Uzay Araştırmalarında Kullanılan Teknolojik Aletler Nelerdir?

**Prof. Dr. Sinsi** · 09-11-2012

Uzay Araştırmalarında Kullanılan Teknolojik Aletler Nelerdir?
Uzay Araştırmalarında Kullanılan Teknolojik Aletler Nelerdir?

4 Ekim 1957 Sputnik I gönderildi (RUSYA)
Bir ay sonra Sputnik II ve Leica gönderildi
31 Ocak 1958 Explorer I gönderildi (ABD)
Bu iki ülke arasındaki yarışa daha sonra
Fransa 1965
Japonya 1970
Çin Halk Cumhuriyeti 1970
İngiltere 1971 yılında katıldı

Uzay Araştırmaları o zamanlar çok pahalı bir uğraştı

NASA ilk 20 yılda 90 trilyon dolar harcamıştır

Bu nedenle iki ülke yarıştı

Diğer ülke SSCB idi

Bilimler Akademisi bu işi yürütüyordu ve onlarda hemen hemen aynı harcamayı yapmışlardır

Üçüncü güç Avrupa Uzay Araştırmaları Örgütü (ESRO) olmuştur

1975 yılında adı Avrupa Uzay Ajansı (ESA) olmuştur

Başlangıçta Belçika, Hollanda, Danimarka, Almanya, İtalya, İngiltere, İsveç, İspanya, İsviçre ve Fransa

Ariane roketi 1980’li yıllarda sonra kullanılmaya başlanmıştır

Daha önce NASA’yı kullandılar

Sadece insansız bilimsel ve uygulama uyduları üzerine yoğunlaşmıştır

Türkiye’de uzay çalışmaları var mıydı?
Bu sorunun yanıtı hem evet hem hayır

Uzay araştırmaları merkezlerinde çok sayıda Türk çalıştı, işlerinin uzmanı oldular

Uydu ile alınmış veriler üzerinde çalışan Türk bilim adamlarının sayısı çok fazla

Ama uzun süre uzay çalışmalarını planlayan ulusal bir kurumumuz olmadı

İlk girişimler 1982 yılında yapıldı

Önce bilim adamları TÜBİTAK’ı sıkıştırdı

1990’larda devlet sıkıştı ve TÜBİTAK’a görev verdi

Bu projeyi geliştirmek için

Hazırlanan proje MGK tarafından beğenilmedi

Aynı görev Ulaştırma Bakanlığına verildi

O da beğenilmedi ve Türk Hava Kuvvetlerine görev verildi

Görev layıkıyla yerine getirildi

2002 yazında Türk Uzay Kurumu aşaması son evreye geldi ve kanun teklifi meclise sunuldu

Uzay Araştırmalarının genel amacı , temel bilimlerin ve teknolojinin de itici gücü ile,

Uzay Araştırmalarının Amacı

Uzayda doğal olayların ölçülmesi
Bilinmeyenin araştırılması
Bilginin genişlemesi
Yer dışında insanlığa yararlı olabilecek kaynakların ve enerjinin bulunması

Genel İtici Güçler

Bu araştırmaları gerçekleştiren itici güçler;
Ulusal itibar
Ulusal güvenlik
Bilimsel merak
Özelde ise;
Dünya yer üstü ve yer altı kaynaklarının bulunması
Denizlerden yararlanma
Meteoroloji, iletişim(haberleşme) ve enerji
Gibi sorunlara yer atmosferi dışında yanıt aramaktır

Uzay Araçları

Uzay aracı deyince ne anlıyoruz?
Sonda roketi
Dünya yörüngesine oturtulan yapay uydu
Gezegenlere gönderilen uzay sondaları
Gezegen yüzeylerine bırakılan Kondu’ları
anlamalıyız

Bunlar insanlı veya insansız olabilirler

Her üçü de biçim, büyüklük, amaç ve karmaşıklık bakımında farklılıklar gösterir

Örneğin insanlı uçuşlarda yaşam desteği vardır

Uzaya fırlatma

Uzay aracını yer çekimine karşı uzaya fırlatmak için gerekli gücü roket motorları sağlar

