Işıkla hareket eden metajetler, yıldızlararası seyahatin yolunu açabilir

Yıldızlararası seyahat fikri, yıllardır uzay araştırmacılarının en büyük fakat birebir vakitte ulaşması en sıkıntı hayali pozisyonunda. Bugün elimizdeki en gelişmiş roket sistemleri bile insanları Güneş Sistemi’nin ötesine taşımak için kâfi değil. Üstelik bu o denli standart bir atılımla kapanacak bir fark da değil. Çünkü en yakın yıldız sistemi olan Alpha Centauri’ye ulaşmak, ileri nükleer itki teknolojileriyle bile binlerce yıllık bir seyahat gerektiriyor. Bu yüzden bu şekil kimyasal roketlerle yıldızlararası seyahat imkânsız görünüyor.

Ancak son yıllarda bilim dünyasında daha fazla ilgi görmeye başlayan “ışıkla itki” fikri, mevcut hudutlarının aşılabileceği konusunda umutları tazeliyor. “Yelkenli” uzay gemilerini lazerler ya da foton basıncıyla neredeyse ışık suratına yakın suratlara çıkarma fikri, bugün artık gelecekte gerçeğe dönüştürülebilecek gerçekçi bir alternatif olarak görülüyor.

Metajetler, Işıkla İtkide Üç Boyutlu Hareketi Mümkün Hâle Getiriyor

ABD’de yürütülen yeni bir çalışma, bu alanda dikkat cazibeli sonuçlar ortaya koyuyor. Texas A&M Üniversitesi’nden bir bilim grubu, “metajet” ismini verdikleri yeni bir ışık itki sistemiyle bu alanda dikkat cazibeli bir ilerleme kaydetti. “Metajetlerin optik itki ve levitasyonu” başlıklı çalışmalarında araştırmacılar, lazer ışığıyla denetim edilebilen mikro ölçekli yapılar kullanarak hem kaldırma hem de yönlendirme hareketini üç boyutlu olarak mümkün kıldıklarını gösterdi.

Bu sistemin temelini oluşturan “metajet” yapıları, metasurface (metayüzey) olarak bilinen ultra ince gereçlerden oluşuyor. Bu yüzeyler, mikroskobik seviyede özel desenlerle işlenmiş yapılar sayesinde ışığın davranışını denetim edebiliyor. Olağan bir lens, ışığı kırıp odaklayabilirken, metayüzeyler ışığın momentumunu çok daha hassas bir biçimde yönlendirebiliyor. Texas A&M takımı de bu prensibi kullanarak, lazer ışığının bir objeye çarpmasıyla oluşan momentum transferini denetimli hâle getirdi.

Araştırma takımının başkanı Dr. Shoufeng Lan, bu etkiyi kolay bir benzetmeyle açıklıyor: Lazer ışığını, bir masa yüzeyinde zıplayan ping pong topları üzere düşünebiliriz. Işık her yüzeye çarptığında çok küçük bir itme kuvveti oluşur. Bu kuvvet tek başına hayli zayıftır, lakin gerçek formda yönlendirildiğinde bir objenin hareket etmesini sağlayacak kadar tesirli hale gelebilir. Metajet sisteminde de lazer ışığı, bu daima ve denetimli mikro “çarpışmalar” sayesinde objeleri hem üst kaldırabiliyor hem de uzayda üç boyutlu olarak hareket ettirebiliyor.

Bu çalışmayı kıymetli kılan şey, daha evvel hiçbir optik itki sisteminin tam üç boyutlu hareket kabiliyeti sunamamış olması. Evvelki yaklaşımlar ekseriyetle sadece tek eksende hareket denetimi sağlayabiliyordu. Lakin metajetler, tasarım basamağında denetim sistemini direkt materyalin içine entegre ettiği için çok daha esnek bir hareket kabiliyeti sunuyor. Bu da teorik olarak, sadece laboratuvar ortamında değil, uzay uygulamalarında da kullanılabilir bir sistem ihtimalini gündeme getiriyor.

Elbette burada kritik bir sınırlama var: Mevcut deneyler sadece mikron ölçeğinde, yani insan saç telinden bile daha küçük yapılar üzerinde gerçekleştirildi. Bu da teknolojinin şimdi erken basamakta olduğunu gösteriyor. Lakin araştırmacılara nazaran sistemin ürettiği kuvvet, aygıtın boyutundan çok kullanılan ışık gücüne bağlı olduğu için, teoride daha büyük ölçekli sistemlere de uyarlanması mümkün. Ekip, bu teknolojiyi uzayda test edebilmek için dış fon arayışına başlamış durumda.

Eğer bu yaklaşım ilerleyen yıllarda ölçeklenebilir hale getirilebilirse, ışıkla itki teknolojilerinde değerli bir paradigma değişimi yaşanabilir. Zira daha evvel bu alanda çalışamalar yürüten araştırmacılar, ışıkla itki sisteminin Alpha Centauri’ye binlerce yıl yerine, 20 yıl üzere görece kısa bir müddette seyahat etmeyi mümkün hâle getirebileceğini hesaplamıştı. Şu ana kadar bu alandaki tüm projeler laboratuvar ortamının ötesine geçemeyen teorik çalışmalar olsa da bu çalışmalarda ortaya koyulan datalar, gelecekte daha somut projelerin de pekâlâ mümkün olabileceğini göstermesiyle heyecan yaratıyor.

Kaynak : Donanimhaber