James WEBB Uzay Teleskobu neden çok önemli?

24 Aralık 2021, büyük bir ihtimalle, evrenin değiştiği gün olarak tarihe geçecek! Çünkü dünyanın en büyük ve en gelişmiş teleskobu uzaya gönderiliyor. Hubble teleskobundan 100 kat daha güçlü olan James Webb Uzay Teleskobu, bugüne kadar hiç göremediğimiz şeyleri görmemizi sağlayacak. Milyarlarca yıl önce evrenin doğduğu ilk zamanları gözlemleyecek. Bir çeşit zaman makinesi gibi çalışarak galaksilerin, yıldızların, gezegenlerin nasıl oluştuğu konusunda şu ana kadar hiç bilmediğimiz şeyleri öğrenmemizi sağlayacak. 

Bu olayın ne kadar önemli olduğunu ve gönderilecek teleskobun neleri değiştirebileceğini daha iyi anlayabilmek için önce uzay hakkında bildiklerimizi bir gözden geçirelim. En açık bir gecede bile gökyüzüne baktığınızda en fazla 5000 yıldızı çıplak gözle görebilirsiniz. 2000’li yıllara gelene kadar yeryüzünde yaşamış hiçbir insan bundan fazlasını göremedi. 

Göremezdi. Çünkü gözümüzün küçüklüğü ve dünyanın atmosferi görüşümüzü kısıtlar. O yüzden 90’lı yıllarda uzaya insan gözünün 100 katı büyüklüğünde yeni bir göz yapılıp gönderildi: Hubble. Bugüne kadar gördüğümüz o muhteşem uzay görüntülerinin büyük bir çoğunluğunu kaydeden o meşhur teleskop. 

Hubble, uydumuz Ay’ın gökyüzünde kapladığı bir alan kadar yerde şu görüntüyü yakalayıp fotoğrafını çekebiliyor. Bu kadarcık bir alanda bile 200.000 galaksi var. Peki ya aradaki boşluklarda ne olabilir? 

Bu sorunun cevabını merak eden bilim insanları inanılmaz bir deneme yaptılar. Takvimler 24 Eylül 2003’ü gösterdiğinde, Hubble uzay teleskobu, gökyüzündeki küçücük ama neredeyse tamamen karanlık olan bir bölgeye yönlendirildi. Toplamda 11 gün boyunca bu küçük ve karanlık bölgeyi pozlamaya başladı. İnsan gözünün görebildiği parlaklığın on milyarda biri kadar soluk olan ışıkları yakalamayı başardı ve ortaya işte böyle bir görüntü çıktı. İçinde hiçbir şey yok gibi görünen küçücük bir alanda bile, yüzbinlerce galaksi… Üstelik her biri içerisinde yüz milyarlarca yıldız barındırıyor.

“Hubble Deep Field” adı verilen bu görüntü sadece astronomi konusunda yazılmış kitapları değiştirmekle kalmadı, evrenin büyüklüğü konusundaki tüm tahminlerimizi de alt üst etti. 

Daha önce 2,5 cm çapındaki insan gözüyle yeryüzünden görülebilen evrene 2.4 metre çapındaki bir gözle yerden 500 km yukarıdan bakınca ortaya çıkan fark bu. Peki şimdi ne olacak biliyor musunuz? 6.5 metre çapında çok daha büyük bir göz, 1,5 milyon km uzaktaki uzay boşluğuna gönderilecek. 

James Webb Uzay Teleskobu’nun büyüklüğünü kavrayabilmek gerçekten çok zor. Yanında insanlar olunca teleskobun aynasının altındaki kalkanlarla birlikte bir basketbol sahası büyüklüğünde olduğunu fark ediyorsunuz. Bu kalkanlar onu güneşten koruyacak. Kalkan dediğime de bakmayın, kağıttan bile ince 5 katmandan oluşuyor. Uzaya gittiğinde en dış katmanı 110°C gibi muazzam bir sıcaklığa ulaşacak. 5 tabaka aşağısındaki teleskobun bulunduğu bölgedeyse sıcaklık -200’lerin altına düşecek. Çünkü evrenin en uzak noktalarındaki en soluk ışıkları, kızılötesi dalgaları yakalayabilmesi için -267°C’de çalışması gerekiyor. Yoksa kendi ürettiği ışığı bile tespit etmeye başlıyor. O kadar hassas! 