Bu motorlarda yanarak oluşan egzoz gazı yüksek bir hızla atıldığında meydana gelen tepki, fırlatma aracının itici gücünü oluşturur

Roket yükseldikçe yakıt miktarı azalır, araç hafifler ve aracın ivmesi giderek artar

Yer yörüngesine oturabilmesi için yaklaşık 28000-29000 km/saat hızına ulaşması gerekir

Yerçekimi kuvvetini farklı h’lar için hesaplayınız

Kademelendirme

Uzay aracının en sonunda hızını artırabilmek için bulunan bir yöntemdir

Roket birden fazla kademeden oluşturulur

İlk kademenin yakıtı bittiğinde tank atılır

Bu şekilde araç hafifler

Genellikle üç kademelidir ama Ariane roketlerinin son modelleri beş kademelidir

Uzaya gönderilmek istenen esas aracın ağırlığı, çok kademeli bir fırlatma aracının kalkış anındaki ağırlığının %1’nden daha azdır

Uzay aracının ivmesi

Yer yörüngesine oturabilmesi için gerekli hıza ne kadar çabuk ulaşırsa o kadar az yakıt harcanır

Eğer süre uzarsa yer çekiminden dolayı hızında her saniye 9

8 metre hız kaybeder

Bu ise aracı yüksek bir ivme ile fırlatmamız gerektiğini ortaya koymaktadır

İvme için bir üst sınır vardır

Araçtaki aletler bu ivmeye dayanabilmelidir

Örneğin insanlı uzay uçuşlarında bu sınır 6g-7g’den fazla olmaz

Roketler

Uzay araçlarını yer yörüngesine veya gezegenler arası bir yörüngeye oturabilmesini sağlarlar

Büyüklük, kademe sayısı ve roket motorları gözönüne alındığında çok çeşitleri vardır

Örneğin NASA’da geliştirilen dört kademeli SCOUT fırlatma aracının yüksekliği 22m, çapı 112 cm, fırlatıştaki ağırlığı 21000 kg’dır

Bu 180 kg ağırlığındaki bir uyduyu yer yörüngesine taşıyabilir veya 38 kg ağırlığındaki bir uzay sondasını dünyadan kaçış hızı verebilir

SCOUT Roketi

İlk kez 1958 de uretildi ve bir yiı sonra dört kadameli olanı yapıldı

1

Kademenin ado Algor ve 40 saniyede yakıtını yakarak 510,000 Newton’luk bir itme sağlıyor

2

Kademenin adı Castor ve 39 saniyede yakıtını yakarak 225,000 Newton’luk bir itme sağlıyor

3

Kademenin adı Antares, 39 saniyede 61,000 Newton’luk bir itme
4

Kademenin adı Altair, 38 saniyede 13,700 Newton’luk bir itme
Dört kadamede de yakıt kullanan Scout roketinin her kademedeki kimyasal yakıtı farklılık gösterir

23 kg’lık bir yükü 13,700 km’ye, 68 kg’lık bir yükü ise düşük yer yörüngelerine taşıyabilir

İlk uçuşunu 1 Temmuz 1960’da son uçuşunu ise 1993’de gerçekleştirmiş

Başarı oranı %88’dir ki bu oran uzay çalışmalarında çok yüksektir

Roketler

Bir örnek daha verelim

İlk Ay uçuşlarında kullanılan Satürn 5 fırlatma aracı üç kademeliydi

Satürn 5’in yüksekliği 111 m, fırlatılıştaki ağırlığı 2700 ton

Bunun ¾’ünü yakıt oluşturuyordu

112 tonluk bir ağırlığı yer yörüngesine taşıyabiliyor, 4

3 tonluk bir ağırlığa ise kaçış hızına yükseltebiliyordu

Büyük fırlatma araçları çok pahalıya mal olmakta ve ancak bir kez kullanılmaktadır

Uçuş yolları ve yönlendirme

Uzay aracını hangi amaçla atarsak atalım, uçuş yolunun önceden saptanması gerekir

Gezegenler arası yolculuk yapıyorsa ne zaman hangi gök cisminin çekim kuvvetinden yararlanacağı saptanır

