Minyatür bir atomik saat uzay araştırmalarında nasıl devrim yaratabilir

Jill Seubert gibi herhangi bir derin uzay navigatörüne bir uzay aracını yönlendirmeyi neyin zorlaştırdığını sorun ve size bunun tamamen zamanlama ile ilgili olduğunu söyleyecektir; bir salise görevin başarısına veya hüsranına karar verebilir. Peki bir uzay aracı zamanı söylemekte kötü olduğunda ne yaparsınız? Ona bir saat alırsınız -- kesin olmak gerekirse, bir atomik saat. İzin verin Seubert; evrenin neresinde olursanız olun yıldızsal, GPS benzeri sinyaller alabileceğiniz bir geleceğin devrimci potansiyeli ile sizi uzaklara götürsün.

Altı ay önce

nesefimi tutarak

Nasa'nın InSight aracının
Mars yüzeyine doğru inişini izledim.

İki yüz metre,

80 metre,

60, 40, 20, 17 metre.

Başarılı inişin onayını almak

hayatımın en heyecanlı anlarından biriydi.

Bu haberi almak, InSight ile Mars'a giden

iki küçük küp seti sayesinde mümkün oldu.

Bu iki küp seti, temelde

InSight'ın telemetrisini
canlı olarak Dünya'ya aktardı.

Böylece InSight iniş aracının

çığlıklarla kızıl gezegenin
yüzeyine inişini,

saatte yaklaşık 19.312 km maksimum hız ile
Mars'ın atmosferine çarpmasını

neredeyse gerçek zamanlı izleyebildik.

Bu olay bize 144 milyon
kilometreden fazla uzaklıktan

canlı yayında aktarıldı.

Mars'tan canlı yayımlandı.

Bu esnada

iki Voyager uzay aracı --

bu ikisi neredeyse inanılmaz
derecede cesur kaşiflerdir.

İlk kez,

Han Solo'nun bize
ilk tanıtıldığı yılda fırlatıldılar

ve 40 yıldan fazla süredir
hala yıldızlararası uzaydan

veri gönderiyorlar.

Uzayın daha da derinlerine

her zamankinden daha fazla
uzay aracı gönderiyoruz.

Ancak bu uzay araçlarının her biri,

nerede olduğunun

ve daha önemlisi nereye
gideceğinin söylenmesi için

tam olarak burada,

Dünya'da yapılan navigasyona güveniyor.

Bu navigasyonu basit bir nedenden
dolayı Dünya'da yapmak zorundayız:

Uzay araçları, zamanı
söylemekte berbatlar.

Fakat bunu değiştirebilirsek

derin uzayı keşfetme şeklimizde
devrim gerçekleştirebiliriz.

Ben bir derin uzay navigatörüyüm.

ve muhtemelen "Bu meslek de ne?"
diye düşündüğünüzü biliyorum.

Bu, son derece özel ve aynı
zamanda çok eğlenceli bir iş.

Ben, bir uzay aracını

fırlatma aracından ayrıldığı andan,

uzaydaki hedefine ulaşacağı
ana kadar yönlendiriyorum.

Bu istikametler -- mesela Mars
veya siz söyleyin Jüpiter --

gerçekten çok uzaktalar.

İşimi size şöyle anlatabilirim:

Düşünün ki burada, Los Angeles'ta,
durarak bir ok atıyorum

ve bu okla 25 kuruş büyüklüğündeki
bir hedefi vuruyorum

ve bu 25 kuruş büyüklüğündeki hedef,
New York, Times Meydanı'nda.

Güzergah boyunca

uzay aracımın seyrini
birkaç kez ayarlama fırsatım var

ama bunu yapmadan önce
nerede olduğunu bilmem lazım.

Bir uzay aracının derin uzaydaki
yolculuğunu takip etmek

temelinde zamanı ölçme sorunudur.

Gördüğünüz gibi, öylece bir cetvel çekip
uzay aracımın uzaklığını ölçemem.

Ancak bir sinyalin

oraya gidip gelmesinin
ne kadar zaman aldığını ölçebilirim.

Yankı konseptiyle tamamen aynı.

Eğer bir dağın önünde durup bağırırsam,

kendi yankımı duymam ne kadar uzun sürerse

dağ o kadar uzaktadır.

