uzay araçları nelerdir

Yer Çevresinde Yörüngeye Giren Uydular
Kutup Yörüngeli Uydular
Ekvatoral Uydular
Rastgele Uydular
İnsanlı Uydular

Nadir olarak tek başlarına kullanılırlar. Mutlaka bir yükü vardır. En azından taşıdığı alet için bir enerji kaynağına ve haberleşme için alıcı ve vericilere ihtiyaç vardır. En basit astronotik roketlerde yük çok küçüktür. Bunlar genellikle atmosfer dışına çıkmazlar. Kısa süreli astronomik ve meteorolojik gözlemler amacıyla kullanılırlar. Roket atılır, belli bir yüksekliğe çıktıktan sonra roketin içindeki alet gerekli ölçümleri yapar. Daha sonra roket belirlenen bir yere düşürülür. Düşen kapsül bulunur kaydedilen bilgiler elde edilir. Bu yöntem sonraları terkedildi. Onun yerine roket hedef yükseklikte bilgi topladıktan sonra bilgileri radyo vericisiyle yer istasyonlarına iletir. Düşen kapsül aranmaz. Bu amaçlı roketler genellikle atmosferin üst tabakalarına ait ölçümlerin yapılmasında, güneş gözlemlerinde, uzaydan gelen kısa dalgaboylu çalışmalarda kullanılırlar.

Uzay araçlarını genelde iki gruba ayırırız:

1. İnsanlı uzay araçları
2. İnsansız uzay araçları

Bunlarda girdikleri yörüngelere göre üçe ayrılırlar:

1. Yer etrafında yörüngeye girecek olanlar
2. Ay çevresinde yörüngeye girecek olanlar ya da Ay’a inecek olanlar
3. Gezegen yörüngelerine girecek olanlar ya da Güneş çevresinde dolananlar

İnsansız uzay araçlarının Yer’i terk ettikten sonra geri dönmelerine gerek yoktur. Ancak insanlı olanların yere dönmeleri gerekmektedir. Bu nedenle içlerinde insan metabolizması için gerekli olan donanımın bulunması gerekmektedir.

Başka bir sınıflama da amaca göre sınıflamadır. Buna göre:

1. Bilimsel amaçlı uydular (genelde tek bir uydudan oluşurlar)
2. Hizmet amaçlı uydular (birden fazla uydunun ortak çalışması vardır, örneğin, meteroloji uyduları, haberleşme uyduları bu türdendir)
3. Askeri amaçlı uydular (erken uyarı sistemleriyle donatılmış aynı zamanda askeri haberleşme amacıyla kullanılırlar)
4. Casus uyduları, yapıları, amaçları, ömürleri saklı tutulan, düşman topraklarını gözleyen uydular
5. İmha uyduları, askeri uyduların bir cinsidir. Düşmana ait bir askeri veya casus uyduyu işlemez hale getirmek için fırlatılan uydulardır. Bir bomba olarak düşünülebilir.

YER ÇEVRESİNDE YÖRÜNGEYE GİREN UYDULAR

Bu tür uydular genellikle insansızdır. Şu anda yer yörüngesi etrafında binlerce uydu bulunmaktadır. Uydu bir merkezi cisim etrafında (yer, gezegen, güneş gibi) eliptik veya dairesel yörüngeye girmek üzere imal edilmiş araçlardır. İçlerinde ve dışlarında yapacakları işe göre uygun aletlerle donatılmıştır. Kabaca bir uydunun yapısı incelenirse, şu kısımlardan oluştuğu görülür:

