Venera 13: Venüs'ün Kavurucu Yüzeyinde 127 Dakika Dayanan Sovyet Mühendisliği

Önemi bugün daha da belirgin: Venera 13 ve dört gün sonra inen ikizi Venera 14'ün renkli panoramaları, aradan geçen 44 yılda Venüs yüzeyinden gelen yegâne renkli görüntüler olarak duruyor. 127 dakikalık süre de Venüs yüzeyinde çalışan bir aracın ulaştığı en uzun süre olma özelliğini koruyor. Bu başarının arkasında tek bir buluş değil, önceki görevlerin aksaklıklarından tek tek çıkarılmış dersler var.

Bir uzay aracından çok derin deniz aracı

NSSDCA kaydı iniş aracını şöyle tanımlıyor: cihazların ve elektroniğin büyük kısmını barındıran, hava geçirmez biçimde kapatılmış bir basınç kabı. Bu küre halka biçimli bir iniş platformuna oturuyor, tepesinde ise atmosferde frenlemeye yarayan bir disk ve silindir biçimli bir anten taşıyordu. Tasarım, 1975'ten beri Venüs'e inen Venera 9-12 araçlarının devamıydı. Earth.com'un aracı anlatırken kullandığı benzetme yerinde: Mars'a ya da Ay'a gönderilen araçlardan çok derin dalış aracına yakın, ağır biçimde güçlendirilmiş bir gövde.

Sovyet Venüs programını yıllarca belgeleyen bağımsız araştırmacı Don P. Mitchell'in derlediği ayrıntılara göre, bu kuşak araçların dış yalıtımı iki katmandan oluşuyordu: KG-25 adlı yüksek sıcaklığa dayanıklı bir köpük ve bileşimi tam bilinmeyen, büyük olasılıkla bal peteği yapılı bir ısı kalkanı olan PTKV-260. Bunların üzerine titanyum bir dış kaplama geliyordu.

Yola çıkmadan önce soğutulan küre

Venüs yüzeyinde dışarıdaki ısının içeri sızması durdurulamaz, yalnızca geciktirilebilir. Bu nedenle mühendisler aracı ısıya karşı bir tür "soğuk bataryası" gibi kullandı. Mitchell'in aktardığına göre iniş aracının yanından çıkan iki boru onu ana uzay aracının ısı kontrol sistemine bağlıyordu. Bu borulardan dolaşan gaz, kapalı gövdenin içindeki bir ısı değiştiriciden geçiyor ve atmosfere girişten önce aracı -10 °C'ye kadar soğutuyordu. Yani küre, Venüs'ün fırınına olabildiğince soğuk girip ısınana kadar geçen sürede çalışacak biçimde hazırlanmıştı.

Gövdenin dışında kalan parçalar için ise başka bir yaklaşım gerekiyordu. Mitchell'e göre Venera 13 ve 14'e gelindiğinde şaşırtıcı miktarda karmaşık donanım doğrudan basınç gövdesinin dışına, yani 457 °C'ye açık biçimde yerleştirilmişti. Molibden disülfür ve mikroskobik metal pullarla hazırlanan özel yağlayıcılar 1000 °C'ye kadar çalışacak şekilde tasarlanmıştı. Toprak matkabının makine parçaları ise oda sıcaklığında değil, 500 °C'de ısıl genleşmeden sonra birbirine tam oturacak biçimde işlenmişti.

Kapakların öğrettiği ders

Venüs'te fotoğraf çekmenin ilk engeli kameranın kendisi değil, onu koruyan kapaktı. Kamera merceklerinin önündeki kuvars basınç pencereleri, iniş sırasında küçük patlayıcı yüklerle fırlatılan kapaklarla korunuyordu. Mitchell'in anlattığına göre 1978'de inen Venera 11 ve 12'de bu kapakların hiçbiri açılmadı. Kontrol merkezinde renkli görüntü bekleyen bilim insanlarına gelen haber kısaydı: güçlü bir sinyal vardı ama içinde görüntü yoktu. Sonradan yapılan inceleme, kapakların çevresinde bir sızdırmazlık oluştuğunu, basıncın kapağın iki yüzünde eşitlenemediğini gösterdi. Tonlarca basınç kapakları yerine bastırmış, patlayıcı yükler onları fırlatamamıştı.

Venera 13'te kapaklar çalıştı. Mitchell, her iki aracın da iki kamerasının kusursuz işlediğini yazıyor. Aynı kaynağa göre Venera 11 ve 12'nin toprak analizindeki arızalarından iniş sırasındaki salınım ve dönme sorumlu tutulmuştu. Bu yüzden Venera 13 ve 14'ün iniş halkasının çevresine, aracı aerodinamik olarak dengeleyip dönmesini önleyecek metal dişler eklendi.

Pencerenin kendisi de ayrı bir sorundu. Venera 9 kamerası için geliştirilen ve Venera 13'te de temel olarak korunan çözümde titanyum çerçeve ile kuvars pencere arasındaki sızdırmazlık, altın contalar ve özel biçimli oluklarla sağlanmıştı. Çünkü iki malzeme, uzay boşluğundaki soğuktan Venüs'ün sıcağına geçerken farklı oranlarda genleşiyordu. Kalın kuvarsın ışığı kırma etkisini sıfırlamak için de optiğe ayrıca bir düzeltme merceği konmuştu.

