HAYABUSA-2 - AstroNotlar

AstroNotlar’dan, merhaba! Bu haftaki konumuz bir asteroidden örnek getiren, Japonya Uzay Araştırma Ajansı’nın fırlattığı Hayabusa-2 görevi. Adında 2 olduğuna göre bu serinin bir de ilk görevi olmalı. Kısaca onunla başlayalım.

Japonya Uzay Araştırma Ajansı JAXA’nın yürüttüğü Hayabusa görevlerinin ilki, Dünya’ya yakın geçen ve kısmen tehlikeli asteroid grubuna giren Itokawa asteroidine düzenlenmişti. Görevin düzenlendiği bu asteroidin adı ise Japon roket mühendisi Hideo Itokawa’dan geliyor. Hayabusa aracı 2003 yılında fırlatılıyor ve asteroidin yüzeyine 2005 yılında ulaşıyor. Örnek aldıktan sonra örneğin olduğu kapsül Dünya’ya doğru yola çıkıyor ve asteroidden alınan örnek 2010 yılında Dünya’ya varıyor. Daha sonra analizler yapılıyor.

Asteroide doğru yol alan Hayabusa-2 illüstrasyonu *(Kaynak: Flickr/DLR)*

Hayabusa-2, ilk görevde olduğu gibi yine Dünya’ya yakın ve kısmen tehlikeli asteroid grubuna giren Ryugu asteroidini incelemek ve örnek almak için geliştirilen bir program. 3 Aralık 2014 tarihinde Japonya’nın en büyük fırlatma tesislerinden biri olan Tanegashima Uzay Merkezi’nden fırlatıldı. Asteroide doğru olan yolculuğu 27 Haziran 2018’e kadar sürdü. Bir seneyi aşkın süre araştırma yapıp örnek aldıktan sonra 2019 yılında aldığı örnekleri Dünya’ya gönderdi. Bu örnekler 5 Aralık’ta Dünya’ya başarılı bir şekilde ulaştı. Hayabusa-2 ise Dünya’ya yakın olan oldukça küçük 1998 KY26 asteroidine doğru yola çıktı. Görev süresi de 2031 yılına kadar uzatıldı.

Tam adıyla 162173 Ryugu asteroidi C-türü yani karbon yapılı bir asteroid. Ryugu ve benzeri asteroidler Dünya’ya benzer yapıdalar. Dünya’ya yakın, Dünya ile Mars arasındaki yörüngesinin dönemi 16 ay. Kelime anlamı olarak da Japonca su altı ejderha sarayı anlamına geliyor.

Asteroidlerin incelenmesinin ardındaki sebep ise çok basit; Dünya’daki yaşamın kaynağı bilim dünyası için çok büyük bir merak. Bazı teorilere göre Dünya’ya yaşam asteroidler ile gelmiş olabilir. Her ne kadar bu sadece bir teori olsa da, ihtimal dahilinde olması bile heyecanlandırıcı. Bu nedenle JAXA ve diğer uzay ajansları asteroidlerde su veya organik moleküller arıyor. Bu görev için özellikle Ryugu’nun seçilmesinin sebebi ise, karbon temelli bir asteroid olması ve Dünya’ya yakın bir yörüngede dolanması.

Peki Hayabusa-2 Ryugu’da ne gibi araştırmalar yaptı? Bu soruya cevap vermek için öncelikle Hayabusa-2’nin üzerindeki sensörleri bilmeliyiz. Hayabusa-2 temel olarak 4 uzaktan algılama enstrümanına sahip. Bunlardan ilki, Optical Navigation Camera, yani optik seyrüsefer kamerası. Hayabusa-2’nin üzerinde bu kameralardan 3 tane var. Bu üç kameranın biri alt, ikisi de yan kısımda. Bu şekilde yerleştirilerek güneş panellerinin altında kalan alanı 180 derece gözleyebiliyor.

İkinci enstrüman ise Near Infrared Spectrometer, yani yakın kızılötesi tayfölçer. Bu tayfölçer sayesinde Hayabusa-2, Ryugu’dan aldığı ışığı dalga boylarına ayırarak analiz ediyor. Bu analiz sayesinde asteroidin yapısı hakkında bilgi edinilebiliyor. Örneğin, su molekülleri kırmızıöte ışığı bazı dalga boylarında soğurduğu için tayftaki bu kısımda bir düşüş görünürse su olduğu anlamına geliyor. Dolayısıyla bu analizler sayesinde Ryugu’da ne kadar su olduğunu öğrendik.

