Bir uzay gemisini resmettiğinizde, muhtemelen böyle bir şeyi
ya da bunu, belki de bunu düşünürsünüz.
Hepsinin ortak noktası nedir?
Diğer şeylerin yanı sıra, çok büyükler. Çünkü insan, yakıt,
her çeşit malzeme, bilimsel araçlar
ve nadir durumlarda da gezegen yokedici lazerler taşırlar.
Ama gelecek neslin uzay araçları çok, çok daha küçük olabilir.
Cebinize sığacak küçüklükten bahsediyoruz.
Galaksiye, bu mikro uzay araçlarından bir sürü gönderdiğinizi düşünün.
Uzak yıldızları ve gezegenleri araştırabilirler.
Kapsamlı elektronik sensörleri ile de
sıcaklıktan kozmik dalgalara kadar neredeyse her şeyi ölçebilirler.
Bir uzay mekiği fiyatına
onlardan binlercesini göndererek
evren hakkında toplayabileceğimiz bilgiyi
kat be kat arttırabiliriz.
Aynı zamanda tekil olarak harcanabilirdirler.
Yani milyar dolarlık roket ya da sondaları
gönderemeyeceğimiz ortamlara onları gönderebiliriz.
Birkaç yüz küçük uzay aracı hâli hazırda Dünya'nın etrafında dönüyor.
Uzay boşluğunun fotoğraflarını çekiyor
ve Dünya'nın atmosferinde bakterilerin davranışları ve depremleri tahmin etmemize
yardımcı olabilecek manyetik sinyaller gibi konularda veri topluyor.
Ama Dünya'nın yörüngesinden çıkabilseler neler öğrenebileceğimizi bir düşünün.
NASA gibi organizasyonların yapmak istediği şey de tam olarak bu:
Yaşanılabilir gezegenler bulmak için mikro uzay araçları göndermek
ve Dünya'dan tanık olamadığımız astronomik olayları anlamlandırabilme.
Ama o kadar küçük bir şey, büyük motorlar ya da tonlarca yakıt taşıyamaz.
Peki böyle bir araç itiş gücünü nasıl sağlayacak?
Mikro uzay araçları için mikro itki gerektiği ortaya çıktı.
Çok küçük boyutlarda
fiziğin alışık olduğumuz bazı kuralları çalışmaz.
Özellikle de günlük Newton mekaniği çöker
ve normalde göz ardı edilen kuvvetler daha güçlü hâle gelirler.
Bu kuvvetler arasında yüzey gerilimi ve kılcal hareketler de vardır
Bu olayda başka küçük etkenler de vardır.
Mikro itki sistemleri, uzay araçlarını çalıştırmada bu güçlerden yararlanabilir.
Bu sistemlerin çalışmasına örnek olarak
mikroakışkan elektrosprey iktisi verilebilir.
Bir tür iyon iticidir,
bu da hızlanmak için yüklü parçacıkları fırlattığı anlamına geliyor.
NASA'nın Jet İtki Laboratuvarı'nda bir modeli üretiliyor ve
her yandan sadece birkaç santimetre boyutunda.
İşte böyle çalışıyor.
Posta pulu boyutundaki bu metal plakada yüz ince iğne bulunmaktadır
ve indiyum gibi düşük erime noktası olan bir metal ile kaplanmıştır.
Bir metal ızgara, iğnelerin üstünde bulunur
ve ızgara ile alaka arasında bir elektrik alanı kurulur.
Plaka ısındığında indiyum erir
ve kılcal hareketler, sıvı metali iğnelere doğru çeker.
Elektrik alanı, erimiş metali yukarıya doğru çekerken
yüzey gerilimi geriye çekerek
indiyumun koni şekline gelmesine sebep olur.
İğnelerin ucundaki küçük yarıçapı
elektrik alanının, yüzey gerilimini yenmesini sağlar
ve onu başardığı zaman
pozitif yüklü iyonlar, saniyede onlarca kilometre hızla fırlatılır.
Bu iyonların akışı uzay aracını ters yönde iter.
Newton'un üçüncü yasası sağ olsun.
Her iyon, çok küçük birer parçacık olduğu için
çok fazlasının bileşke kuvveti uzay aracını iterek
önemli bir hızlanma yaratmaya yetecektir.
Bir roket motorunun egzozondan çıkanların aksine bu itki
çok daha küçüktür ve çok daha fazla yakıt tasarrufu sağladığından
uzay derinliklerindeki görevlere daha uygundur.
Bu mikro itki sistemleri daha tamamen test edilmemiştir
ama bazı bilim insanları, küçük bir aracı Dünya'nın yörüngesinden çıkarmaya
yetecek kadar itki sağlayacağını düşünmektedir.
Aslında, binlerce mikro uzay aracının
bugün sadece hayal edebildiğimiz şeyler hakkında veri toplamak için
önümüzdeki 10 yıl içinde fırlatılacağını öngörüyorlar.
Ve işte bu, mikro roket bilimi.