-267°C ne demek biliyor musunuz? Mutlak sıfır noktasından birkaç derece daha sıcak demek! Mutlak sıfır, bir maddenin moleküllerinin entalpi ve entropisinin teorik minimum değerine ulaştığı termodinamik sıcaklık ölçeğinin en alt sınırı ve −273.15°C olarak kabul ediliyor. İşte teleskop üzerindeki kameranın buna çok yakın bir soğuklukta çalışabilmesi için “cryocooler” adını verdikleri, helyumlu özel bir soğutma sistemi geliştirmişler. 

Altın kaplamalı 18 tane heksagonal yani altıgen ayna bir arı peteği gibi dizilerek  tek bir ayna gibi davranması sağlanmış. O yüzden her bir aynanın çok hassas motorlarla yönlendirilebilmesi gerekiyor. Bu aynalar, saç teli kalınlığının 10 binde 1’i hassasiyetle bağımsız olarak hareket edebiliyor! 

Bu şekilde tıpkı gece görüşü kameralarında olduğu gibi ısıyı yakalayacak. Kızılın ötesini, infrared ışığı. Çünkü evrenin ve zamanın başlangıcındaki galaksilerden geriye kalan tek şey bu. Ve öylesine soluk bir ışık ki bu, günler boyunca aynı noktaya sürekli olarak bakıp toplamayı gerektiriyor. Öyle olduğu için de Hubble gibi Dünya’nın yörüngesinde kalmayacak, Ay’ın dört katı uzaklığında özel bir bölgeye gönderilecek.

Daha önce size gökcisimlerindeki Lagrange noktalarından bahsetmiştim. Dünya ve Güneş’in oluşturduğu Lagrange 2 kısaca L2 noktası adı verilen özel bir bölgede, Dünya’dan 1.5 milyon km uzakta yer alacak. Bu sayede Dünya’nın ve Ay’ın ışığı onu rahatsız etmeyecek, çünkü onun ve Güneş’in daima arkasında kaldığı bir yörüngede hareket edecek. Fakat o özel bölgeye ulaşabilmesi için Ay’dan yaklaşık 4 kat daha uzağa gönderilmesi gerekiyor!

Şöyle düşünmenizi istiyorum. 3 katlı bir eviniz var diyelim. Evin bir cephesine komple bir ayna yerleştirmek istiyorsunuz. Çok özel, çok hassas ve altın kaplama bir ayna. Böyle bir şeyi yaptırmanın ne kadar maliyetli olduğunu bir kenara bırakalım, diyelim ki paranız var ve yaptırdınız. Yaptırdıktan sonra onu nasıl taşıtacaksınız? Taşıttıktan sonra nasıl monte ettireceksiniz? Bakımını nasıl yaptıracaksınız? 

Şimdi de şunu düşünün. Bu aynayı bir tıra, bir kamyona değil, bir rokete yüklemeniz gerekiyor. Fakat o kadar büyük ki, yaptırdığınız ülkede yani ABD’de bile onu taşıyacak hazneye sahip bir roket kapsülü yok. O yüzden 6,5 metrelik bu ayna ve onu koruyan basketbol sahası büyüklüğündeki kalkanları bir origami gibi katlayıp, paketleyip gemiyle Fransız Guyanası’na gönderiyorsunuz. Orada 5.4 metre çapındaki en geniş roketlerden biri olan Arienne 5’in içine yerleştiriyorsunuz. Oradan da insanların bile çok zor dayandığı o en sarsıntılı uçuşa dayanıp, üzerinde bir mikro çatlak dahi olmadan önce uzaya çıkması, sonra müthiş bir hızla Ay’ın yakınlarından geçmesi ve bir aylık yolculuğunun sonunda da 1,5 milyon km uzaktaki hedefine ulaşması gerekiyor. Fakat onu orada söküp, monte edecek bir ekip yok. Kendi kendine açılacak, ayarlarını yapıp kurulacak ve 10 yıl boyunca tek başına çalışması gerekecek. 

Hubble uzaya gönderildikten sonra arızalanmıştı. Yörüngeye sorunsuzca oturduktan sonra, heyecanla ilk görüntüleri bekleyen bilim insanları, şaşkınlık içerisinde kaldılar. Çünkü görüntü bulanıktı… Sorun kısa sürede tespit edildi ve Hubble dünya yörüngesinde olduğu için bir uzay mekiği gönderilerek astronotlar tarafından tamir edildi. Fakat ondan 2700 kat daha uzağa gidecek olan JWST için böyle bir imkan yok. 

