Üstteki resim NASA'nın antimadde roket benzetimidir.
Modern uzay araçlarının çoğu uzayda kimyasal roket motorlan sayesinde yol alıyor. Yakıtın oksijenle girdiği tepkime sonucu açığa çıkan gazın oluşturduğu itme kuvveti uzay araçlannın hareket etmesini sağlar. Fakat kimyasal roket motorlarının kullanıldığı uzay mekikleri saatte
ancak 28.000 km hıza ulaşabiliyordu. Uzay araştırmalarının hız kazandığı son 50 yılda uzay araçlarında büyük değişiklikler oldu. Ancak kullanılan yakıt türleri ve teknolojiler değişse de roket motorlanndaki temel prensip aynı kaldı. Yıldızlara yolculukta olduğu gibi mesafeler
çok büyüdüğü zaman farklı itki sistemlerinin geliştirilmesi gerekli.
Plazma ve İyon İtkili Motorlar
Plazma kullanılan Itki sistemlerinde yakıt, Elektrik enerjisi kullanılarak plazma haline getiriliyor. Maddenin hallerinden biri olan plazmada elekttonlar atomlara bağlı değil. Maddenin bu hali serbest haldeki eksi yüklü elektronlardan ve artı yüklü iyonlardan oluşur. Elektrik alan uygulanarak hızlandırılan plazma, motordan dışarı atılırken uzay aracını hızlandınr. İyon itkili motorlarda ise iyon haline dönüştürülen yakıt elektrik alan boyunca hızlandınlır. Ancak bu sistemlerde uzay aracının en yüksek hıza ulaşması için motorun uzun süre çalışması gerekir.
Bu motorlar uzay görevlerinde çok az yakıt kullanarak yıllarca çalışabilir. Örneğin NASA'nın NEXT projesinde geliştirilen iyon itkili motorlar sayesinde uzayaraçlan saatte 145.000 km hıza ulaşabilecek. Kimyasal madde kullanılan roket motorları ile aynı miktarda itiş gücü üretebilmek için 10 kat fazla yakıt kullanılması gerekiyor. Aynca iyon itkili motorlarda iyonları hızlandırmak için gerekli olan elektrik enerjisi güneş panellerinden elde edilebiliyor.
Nükleer Roketler
NASA'nın en son roket motoru projesi olan NTREES'de geliştirilen nükleer roket motorlarında nükleer reaktör yardımıyla çok yüksek sıcaklıklara ısıtılan hidrojen, egzozdan çıkarken genleşiyor ve bir itiş gücü oluşturuyor. Bu motorlarda yakıt olarak kullanılan hidrojen, fırlatma sırasında oluşabilecek tehlikelerden korunması için çok düşük sıcaklıklarda tutuluyor. NTREES aslında bu yöntemin uygulandığı ilk proje değil. Özellikle 1955-1973 yılları arasında üzerinde çalışılan farklı nükleer iili sistemleri ile yıldızlararası seyahati mümkün kılabilecek hızlara ulaşılması amaçlanıyordu. Ancak bu gerçekçi bir öngörü değildi. Ayrıca nükleer roketlerin kullanımı özellikle fırlatma sırasında güvenlikle ilgili büyük bir risk oluşturuyor.
Nükleer füzyon (çekirdek birleşmesi) tepkimelerinden yararlanılan roket motorlan uzak uzay yolculuklarını mümkün kılabilir. Füzyon roketler üzerinde çalışan Washington Üniversitesi araştırmacılan, proje başarılı olursa Mars yolculuklarının süresinin 300 günden 30 güne inebileceğini düşünüyor.
Antimadde Roketleri
Antimadde roketlerinde, bir araya getirilen madde ve antimadde parçacıklarının birbirlerini yok etmesi sırasında açığa çıkan enerjiden yararlanılması planlanıyor. Bu, bilinen en yüksek enerji yoğunluğuna sahip tepkime türüdür. Aynı zamanda madde ve antimadde bir araya geldiğinde birbirlerini yok etme tepkimesi kendiliğinden gerçekleşen bir süreçtir. Yani antimadde roketlerinde bir reaktör sistemine ihtiyaç yoktur.
Şu anki bilgilerimize göre antimadde roketlerinde kullanılması düşünülen antiprotonu evrende doğal olarak çok miktarda bulmak mümkün değil. Bu parçacıklar büyük hızlandıncılarda ışık hızına yakın hızlarla hareket eden parçacıkların çarpışması sonucu açığa çıkar. Üretilen antimadde parçacıklarının madde parçacıklarıyla bir araya gelip yok olmasının engellenebilmesi için elektromanyetik alan içinde hapsedilerek depolanması gerekir. Bütün bu zorlukların üstesinden gelinebilirse antimadde roketler sayesinde kimyasal roketlere göre 10-100 milyar kat daha fazla enerji elde edilebilir.
Çözmemiz gereken önemli sorunlardan biri de yıldızlararası seyahat için gerekli yakıt miktarının çok fazla olması. Çünkü uzay araçları fırlatılırken taşıyabilecekleri yakıt miktarı sınırlı. Bu nedenle yıldızlara yolculuk için belki de uzay aracının yakıt taşımasını gerektirmeyen sistemlere ihtiyaç var. Işık ışınlarını kullanan güneş yelkenlerinde, yelkenlerin genişliği yeterince büyük olursa uzay aracının hareket etmesini sağlayacak kadar enerji elde edilebileceği düşünülüyor.
Günümüzde yıldızlararası seyahatın bir hayal olduğu söylenebilir. Bu hayali gerçekleştirmek için şu an kullanılanlardan daha farklı teknolojilere ihtiyacımız var.
Alıntıdır. Kaynak : Bilim ve Teknik, Aylık Popüler Bilim Dergisi, Eylül 2017, Yıl 50, Sayı 598, Sayfa 35-37, Yıldızlararası Seyahat