Bu sinyal süresini
çok çok doğru bir şekilde ölçüyoruz

çünkü hesabı saniyenin çok küçük
bir kısmı kadar yanlış yapmak,

uzay aracınızın güvenli ve nazikçe
başka bir gezegenin yüzeyine inmesi

veya o yüzeyde başka bir
krater oluşturması arasındaki fark

anlamına gelebilir.

Yalnızca küçücük bir saniye kayması,

bir görevin hayatı
veya ölümü arasındaki fark olabilir.

Bu sinyal süresini burada, Dünya'da,
saniyenin milyarda birinden

daha düşük bir hata payıyla
oldukça kesin olarak ölçüyoruz.

Ancak bu, Dünya'da ölçülmek zorunda.

Derin uzay araştırmaları
söz konusu olduğunda

büyük bir ölçek dengesizliği ortaya çıkar.

Tarih boyunca, gezegenimizdeki
çok büyük şeyler sayesinde

ufacık şeyleri çok uzağa gönderebildik.

Örnek olarak, bu bizim
derin uzaydaki bu araçlar ile

konuşmak için kullandığımız
bir uydu antenin boyutu.

Navigasyon için kullandığımız
atomik saatler de büyük.

Saatler ve tüm destek donanımları

bir buzdolabı büyüklüğüne ulaşabilir.

Eğer bu yeterliliği de derin uzaya
göndermekten bahsediyorsak

bu buzdolabının, bir çekmeceye
sığabilicek boyuta küçülmesi gerekiyor.

Peki bu neden önemli?

Şimdi cesur kaşiflerimizden
Voyager 1'e tekrar bakalım.

Voyager 1, şu anda yaklaşık
21 milyar kilometre uzakta.

Bildiğiniz üzere
oraya varması 40 yıl sürdü

ve ışık hızında yolculuk eden
bir sinyalin, oraya gidip gelme süresi

40 saatin üzerinde.

Uzay araçları hakkında
şunu söyleyebiliriz:

Gerçekten hızlı hareket ediyorlar.

Voyager 1 olduğu yerde durup bizim ona
Dünya'dan talimat göndermemizi beklemiyor.

Voyager 1 hareket etmeye devam ediyor.

Dünya'da yankı sinyalini
duymayı beklediğimiz o 40 saatte

Voyager 1 yaklaşık
2,4 milyon kilometre daha ilerledi.

Büyük ölçüde keşfedilmemiş
bölgeye doğru 2,4 milyon km daha.

Yani, bu sinyal zamanını

doğrudan uzay aracında
ölçebilmemiz harika olurdu.

Ancak atomik saat teknolojisinin
minyatürleştirilmesi...

bayağı zahmetli.

Saat teknolojisinin
ve tüm destekleyici donanımın

sadece küçültülmesini değil,

aynı zamanda çalışmasını da
sağlamanız gerekir.

Uzay son derece sert bir ortamdır

ve eğer bu cihazda bir parça kırılırsa,

parçayı değiştirmek için
bir teknisyen gönderip

yola devam etmek diye bir şey yoktur.

Bir uzay aracının yolculuğu aylar, yıllar

hatta on yıllar sürebilir.

Bunu destekleyebilecek hassasiyette
bir alet tasarlayıp inşa etmek

bilim ve mühendislik
olduğu kadar sanattır da.

Ama iyi haber şu ki
inanılmaz bir ilerleme kaydediyoruz.

Yeni atomik uzay saati çağına doğru

ilk küçük adımlarımızı atmak üzereyiz.

Yakında uzaya uygun,

iyon bazlı bir atom saati
piyasaya süreceğiz.

Bu saatin, navigasyon tekniğimizi

tamamen değiştirme potansiyeli var.

Bu saat o kadar kararlı
ve zamanı çok iyi ölçüyor ki

eğer onu tam buraya koyup açarsam

ve uzaklaşırsam

saatin ölçümünün bir saniye kayması için

dokuz milyon yıl sonra
geri dönmem gerekir.

Peki böyle bir saatle neler yapabiliriz?

Bütün bu uzay aracı yönlendirmesini
Dünya'dan yapmak yerine,

ya uzay araçlarının kendilerini
yönlendirmesine izin verseydik?

Derin uzayda hayatta kalacaksak

yerleşik özerk navigasyon
veya kendi kendine giden bir uzay aracı

en ihtiyaç duyulan
teknolojilerden biridir.