Hata payını sıfıra yakın bir hale getirebilmek için çeyrek asır önce tasarlanmaya başlandı. Bu proje sadece NASA’ya ait değil. Her ne kadar adın 1960’lı yıllarda NASA’yı yöneten James Webb’den alıyor olsa da NASA’yla birlikte Avrupa ve Kanada Uzay Ajansları ile dünyanın dört bir tarafından yüzlerce organizasyon tarafından sahiplenilen ve desteklenen bir proje. 

1996’dan bu yana sürekli geliştiriliyor, sürekli test ediliyor ve bir türlü gönderilemiyor! İlk ne zaman gönderilecekti biliyor musunuz? 2007 yılında… Sonra 2011, 2016, 2018 dendi. Yetişmedi. Araya pandemi girdi. Ve nihayet 2021’de artık gönderilecek gibi gözüküyor. Bu süreçte hata payını en aza indirgeyebilmek için yapılan bunca geliştirmeler ve testler nedeniyle meydana gelen ertelenmeler şakalara bile malzeme oldu (bir başka şaka). Fakat arkasındaki mühendisliği hakkındaki bilgilere bakınca, neden bunun gerekli olduğunu daha iyi anlıyoruz.

Teleskop uzaydaki konumuna yerleşirken 50 farklı parçanın açılıp adeta bir transformers gibi yerine oturması gerekiyor ve tabii bunların her birinin sorunsuzca gerçekleşmesi lazım. Bu sistemin kurulumu için 140 farklı açılış mekanizması, 70 menteşe montajı, rulmanlar, kasnaklar, 400 metre uzunluğunda 90 kablo kullanılmış. Bunlar teleskoba ait şeyler değil, onu koruyacak olan güneş kalkanının sorunsuzca açılabilmesi için gereken mühendislik tasarımı. 

Elbette ki bunların testlerinin titizlikle yapılması bir yana, risk hesaplamaları da yapılıyor. Toplamda 344 adet adımın sorunsuzca geçmesi demek bu. Peki bu ne anlama geliyor?

Eğer her bir parçanın çalışmama ihtimali yalnızca 1000’de 1 olsaydı, bakın yüzde bir bile demiyorum, binde bir diyorum, bu teleskobun sorunsuzca çalışma ihtimali, %70 olurdu. Böylesine büyük bir yatırımı ve on yılların emeğini, böyle bir risk faktörüyle, uzayda bir başına bıraktığınızı hayal edebiliyor musunuz? Projede çalışanlar için ne kadar büyük bir stres! Hayatınızın emeği, milyarlarca dolar, sizin başarınızı on yıllardır beklemekte olan dünyanın her yerinden on binlerce bilim insanı… Eğer başarısız olursa halkta oluşabilecek olan endişeler ve gelecek projelere daha fazla düşünülerek verilecek daha düşük bütçeler… İşte en parlak zihinlerin bir araya gelerek bu süreci bu kadar hassas ve titizlikle işletmelerinin ve bu kadar çok ertelemelerinin nedeni bu. Belki de yeryüzünde hata payına en az izin verilen projelerden biri bu. Yani, artık yeryüzünde değil de, çok yakında gökyüzünde olacağını umduğumuz projelerden biri diyelim.

Şu anda bu fırlatma 24 Aralık 2021’de yapılacak gibi görünüyor. Elbette geçmişte olduğu gibi yine erteleme olabilir. İnanın o fırlatma gününü bu YouTube kanalını açtığım ilk günden beri bekliyorum. Birkaç kez daha ertelense de benim için fark etmez. Öyle ya da böyle fırlatmayı bu kanaldan canlı olarak yayınlayıp yorumlayacağım. Eğer bu son derece önemli olayı birlikte izlemek isterseniz şimdiden aboneliğinizi ve hatırlatıcılarınızı kontrol etmeyi unutmayın.

