Yıldızların Anahtarı: Ramjet Füzyonu

Gece yıldızlara bakıp derin düşüncelere dalmışızdır çoğu zaman. Onların neye benzediklerini, bizden ne kadar uzak olduklarını düşünürüz. Gece yastığa başımızı koyduktan sonra da hep: "Acaba o yıldızlara gitmek nasıl bir şey olurdu?" diye kendimize sorarız. En azından belli bir kısım soruyordur. 

Şuanki teknolojimiz yıldızlar arası yolculuk yapmaya pek yeterli değil. Fakat gelecek için bunu mümkün kılabilecek bir çok teknoloji üzerinde çalışılıyor. Araştırmalara bakılırsa bu teknolojiler arasında en favorilerden biri ramjet füzyon motorları.

Evrende en çok hangi element bulunur diye sorsak, ne cevap verirdiniz? Evet bildiniz, evrende bol miktarda hidrojen bulunmaktadır; dolayısıyla bir ramjet füzyon moturu dış uzayda yol aldıkça hidrojeni toplayarak esas itibarıyla bitmesi olanaksız bir yakıt kaynağına sahip olabilir. Toplanan hidrojen milyonlarca dereceye kadar ısıtılır, füzyon olayının başlayacağı sıcaklığa ulaştırılır, böylece bir termonükleer tepkimenin enerjisi açığa çıkar. 

4 Hidrojen atomunun füzyon tepkimesi ile helyuma dönüşmesi

Ramjet füzyon motoru 1960 yılında fizikçi Robert W. Bussard tarafından ortaya atılmış ve daha sonra Carl Sagan tarafından ünü yaygınlaştırılmıştı. Bussard, yaklaşık olarak 1000 ton civarında ağırlığa sahip bir ramjet motorunun kuramsal olarak 1 g şiddetinde, yani Dünya'nın yüzeyinde durmaya eşdeğer bir kuvveti sürekli şekilde sağlayabileceğini hesaplamıştı. Eğer ramjet motoru 1 g hızlanmayı bir yıl süreyle devam ettirebilirse ışık hızının yüzde 77'sine ulaşacaktı, bu da yıldızlar arası yolculuğu ciddi bir olasılık haline getirmek için yeterliydi. 

Bize en yakın komşu yıldızlar

Ramjet füzyon motorunun gereksinimleri kolayca hesaplanabilir. İlk olarak, hidrojen gazının evrendeki ortalama yoğunluğunu bilmekteyiz. Ayrıca, 1 g hızlanma sağlayabilmek için ne kadar hidrojen gazı yakılması gerektiğini de kabaca hesaplayabiliriz. Bu hesap da hidrojen gazını toplamak için kullanılacak "kepçenin" ne kadar büyük olması gerektiğini belirleyecektir. Birkaç makul varsayımda bulunduktan sonra, yaklaşık olarak 160 kilometre çapında bir kepçeye ihtiyacımız olacağını söyleyebiriz. Böyle bir kepçeyi Dünya üzerinde yapmak hemen hemen imkansız olsa da, ağırlık sorunu olmaması nedeniyle bu kepçeyi dış uzayda inşa etmek daha az sorun yaratacaktır.

Bussard Collector (Kepçe)

İlkesel olarak ramjet motoru kendi kendini sonsuza kadar hareket ettirerek galaksideki uzak yıldız sistemlerine ulaşabilir. Einstein'a göre bir roketin içindeyken zaman yavaşladığı için, mürettabatın yaşamını askıya almadan astronomik uzaklıklara ulaşmak mümkün olabilir. Yıldız gemisi, kendi içindeki saatlere göre 11 yıl boyunca 1 g ile hızlandıktan sonra 400 ışık yılı uzaklıktaki Pleiades takımyıldızına ulaşacaktır. 2 milyon ışık yılı uzaklıktaki Andromeda galaksisine ulaşmak ise 23 yıl sürecektir. Kuramsal olarak uzay gemisi, görülebilir evrenin sınırlarına mürettabatın yaşam süresi içinde ulaşabilir (Dünya üzerinde zaman milyarlarca yıl ilerlemiş olsa dahi). 

Füzyon tepkimesi, önemli belirsizliklerden biridir. Fransa'nın güneyinde inşa edilmesi planlanan ITER füzyon reaktörü, enerji elde etmek için hidrojenin az bulunan iki biçimini (döteryum ve trityum) birleştirmektedir. Dış uzayda hidrojenin en çok karşılaşılan biçimi ise bir elektron tarafından sarılan tek bir protondan oluşmaktadır. Dolayısıyla ramjet füzyon motorunun proton-proton füzyon tepkimesinden yararlanması gerekecektir. Döteryum/trityum füzyon sürecinin fizikçiler tarafından onlarca yıldan beri araştırılıyor olmasına karşın, proton-proton füzyon süreci daha az anlaşılmıştır; elde edilmesi daha zordur ve çok daha az güç sağlamaktadır. Dolayısıyla, daha zor olan proton-proton tepkimesi üzerine uzmanlık kazanılması, önümüzdeki yılların teknik zorlu görevi olacaktır (Bazı mühendisler, buna ek olarak, ışık hızına yaklaştıkça ramjet motorunun sürükleme etkileriyle başa çıkılabilip çıkılamayacağını da sorgulamaktadır).

Proton-proton füzyonunun fiziksel ve ekonomik yönleri çözümleninceye kadar, ramjetin yapılabilirliği konusunda doğru tahminlerde bulunmak zor. Ancak bu tasarım, yıldızlara yönelik olarak düşünülen herhangi bir görev için olası son eleme adayları listesinde yer almaktadır.