Yerin dönmesi, gezegenlerin yörüngelerindeki hareketleri, uzay aracını etkileyen ve sürekli değişen kütlesel çekim kuvvetler nedeniyle bir uzay aracının hareketi hiçbir zaman bir doğru çizgi boyunca ya da sabit hızda değildir

Uzayda yönlendirmenin temeli dönen denge çarkının (jiraskop) eylemsizliğine dayanır

İzleme ve iletişim

Uzay aracı ile sürekli radar ya da radyo bağlantısında bulunmak olanaksızdır

Yeryüzünde çok sayıda izleme istasyonu gerektirir

Telemetre tekniği ile sıcaklık, ivme, basınç, çekilen fotoğraf gibi bilgiler kodlanıp izleme istasyonuna radyo dalgaları ile iletilir

Araca verilecek emirler de yine izleme istasyonlarından radyo dalgaları ile bildirilir

Araçtaki alıcı ve göndericinin tam çalışması için antenlerin ve güneş panellerinin tam olarak yönlendirilmeleri gerekir

Kenetlenme

İki uzay aracının çeşitli nedenlerle uzayda birleşmelerine kenetlenme denir

Bunun için her iki uzay aracının yörüngesi aynı olmalıdır

Yörüngelerin çakıştırılmasına randevu denir

Randevunun gerçekleşmesi için ikinci uzay aracının fırlatılma anı çok önemlidir

Radar donanımı, bilgisayar ve itici roketler ile işlem gerçekleştirilir

Ay’dan kalkan Ay modülü yörüngede dolaşan komuta modülüyle kenetlenmişti

Uzay istasyonu kurma veya Mars’a insanlı uzay uçuşu güvenilir randevu ve kenetlenme tekniği gerektirir

Dünyaya dönüş

Dünyaya dönüşte uzay aracının hızının düşmesi gerekir

Bu ise frenleme roketleri, atmosferik sürtünme ve paraşütle sağlanır

Aracın atmosfere giriş açısı çok önemlidir

5-7 derece

Bu açı eğer küçük olursa uzaya kaçar, büyük olursa da atmosfere dik girdiğinden sürtünme çok yüksek olur

Sürtünme fazla olduğunda uzay aracı akkor hale gelir

Bu nedenle çok iyi izolasyon gerektirir

Astronotlar paraşütle denize iner, kozmonotlar ise paraşütle Sibiryaya iner

Ay ve Mars’a iniş?
Uzay mekiği bir tür planördür, hava alanına iner

Uzay Programları

Uzay programları ya bilimsel araştırmaya ya da uygulamaya dönük olmak üzere iki şekildedir

Bilimsel araştırma, genellikle güneş sistemi üyelerine yöneliktir veya yıldızları daha iyi gözlemek için yer atmosferinden kurtulmak şeklindedir

Uygulamaya yönelik programların amacı ise ekonomik yararı olan yapay uydular aracılığı ile toplumlara çeşitli alanlarda hizmet götürmektir

Sonda roketleri

Ay programları

NASA Ay’a astronot göndermeden önce uzun süre araştırma yapmıştır

1961-65 arasında 9 Ranger, 1966-68 arasında 7 Surveyor ve 1966-67 arasında 5 Lunar Orbiter olmak üzere toplam 21 robot sonda göndermiştir

Ranger’larda dört tanesi başarılı olmuş ve bunlar doğrudan Ay yüzeyine çarpmışlardır

Kazadan ! önce fotğraf çekip göndermişlerdir

Surveyor sondaları Apollo uzay araçlarının ineceği yeri belirlemişlerdir

Lunar Orbiter serisi ise Ay’ın %99’unun haritasını çıkarmıştır

Uygulama Programları

Toplumlara ekonomik ve kültürel yarar sağlayan yer uydularının sayısı gün geçtikçe artmaktadır

Bunlar hizmet alanına göre iletişim, meteoroloji, doğal kaynaklar, haritacılık, yer bulma ve yönlendirme gibi sınıflara ayrılabilir