1. Uyduların dışları: Uydunun dış kısımları gümüş veya altın bir baraka ile kaplanmıştır (özellikle tüm haberleşme uyduları, iç gezegenlere gönderilen uydular ve ay modülleri). Bu tabakanın en belirgin özelliği yansıtıcı olmasıdır. Güneş ışınları yansıtılarak uydunun ısınması engellenmiş olur. İkinci neden ise özellikle altının iyi bir iletken olmasıdır. Yer yörüngeli uyduların büyük bir kısmı Van Allen manyetik kuşakları içersinde bulunurlar. Bu kuşaklar güneşten ya da yıldızlar arası ortamdan gelen yüklü parçacıkları hapsederek, kutup ışımasına neden olurlar. Bu parçacıkların oluşturdukları elektrik alan uydudaki elektronik aletlerin çalışmasını engeller. Altın barak oluşan elektriği toplamaya yarar. Özellikle haberleşme uydularının anten bağlantıları bile altın barak ile kaplanmıştır. Üçüncü bir neden ise mikron büyüklüğündeki asteroidlerin uydunun iç kısımlarına zarar vermesini engellemek içindir.
2. Haberleşme Sistemleri: Eğer uydu ölçüm yapıyorsa, örneğin astronomik amaçlı ise yıldızları, gezegenleri, güneşi ya da derin uzayı inceliyor demektir. Ölçümleri radyo sinyalleri ile yeryüzüne ulaştırıyordur. Uydudaki bilgi yerdeki belli istasyonlara belirli zamanlarda aktarılır. Haberleşme uyduları ise yeryüzünün belli bir bölgesinden gelen sinyalleri diğer tarafa aktarırlar (devletler ve kıtalar arası telefon konuşması, TV yayını vs.). Bu tür uydulara yansıtıcı uydular denir. Bunun dışında uydu ile bizzat haberleşmeyi sağlayan sistemler vardır. Bu sistemler yardımı ile uydunun yeri, enerji durumu, hızı tespit edilir. Ona görede gerekli yörünge düzeltmeleri yapılır.
3. Bilgisayar ve veri toplama sistemleri: Dedektörler, radyo antenleri, teleskoplar, kameralar vs.
4. Güç kaynakları: Güç kaynağı bir uydunun en önemli kısmıdır. Uydu üzerindeki elektronik ve mekanik donanımı çalıştırmak için enerjiye ihtiyaç vardır. Bu enerji ya imalat sırasında kendisine yüklenmiş piller (doldurulmuş pil veya atom pilleri) vasıtasıyla karşılanır. Ya da uydu enerjisini dış ortamdan tedarik eder. Dış ortamdan (Güneş’ten) enerji güneş panelleri ya da güneş pilleri yardımıyla sağlanır. Bu tür elde edilen enerji elektronik aksam için gereklidir. Bunun dışında uyduların yörünge düzeltmelerinde belli bir eksoz hızı elde etmek için itme kuvvetine ihtiyaçları vardır. Bu tür enerji ile genellikle imalat sırasında uyduya yüklenir (yanıcı ve yakıcı sıvı yakıtlar) ya da uzay mekikleri vasıtasıyla yörüngede yakıt nakli yapılır.
5. Pozisyon belirleme ve sabitleme üniteleri: Uydular güneş ışınlarından korunmak için kendi eksenleri etrafında dönerler. Bu dönme düzgün olmak zorundadır ve daima kontrol edilir. Belli bir yıldıza kilitlenme için uydunun pozisyonu çok önemlidir. Ayrıca astroid veya yörüngedeki bir uydu artığı ile çarpışma uydunun kontrolden çıkmasına neden olabilir.

Uyduların şekilleri, yörünge yükseklikleri yapacakları işe göre seçilir. Eğer yer yörüngeli bir uydu ise, uydunun dolanma peryodu yörüngenin yarı-büyük eksenine bağlıdır.

H (km)V1(m/sn)T (sn)150781487.49200778988.34300772690.52500761394.6210 007350105.120006898127.250005919201.3100004933347. 735786030751436=23s 56d

Yukarıdaki tablo yeryüzünden farklı uzaklıklardaki yörüngelere ait değerlerdir. Eğer yörünge elips ise H uzaklığı uydunun enöte noktasındaki uzaklık ve hızı vermektedir. Bir uydunun yerin çekim etkisinden kurtulabilmesi için kabaca 10 km/sn hız kazanması gerekir. Yer yörüngeli uyduların enberi hızları hiçbir zaman 10 km/sn’ yi aşamaz. Eğer daha büyük yörüngeler (gezegenler arası ya da güneş merkezli yörüngeler) gerekiyorsa, ilk yörüngeden fırlatılış hızları şöyledir:

H (km)V2(m/sn)0111802001101040010840100010390

[IMG]http://www.istanbul.edu.tr/fen/astronomy/ders_proje/pic/uydu1.jpgdolunay

Ancak Güneş merkezli yörünge çizen uydularda hızlar oldukça yüksektir. Örneğin Halley kuyruklu yıldızını incelemek için gönderilen beş uydunun Halley’e göre rölatif hızları şöyledir:

Sonda1986Halley Uz. (km)Hız (Halley’e göre) (km/sn)Vega 1 6 mart889079.2Vega 2 9 mart803076.8Sakigake11 mart6 910 000 -Suisei 8 mart151 00073Giotto14 mart60568.4

KUTUP YÖRÜNGELİ UYDULAR

Bu tür uydular, yeryüzünün boylam çizgilerine paralel olarak dolanırlar. Yer küresi döndüğü için devamlı olarak yeryüzünün farklı bölgelerini gözlerler. Genelde Yer’in iyonosfer tabakası, kutup bölgeleri, okyanuslardaki akıntılar, erozyon, tarımsal ürünlerin tespiti, yeryüzünün fotoğrafının çekilmesi, askeri bölgelerdeki hareketlilik, maden ve petrol yataklarının tespiti gibi, yer küresine ait bilgi toplama işleri bu tür yörüngeli uydular vasıtasıyla yapılırlar. Bazı meteoroloji uyduları da kutup yörüngeli olarak atılabilmektedir. Alçak yörünge uydularıdır ve dolanma peryotları kısadır.

[IMG]http://www.istanbul.edu.tr/fen/astronomy/ders_proje/pic/uydu2.jpgdolunay

EKVATORAL UYDULAR

Yer’in ekvator düzlemine paralel ve o düzlem içinde dolanan uydulardır. Yörüngelerinin en öte noktası yaklaşık olarak 36000 km, peryodları da 24 saat civarındadır. Bu nedenle yeryüzünden bakıldıklarında sabit görünürler ve ampul uydu diye adlandırılırlar. Göz ile bakıldığında yıldız sanılabilirler. Haberleşme amacıyla atılan uydular, erken uyarı askeri uyduları, meteoroloji uyduları bu tür uydulardır. Yaşam süreleri daha uzundur.

RASGELE UYDULAR

Genellikle yörüngeleri yer ekvatoruyla belli bir açı yapan uydulardır. Çoğunlukla haberleşme ve meteoroloji uydularıdırlar.

İNSANLI UYDULAR

İlk insan taşıyan uydu Sovyetler Birliği’nin 12 Nisan 1961 de fırlattığı Vostok-1 uydusudur. Böylece Sovyetler Birliği içinde insan bulunan bir uyduya tam bir dönüş yaptırmayı başarmışlardır. Uzaya çıkan bu ilk insanın adı Yuri Gagarin idi. Sovyetler daha sonraları da uzaya gönderdikleri uyduları karaya indirmeyi başarmışlardır. İnme olayı, uydu atmosfere girdikten sonra, atmosferin alt kademelerinde paraşüt açarak sağlanmıştır. Halbuki bugün bile ABD paraşütle karaya uydu dönüşü yapamamaktadır. Bunun için uzay mekiği teknolojisini geliştirmiştir. Sovyetler Birliği’nin Vostok, Salyut, Soyuz serileri ile ABD’nin Mercury ve Gemini serilerine ait uydular insanlı ya da canlı yük (deney hayvanları) serilerdir. Uydunun yeryüzüne dönen canlı taşıyan kapsül kısmı son derece ısıya dayanıklı bir koruyucu ile kaplanmıştır. Bunun nedeni atmosfere girdiğinde sürtünmeden dolayı kapsülün erimesini önlemektir (yıldız kayması olayını düşününüz).

Atılış TarihiAdıAğırlık (kg)Ömür (km)UzaklıkÖzellik12 Nisan 1961Vostok-147250g 01s 18d181-327İlk insanlı uçuş6 Ağustos 1961Vostok-247221g 01s 18d183-244İki insanlı16 Haziran 1963Vostok-647134g 23s 06d181-231İlk kadın kozmonot6 Ekim 1964Cosmos-4753001g 00s 00d177-418Test amaçlı14 Ekim 1964Voskhod-153201g00s 08d177-408Üç insanlı22 Şubat 1965Cosmos-575600Yörüngeye girmedi175-512 -18 Mart 1965Voskhod-256821g 02s 02d173-498İki insanlı2 Temmuz 1965Cosmos-?5700 – -Köpek taşıyordu22 Şubat 1966Cosmos-10570022g 00s 00d187-9042 köpek, biolo araştırması

