Güneş yelkeni
Güneş yelkeni (ya da ışık yelkeni veya foton yelkeni), güneş ışığının uyguladığı radyasyon basıncını kullanarak uzay aracı tahriki için önerilen bir yöntemdir. 'Yelken' kelimesi, hareket etmek için rüzgarı kullanmak üzere yelken kullanan teknelere benzetilmiştir. Bu kavram ilk olarak 17. yüzyılda Johannes Kepler tarafından ortaya atılmıştır. Yelkenlerin "göksel esintilere" uyarlanabileceğine dair bir teorisi vardı.
1865 yılında James Clerk Maxwell elektromanyetik alanlar ve radyasyon teorisini yayınladı. Işığın (elektromanyetik radyasyonun bir formu) bir nesne üzerinde baskı oluşturabileceğini gösterdi. Bu basınca radyasyon basıncı denir. Bu, güneş yelkeninin arkasındaki bilim için bir temel sağladı. Güneş radyasyonu, yansıma ve emilen küçük bir kısım nedeniyle yelken üzerinde bir basınç uygular.
Güneş basıncı uzayda veya bir gezegenin yörüngesinde bulunan uzay araçlarına etki eder. Örneğin Mars'a giden tipik bir uzay aracı güneş basıncı nedeniyle binlerce kilometre yer değiştirir. Bu etkiler planlamada öngörülmektedir. Bu, 1960'ların ilk gezegenler arası uzay araçları zamanından beri yapılmaktadır. Güneş basıncı aynı zamanda uzay aracı tasarımına dahil edilen bir faktör olan aracın yönelimini de etkiler.
Güneş yelkeni kavramı daha sonra Jules Verne'in eserleri gibi bilim kurgu eserlerinde de kullanılmıştır.
Bir güneş yelkeni (küçük bir uzay aracı ile) nasıl görünebilir.
20x20m'lik bir test yelkeni
Teori
Bir güneş yelkeni fikri, muhtemelen büyük aynalar (büyük ışık yansıtıcı yüzeyler) kullanarak bir uzay aracını hareket ettirmek için Güneş'ten gelen radyasyon basıncını kullanmaktır. Yöntemin dezavantajı, üretilen itme gücünün çok küçük olmasıdır. Avantajı ise itici yakıt gerekmemesidir (ışık olduğu sürece). Sonuç olarak, gelecekteki uzay araçları için olası bir seçenek olarak değerlendirilmektedir. Bugüne kadar sadece küçük test versiyonları deney olarak kullanılmıştır.
Örneğin 800'e 800 metrelik bir güneş yelkenine uygulanan toplam kuvvet, Dünya'nın Güneş'e olan uzaklığında yaklaşık 5 newton (1,1 lbf) olup, bu da onu elektrik motorlarıyla tahrik edilen uzay araçlarına benzer düşük itişli bir tahrik sistemi haline getirmektedir. İtici yakıt kullanmadığı için kuvvet neredeyse sürekli olarak uygulanır. Zaman içindeki kolektif etki, uzay aracını itmenin bir yolu olarak kabul edilecek kadar büyüktür.
Tarih
Konseptin ilk kullanım planları 1970'lerde NASA'nın Pasadena, Kaliforniya'daki Jet İtiş Gücü Laboratuvarı'nda çalışan iki araştırmacı Bruce Murray ve Louis Friedman tarafından yapıldı.
21 Mayıs 2010 tarihinde Japonya Uzay Araştırma Ajansı (JAXA) güneş yelkeni IKAROS'u (Interplanetary Kite-Craft Accelerated by Radiation Of The Sun) başarıyla fırlattı. Dünya ile Venüs arasındaki uzayda bir güneş yelkeni kullandı. Bu, bir güneş yelkeninin ilk başarılı kullanımıydı.
NASA 2010 yılında NANOSEL-D2 güneş yelkenli aracını fırlattı. Bu, NASA'nın güneş yelkenli aracının ilk başarısıydı.
Merkezi ABD'de bulunan Planet Society, 2 Temmuz 2019 tarihinde güneş yelkeni teknolojisi kullanılarak tasarlanan LightSail 2 uydusunu fırlattı. Hafif uydu, SpaceX'in Falcon Heavy roketiyle Florida'daki Kennedy Uzay Merkezi'nden fırlatıldı. Bu, 50.000 üyenin bağışlarıyla finanse edilen düşük bütçeli bir görevdi. Toplam bütçe 7 milyon USD'den azdı. Temmuz 2019'un sonlarında LightSail 2 güneş yelkenini açtı. Bunu yapması yaklaşık 3 dakika sürdü.
Sorular ve Yanıtlar
S: Güneş yelkeni nedir?
C: Güneş yelkeni (ya da ışık yelkeni veya foton yelkeni), güneş ışığının uyguladığı radyasyon basıncını kullanarak uzay aracı tahriki için önerilen bir yöntemdir.
S: Güneş yelkeni kavramını ilk kim önerdi?
C: Bu kavram ilk olarak 17. yüzyılda Johannes Kepler tarafından ortaya atılmıştır.
S: James Clerk Maxwell güneş yelkeninin arkasındaki bilimin temelini oluşturan ne yayınladı?
C: James Clerk Maxwell, ışığın (elektromanyetik radyasyonun bir formu) radyasyon basıncı olarak bilinen bir nesne üzerinde baskı oluşturabileceğini gösteren elektromanyetik alanlar ve radyasyon teorisini yayınladı.
S: Güneş basıncı uzay aracına nasıl etki eder?
C: Güneş basıncı uzayda ya da bir gezegenin yörüngesinde bulunan uzay araçlarına etki ederek onları binlerce kilometre yerlerinden oynatır ve yönelimlerini etkiler.
S: Gezegenler arası görevler planlanırken bu etki ilk kez ne zaman dikkate alındı?
C: 1960'ların ilk gezegenler arası uzay araçları zamanından beri bu dikkate alınmaktadır.
S: Güneş yelkeni kavramı başka hangi bağlamlarda kullanılmıştır?
C: Güneş yelkeni kavramı Jules Verne'in eserleri gibi bilim kurguda da kullanılmıştır.