Üçüncü enstrüman, kısaca TIR olarak bilinen Thermal Infrared Imager, yani termal kızılöte tarayıcısı sayesinde Hayabusa-2, Ryugu’nun yörünge hareketlerinden dolayı oluşan sıcaklık değişimi ve ısı profilini ölçüyor. Ayrıca asteroidin fiziksel şartları hakkında da bilgi edinilebiliyor.

Uzayda sıcaklık değişimleri gerçekten inanılmaz boyutlara ulaşabiliyor. Hele ki böylesine atmosferi olmayan bir kaya parçası için sıcaklık değişimi de epey fazladır. Termal kızılöte tarayıcısıyla alınan veriler analiz edilince ortaya büyük sıcaklık farkları çıkmış. Ryugu’nun sıcaklığı, kumlu yüzeylerde 200 kelvin ile 430 kelvin arasında değişirken, kayalık yüzeylerde 250-350 kelvin arasında değişiyor. Yani kumlu yüzeylerdeki sıcaklık değişiminin kayalık bölgelere göre daha fazla olduğu bulunmuş. Ayrıca değerler sadece bilimsel araştırmalar için değil, aynı zamanda iniş yüzeyini seçmek için de kullanılmış.

Bir diğer enstrümana geçecek olursak, kısaca LIDAR olarak bilinen, laser altimeter. Dilimize de aynı şekilde geçen lazer altimetre, yüksekliği hassas bir şekilde ölçmek için kullanılan bir sensör. Adından da anlaşılacağı üzere uzaklığı ölçmek için lazer yani ışık kullanıyor. Bu tür alıcılar, iPhone 12 gibi günlük kullanımımızdaki telefonlarda bile var artık. Bu sensörün mantığını da basitçe anlatmak istiyorum. LIDAR, uzaklığı ölçülecek yüzeye ışınlar gönderiyor. Gönderilen ışık yansıyıp tekrar sensöre dönüyor ve geçen süre ölçüldükten sonra basit bir hesapla uzaklık ölçülüyor. Hayabusa-2, bu sensör sayesinde Ryugu’nun yüzey şeklini tanımladı. Asteroidin yörüngesinde dolandığı için, sürekli tarama yaptı ve bu şekilde Ryugu haritalanmış oldu. Hatta bu sensör ilginç bir şekilde kütle çekimini hesaplamak için de kullanıldı.

Bunu nasıl yaptılar? Hayabusa-2 aracını serbest düşüş ile Ryugu’nun yüzeyine doğru kontrollü bir şekilde düşürmeye başladılar. Bu sürede LIDAR sensörleri sürekli Hayabusa-2’nin asteroide uzaklığını ölçüyordu ve bu sayede alınan verilerle Ryugu’nun kütle çekimi hakkında hassas sonuçlar elde edildi. Kütle çekimini öğrenmek, Ryugu’nun yapısında ne olduğunu öğrenmek için de önemli.

Hayabusa-2, toplamda 4 tane rover ile gönderildi. Bu sayede Japonya, Hayabusa-2 göreviyle bir asteroide birden fazla rover götüren ilk ülke oldu. Yalnız bunların hiç biri bir rover’a benzemiyor ama hareket de ediyorlar. Bunların rover’a benzememesinin sebebi, tekerlerinin olmaması ama zıplayarak hareket edebiliyorlar. Henüz bunları karşılayacak tam bir sözcük yok diye düşünüyoruz.

Öncelikle ilk bırakılanlardan bahsedenim. Bunlar 7×18 santimetre boyutunda, yani neredeyse bir cep telefonu kadar ve yaklaşık birer kilogram. JAXA ve Aizu üniversitesi işbirliği ile yapılmış. Asteroide inişi ise şu şekilde: Hayabusa-2, roverları bırakmak için alçalıyor. 21 Eylül 2018 tarihinde 4 rover’dan ilk ikisi bırakılıyor. Rover-1A ve Rover-1B, yani Hibou ve Owl adındaki bu iki rover yere düştükten sonra düşük kütle çekiminden dolayı sekmeye başlıyorlar. Durabildiği zaman Ryugu’nun yüzeyinden çekilen ilk görüntüler bu roverlar ile alınmış. Bu araçların yürümek için tekeri yok ama zıplamak için rover’ın içinde reaksiyon tekeri var.