Bunlar içinde en önemli olanı askeri uydulardır

Bu hizmetlerden başlangıçtan bu yana Türkiye de yararlanmıştır

MTA, Meteoroloji GM, Harita GM, DSİ, TPAO gibi devlet kurumları çalışmalar yapmıştır

09-11-2012	#1
Prof. Dr. Sinsi	Uzay Araştırmalarında Kullanılan Teknolojik Aletler Nelerdir? Uzay Araştırmalarında Kullanılan Teknolojik Aletler Nelerdir? Uzay Araştırmalarında Kullanılan Teknolojik Aletler Nelerdir? 4 Ekim 1957 Sputnik I gönderildi (RUSYA) Bir ay sonra Sputnik II ve Leica gönderildi 31 Ocak 1958 Explorer I gönderildi (ABD) Bu iki ülke arasındaki yarışa daha sonra Fransa 1965 Japonya 1970 Çin Halk Cumhuriyeti 1970 İngiltere 1971 yılında katıldı Uzay Araştırmaları o zamanlar çok pahalı bir uğraştı NASA ilk 20 yılda 90 trilyon dolar harcamıştır Bu nedenle iki ülke yarıştı Diğer ülke SSCB idi Bilimler Akademisi bu işi yürütüyordu ve onlarda hemen hemen aynı harcamayı yapmışlardır Üçüncü güç Avrupa Uzay Araştırmaları Örgütü (ESRO) olmuştur 1975 yılında adı Avrupa Uzay Ajansı (ESA) olmuştur Başlangıçta Belçika, Hollanda, Danimarka, Almanya, İtalya, İngiltere, İsveç, İspanya, İsviçre ve Fransa Ariane roketi 1980’li yıllarda sonra kullanılmaya başlanmıştır Daha önce NASA’yı kullandılar Sadece insansız bilimsel ve uygulama uyduları üzerine yoğunlaşmıştır Türkiye’de uzay çalışmaları var mıydı? Bu sorunun yanıtı hem evet hem hayır Uzay araştırmaları merkezlerinde çok sayıda Türk çalıştı, işlerinin uzmanı oldular Uydu ile alınmış veriler üzerinde çalışan Türk bilim adamlarının sayısı çok fazla Ama uzun süre uzay çalışmalarını planlayan ulusal bir kurumumuz olmadı İlk girişimler 1982 yılında yapıldı Önce bilim adamları TÜBİTAK’ı sıkıştırdı 1990’larda devlet sıkıştı ve TÜBİTAK’a görev verdi Bu projeyi geliştirmek için Hazırlanan proje MGK tarafından beğenilmedi Aynı görev Ulaştırma Bakanlığına verildi O da beğenilmedi ve Türk Hava Kuvvetlerine görev verildi Görev layıkıyla yerine getirildi 2002 yazında Türk Uzay Kurumu aşaması son evreye geldi ve kanun teklifi meclise sunuldu Uzay Araştırmalarının genel amacı , temel bilimlerin ve teknolojinin de itici gücü ile, Uzay Araştırmalarının Amacı Uzayda doğal olayların ölçülmesi Bilinmeyenin araştırılması Bilginin genişlemesi Yer dışında insanlığa yararlı olabilecek kaynakların ve enerjinin bulunması Genel İtici Güçler Bu araştırmaları gerçekleştiren itici güçler; Ulusal itibar Ulusal güvenlik Bilimsel merak Özelde ise; Dünya yer üstü ve yer altı kaynaklarının bulunması Denizlerden yararlanma Meteoroloji, iletişim(haberleşme) ve enerji Gibi sorunlara yer atmosferi dışında yanıt aramaktır Uzay Araçları Uzay aracı deyince ne anlıyoruz? Sonda roketi Dünya yörüngesine oturtulan yapay uydu Gezegenlere gönderilen uzay sondaları Gezegen yüzeylerine bırakılan Kondu’ları anlamalıyız Bunlar insanlı veya insansız olabilirler Her üçü de biçim, büyüklük, amaç ve karmaşıklık bakımında farklılıklar gösterir Örneğin insanlı uçuşlarda yaşam desteği vardır Uzaya fırlatma Uzay aracını yer çekimine karşı uzaya fırlatmak için gerekli gücü roket motorları sağlar Bu motorlarda yanarak