Peki bu yayında ve sonrasında neler göreceğiz? Fırlatma proje ortaklarından Avrupa Uzay Ajansı ESA’ya bağlı Fransız Guyanası’ndaki bir fırlatma üssünden gerçekleştirilecek. Şu anda teleskop orada 20 ülke tarafından geliştirilen dünyanın en geniş roketlerinden biri olan Ariane 5’ın içinde paketli olarak duruyor. Fırlatmadan kısa bir süre sonra roketten ayrılan teleskop dikkatle ayarlanmış bir dizi manevra gerçekleştirmeye başlayacak. Fırlatmadan 31 dakika sonra enerji sağlayabilmesi için güneş panelleri açılacak. 20 saat sonra teleskoptaki ateşleyiciler onu yörnügesine gitmek üzere dünyadan uzaklaştıracak. 24 saat sonra üzerindeki iletişim anteni açılacak. Bu sırada o kadar yüksek bir hıza ulaşacak ki 2 günden kısa bir sürede Ay’ı geçmiş olacak. Sonra bir kez daha iticilerini çalıştırıp yörüngesine doğru bir manevra daha yaptırılacak. Üçüncü gün güneş kalkanlarını taşıyan öndeki ve arkadaki paletler açılacak. Teleskobu ve bilimsel enstrümanları taşıyan gövde operasyonel yüksekliğine getirilecek. Sonra momentum yüzgeçleri açılacak. Bu yüzgeçler, Güneş’in güçlü etkilerine maruz kalacak olan kalkanları dengelemeye çalışacak. Bu aşamadan sonra kalkanları koruyan özel kaplama yavaş yavaş sökülmeye başlanacak. Daha sonra kalkanları tam ortadan destekleyen teleskopik direkler açılmaya başlanacak. Adeta yelkenli bir geminin direkleri gibi sırasıyla her iki yönde bu açılım gerçekleştirilecek. Ortada yer alan bir mekanizmayla kalkanın tüm tabakalarının gerginleştirilmesi sağlanacak. Yolculuğunun onuncu gününde cryocooler adı verilen özel soğutucu çalışmaya başlayacak. Ardından optik araçlardan ilki, ikincil ayna açılacak. 12. günden sonra büyük aynanın ilk kanadı, 14. günde de diğer kanadı açılacak. Fırlatmadan yaklaşık bir ay sonra iticiler bir kez daha ateşlenecek ve teleskop nihai yörüngesine yerleştirilecek. Bundan sonraki aylarda aynaların kalibrasyonu yapılacak. 18 farklı aynanın tek bir büyük ayna gibi hizalanıp odaklanabilmesi için binlerce küçük ayar yapılacak. Her şey yolunda giderse fırlatmadan 6 ay kadar sonra ilk görüntüler gelmeye başlayacak. 

Anlatırken kurduğum cümlelerde bile hata yapma ihtimalim var ama bunların hiçbir aşamasında hata yapılmaması gerekiyor. Elbette acil durumlar için bazı yedek planlar da düşünülmüş. Mesela herhangi bir aşamada takılma olursa teleskobu sarsmayı, ya da farklı bir yönde döndürmeyi düşünüyorlar. Şaka değil! Bizim bozulan elektronik cihazları vurarak düzeltmeye çalışmamız gibi bir şey. Umalım ki böyle bir yedek plana gerek kalmadan tüm bu aşamalar başarıyla gerçekleştirilir.

Evet bu son derece önemli bir olay ve bir mühendislik başarısı. Ama daha da önemlisi çok büyük bir bilimsel sıçrama. Big Bang’den -büyük patlamadan- bu yana zamanın kozmolojik oku yaklaşık 14 milyar yıldan beri ilerliyor. Bu teleskop adeta bir zaman makinesi gibi o okun ilk zamanlarını, ilk 100 milyon yılını görmemizi sağlayacak. Ultrasonla anne karnındaki bebekleri görmeye başladık ya. Bu teleskopla da evrenin bebekliğini göreceğiz. 

Binlerce yıldan beri gökyüzüne çıplak gözle bakan insanlar en fazla 5000 yıldız görebildi. Hubble gibi bir teleskopla adeta gözümüz açıldı ve yüzbinlerce galaksi keşfettik. Son 20 yılda keşfettiğimiz tüm bu galaksiler artı onların milyonda biri kadar olan içinde yaşadığımız bu galaksi artı o galaksideki 100 milyar yıldızdan biri olan ve gündüzleri bizi ısıtan güneş artı gece yolumuzu aydınlatan Ay artı gezegenimiz ve içindeki tüm canlılar artı siz, biz, hepimiz evrenin %5’i bile değiliz. Geri kalan %95’in ne olduğuyla ilgili hiçbir bilgimiz yok. Bu %95, yani bilinmeyen, adeta bir hayalet gibi her yerimizi sarmalıyor. Ne olduğunu bile anlayamamanın verdiği çaresizlikle bu bilinmeyene karanlık madde ve karanlık enerji diyoruz. 

14 milyar yıllık bir hikayenin başlangıcına, kitabın ilk sayfasına bakmak işte bu karanlığı aydınlatabilir. Önümüzdeki günlerde uzaya sadece bir teleskop gönderilmeyecek. Geçmişimizi ve kim olduğumuzu aydınlatabilecek bir göz yerleştirilecek.  Ve o gün bildiğimiz anlamıyla evrenin değiştiği gün olarak tarihe geçecek.