Çevrimdışı

Uydu nedir?

Güneş sistemindeki gezegenlerin etrafında gezegenden ayrılmadan dönen gök cismi. Uyduya peyk ismi de verilmektedir. Başlıca iki çeşit uydu veya peyk vardır. Bunlardan birincisi tabii uydudur. Bunun en güzel örneği dünyanın uydusu olan ay’dır. İkincisi ise sun’i uyduduruydu

Tabii uydu: Gezegenler içinde en çok uydusu olan Jupiter’dir. Tam 12 uydusu vardır. Hiç uydusu olmayan gezegenler ise Venüs, Plüton ve Merkür’dür. Jupiter’in 12 uydusunun en büyüklerinden dördünün 1610 yılında ilk yapılan teleskopları kullanarak Galile’nin keşfettiği bilinmektedir.

Çok değişik büyüklükte uydular mevcuttur. Mesela Merih’in uydusu Deimos’un çapı 56.000 km’dir. Yer kürenin çapının 12.000 km olduğu hatırlanırsa, büyüklüğü hayal edilebilir. Hacmiyse 125 defa büyük demektir. 8 km çapında uydusu olan gezegenler de mevcuttur. Ayın çapı ise dünyadan takriben dört defa daha küçüktür. Önemli ölçüde atmosferi bulunan tek uydu Titan’dır. Başka büyük uydularda da çok ince atmosfer tabakası bulunabilir.

Sun’i uydu (Peykler): Bu uydular, insanlar tarafından imal edilerek, dünya etrafında çeşitli gayelerle yörüngeye oturtulan mekanik sistemlerdir. Dünyanın etrafına sun’i bir uydu yerleştirilebileceği fikri ilk defa Amerikalı yazar Edward E. Hale’in The Brick Moon adlı hikayesinde insanların açık tesislerdeki haberleşme ve meteorolojik bilgi ihtiyacına destek bir uydu kullanımını konu almasıyla oldu.

1920 ve 1930’larda uyduların gerçekleştirilmesinin getirebileceği diğer faydalar birçok yazar tarafından yazılan kurgu-bilim yazılarında işlendi. İkinci Dünya Savaşında büyük roketlerin kullanılmaya başlanmasından sonra sun’i uydular ve bunların gerçekleştirilmesi üzerine ciddi çalışmalar yapılmaya başlandı. Ekim 1957’de Rusların, ilk uydu olan Sputnik-1’i yörüngeye oturtmasıyla uzay çağı da başlamış sayılabilir.

Sputnik-1’in ve hemen arkasından bir ay sonra içinde bir köpekle beraber Sputnik-2’nin yörüngeye yerleştirilmesi bütün dünyada ve bilhassa uydu projelerine 1955’te başlamış olan ABD’de sürprizle karşılandı. ABD, 1958 Ocak ayında Exploner 1 ve Mart ayında Vanguard 1 uydularını fırlatarak yarışa katıldı. O zamandan beri dünya etrafına irili ufaklı, basit veya karışık yapıda vazifeleri kısa veya uzun süren yüzlerce uydu fırlatılıp yörüngeye yerleştirildi.

ABD, Rusya, İngiltere, Fransa, Kanada çeşitli gayelerle uydular geliştirdiler. Çin, Batı Almanya, İtalya, Japonya, Avustralya ve Hindistan da kendi veya diğer ülkelerin roketleriyle uzaya uydu fırlatan diğer ülkelerdir.

Peyklerin kullanılış yerleri: Atmosferin menfi tesirleri yerden yapılan gözlemelerde uzayın görüntüsünü bozduğundan veya engellediğinden, ancak uydular sayesinde insanlar uzayı sıhhatli bir şekilde takip edebilmek imkanına kavuştular. Jeofizik (yer fiziği) alanında da yer yüzündeki değişmeleri uzun süreli gözlemlerle tespit edebilme imkanı verdiklerinden iyi bir şekilde kullanılmaktadırlar. Başlıca kullanma alanları şunlardır:

1. Atmosfer ve stratosfer (yukarı atmosfer)in karakteristiklerinin gözlenmesi ve araştırılması.
2. Dünya etrafındaki enerji partikülleri, planetler arası boşluktaki ortam, elektromanyetik radyasyon, yerçekimi ve manyetik alanlar; atmosfer gibi fiziki olayları ve bunların birbirlerine etkilerinin incelenmesi. Yıldızlar, planetler, güneş sistemleri, galaksiler, kuyruklu yıldızlar ve benzeri birçok uzay cisimlerinin incelenmesi.
3. Uzay cisimlerinin incelenmesi.
4. Biolojik deneyler.
5. Haberleşme, eğitim, televizyon sinyal iletimi, hava tahmini (meteoroloji), denizcilik, haritaların yenilenmesi, askeri gayeler gibi ilmi olmayan sahalar. Apollo programında olduğu gibi uzay programlarını da destekleyen uydular vardır.

Peyklerin yörüngeye yerleştirilmesi: Uydular genellikle dünyanın belli noktalarındaki sabit fırlatma tesislerinden fırlatılırlar. Bunlardan bazıları ABD’de Cape Kenedy, Fla, Western Test Kenge, Vanderberg Askeri Hava Üssü, Rusya’da Baykonur, Kazakistan ve Plesetsk Mar Archangel, Avustralya’da Woomera’dır. Bu uzay limanlarında uyduları tamir, montaj, kontrol ve roketlerle fırlatılması gibi bütün lojistik destek sağlanabilir. Bu üslerin belirli yerlerde seçilmesinin bir sebebi de bunların birçok yer kontrol istasyonu ile birlikte beraber çalışan sistemin bir parçası olmalarının mecburiyetidir. Bu üslerin kendi radar, optik takip ve diğer birçok gerekli tesise de sahip olmaları, uydularının fırlatma ve yörüngeye oturma arasında takiplerinin sağlanması bakımından önemlidir. Kontrol ve test: Fırlatmadan önce gayet ayrıntılı kontrol ve testler gerçekleştirilip her şeyin tam olduğuna karar verilmelidir. Çünkü nakliye sırasında dış şartların etkisiyle veya füzeye montaj dolayısıyla bozulma ve uygunsuzluklar meydana gelebilir. Hem roket hem uydu ve bunların beraberce çalışan sistemleri kontrol edilmelidir. Bu kontrollar geri sayma ve fırlatmaya kadar devam eder.

Montaj şartlarının kontrollarından başka bütün bu anlatılan testler fırlatma rampasında gerçekleştirilir. Bu testlerden sonra bile diğer bazı faktörler gözönüne alınmalıdır. Mesela emniyet faktörü bunlardan biridir. Diğer bir önemli faktör roketin tespit edilen varış yörüngesine göre tespit edilen fırlatma koridorunda takip istasyonlarının denetimi altında fırlatılmasıdır. Rüzgar hızı ve meteorolojik şartlar da fırlatmayı önemli ölçüde etkileyebilir.

Roketin dünyanın dönme hızından faydalanabilmesi için doğuya doğru yollanmasının ve yörüngeye oturacağı düzleme en yakın olduğu noktaya gelindiğinde ateşleme yapılarak minimum yakıt sarfiyatıyla fırlatılmasının da önemi büyüktür. (Zamanın tespiti ve ateşlemenin zamanında yapılması). Bu zaman geçirildikçe yörüngeye oturabilmek için gerekli hız ve yakıt artacak, aracın imkanlarının aşılması halindeyse fırlatmanın daha ileri bir tarihe bırakılması gerekecektir. Yörüngenin tayini: Uydunun yörüngeye oturtulabilmesi için uyduya (diğer bir ek kuvvet uygulaması gerekmeden) onu yörüngede tutabilecek bir hız verilmesi gerekmektedir. Yörünge yükseldikçe uydunun ömrü artar. Alçak yörüngeler atmosferle sürtünmeye sebep olacağından uydu hızını kaybedip geri düşebilir. Çok yüksek yörüngelerdeyse ay ve güneşin çekimleri gözönüne alınmalıdır. Bu gibi hallerde uydunun yörüngesinin muhafazası için kendi tepki sistemlerinin bulunması ve bunların kullanılması gereklidir.

