Manyetik Levitasyon ve ‘Maglev’ Trenleri

Levitasyon ya da Türkçe karşılığı olan yükselinim, insan ya da hayvan vücudunun veya özgül ağırlık olarak havadan daha ağır nesnelerin görünür herhangi bir fiziksel etkenin yardımı olmadan havaya kaldırılması, havada asılı kalması veya havada gezinmesine verilen addır. 

Bu tanımdan yola çıkarak levitasyon, yerçekime karşı koyabilecek gücün devreye geçirilebilmesidir. Bu güç, günümüzde yaygın olarak manyatizmayla karşılanmaktadır. İki kavramın yani manyetik levitasyon namı diğer Maglev bir araya gelerek teknolojide de yeni gelişmelere olanak sağlamıştır. Bunların günümüzde en popüler olanı Maglev trenleridir. Yazının devamında da manyetik levitasyonun nasıl yapıldığına dair bilgilerin yanı sıra Maglev trenleriyle alakalı bilgiler bulacaksınız.

Manyetik Levitasyon Yöntemiyle Cisimler Nasıl Havada Kalabiliyor?

Fiziksel olarak süperiletken maddelerin varlığına dayanmaktadır. Peki süperiletken madde nedir? – Elektriksel iletkenlikleri sonsuza yaklaşan maddelerdir. Dolayısıyla da elektrik akımı, dirençle karşılaşmadan süperiletken maddelerin üzerinden geçebilmektedir. Süperiletken maddelerin başka bir özelliği ise içlerindeki manyetik akıyı mükemmel bir diyamanyetiklik özelliği göstererek dışarı itmeleridir. Bu diyamanyetik özelliği, ‘Meissner Etkisi’ olarak tanımlanır. Ayrıca süperiletken maddelerden yüksek akımlar geçebilir.

Konumuzla alakalı olarak süperiletken maddelerin en önemli özelliği olan diyamanyetik özelliği sayesinde, cisim yüzeyinde elektrik akımı oluşturularak neredeyse tüm manyetik alanı itilebilmektedir. Cismin yüzeyinde oluşan manyetik alan, maruz bırakılan manyetik alanı ‘Meissner Etkisi’ altına alır fakat çok ince bir tabaka da olsa kullanılan süperiletken madde manyetik alanın kullanılan cisme geçmesine sebebiyet verir. Kullanılan cisme geçen manyetik alan ‘Vortex’ denilen tüp şeklinde biliniyor. Bu tüplerin içinde bulunan süperiletkenlik de yerel olarak kırılıyor ve cisim manyetik akımının tüplerin içine hapsedilmesini sağlıyor. Böylece cisim kendini olduğu pozisyonda sabitleyebiliyor. Bu şekilde manyetik levitasyon gerçekleşmiş oluyor. Bunu mıknatısların birbirini iten kutuplarına da benzetebiliriz.  Açıklamaya çalışılan bu konu da zaten temel olarak manyetik itmeye dayanmaktadır.

Maglev olarak da bilinen manyetik levitasyon trenleri de temel olarak bu ilkeye bağlı olarak çalışmaktadır. Maglev trenlerin altında mıknatısa benzetilen, yukarıda anlatılan bir yapı bulunmakta. Bu yapıyla birlikte tren havada  asılı durmakta ve hareket edebilmektedir. Teknolojinin de gelişimiyle mevcut trenlere kazandırılan yüksek hız yetenekleri sürekli geliştirilmektedir. Kazanılan bu yeteneklere de bağlı olarak tren raylardan yaklaşık 10 cm kadar yukarıda hareket edebilmektedir.

Maglev Treni İle Bugüne Kadar Ulaşılmış En Yüksek Hız

2015’te Japonya’da 603 km/sa olarak kaydedilen hız rekoru geçtiğimiz nisan ayında ABD’de yeniden kırıldı. New Mexico Eyaleti'ndeki Holloman Hava Kuvvetleri Üssü'nde gerçekleştirilen denemede saatte yaklaşık 826 km gidebilen tren, iki gün sonraki denemede yaklaşık 1019 km/sa hıza ulaşarak yeni bir rekora imza attı. Bu denli yüksek hızlı bir trenin yolcu taşımada kullanılması şimdilik mümkün görünmese de hız rekorunu bir hayli yukarı taşıyan Maglev treninin yeni hızlı tren teknolojilerine kapı aralayacağı öngörülüyor.

Maglev trenlerinin avantajları nelerdir?

* Yere temas ederek hareket eden araçların tersi yönünde bir sürtünme kuvvetine maruz kaldığını söyleyebilmek mümkündür. Bu kuvvet, sürtünmenin de etkisiyle araçların yavaşlamasına neden olmaktadır. Maglev trenlerin çalışma şekline bakacak olursak bu etkinin de ortadan kaldırılabilmesi söz konusu olabilmekte ve bunun sonucunda da çok daha hızlı gidebilen Maglev trenler yapılabilmektedir.

* Mevcut olarak kullandığımız arabalarda, uçaklarda, vapurlarda veya normal trenlerde sürekli bir gelişmiş motor ihtiyacı olmaktadır. Bu ihtiyaç Maglev trenlerin geliştirilmesiyle son bulabilmektedir. Çünkü Maglev trenler, kendine has rayların tasarımıyla gidebilmekte dolayısıyla da motor kullanmaktadır.

* Günümüzde önemini her an hissettiğimiz, sınırlı miktarda bulunan fosil yakıtların yine günümüzde kullandığımız araçların çalıştırılmasında kullanıyoruz. Maglev trenlerde ise bu durum söz konusu olmamakla birlikte manyetik alandan gelen kuvveti kullanarak hareket edebilmektedirler.

Peki Manyetik Levitasyon Başka Hangi Alanlarda Kullanılıyor?

* Manyetik askı sistemleri tozsuz ve temassız olduklarından, üretim esnasında yarı iletken levhaların taşınmasında yoğun olarak kullanılmaktadırlar.

* NASA gibi büyük şirketler tarafından oluşturulmuş savrulma kontrolü gibi testlerin gerçekleştirildiği rüzgâr tünelleri vardır.

* Rüzgâr Tribünlerinde verimi maksimize etmek için yine manyetik levitasyon kullanılmaktadır.

Kaynaklar

[1] https://tr.wikipedia.org/wiki/Levitasyon

[2] http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/maglev-treninin-hizi-saatte-1000-kmnin-uzerine-cikti

[3] https://tr.wikipedia.org/wiki/S%C3%BCperiletken