Tablo: Sovyetler Birliği’ne ait ilk uyduların bazı özellikleri

1985 yıllarından sonra uydular tek amaçlı olarak fırlatılmıyorlar. Bir uydunun üzerine farklı amaçlı aletler yerleştirilerek daha çok bilgi toplama yoluna gidiliyor. Ayrıca yörüngeye bir uzay laboratuarı görevi gören ve içinde insanların yaşayabileceği kabinler bırakılıyor. Bunlara genellikle uzay laboratuarları deniyor. Buralara malzemeler ve insanlar belirli dönemlerde gidiyorlar. Ancak bu tür incelemeler büyük maliyet gerektirdiğinden birçok ülke birleşerek böyle büyük projeleri gerçekleştirebiliyorlar. Örneğin European Space Agency (ESA) tarafından 1982 yılında ERS (Remote Sensing Satellite) adı verilen bir proje başlatıldı ve ERS1 (1991) ve ERS2 (1993) uyduları yeryüzünden yaklaşık olarak 777 km yükseklikte bir yörüngeye oturtuldular. BU uydular kutup yörüngeli uydular olup Yer’in belirli bir noktasından 15.3 günde bir geçecek şekilde yörüngelerinde dolanıyorlardı. Spektral bandı 5.3 GHz ve 3.7, 11, 12 mikronda yeryüzünü taramaktaydı. Ticari amaçlı uydular olup çözünürlüklerine göre elde ettikleri haritalar satılmaktadır. Ayrıca Japonlar 1987 de MOS (Maritime Observation Satellite) adını verdikleri bir proje başlattılar ve 19 Şubat 1987 de MOS1 uydusunu 908 km yükseklikte bir yörüngeye oturttular. Gerek Avrupalıların gerekse de Japonların uyduları aynı amaçlıydı. Bu uydular özellikle infrared, görsel ve mikrodalga boyunda gözlemler yapıyorlardı. Aynı yıllarda yani 1987’li yıllarda Ruslar Cosmos serisi uydularla, uzayda laboratuar kurup deney ve gözlem yapma yollarını arıyorlardı.
Bu arada ABD ve Fransa ayrı ayrı projeler geliştiriyorlardı. Birden fazla uydu aynı amaçla çalışarak, yeryüzündeki değişiklikleri tespit edecekti. Bu amaçla ABD 27 Eylül 1985 de LANSAT projesini, Nisan 1986 da Fransa’da SPOT (Satellite Pour Observation de la Terre) projesini başlattılar. LANSAT uyduları 700 km yükseklikte, SPOT uyduları 832 km yükseklikte yörüngelere oturtuldular. Yörüngede 7 LANSAT ve 4 SPOT uydusu vardır. Bunlardan bazıları ömürlerini doldurmuştur. Bu uydular çeşitli dalgaboylarında yeryüzünün detaylı haritasını çıkararak madencilik, orman sanayi, tarım ve askeri sektörlerde hizmet vermektedir. SPOT4 uydusunda 10 m çözünürlüğe kadar inilmiştir. Bugün LANSAT verileri, içinde Türkiye’ninde bulunduğu birçok ülkenin bilimsel merkezleri tarafından incelenmektedir.
Bunların dışında Yer dışı bilimsel araştırmalar için (astronomik amaçlı) bazı uydularda Yer çevresinde yörüngeye oturtulmuştur. Örneğin Haubble Uzay Teleskobu.

UyduAdetAtılış TarihiAğırlık (kg)Yer’den Uzaklığı (km)TIROS Serisi101960-63717-854837-1119ESSA Serisi91966-69131-1591561-1637NIMBUS Serisi3-71969-78545-10921700NOAA Serisi111970-881030875

Tablo: ABD’nin kutup yörüngeli meteoroloji uyduları

Rusya’nın ise,

30 adet Meteor I serisi 1969-78
4 adet Meteor II serisi 1975-89
2 adet Meteor III serisi 1985-88

meteoroloji uyduları vardır. Ağırlıkları bilinmemektedir, yerden ortalama uzaklıkları 980 km dir. Çin Cumhuriyeti ise 1988-90 arasında Fengyun1 ve 2 uydularını 904 km yükseklikte bir yörüngeye oturtmuştur. Bunlardan başka peryodu 24 saat yüksekliği 36000 km olan ekvatoral uydularda vardır. Bunlara ampul uydular denir. Genellikle haberleşme ve radyo, TV yayını için kullanılırlar. Bu uyduların ağırlıkları 293 kg ile 834 kg arasında değişir. Aşağıda bu amaçla atılmış uyduların adları vardır.