Peyklerin ana yapısı: Uydunun ana yapısı, kullanma alanları, ömrü, mevcut aletleri, tahrik sistemi ve diğer yardımcı sistemler gözönüne alınarak tasarlanır. Yapısı gerekli mukavemette ve en hafif (minimum) ağırlıkta olmalıdır. Dizaynın basit olması imalat ve montaj maliyetini düşürmek için gereklidir. Uydudan ayrılacak deney tesisatları için kullanılan patlayıcı vidalar kullanıldığında, nükleer tahrik istendiğinde ve diğer bazı özel gayeler sözkonusu olduğunda uydunun dizaynında özel problemler çıkabilir ve yapı karışabilir. Diğer dizayn problemleriyse titreşim, ses, manyetik alan etkileri, radyasyon, toz ve küçük meteorların etkilerinden korunma olarak sayılabilir.

Genel uydu şekilleri basit küre ve silindir veya daha karışık olmakla beraber uydunun ekseni etrafında dönmesi sırasında stabil olması için simetrik şekillerde tercih edilir. Bağımsız üniteler, ek deney paketleri ve modülleri uydu dizaynını ekseriya değiştirirler. Bu yüzden poligon (çok kenarlı) kenarlarında alet tespit kısımları olan silindirler en çok kullanılan şekillerdendir. Gözleme uyduları genellikle uzantılara sahip bir yapıdadırlar. Uydulara tespit edilmiş güneş panoları sık rastlanılan bir özelliktir.

Güç temini: Güç temininde esas ana gücü sağlayan enerji kaynağının uydu sistemlerinin kullanabileceği şekle dönüştürülmesidir. Gerekli güç birkaç wattan yüzlerce wata kadar, yapılan işe ve ömre bağlı olarak, değişebilir. Güç kısa süreli işleyebilen bataryalar veya uzun süreli kullanılabilen güneş panoları ve radyoisotop (atom pilleri) cihazlar vasıtasıyla temin edilebilir. Güneş enerjisi en genel güç kaynağıdır. Uzayda güneş enerjisinin sonsuz olması ve bol bulunması, direk olarak elektrik enerjisine çevrilmesi avantaj sağlar. Güneş enerji üniteleriyle birlikte kullanılan kimyevi batarya üniteleri uydunun dünyanın gölgesine girdiğinde enerji ihtiyacını karşılarlar. Güneş enerjisi aynı zamanda kimyevi bataryaların şarj edilmesinde de kullanılır. Güneş enerji tesisatlarının pahalı olması çok yer kaplaması ve güneş panolarının meteorlar ve radyasyon sebebiyle tahribata uğrayabilmeleri başlıca mahzurlarıdır.

Yakıt hücrelerindeki yakıt oksitlenerek güç elde edilmesini sağlar. Ağırlıklarına göre verdikleri enerjinin
düşük olması dolayısıyla ancak kısa süreli uydu sistemlerinde kullanılır.
Ayrıca turbo jeneratörler güneş veya nükleer enerjiden elde edilen ısı enerjisinin elektrik enerjisine çevrilmesinde kullanılırlar.

Haberleşme sistemleri: Uzaktan fiziki ölçme yapma tekniğine telemetre denir. Uydunun telemetre sistemine bilgi girişi uydunun sensorları ile sağlanır. Sonra bu bilgiler değerlendirilmek üzere yer istasyonlarına aktarılır. Bu haberleşme sistemi bütün uydularda mevcuttur. Uydunun gönderilen sinyalleri kabul edebilmesi (alabilmesi) uydunun kontrol edilebilmesinde veya bir bozukluk varsa düzeltilebilmesinde gerekli olur.
Uzayda haberleşme gayesiyle özel antenler, alıcılar, ileticiler ve güç sistemleri kullanılır. Bunlar genellikle yüksek emniyetli ve hafif yapıdadırlar. Haberleşilecek yer istasyonunun takip edilmesi için de takip ve cevaplayıcı radyo vericileri gibi özel aletler bulundururlar. Ayrıca kodlayıcılar ve çeviriciler gibi bilginin giriş-çıkışında sinyalleri kullanılabilecek faydalanabilecek hale getiren tertibatlar bulunur. Uydunun çalışması sırasında elde edilen bilgiler devamlı yayınlanmak yerine teyp ve hafıza ünitelerinde geçici olarak depolanıp gerektiğinde yer istasyonlarına iletilir.

