farklı konumlarda olabilir. Ancak, aradaki mesafenin ortalaması yaklaşık 385.000,6 km’dir.
Peki Işın Ay Yüzeyine Dünyanın Neresinden Gönderiliyor?
Gönderilen ışınlar sadece Amerika’dan değil, aynı zamanda farklı ülkelerdeki gözlemevlerinden de gönderilmektedir.
Ay’ın Yüzeyine Yerleştirilen Ayna Sayesinde Neler Öğrendik?
Ay’a olan mesafe milimetrik hassasiyetle ölçüldü.
Ay’ın Dünya’dan yılda 3,8 cm hızla uzaklaştığı belirlendi.
Ay’ın sıvı çekirdeğinin varlığı, çekirdek/manto sınırı dağılımının etkileriyle tespit edildi.
Ay’ın, serbest fiziksel librasyonlara sahip olduğu ve bunun bir veya daha fazla uyarıcı mekanizma gerektirdiği keşfedildi.
Ay’ın muhtemelen yarıçapının yaklaşık %20’si kadar bir sıvı çekirdeğe sahip olduğu bulundu.
Ay çekirdek-manto sınırının yarıçapı 381±12 km olarak belirlendi.
Ay’ın serbest çekirdek üğrümü 367±100 yıl olarak belirlendi.
Einstein’in kütle çekim teorisi ile Ay’ın yörüngesini tahmin edebildik ve lazer ışını ölçümleri bu tahminleri doğruladı.
Newton’un yerçekimi sabiti G’deki değişimin yılda (2±7)×10^−13 faktörü kadar olabileceği bulundu.
Ay yüzeyine yerleştirilen ayna, bu çeşitli bilimsel gözlemleri ve keşifleri mümkün kılarak Ay’ın yapısal ve hareketle ilgili özellikleri hakkında önemli bilgiler sunmuştur.
Ayna mı Geri Yansıtıcı mı?
Yazıda genellikle cihaza ayna demeyi tercih etsek de, aslında kullanılan cihaz bir geri yansıtıcı (retroreflector) ya da köşe küp prizmadır (corner cube prism). Geri yansıtıcılar veya köşe küp prizmalar, gelen ışığı tam olarak geldiği yöne geri yansıtan optik cihazlardır. Bu cihaz, bir küpün köşe noktası ve karşısındaki diğer iki köşesinden oluşur. Eğer bu üç nokta da yansıtıcı ise, gelen ışık huzmesi sırayla her birinden yansır ve 180 derecelik bir dönüş gerçekleşir. Günlük hayatta bisiklet reflektörlerinde, arka fren lambalarında veya yol işaretlerinin bazılarında bu geri yansıtıcıları görebiliriz.
Apollo görevlerinde yerleştirilen yansıtıcıların farkları
Apollo 11 Görevi:
- 10✕10 dizisinde 100 köşe küp prizmasından oluşan bir geri yansıtıcı kullanılmıştır.
- Her köşe küpü erimiş kuvarstan (silika) yapılmış olup çapı takriben 3,8 cm’dir.
- Geri yansıtıcı paletin ortalama yüzey alanı 0,45 m2’dir.
- Tasarım, paletin köşe kısımlarındaki sıcaklık değişimlerini en aza indirgeme amacını taşır.
- Sıcaklık değişimlerinin yansıtıcıların performansını olumsuz etkilememesi için tasarlanmıştır.
Apollo 14 Görevi:
- Apollo 11 yansıtıcısına benzer bir tasarıma sahiptir.
- 10✕10 kare desende 100 adet köşe küp prizmasından oluşur.
- Her köşe küpünün yarıçapı 3,8 cm’dir.
Apollo 15 Görevi:
- Apollo 11 ve Apollo 14 görevlerinde yerleştirilen yansıtıcılardan 3 kat daha büyüktür.
- 3,8 cm’lik köşe küplerinden 300 tanesine sahiptir.
- Bu büyüklük sebebiyle daha fazla menzil ölçümü alabilir.
- 1994 yılı itibarıyla Apollo 15 yansıtıcısı üzerine yapılan menzil ölçümlerinin büyük bir çoğunluğu bu yansıtıcıya odaklanmıştır. (Yaklaşık %75’i)
Bu farklılıklar, yansıtıcıların boyutları, tasarımları ve performansları açısından Apollo görevlerindeki çeşitli görevler ve tercihleri yansıtmaktadır.
