NASA, Dünya'dan 4 ışık yılı uzaklıktaki 'potansiyel olarak yaşanabilir' bir dış gezegene sonda gönderebilir

NASA, Dünya'dan sadece dört ışık yılı uzaklıkta bulunan ve potansiyel olarak yaşanabilir bir dış gezegen olan Proxima Centauri b'ye bir gün füzyonla çalışan bir sonda gönderebilir. Yeni araştırmalar, görevin tek bir insan ömrü içinde tamamlanabileceğini gösteriyor. 2016 yılında keşfedilen Proxima b, kırmızı cüce yıldız Proxima Centauri'nin yörüngesinde yer alıyor ve Güneş Sistemimize bilinen en yakın dış gezegen. Bilim insanları, gezegenin yıldızının yaşanabilir bölgesinde, yani şu anda anlaşıldığı kadarıyla yaşam için bir ön koşul olan sıvı suyun varlığına izin verebilecek koşullara sahip bölgede bulunduğuna inanıyor.

Proxima b'yi doğrudan keşfetme olasılığı, kat edilmesi gereken muazzam mesafeler nedeniyle uzun zamandır teknik olarak imkansız görülüyordu. Ancak, Virginia Tech'teki havacılık mühendisi Amelie Lutz tarafından özetlenen teorik bir görev tasarımı, kompakt bir nükleer füzyon motoruyla çalışan 500 kg'lık bir uzay aracının gezegene ulaşıp yörüngeye girmesinin yaklaşık 57 yıl sürebileceğini öne sürüyor.

Bayan Lutz, Universe Today web sitesinde tartışılan yüksek lisans tezinde şöyle yazmıştı: "Nükleer füzyon kullanarak güç üretimindeki son önemli gelişmeler, uzay araçları için füzyon tahrik sistemlerinin gerçekçi bir şekilde tartışılmasına olanak sağlıyor. Bu çalışma, Proxima b'ye yönelik büyük ölçekli uzay aracı görevleri için bir çerçeve sunuyor."

Yer tabanlı lazerlerle itilen gram ölçeğindeki sondalar göndermeyi öneren Breakthrough Starshot gibi hafif yıldızlararası konseptlerin aksine, Lutz'un çalışması yörünge operasyonları ve detaylı gözlem için tasarlanmış sağlam bir dizi araç taşıyan tam ölçekli bir bilimsel uzay aracına odaklandı.

Sonda, görüntüleme spektrometreleri, manyetometreler ve Proxima b'nin atmosferini, yüzey bileşimini ve iç yapısını analiz edebilen yeraltı sondaj cihazları da dahil olmak üzere 11 cihazla donatılacak. Uzay aracının gücü ve itkisi, yüksek enerji verimliliği ve nispeten düşük nötron radyasyonuyla bilinen bir kombinasyon olan döteryum-helyum-3 (D-He3) yakıtıyla çalışan bir nükleer füzyon reaktörü tarafından sağlanacak.

Lutz, üç füzyon itki tasarımını karşılaştırdı: Füzyon Tahrikli Roket (FDR), Ataletsel Elektrostatik Hapsetme (IEC) sistemi ve Antimadde Başlatmalı Mikrofüzyon (AIM) motoru. Her biri dört yakıt türüne göre analiz edildi: döteryum-döteryum (D–D), döteryum-trityum (D–T), proton-bor-11 (p–B11) ve döteryum-helyum-3 (D–He3). D–He3 yakıtı kullanan bir FDR kombinasyonunun en uygulanabilir olduğu kanıtlandı.

Sonuç olarak şunları söyledi: "Analiz, yavaş bir geçiş ve sınırlı bir yörüngenin veri toplama için en ideal olduğunu gösterdi. Bunlar yalnızca 57 yıllık bir görev süresine sahip D–He3 kullanan FDR ile desteklenebilir."

Görev, verileri Dünya'ya geri iletmek için kütleçekimsel merceklemenin kullanılmasına dayanacaktı. Uzay aracını Proxima Centauri'nin uzak tarafına yerleştirip Dünya ile tam olarak hizalayarak, sinyaller yıldızın kendi kütleçekim alanı aracılığıyla güçlendirilebilir ve bu da potansiyel olarak yıldızlararası mesafelerde yüksek bant genişliğine sahip iletişimlere olanak tanıyabilir.