Uydunun haberleşme sistemleri diğer eş frekanslı radyo sinyallerinden de etkilendiğinden karşılıklı haberleşme en aza indirilmelidir. Sistem manyetik tesirlerden de rahatsız olabileceğinden buna da karşı tedbir alınmalıdır. Antenlerin uydunun bakış açısını kapamayacak şekilde yerleştirilmesi ve bunların ısı değişimi, uydunun hızla dönmesi gibi olayların tesirleri, dikkate alınması gereken diğer problemlerdir.

İlmi gayeli cihazlar: Uyduya yerleştirilen elektronik ve diğer cihazlar uzayda karşılaşılan büyüklüklerin tespiti, ölçülmesi, kayıt edilmesi uzaktan fiziki olarak ölçülmesi, işlenmesi ve analizi gayesiyle kullanılırlar. Bunlar olmadan uyduların bize faydalı işler görmeleri imkansızdır. Bu cihazların ana kısımları sensor denilen, sinyalleri algılayan ve bunları kuvvetlendirerek diğer cihazlar tarafından öçülüp değerlendirilebilecek hale getiren kısımlarıdır. Genellikle fiziki girişler elektrik sinyallerine dönüştürülürler.

Uydunun cihazları hafif, güvenilir olmalı ve titreşim, sarsılma, manyetik tesirler, ısı değişimi gibi olumsuz faktörlerden etkilenmemelidir. Uydudaki cihazlar birbirleriyle uyum içinde çalışmalı, kolayca kontrol edilebilip düzeltilmeli ve uygun kapasitede olmalıdırlar. Bunlar aynı zamanda boşlukta basınçsız ortamda çalışabilecek şekilde yapılırlar.
Büyük uydularda birçok deneyin yapılması için hususi sistemler de yer alabilir. Küçük uyduların kapasitesi daha dardır.

Uyduların çoğu yeryüzüne ait olayları incelemelerine rağmen bazı uydular biyolojik olayları ve uzaydaki cisim ve olayları incelemek için kullanılırlar. Atmosfere gelen radyasyon miktarını, iyonosfer ve güneş fiziğini inceleyen aletlere sahip uydular geliştirilmiştir: Uydularda kullanılan bazı aletler kütle ölçüsü, elektrostatik analizci, radyometro iyonizasyon odası, mikrometteor dedektörü, kronograf, geiger sayacıdır.
Kontrol cihazları: Bunlar uydunun ana ve yardımcı sistemlerini, bulunulan ortamın, yörünge ve yüksekliğini kontrolü için kullanılırlar. İstenilen her an uydunun çalışması, sıcaklık, basınç, yakıt durumu, kontrol edilerek dünyaya bildirilebilir. Bu ölçmeler sayesinde yer istasyonları güçlükleri ve problemleri tespit ederek bunların çaresi için gerekli adımların atılmasını sağlayabilirler.

Çevre kontrol cihazlarının rolü uyduyu uzay ortamının veya uydunun kendi sistemlerinin meydana getirebileceği zararlı tesirlerden korumaktır. Bu alandaki ana problemlerden biri de iç sıcaklığın belli limitleri aşmamasıdır. Esas üstünde durulacak husus yüksek sıcaklıklar olmasına rağmen bazı cihazlar için alçak sıcaklıklar da problemlere sebep olur. Uydunun kendi etrafında dönmesi sağlanarak bir tarafının fazla ısınmaması sağlanabilir. Özel boyalar kullanılarak hassas bölgelere gelen ısının emilmesi veya yansıtılması sağlanabilir. Ayrıca termoelektrik esaslı soğutma sistemleri de bu gaye için kullanılabilir.

Manyetik ve radyasyon etkilerine karşı da gerekli koruma sağlanmalıdır. Radyasyon dış ortamdan gelebileceği gibi nükleer tahrik sistemleri kullanılması halinde iç kaynaklardan da radyasyona maruz kalınabilir. Fırlatma sırasında meydana gelebilecek basınç ve mekanik gerilmelere karşı da gerekli tedbirler alınmıştır.