Ay yüzeyine yerleştirilen diğer yansıtıcılar:
Ay yüzeyine yansıtıcı yerleştiren tek uzay ajansı Amerika Birleşik Devletleri değildi; Sovyetler Birliği de Lunokhod programı kapsamında bu alanda önemli adımlar atmıştır. Lunokhod programı, Ay yüzeyinde gezinmek ve araştırma yapmak için Lunokhod 1 ve Lunokhod 2 adlı iki uzaktan kumandalı araç göndererek bilimsel keşiflerde bulunmayı amaçlamıştır.
Lunokhod 1:
- 1970 yılında başlatılan Lunokhod programının ilk aşamasında Ay’a başarılı bir şekilde indirilen ilk uzay aracıdır.
- Ay yüzeyinde 10 ay boyunca çalışmış ve toplamda 10,5 km yol kat etmiştir.
- Yüksek çözünürlüklü televizyon kamerası, spektrometre, mikrofon, termometre ve sondaj sistemini içeren çeşitli araçlar taşımıştır.
- Ay’ın jeolojisi, kimyası ve topografyası hakkında önemli bilgiler sağlamıştır.
Lunokhod 2:
- 1973 yılında Ay’a gönderilen ikinci uzaktan kumandalı gezgin aracıdır.
- Lunokhod 1’in geliştirilmiş bir sürümüdür ve Ay yüzeyinde 37 kilometre mesafe kat etmiştir, bu da Ay yüzeyindeki bugüne kadar kat edilen en uzun mesafe olarak kaydedilmiştir.
- Manyetik alan ölçümleri, fotoselli spektrometrelerle yüzeyin kimyasal bileşim analizi ve nükleer bir beta-gama ölçer kullanarak Ay yüzeyindeki kayaların yoğunluğunu ölçme gibi çeşitli görevleri başarmıştır.
- Ay yüzeyinde faaliyet gösteren son Sovyet keşif aracı olmuştur.
Bu yansıtıcılar, Ay yüzeyinin jeolojisi, kimyası ve topografyası hakkında önemli bilgiler sağlamış ve uzay keşiflerine dair önemli kilometre taşları olmuştur.
Lunokhod 1 ve Lunokhod 2 Arasındaki Farklar Nelerdir?
5 temel başlık altında bu farklar sıralanabilir.
- Görev zamanı: Lunokhod 1, 1970 yılında gönderilmiş ve 10 ay boyunca Ay yüzeyinde çalışmıştır. Lunokhod 2 ise 1973 yılında gönderilmiş ve yaklaşık 4 ay boyunca Ay yüzeyinde görev yapmıştır.
- Boyut: Lunokhod 2, Lunokhod 1’den daha büyük ve daha kütleli bir araçtı. Lunokhod 1, 756 kg kütlesinde ve 1,35 m yüksekliğindeydi, Lunokhod 2 ise 840 kg kütlesinde ve 1,35 m yüksekliğindeydi.
- Keşif araçları: Lunokhod 2, Lunokhod 1’den daha fazla keşif aracına sahipti. Lunokhod 2, bir manyetometre, bir radyometre, bir lazer röntgen floresans spektrometresi ve bir panoramik kamera gibi çeşitli araçlarla donatılmıştı.
- Yapılan keşifler: Her iki araç da Ay yüzeyinde yüzlerce fotoğraf çekti ve Ay’ın yüzey özellikleri hakkında önemli bilgiler sağladı. Ancak Lunokhod 2, Ay yüzeyinde daha fazla mesafe kat etti ve Lunokhod 1’den daha fazla noktayı keşfetti. Ayrıca, Lunokhod 2’nin manyetometre ve radyometre gibi araçları sayesinde Ay’ın manyetik alanı ve radyoaktivitesi hakkında daha fazla bilgi toplandı.
Bu farklılıkların yanı sıra, her iki araç da Ay keşif çalışmaları için önemli birer kilometre taşıdır ve Ay’ın keşfi için yapılan çalışmaların başarısında önemli bir rol oynamıştır.
Ay’da Kaybolan Robot
17 Kasım 1970’te Ay’ın yüzeyine konuşlandırılan Lunokhod 1 aracından 14 Eylül 1971’ten itibaren hiçbir haber alınamadı. Kaliforniya Üniversitesi’nde profesör olan Tom Murphy ve ekibi, bu kayıp robotun izini sürmeye karar verdiler.