Tek pikselle taranan bir manzara

Venera kameraları bugünkü anlamda fotoğraf makinesi değildi. Mitchell'in ayrıntılı anlatımına göre görüntü, dönen bir aynanın manzarayı satır satır, tek bir noktadan ışık ölçerek taramasıyla oluşuyordu. Işığı ölçen eleman bir fotoçoğaltıcı tüptü. Her piksel aslında ayrı bir ışık ölçümüydü.

Venera 13'te iniş aracıyla Venüs'ün yanından geçen ana araç arasındaki veri hattı, 1975 araçlarına göre 12 kat genişletilmişti. Bu sayede her dikey tarama satırı 252 piksel ve piksel başına 9 bit bilgi taşıyabiliyordu. Bir satır 0,82 saniyede gönderiliyordu. Her araçta iki kamera vardı ve renkli kayıt için kırmızı, yeşil, mavi ve filtresiz tarama yapıyordu.

Burada mühendislerin temkinli planı göze çarpıyor. Kameralardan biri "kısa program" uyguluyordu: önce 180 derecelik filtresiz bir tarama, ardından 60 derecelik bir bölümü kırmızı, yeşil ve mavi filtrelerle ileri geri tarama, son olarak başlangıç konumuna dönerken 120 derecelik bir filtresiz görüntü. Mitchell'e göre bu sıra, araç yalnızca 30 dakika yaşasa bile hem tam bir panoramanın hem de renkli bir bölümün Dünya'ya ulaşmasını garanti etmek için seçilmişti. İkinci kamera ise 180 derecelik alanın tamamını dört filtreyle tarayan "uzun program"ı yürütüyordu. Araç iki saati aşkın yaşayınca birden çok panorama elde edildi.

Venüs'ün gerçek rengi hâlâ tartışmalı

NSSDCA kaydına göre Venera 13'ün görüntüleri, gevşek bir toprak örtüsü ve küçük, yassı, ince, köşeli taşlarla kaplı turuncu-kahverengi, düz bir kaya yüzeyi gösterdi. Ancak bu turuncu tonun ne kadarının gerçek olduğu ayrı bir soru. Mitchell'e göre sarımsı turuncu renk, yoğun atmosferdeki saçılmadan ve alt atmosferde mavi ışığı soğuran, belki henüz tanımlanmamış bir gazdan kaynaklanıyor. Yüzeyde duran biri büyük olasılıkla Güneş'in diskini hiç göremezdi.

Rengi ölçmek için araç yüzeye gri, kırmızı, yeşil ve mavi boyalı bir renk ayar levhası açtı. Boyalar ısıya dayanıklı silikon emayeydi. Ama Mitchell'in vurguladığı gibi, bu pigmentlerin rengi de sıcaklık ve basınç altında kayıyordu. Mühendisler emayelerin tayfını 500 °C ve 100 atmosferde ölçtü. Mitchell, kamerayı yapanlardan birinin kendisine anlattığına göre, bu ölçüm sırasında kullanılan tayfölçerin zarar görüp kullanılamaz hale geldiğini de not ediyor. Buna rağmen Mitchell'in vardığı sonuç açık: Venera 13 ve 14 görüntülerinin renk dengesi hiçbir zaman tam olarak hesaplanamadı. Kendi ifadesiyle, "Venüs'ün kesin renklerini henüz bilmiyoruz."

Matkap, hava kilidi ve potasyumca zengin bir kaya

Aracın belki de en iddialı parçası GZU adlı toprak matkabıydı. Mitchell'e göre bu matkap gerekirse sert volkanik kayaya 3 santimetre girebilecek biçimde tasarlanmıştı ve bunun için yeni alaşımlar ile yeni bir elektrik motoru geliştirilmişti. Matkap başı yüzeye iner ve iki dakika boyunca delerdi. Ardından küçük patlayıcı yükler bir dizi mühürü kırar, Venüs'ün yüksek basınçlı atmosferi bir boru düzeneğine dolar ve toprak aşama aşama bir örnek kabına taşınırdı. Kap, bir hava kilidinden geçirilerek analiz odasına sürülürdü.

NSSDCA'ya göre örnek, 30 °C'de ve yaklaşık 0,05 atmosfer basınçta tutulan kapalı bir odaya bırakıldı. Burada bir X ışını floresans tayfölçeri, yani örneği ışınlayıp her elementin yaydığı karakteristik ışımadan bileşimi çıkaran bir cihaz, ölçümü yaptı. Sonuç: Dünya'daki potasyumca zengin lösitli bazaltlara benzeyen, zayıf ayrışmış, koyu renkli alkali bir volkanik kaya. Dört gün sonra 950 kilometre güneybatıya inen Venera 14'ün örneği ise Dünya'daki okyanus tabanı bazaltlarına benziyordu.