Helyum-3 Dünya'da nadir bulunsa da, Ay regolitinde daha yüksek miktarlarda tespit edilmiştir. Bazı uzay ajansları ve özel şirketler daha önce Ay'ın karasal füzyon enerjisi üretimi için gelecekteki bir helyum-3 kaynağı olabileceğini öne sürmüşlerdi. Ancak, büyük ölçekli bir helyum-3 çıkarma işleminin uygulanabilirliği belirsizliğini koruyor.

Lutz'un çalışmasında anlatılan itki sistemi teorik olarak kalmıştır. Füzyon itkisi henüz uzayda kanıtlanmamıştır ve D-He3 füzyonu operasyonel koşullar altında gerçekleştirilememiştir. Yine de, analiz, füzyon araştırmalarındaki mevcut eğilimlere dayanarak uzun menzilli yıldızlararası görevler geliştirmek için yapılandırılmış bir model sunmaktadır.

Proxima Centauri b, Dünya'nın kütlesinin yaklaşık 1,3 katıdır ve ana yıldızının yörüngesini her 11,2 Dünya gününde bir tamamlar. Dünya'nın aldığı güneş ışığının yaklaşık %65'ini alır. Ancak kırmızı cüce yıldızlar, bir gezegenin atmosferini yok edebilecek veya yüzeyini yüksek düzeyde radyasyona maruz bırakabilecek güçlü yıldız parlamalarıyla bilinir. Proxima b'nin manyetik alan veya koruyucu atmosfere sahip olup olmadığı bilinmemektedir.

Bu belirsizliklere rağmen, Proxima b, Güneş Sistemi dışında yaşam arayışında en ilgi çekici hedeflerden biri olmaya devam ediyor. Astrofizikçiler ve gezegen bilimcileri tarafından derlenen, potansiyel olarak yaşanabilir dış gezegenlerin neredeyse tüm kısa listelerinde yer alıyor.

Diğer adaylar arasında, Dünya'nın yaklaşık 1,7 katı büyüklüğünde ve 40 ışık yılı uzaklıkta bulunan kayalık gezegen LHS 1140 b; TRAPPIST-1 sistemindeki yedi Dünya büyüklüğündeki gezegenden biri olan TRAPPIST-1e; Dorado takımyıldızında 101 ışık yılı uzaklıkta bulunan TOI-700 d; ve Dünya'dan 1.200 ışık yılı uzaklıkta, nispeten kararlı bir K tipi yıldızın yörüngesinde dönen Kepler-442b yer alıyor.

Bu gezegenlerin her biri, potansiyel yaşanabilirlik için temel kriterleri karşılıyor: yaklaşık Dünya büyüklüğünde bir kütle, ana yıldızın yaşanabilir bölgesi içinde bir yörünge ve olası bir atmosferin varlığını gösteren ön kanıtlar. Ancak, uzaklıkları onlara ulaşmayı çok daha zorlaştırıyor ve bu da Proxima b'nin doğrudan bilimsel araştırma için en erişilebilir aday olduğu iddiasını güçlendiriyor.

Proxima b'ye yönelik bir görev için NASA'nın henüz onaylanmış bir planı bulunmamakla birlikte, kurum NASA Yenilikçi Gelişmiş Konseptler (NIAC) programı kapsamında bir dizi ileri itme çalışması finanse etmiştir. Lutz'un çalışması, tamamen yörüngede ilerleyen bir yıldızlararası görevi hedefleyen, şimdiye kadar yayınlanmış en ayrıntılı görev konseptlerinden birini temsil etmektedir.

"Gelecekteki çalışmalar, Dünya'ya veri iletimi için gerekenlerin araştırılmasını ve uzay aracını aşırı uzak mesafelerde yönlendiren otonom bir karar alma mimarisinin uygulanmasını içeriyor." diye sözlerini tamamladı.

Önümüzdeki birkaç on yıl içerisinde fırlatılması halinde böyle bir görevin 21. yüzyılın sonundan önce Proxima b'den veri getirmesi mümkün olabilir.