Kaçınılmaz olarak insanları Mars'a
veya daha da ileriye gönderdiğimizde,

Dünya'dan yönergelerin
gelmesini bekletmeden,

anlık olarak o gemiyi
yönlendirmemiz gerekir.

Bu süreyi küçücük bir
saniye hatasıyla ölçmek

bir görevin hayatı veya ölümü
arasındaki fark olabilir --

ki bu robotik bir görev için
yeterince kötüdür.

Gemide bir insan ekibi olsaydı
ortaya çıkabilecek sonuçları düşünün.

Fakat farz edelim ki astronotlarımızı

varış noktalarına güvenle götürebiliyoruz.

Oraya vardıklarında, yollarını bulabilmek
istediklerini hayal edebiliyorum.

İşte, bu saat teknolojisi ile

artık diğer gezegenlerde ve uydularda

GPS benzeri navigasyon
sistemleri oluşturabiliriz.

Ay'da veya Mars'ta
GPS'inizin olduğunu düşünün.

Arkasında Olympus Mons yükselirken

Mars yüzeyinde duran bir astronotu

ve onun, telefonundaki
Google Haritalar Mars Versiyonu üzerinden

nerede olduğunu görüp
gitmesi gereken yere ulaşmak için

bir rota çizmeye çalıştığını
görebiliyor musunuz?

Bir an için hayal kurmama izin verin,

çok uzak bir gelecek hakkında konuşalım.

İnsanları Mars'tan çok daha
uzak yerlere göndermemiz

ve onları yönlendirmek için

Dünya'dan sinyal bekletmemiz
gerçekçi değil.

Bu senaryoda

bir takım yıldıza,
derin uzay boyunca dağılmış

navigasyon sinyalleri yayan
iletişim uyduları ağına sahibiz

ve bu sinyali alan
herhangi bir uzay aracının

buradan oraya, oradan şuraya

Dünya ile doğrudan hiçbir bağı
olmadan seyahat edebildiğini düşünün.

Derin uzayda zamanı
doğru bir şekilde ölçebilme yeteneği

navigasyon şeklimizi
sonsuza dek değiştirebilir.

Ama aynı zamanda bize oldukça havalı
bir bilim sunma potansiyeline de sahip.

Navigasyon için kullandığımız aynı sinyal

bize nereden geldiği

ve antenden antene geçerkenki yolculuğu
hakkında birkaç şey söyler.

Bu yolculuk, bize Güneş sistemimiz boyunca

daha iyi gezegen atmosferi modelleri
oluşturmak için veri sağlar.

Çok uzaklardaki buzlu uydularda
yeraltı okyanusları tespit edebiliriz.

Hatta kütleçekim sonucu uzaydaki küçük
dalgalanmaları bile tespit edebiliriz.

Yerleşik özerk navigasyon, evreni
keşfetmek için daha fazla uzay aracını

ve daha fazla sensörü
destekleyebileceğimiz anlamına gelir.

Aynı zamanda benim gibi navigatörleri,

başka soruların cevaplarını
bulabilmeleri için serbest bırakır.

Ve cevaplamamız gereken
hala birçok soru var.

Etrafımızdaki evren hakkında
o kadar değerli ama az şey biliyoruz ki.

Son yıllarda, kendi
Güneş sistemimizin dışında

yaklaşık 3.000 adet
gezegenler sistemi keşfettik

ve bu sistemler yaklaşık 4.000
gezegene ev sahipliği yapıyor.

Bunu şöyle anlatayım:

Küçükken, gezegenleri ilk öğrendiğim zaman

9 tane gezegen vardı,

Plüton'u saymazsanız 8.

Ama şimdi 4.000 tane var.

Karanlık maddenin, evrenimizin

yaklaşık yüzde 96'sını oluşturduğu
tahmin edilmekte

ve biz bunun ne olduğunu bile bilmiyoruz.

Tüm derin uzay görevlerimizden

elde ettiğimiz bilimin tamamı,

geniş bir soru okyanusunda

sadece bu tek damla bilgi.

Eğer daha fazlasını öğrenmek,

bulmak, anlamak istiyorsak

o zaman daha fazla keşfetmemiz gerek.

Derin uzayda zamanı
doğru hesaplayabilme yeteneği

evreni keşfetme şeklimizde
devrim yaratacak

ve belki de özenle tuttuğu
sırlarının bazılarının

kilidini açmanın
anahtarlarından biri olacak.

Teşekkürler.

(Alkış)