İki aracın sonuçları arasındaki fark en çok potasyumda göze çarpıyor. Aşağıdaki değerler, analiz ekibinin başındaki Yuri Surkov'un verilerini aktaran Mitchell'in tablosundan alındı:

Bu rakamların sınırı da açık: her biri tek bir noktadan, birkaç santimetrelik bir örnekten geliyor ve hata payları, özellikle magnezyumda, oldukça geniş. Mitchell'in aktardığına göre Rus jeologlar A. M. Abdrahimov ve A. T. Bazilevskiy, radar görüntülerinden Venera 13'ün Venüs'te en yaygın arazi türüne, kırışık sırtlı eski volkanik ovalara indiğini sonucuna vardı. Yani tek bir örnek, gezegenin geniş bir kesimi hakkında ipucu veriyor olabilir.

Rüzgârın ve aracın sesi

Araçta Groza-2 adlı bir düzeneğin parçası olarak bir mikrofon da vardı. NSSDCA'ya göre bu mikrofon aracın kendi çalışma seslerini ve saniyede yaklaşık 0,5 metrelik hafif bir rüzgârın arka plan sesini kaydetti. Mitchell, kayıtta kamera kapaklarının patlayıcıyla fırlatılmasının, matkabın ve örnek kabını analiz odasına iten patlayıcı yükün de duyulduğunu yazıyor. Bu kadar yoğun bir atmosferde rüzgârın bu denli yavaş olması, Venüs yüzeyinin rüzgâr aşınmasından neredeyse hiç etkilenmediğini düşündürüyor.

Ham verinin yeniden keşfi

1982'den sonra yıllarca dolaşımda olan Venera görüntüleri, kopyadan kopyaya çoğaltılmış, kalitesi düşmüş baskılardı. Mitchell, iki kutuplu dönemde Sovyet uzay görüntülerinin zaman zaman şaşırtıcı ölçüde bozuk biçimlerde yayımlandığını, bunun bir kısmının art arda kopyalamadan, bir kısmının da dönemin bilgi politikasından kaynaklandığını belirtiyor.

Mitchell daha sonra asıl dijital veriye, yani 9 bitlik ham kayıtlara ulaştı. Sitesinde anlattığına göre verinin birden fazla bağımsız kaydı vardı ve bunlardaki gürültü birbirinden farklıydı. Kayıtları dikkatle birleştirerek neredeyse kusursuz bir aktarım elde etmek mümkündü. Renkli görüntüler filtresiz taramalardan daha karanlık ve gürültülü olduğu için Mitchell renk bilgisini renkli taramalardan, parlaklığı ise filtresiz taramalardan alıp birleştirdi. Renkleri de ayar levhasının hesaplanan tonlarına göre hafifçe düzeltti. Ama kendisi bu görüntülerin de tam renk dengeli olmadığını açıkça not ediyor.

Mitchell'in aynı sitesinde küçük bir Türkiye bağlantısı da var: Venüs'ün uzaydan insan gözüyle nasıl görüneceğine dair bulduğu en iyi renkli görüntü olarak, Türk gökbilimci A. Tayfun Öner'in Galileo uzay aracının iki renk kanalından ürettiği görüntüyü gösteriyor.

Tablodaki veriler NASA'nın NSSDCA kataloğundaki iki iniş aracı kaydından derlendi. Venera 13'ten önceki rekor, Mitchell'in verilerine göre 1978'de 110 dakika yayın yapan Venera 12'ye aitti.

Sırada ne var

Venüs yüzeyine 1985'teki Vega sondalarından bu yana yeni bir araç inmedi. Önümüzdeki on yıl için planlanan üç görev ise doğrudan Venera 13'ün yaptığı işi tekrarlamaya değil, gezegeni farklı açılardan incelemeye yönelik.

• DAVINCI (NASA): NASA'nın görev sayfası iki yıllık yolculuğun ardından atmosfere bir sonda bırakılacağını belirtiyor. Earth.com'un aktardığına göre görev Aralık 2030'da fırlatılmayı, sondanın atmosferden inişi ise 2033'ü hedefliyor. Sonda, iniş sırasında atmosferin bileşimini ölçmek üzere tasarlanıyor.
• VERITAS (NASA): Bulutların altını radarla haritalayacak bir yörünge aracı. Earth.com'a göre geliştirme aşamasında.
• EnVision (ESA): Avrupa Uzay Ajansı'nın bilim programı komitesi görevi 25 Ocak 2024'te resmen onayladı. ESA'nın o tarihteki duyurusunda fırlatmanın 2031'de Ariane 6 roketiyle yapılması öngörülüyordu. Yüzeyi haritalayacak VenSAR radarını NASA sağlıyor.

Bu görevler Venüs'ü hiç olmadığı kadar ayrıntılı haritalayacak. Ancak hiçbiri yüzeyde durup saatlerce çalışacak bir iniş aracı değil. Venüs yüzeyinin elimizdeki tek renkli fotoğrafları hâlâ 1982'nin iki Sovyet küresinden geliyor. Venera 13'ün 127 dakikalık rekorunu kimin, ne zaman geçeceği ise henüz yanıtı olmayan bir soru.

Fotoğraf: Lunar and Planetary Institute from Houston, TX, USA, CC BY 2.0, Wikimedia Commons