oluşan egzoz gazı yüksek bir hızla atıldığında meydana gelen tepki, fırlatma aracının itici gücünü oluşturur Roket yükseldikçe yakıt miktarı azalır, araç hafifler ve aracın ivmesi giderek artar Yer yörüngesine oturabilmesi için yaklaşık 28000-29000 km/saat hızına ulaşması gerekir Yerçekimi kuvvetini farklı h’lar için hesaplayınız Kademelendirme Uzay aracının en sonunda hızını artırabilmek için bulunan bir yöntemdir Roket birden fazla kademeden oluşturulur İlk kademenin yakıtı bittiğinde tank atılır Bu şekilde araç hafifler Genellikle üç kademelidir ama Ariane roketlerinin son modelleri beş kademelidir Uzaya gönderilmek istenen esas aracın ağırlığı, çok kademeli bir fırlatma aracının kalkış anındaki ağırlığının %1’nden daha azdır Uzay aracının ivmesi Yer yörüngesine oturabilmesi için gerekli hıza ne kadar çabuk ulaşırsa o kadar az yakıt harcanır Eğer süre uzarsa yer çekiminden dolayı hızında her saniye 98 metre hız kaybeder Bu ise aracı yüksek bir ivme ile fırlatmamız gerektiğini ortaya koymaktadır İvme için bir üst sınır vardır Araçtaki aletler bu ivmeye dayanabilmelidir Örneğin insanlı uzay uçuşlarında bu sınır 6g-7g’den fazla olmaz Roketler Uzay araçlarını yer yörüngesine veya gezegenler arası bir yörüngeye oturabilmesini sağlarlar Büyüklük, kademe sayısı ve roket motorları gözönüne alındığında çok çeşitleri vardır Örneğin NASA’da geliştirilen dört kademeli SCOUT fırlatma aracının yüksekliği 22m, çapı 112 cm, fırlatıştaki ağırlığı 21000 kg’dır Bu 180 kg ağırlığındaki bir uyduyu yer yörüngesine taşıyabilir veya 38 kg ağırlığındaki bir uzay sondasını dünyadan kaçış hızı verebilir SCOUT Roketi İlk kez 1958 de uretildi ve bir yiı sonra dört kadameli olanı yapıldı 1Kademenin ado Algor ve 40 saniyede yakıtını yakarak 510,000 Newton’luk bir itme sağlıyor 2Kademenin adı Castor ve 39 saniyede yakıtını yakarak 225,000 Newton’luk bir itme sağlıyor 3Kademenin adı Antares, 39 saniyede 61,000 Newton’luk bir itme 4Kademenin adı Altair, 38 saniyede 13,700 Newton’luk bir itme Dört kadamede de yakıt kullanan Scout roketinin her kademedeki kimyasal yakıtı farklılık gösterir 23 kg’lık bir yükü 13,700 km’ye, 68 kg’lık bir yükü ise düşük yer yörüngelerine taşıyabilir İlk uçuşunu 1 Temmuz 1960’da son uçuşunu ise 1993’de gerçekleştirmiş Başarı oranı %88’dir ki bu oran uzay çalışmalarında çok yüksektir Roketler Bir örnek daha verelim İlk Ay uçuşlarında kullanılan Satürn 5 fırlatma aracı üç kademeliydi Satürn 5’in yüksekliği 111 m, fırlatılıştaki ağırlığı 2700 ton Bunun ¾’ünü yakıt oluşturuyordu 112 tonluk bir ağırlığı yer yörüngesine taşıyabiliyor, 43 tonluk bir ağırlığa ise kaçış hızına yükseltebiliyordu Büyük fırlatma araçları çok pahalıya mal olmakta ve ancak bir kez kullanılmaktadır Uçuş yolları ve yönlendirme Uzay aracını hangi amaçla atarsak atalım, uçuş yolunun önceden saptanması gerekir Gezegenler arası yolculuk yapıyorsa ne zaman hangi gök cisminin çekim kuvvetinden yararlanacağı saptanır Yerin dönmesi, gezegenlerin yörüngelerindeki hareketleri, uzay aracını etkileyen ve sürekli değişen kütlesel çekim kuvvetler