Roket Bilimi

0

Roket bilimi eski Çinli simyacıların barutu icat ettiği MÖ 280’den bu yana varlığını sürdürüyor. İlkin havai fişeklerde kullanılan barut çok geçmeden kendine ateşli oklarda, bombalarda ve birçok yerde kullanım alanı buldu. Yüzlerce yıl boyunca roketler silah olarak kullanıldı. 20. yüzyıla geldiğimizde Robert Goddard’ın ilk sıvı yakıtlı roketi yapmasıyla modern roket çağı başladı. Günümüze kadar yalnızca NASA‘nın Cape Canaveral üssünden 500 civarı fırlatma işlemi yapıldı ve dünyanın her yanındaki uzay üslerinden roketlerle fırlatılan uydu sayısı 5.000’i aşıyor.

Cape Canaveral Üssü

“Roket” terimini otomobilden tutun da sırt jetlerine kadar her şeyi tanımlamakta kullansak da birçoğumuz bu sözcüğü görünce aklında ilk olarak “uzay yolculuğu” canlanıyor. Çoğu roketin temel tasarımı aynı: Bunlar genelde tüpe benzeyen ve bileşenlerin üst üste dizildiği yapılar. Roketler; roket yakıtı (yakıt ve oksitleyici karışımı), bir ya da birden çok motor, stabilizasyon aygıtları, gazların hızlanıp genişlemesi için bir nozül içeriyor. Ne var ki bu temel bileşenlerin de birçok çeşidi var.

Günümüzde yaygın olarak kullanılan yakıtlar kerosen (RP-1), sıvı hidrojen ve hidrazin.

Roketlerin temel olarak iki türünden söz edebiliriz. Bunlar katı yakıtlı ve sıvı yakıtlı roketler. İlk gruptakiler eski barut roketlerine benziyor. Uzay uygulamalarında katı yakıtlı roketler genelde ihtiyaç duyulan sıvı yakıt miktarını ve araçların toplam kütlesini azaltmak için itici olarak kullanılıyor. NASA uzay mekiklerinin katı roket iticilerinde yaygın olarak kullanılan katı roket yakıtına örnek olarak amonyum perklorat, alüminyum, demir oksit ve hepsini birbirine bağlayacak bir polimerden oluşan kompozit maddeyi gösterebiliriz. Bu roket yakıtı bir kaba yerleştiriliyor. Katı yakıtlı roketler bazen tek başlarına, hafif cisimleri alçak Dünya yörüngesine oturtmakta kullanılıyor; fakat çok ağır bir nesneyi Dünya yörüngesine ya da uzaya fırlatmak için gereken itkiyi sağlayamıyorlar. Ayrıca onları kontrol etmek ve bir defa tutuştuktan sonra durdurmak zor olabiliyor.

1700’lü yıllarda bir Hint Prensi tarafından Mysore Savaşı’nda tekrar kullanılana kadar roketler, topçuluktaki ilerlemeler yüzünden neredeyse tümüyle unutulmuştu.

Yerden kalkmanın zorluğu Dünya‘nın yerçekiminin gücü yüzünden. O yüzden de itki, yani roketin gücü pound ya da Newton cinsinden ölçülüyor. Bir pound itki, bir poundluk (454 gram) bir nesneyi Dünya’nın yerçekimine karşı durağan halde tutmak için gereken kuvvet miktarı. Bir roket hareket ettirmeye çalıştığı cisimden (yükten, yani uzay aracı ya da uydudan) çok daha fazla ağırlıkta yakıt taşır. Nedenini anlamak için bir balonu şişirip bıraktığınızda neler olduğunu düşünün. Balon odada uçar çünkü içinden kaçan hava molekülleri bir kuvvet uygulamaktadır. Newton’un üçüncü hareket yasasının uygulamasıdır bu.  Ama balon sadece kendini iter, roketlerinse yakıtın ağırlığını da kapsayan kütlelerinden daha fazla itki oluşturması gerekir. Örneğin uzay mekiği toplamda 4,4 milyon pound (2.000 ton) ağırlıktadır ve 230.000 pound (104 ton) yük taşıyabilir. Bunu kaldırmak için, itici roketlerin her biri 3,3 milyon pound itki sağlarken ana tanktaki üç motorun her biri 375.000 pound itki yaratır.

Roketler binlerce yıldır var ama altında yatan bilim, Isaac Newton 1687’de Mathematica kitabını yayımlayana kadar anlaşılmamıştı.

Sıvı yakıtlı roketlerin avantajı, yakıt kullanıldıkça kütlelerinin azalmasıdır. Bu da zamanla ivmelenmeyi artırır. Ayrıca sıvı yakıtlı roketlerin enerji içeriği katı yakıtlı roketlerinkinden daha fazladır. Bunlar genelde ayrı tanklarda tutulan ve yanma odasında bir araya getirilen bir akaryakıttan ve bir de oksitleyiciden oluşur. Denetim sistemleri, ihtiyaç duyulan itkiye bağı olarak yanma odasına giren yakıt miktarını belirler. Sıvı yakıtlı roketler durdurulup tekrar çalıştırılabilir.

Dünya’nın yer çekiminden kurtulabilmek için gereken kaçış hızı: 40.000 km/sa.

Fırlatma konumu da roketlerin daha verimli olmasını sağlayabiliyor. Avrupa Uzay Ajansı (ESA) üyesi Fransa, Fransız Guyanası’nda bir uzay üssü kurmayı tercih etti. Bunun nedeni sadece suya değil, aynı zamanda ekvatora yakınlığı. Bir roketi ekvator civarından doğuya doğru fırlatırsanız Dünya’nın saniyede 465 metrelik dönüş hızının yarattığı enerjiden de faydalanabiliyorsunuz. Bu, bir roketi yere eşzamanlı yörüngeye yerleştirmenin daha kolay olduğu anlamına geliyor çünkü roketin rotasında daha az düzeltme yapmak gerekiyor.

Kaynak: How It Works

Cevap bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.