Reaksiyon tekerini basitçe anlatmak gerekirse, dönen tekerleklerden oluşan bir sistem diyebiliriz. Bu tekerlerin yüksek hızlarda dönmesiyle oluşan tork sayesinde rover istenilen yöne doğru yönelebiliyor. Normalde uzay araçlarının yönelmesi için kullanılan bu yöntem, Hibou ve Owl roverlarında zıplamak için de kullanılmış. Bu sistem sayesinde roverlar her seferinde bir kaç metre zıplayabilecek kadar enerji üretebiliyor. Zıplamalardan sonra ise yaklaşık 15 dakika boyunca sekmişler.

Zıplayarak hareket ettikleri için yüzeyde sıkışma riskleri azalıyor ama bu yöntemin de riskleri var tabii. Bir asteroidin yüzeyinde olduğumuzu düşünürsek, kütle çekiminin epey düşük olduğunu hesaba katmalıyız. Özellikle Ryugu gibi nispeten küçük bir asteroidde kütle çekimi baya düşük. Eğer bu minik roverlar fazla zıplarlarsa, uzayın derin boşluğuna doğru yolculuğa başlarlar.

Solda MASCOT’un Hayabusa-2’den ayrılış, sağda MASCOT’un Ryugu yüzeyine iniş illüstrasyonu. (Kaynak: JAXA)

Hayabusa-2’nin bıraktığı üçüncü rover’ın adı Mobile Asteroid Surface Scout, kısaca MASCOT. Alman Havacılık ve Uzay Merkezi DLR ve Fransa’nın Ulusal Uzay Araştırmaları Merkezi CNES tarafından ortaklaşa geliştirilen bir asteroid kara aracı. 30x30x20 boyutlarında ve yaklaşık 10 kilogram.

MASCOT’un hareket etmesini sağlayan reaksiyon tekeri benzeri kol. *(Kaynak: Flickr/DLR)*

Hayabusa-2, MASCOT’u bırakmak için alçalıyor. 3 Ekim 2018 tarihinde yaklaşık 50 metre irtifadayken, MASCOT’u Ryugu’nun güney yarımküresine serbest düşecek şekilde bırakıyor. Bunda da reaksiyon tekerine benzer bir yapı var ve bu şekilde yönünü düzeltip iniyor. MASCOT da Hibou ve Owl gibi zıplayabiliyor ama onlar kadar değil de sadece bir kere zıpladı. MASCOT’un üzerinde verileri aktarmak için bir anten ve Ryugu’nun yüzeyini inceleyecek bir mikroskop bulunuyor. Antenin, Hayabusa-2 ile sağlıklı iletişim kurabilmesi için yukarı bakması ve mikroskobun da aşağı bakması gerekiyor. Bu nedenle MASCOT’un bu şekilde inmesi gerekiyor. Yan yüzeyinde MASCAM adında geniş açılı bir kameraya sahip. Bu kamera sayesinde ilk iki rovera göre daha kaliteli görüntüler alındı. Görüntüler sayesinde yüzeyin jeolojik ve fiziksel özellikleri incelendi. Termal radyometre, Ryugu’nun gece ve gündüz arasındaki sıcaklık değişimini ölçtü. Manyetometre ile Ryugu’nun manyetik alanı inceledi. Kırmızıöte tayfsal mikroskop ile Ryugu’nun yüzeyindeki mineral yapısını analiz etti. İndiği ilk noktadan veriler aldıktan sonra bir kez de zıpladı ve oradan da veriler aldı. Aldığı verileri üzerindeki anten yardımıyla Hayabusa-2’ye aktardı. MASCOT, 16 saat, yani 2 Ryugu günü çalışacak şekilde tasarlanmıştı. Bataryasındaki enerji bitince görevi tamamlanmış oldu.

