Işık Hızını 1/5 Oranında Yakalayabildiği İddia Edilen Nanofotonik Uzay Araçları
uzayda çok daha uzun mesafeleri, çok daha kısa sürede aşmak üzere çalışmalar yürüten bilim insanlarının temel amaçları; ışık hızına mümkün olduğunca yakın hıza ulaşabilecek ve bu hızdaki dışsal kuvvetlere dayanacak araçlar geliştirmek.
kaliforniya teknoloji enstitüsü’den bilim insanları, onyıllardır hayali kurulan bu amaca doğru büyük bir adım atmayı başarmışlar. bu bilim insanları, silisyum ve oksit içeren çok ince malzemeler üzerinde çalışarak, kızılötesi ışınları hareket enerjisine dönüştürebilecek bir malzeme geliştirdiklerini açıkladılar. bu madde araçlara saniyede 60,000 km hız kazandırabiliyor. başka bir deyişle entstitü’de geliştirilen bu yeni madde ile ışık hazının % 20’sine ulaşmak mümkün hale geliyor.
kütlesi olan hava moleküllerinin aksine, ışığın bırakılan bir kütlesi yoktur. uçan fotonlar, maxwell’in elektromanyetik radyasyon denklemlerine göre, momentumları üzerinden baskı uygulayarak bir yumruk atıyorlar. maxwell’in bu teorisini hareket noktası olarak kabul eden bazı bilim insanları; kızılötesi radyasyondan enerji elde ederek bunu, lazerlerle foton akımları yapmakta kullanırsak, bu yelkenlinin taşıyacağı nesnenin uzayda yol almasını sağlayabiliriz. ne var ki küçük nesneleri taşırken bile büyük yelkenler kullanmak daha fazla kütle ilave ederek, daha kırılgan bir yapı oluşturmak anlamına geliyor. öte yandan bu tür bir hareketin açığa çıkartacağı yüksek sıcaklık problemiyle başa çıkmak gerekiyor. başka bir deyişle yüksek sıcaklıklara dayanabilecek ve ısı radyasyonundan etkilenmeyecek malzemelerin kullanılması gerekiyor. günümüzde, bu tür sorunlarla baş etme konusu masaya taşındığında akla ilk gelen elementler alüminyum+grafen bileşimi oldukça ağır kalıyor. doğalında işi nano teknolojilerle baştan ele alma ihtiyacı doğuyor.
nano malzemelerin, ışığı emerek kalibre edebilme özellikleri sayesinde aşırı ısınma olmadan yüksek hızlarda ilerleyebilecek araçlar/malzemeler geliştirmek mümkün görünüyor. tam olarak bu noktada çözüm olarak devreye, kaliforniya teknoloji enstitüsü’ndeki araştırmada kullanılan silisyum ve silisyum dioksitten oluşan süper ince bir tabaka geliyor. silisyum güzel bir yansıtıcı olduğundan ışığın vurduğu ve geri yansıdığı bir bileşendir. bu sayede uzay yelkenlimiz gerekli hıza ulaşabilir. fakat silisyumun, ısıyı radyasyon olarak yayma özelliği son derece zayıf olduğundan parçalanmaya davetiye çıkartıyor. işte bu aşamada silika devreye girerek silisyum üzerindeki radyasyonu daha verimli bir şekilde yansıtarak, daha iyi bir soğutma sağlıyor.
2010 yılında japon uzay ajansı tarafından geliştirilen ve fırlatılan ıkaros uzay aracı, imid malzemesinden yapılmış bu tür bir yelkene sahipti. saniyede 100 metre gibi bir hıza ulaşabilen ıkaros’u hız konusunda çok gerilerde bırakan bu yeni malzeme ile saniyede 60,000 kilometre hızala ulaşabilecek olması, gelecek keşifler için büyük umutlar yaratıyor.