nedeniyle bir uzay aracının hareketi hiçbir zaman bir doğru çizgi boyunca ya da sabit hızda değildir Uzayda yönlendirmenin temeli dönen denge çarkının (jiraskop) eylemsizliğine dayanır İzleme ve iletişim Uzay aracı ile sürekli radar ya da radyo bağlantısında bulunmak olanaksızdır Yeryüzünde çok sayıda izleme istasyonu gerektirir Telemetre tekniği ile sıcaklık, ivme, basınç, çekilen fotoğraf gibi bilgiler kodlanıp izleme istasyonuna radyo dalgaları ile iletilir Araca verilecek emirler de yine izleme istasyonlarından radyo dalgaları ile bildirilir Araçtaki alıcı ve göndericinin tam çalışması için antenlerin ve güneş panellerinin tam olarak yönlendirilmeleri gerekir Kenetlenme İki uzay aracının çeşitli nedenlerle uzayda birleşmelerine kenetlenme denir Bunun için her iki uzay aracının yörüngesi aynı olmalıdır Yörüngelerin çakıştırılmasına randevu denir Randevunun gerçekleşmesi için ikinci uzay aracının fırlatılma anı çok önemlidir Radar donanımı, bilgisayar ve itici roketler ile işlem gerçekleştirilir Ay’dan kalkan Ay modülü yörüngede dolaşan komuta modülüyle kenetlenmişti Uzay istasyonu kurma veya Mars’a insanlı uzay uçuşu güvenilir randevu ve kenetlenme tekniği gerektirir Dünyaya dönüş Dünyaya dönüşte uzay aracının hızının düşmesi gerekir Bu ise frenleme roketleri, atmosferik sürtünme ve paraşütle sağlanır Aracın atmosfere giriş açısı çok önemlidir 5-7 derece Bu açı eğer küçük olursa uzaya kaçar, büyük olursa da atmosfere dik girdiğinden sürtünme çok yüksek olur Sürtünme fazla olduğunda uzay aracı akkor hale gelir Bu nedenle çok iyi izolasyon gerektirir Astronotlar paraşütle denize iner, kozmonotlar ise paraşütle Sibiryaya iner Ay ve Mars’a iniş? Uzay mekiği bir tür planördür, hava alanına iner Uzay Programları Uzay programları ya bilimsel araştırmaya ya da uygulamaya dönük olmak üzere iki şekildedir Bilimsel araştırma, genellikle güneş sistemi üyelerine yöneliktir veya yıldızları daha iyi gözlemek için yer atmosferinden kurtulmak şeklindedir Uygulamaya yönelik programların amacı ise ekonomik yararı olan yapay uydular aracılığı ile toplumlara çeşitli alanlarda hizmet götürmektir Sonda roketleri Ay programları NASA Ay’a astronot göndermeden önce uzun süre araştırma yapmıştır 1961-65 arasında 9 Ranger, 1966-68 arasında 7 Surveyor ve 1966-67 arasında 5 Lunar Orbiter olmak üzere toplam 21 robot sonda göndermiştir Ranger’larda dört tanesi başarılı olmuş ve bunlar doğrudan Ay yüzeyine çarpmışlardır Kazadan ! önce fotğraf çekip göndermişlerdir Surveyor sondaları Apollo uzay araçlarının ineceği yeri belirlemişlerdir Lunar Orbiter serisi ise Ay’ın %99’unun haritasını çıkarmıştır Uygulama Programları Toplumlara ekonomik ve kültürel yarar sağlayan yer uydularının sayısı gün geçtikçe artmaktadır Bunlar hizmet alanına göre iletişim, meteoroloji, doğal kaynaklar, haritacılık, yer bulma ve yönlendirme gibi sınıflara ayrılabilir Bunlar içinde en önemli olanı askeri uydulardır Bu hizmetlerden başlangıçtan bu yana Türkiye de yararlanmıştır MTA, Meteoroloji GM, Harita GM, DSİ, TPAO gibi devlet kurumları çalışmalar yapmıştır