MASCOT Radyometre illüstrasyonu. (Kaynak: Flickr/DLR)

Hayabusa-2’nin yörüngede yaptığı analizler ve sonrasında roverlardan alınan verilerle bilim insanları şok oldu. Çünkü görev planlanırken Ryugu’nun yumuşak ve pürüzsüz bir yüzeyi olduğu düşünülüyordu. Dolayısıyla Hayabusa-2 de öyle tasarlanmıştı. Ama veriler bize çok ilginç şeyler gösterdi. Yüzeyin genelde kayalık olduğu görüldü. Hatta bazı kayaların büyüklüğü bir kaç metreyi bulabiliyor. Hâl böyle olunca görev epey riskli bir hal aldı. Yine de inişten vazgeçmediler ve 22 Şubat 2019 tarihinde Ryugu yüzeyinden ilk örnekler başarılı bir şekilde alındı. Asıl zorlu kısım bundan sonrası… Çünkü yapay bir krater oluşturup yüzeyin altındaki kısımdan örnek alınacaktı. 5 Nisan 2019’da bir patlayıcı yardımıyla yapay bir krater oluşturuldu. Herhangi bir sorun olmaması için, Hayabusa-2, yapay krater oluşturacak bölgenin tam tersi bölgedeyken patlama gerçekleştirilmiş. Bir kaç hafta patlamanın olduğu noktaya yaklaşmamış. Daha sonra o bölgeden alçak irtifalardan geçerek görüntülemeye ve yüzeyin 3 boyutlu haritasını çıkarmaya başlamış. Bu haritaya göre ikinci iniş noktası seçildi. 11 Temmuz 2019’da Hayabusa-2, numune almak için son kez alçalmaya başladı ve örnekleri başarılı bir şekilde aldı. Bu sayede bir asteroidin yüzeyinin altından numune alan ilk uzay aracı oldu.

Hayabusa-2’nin örnek almak için kullandığı mekanizma. *(Kaynak: Flickr/DLR)*

Hayabusa-2, örneği aldıktan sonra çeşitli analizler devam etti ve örnekten yaklaşık 2 ay sonra yanında götürdüğü hedef işaretleyici toplardan iki tanesini Ryugu’nun yörüngesine yerleştirdi. Bunları aslında numune alacağı yüzeye daha hassas iniş yapmak için kullanıyordu ama bunlar sayesinde de yörünge analizleri yapıldı. 3 Ekim 2019’da kalan son roverı olan Rover-2’yi bıraktı ve 13 Kasım 2019’da Ryugu’dan ayrıldı. Örnekleri içeren kapsül de 5 Aralık’ta Dünya’ya başarılı bir şekilde indi.

astronotlar.org@gmail.com e-posta adresimize konuştuğumuz içeriklere dair düşüncelerinizi ve değinmemizi istediğiniz konuları yazabilir, bir kitap, link veya bilgi paylaşımında bulunabilirsiniz. Sosyal medya hesaplarımızı Instagram ve Twitter’dan “astro_notlar” olarak takibe almayı unutmayın! Facebook’tan vazgeçmem diyenler ise bizi AstroNotlar sayfasında bulabilirler. Gelecek hafta görüşünceye dek, gökyüzüne iyi bakın, hoşçakalın!

E-posta: astronotlar.org@gmail.com
Facebook: facebook.com/astronotlar.org
Instagram: instagram.com/astro_notlar
Twitter: twitter.com/astro_notlar
Anchor: anchor.fm/astronotlar

KAYNAKLAR:

https://en.wikipedia.org/wiki/Hayabusa

https://www.jpl.nasa.gov/missions/hayabusa/

https://solarsystem.nasa.gov/missions/hayabusa/in-depth/

https://www.isas.jaxa.jp/en/missions/spacecraft/past/hayabusa.html

https://en.wikipedia.org/wiki/25143_Itokawa

http://www.hayabusa2.jaxa.jp/en/topics/20201116_extMission/

https://en.wikipedia.org/wiki/162173_Ryugu

https://solarsystem.nasa.gov/asteroids-comets-and-meteors/asteroids/25143-itokawa/in-depth/

https://en.wikipedia.org/wiki/1998_KY26

https://en.wikipedia.org/wiki/Tanegashima_Space_Center
https://www.youtube.com/watch?v=nXKgL7XCkkE
https://youtu.be/-3hO58HFa1M (Ryugu’ya ilk dokunuş)