İki yıl süren arama çalışmalarından sonra, Lunokhod 1 robotuna NASA’nın Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) üzerindeki yüksek çözünürlüklü kameranın iniş sahasının görüntülerini kullanarak ulaştılar. Kamera ekibi, gezginin, Murphy ve ekibinin aradığı yerden kilometrelerce uzakta olduğu ortaya çıkan, görüntüde güneş ışığı altında parlayan bir benek olarak tanımladı. Daha önce, yansıtıcının tam konumu bilinmiyordu.
Birçok bilim insanı, Lunokhod 1 yansıtıcısının bir kratere düşmüş olabileceğini veya yansıtıcısının dünyaya bakmadığını düşünüyordu. Ancak, 22 Nisan 2010’da Murphy’nin ekibi, LRO görüntüleri tarafından sağlanan hedef koordinatlarını kullanarak New Mexico’daki Apache Point Gözlemevi’ndeki 3,5 metrelik teleskoptan lazer ışığı atımları gönderdi ve yansıtıcıyı 1 cm hassasiyetle bulabildi. 30 dakika sonra yapılan ikinci bir gözlemde, alan daha da hassas bir şekilde belirlendi.
Murphy, verdiği demeçte şunları söyledi: “Sinyalin gerçek olduğunu hızla doğruladık ve şaşırtıcı derecede parlak olduğunu gördük: Lunokhod 2’deki diğer Sovyet yansıtıcısından en az 5 kat daha parlaktı ve rutin olarak lazer atımları gönderiyorduk. Lunokhod 2’ye gönderdiğimiz ve geri dönen 750 fotona karşın ilk denememizde Lunokhod 1’e gönderdiğimiz fotonlardan yaklaşık 2.000 tanesi geri döndü. Neredeyse 40 yıl süren sessizlikten sonra söylenecek çok şey var.”
Merak Edilen Sorular
Peki biz lazer ışını gönderebilir miyiz?
Hayır, tipik bir insan Ay’daki yansıtıcılara lazer ışını gönderemez veya alamaz. Bu işlem yüksek hassasiyetli lazerler ve özel ekipmanlar kullanılarak gerçekleştirilir. Ayrıca, yansıtıcılar sadece yüksek hassasiyetli dedektörlerle algılanabilen çok zayıf ışınları yansıtırlar, bu nedenle normal bir insanın elindeki herhangi bir lazerle yansıtıcılara ulaşması mümkün değildir.
Ay’daki yansıtıcıları büyük teleskoplarla görebilir miyiz?
Hayır, Ay’daki yansıtıcıları doğrudan büyük teleskoplarla görmek mümkün değildir. Yansıtıcılar, yüzeyden yansıtılan çok zayıf ışınları algılamak için özel olarak tasarlanmış dedektörler kullanılarak tespit edilir. Ayrıca, yansıtıcılar Ay’ın yüzeyine yerleştirildiklerinden ve teleskoplar yeryüzünden baktığından, Ay’ın yüzeyinin eğrisi nedeniyle yansıtıcılar doğrudan görülemeyecek kadar düşük bir açıda yer almaktadır.
Moon Trek veya Google Moon uygulamasında yansıtıcılar görünür mü?
Moon Trek ve Google Moon gibi Ay haritalama uygulamalarında, Ay’daki yansıtıcıları görmek mümkün değildir. Bu uygulamalar genellikle yüksek çözünürlüklü Ay görüntüleri, topografik haritalar, kraterler ve diğer yüzey özellikleri gibi bilgiler sunarlar. Bu uygulamalar aracılığıyla ancak yansıtıcıların bulunduğu Apollo iniş yerleri ve diğer önemli yerlerin konumlarını bulabilirsiniz.
Ay’ın karanlık bölgesinde de bulunuyor mu?
Hayır, Ay’ın karanlık bölgesi kütle çekimi kilidinden ötürü Dünya’dan göremediğimiz bir yerdir. Ay’ın kendi eksenindeki dönüşü ile dünyanın kendi eksenindeki dönüş süresi neredeyse aynı olduğu için, Ay’ın sürekli aynı yüzünü görmekteyiz. Dolayısıyla Ay’ın karanlık bölgesine yani dünyadan bakılınca göremediğimiz bölgesine bu cihazlardan yerleştirmenin bir faydası olmayacaktır. Ay’ın dünyaya bakan yüzündeki konumları görmek için fotoğrafı inceleyebilirsiniz.
Ne düşünüyorsunuz?
Fikrini bilmek güzel. Yorum bırakın.