Jüpiter’in uydusu Europa yahut Satürn’ün uydusu Enceladus üzere Güneş sistemimizdeki donmuş gök cisimleri, buzlu kabuklarının altında bilinmeyen okyanuslar barındırdığı için bilim dünyasında en fazla ilgi gören mevzular ortasında yer alıyor. Lakin bu sır perdesini aralayabilmek için, öncelikle bu cisimlerin yüzeylerindeki kalın ve kuvvetli buzu delebilmemiz gerekiyor. Bu maksatla klâsik mekanik matkaplar ve eritme sondaları kullanılması durumunda ağır, karmaşık ve yüksek güç tüketen sistemler gerekiyor.
Almanya’daki Dresden Teknik Üniversitesi Havacılık ve Uzay Mühendisliği Enstitüsü araştırmacıları, bu sıkıntıya tahlil olarak uzay vazifelerinde ihtilal yaratabilecek, lazer tabanlı yeni bir buz matkabı konsepti geliştirdi. Bu aygıt, hem kütle hem de güç ihtiyaçlarını minimumda tutarak buzda derin ve dar kanallar açabiliyor.
Çalışmanın başyazarı Martin Koßagk, mekanik ve eritme sondajlarıyla aşılması çok güç olan iki temel sorunun bu lazer matkabıyla çözüldüğünü açıkladı. Mekanik matkaplar derine indikçe ağırlaşırken, eritme sondaları yüksek güç gerektiren uzun kablolara muhtaçlık duyuyor. Lazer matkap ise tüm ağır ekipmanı yüzeyde tutarak, ağırlaştırılmış bir ışın gönderiyor ve buzu eritmek yerine direkt gaza dönüştürüyor.
Yüzeyin altındaki sırları yüzeye çıkarma çabası
Lazerle oluşturulan dar sondaj deliğinden üst kaçan gaz ve buhar, birebir vakitte yüzey altındaki gereçlerin örneklerini içeriyor. Yüzeydeki aygıtlar bu örnekleri tahlil ederek, kozmik cismin kimyasal bileşimi, yoğunluğu ve oluşum geçmişi hakkında bedelli bilgiler elde edebiliyor.
Lazerler tek başlarına güç açısından en verimli araçlar olmasalar da, yalnızca bir iğne deliği kadar buzu buharlaştırdıkları için toplamda elektrikli ısıtıcılardan çok daha az güç tüketiyorlar. Ayrıyeten, klâsik sondajları yavaşlatan tozlu katmanlarda daha süratli çalışabiliyor ve bu sayede ek kütle yahut güç harcamadan çok daha derinlere ulaşabiliyor.
Bu teknoloji, Europa ve Enceladus üzere buzlu uyduların yüzey altı keşfi planlarını daha gerçekçi hale getirerek, yüzey altı buz bileşimi ve yoğunluğunun yüksek çözünürlüklü tahlilinin yapılmasını sağlayabilir. Ayrıyeten, Ay yahut Mars’taki buz içeren bölgelerden yeraltı gereçlerini çıkararak jeolojik yine yapılanma çalışmalarını destekleyebilir.
Ekibin yaklaşık 4 kilogram kütleye sahip lazer matkap konsepti, 150 watt (W) güçle çalışıyor. Kütlesi, delinen derinlik 10 metre de olsa, 10 kilometre de olsa sabit kalıyor.
Zorluklar ve Dünya üzerindeki uygulamalar
Ancak bu lazer konseptinin birtakım değerli sınırlamaları da var. Buz bulunmayan taş yahut toz katmanlarında delme süreci duruyor. Bu üzere durumlarda, mahzurun etrafından dolanmak için yüzeyden yeni bir sondaj deliği açılması gerekiyor. Bu nedenle, lazer matkabının, buzdaki büyük mahzurları tespit edebilen radar aygıtlarıyla birlikte çalışması gerekiyor.
Su dolu yarıklar da bu lazer matkabı için büyük bir zorluk yaratması mümkün. Bu cins su dolu bölgelerde, lazerin çalışmaya devam edebilmesi için suyun dışarı pompalanması gerekiyor. Lakin bu yarıklar, geçmiş yahut mevcut mikrobiyal hayat için potansiyel ömür alanlarının kimyasını belirlemeye de yardımcı olabileceği için, bu üzere alanlarda sondaj çalışmalarının yürütülmesi de çok kıymetli bulgular sağlayabilir.
Ekip, bir sonraki adımda sistemi daha da küçültmeyi, özel bir toz ayırma ünitesi geliştirmeyi ve uzay yeterlilik testlerini tamamlamayı hedefliyor.
Bu yenilikçi araç, yalnızca uzay keşfinde değil, Dünya’da da çığır açıcı misyonlarda kullanılabilir. Avusturya’daki saha testleri, lazer matkabının çukur kazmadan kar yoğunluğunu ölçebileceğini ve bir dron üzerine monte edildiğinde insanların inançlı bir formda ulaşamayacağı tehlikeli yamaçlardan bilgi toplayarak çığları iddia etmeye bile yardımcı olabileceğini gösterdi.