Uydunun yörüngesinin kontrolü için gidilen yörüngenin ve uydunun pozisyonunun bilinerek karşılaştırılabilmesi gerekir. Bunun için uydunun yüksekliği yere gönderilen sinyaller yardımıyla tespit edilebilir. Güneş ve yıldız takipleri ve ufuk gözleyicileri manyetik alan ölçüleri bu alanda yardımcı olan cihazlardır.

Uydu uzayda görevli olduğu fonksiyonları yerine getirebilecek veya verimli bir şekilde çalışabilecek şekilde yöneltilmelidir. Uyduyu belirli bir yörüngede tutabilmek veya gerekirse yeni bir yükseklikteki başka bir yörüngeye oturtabilmek için çeşitli reaksiyon cihazları kullanılır. Mesela, uydunun dönmesini önlemek için yo-yo gibi uzayıp kısalabilen bir cihaz radyal olarak uzatılabilir veya uyduyu belli bir yükseklikte tutabilmek için ufuk takipçileri kullanılarak gerekli bilgi edinilebilir. Bazı araçlarda elektrik motorları ile tahrik edilen atalet çarkları (Jiroskop) kullanılır. Manyetik kavramlar, çekim ayarlama cihazları aerodinamik yüzeyler veya solar basınç vanaları gibi diğer aletler açı ataletini değiştirmekte kullanılır. Yay ve vikoz akışkanlardan faydalanarak uydulardaki istenilmeyen atalet kuvvetlerinin sönümlenmesi sağlanır.

ABD uydu rasathaneleri gibi büyük uydularda yörünge ve yükseklik kontrolu için çeşitli cihazlar kullanılır. Mesela, kırmızı ötesi (infrared) ufuk tarayıcıları, sernomekanizmalar, soğuk gaz jetleri, elektrik tahrikli volanlar bunlardan bazılarıdır. Ufuk tarayıcıları aracın volan ve gaz jetlerine sapmaları bildirerek aracın alt tarafının daima yer küresine doğru yönelmesini veya pozisyonunu ayarlamasını sağlar. Güneş takipcileri solar panoların güneşe göre pozisyonunun ayar ve kontrolu için kullanılırlar. Roketle tahrik: Gittikçe daha fazla uydu limitli bir manevra kabiliyeti sağlayan roket motorlarıyla donanmaktadır.
Bu çeşit uydular, yörünge değiştirebilirler, belirli bir yörüngede kalabilmek için manevra yapabilir, yeniden atmosfere girmekte ve düşme sırasında yere değmeden hemen önce ateşlenerek hızı frenlerler. Buna karşılık manevra roketleri ilmi gayeli uydularda pek kullanılmazlar. Telekominikasyon (haberleşme) alanında kullanılan sabit uydular yer küresinin belirli bir bölgesi üzerinde sabit durarak haberleşme hizmetlerine destek olurlar. Bu çeşit uydular hidrojen-perdesit roketleri kullanarak beş yıl süreyle yerlerini dünyaya göre sabit tutabilirler.

Bilgisayarlar: Bilgisayarlar uydularda gittikçe artan bir kullanma alanı bulmaktadır. Bunlar yörüngeyi kontrol edebilir, uydunun çalışması hakkında bilgileri depolayabilirler, uydunun topladığı ve ölçümlerini yaptığı, ilmi değerleri kayıt edip, depolayabilirler, zamana bağlı olayları kaydedebilir ve periyodik hadiseleri tespit edebilirler.
Günümüzde ve gelecekte uydular: İnsansız uyduların sayısı günümüz ve gelecekte gittikçe artan bir hızla çoğalmaktadır. Bunun yanında bir kısım insanlı uydu sistemleri de gerçekleştirilmiştir. Daha değişik programların çalışmaları yapılmaktadır.

İnsansız programlar: Meteorolojik, haberleşme, denizcilik gibi hemen hemen standartlaşmış uydu tiplerinin yanısıra kısaca ERTS "Earth Resources Technology Satellite" denilen dünyanın tabii kaynaklarını inceleyen uydular büyük faydalar sağlamaktadırlar. Bu uydular 1970’lerde gerçekleştirilerek ziraat, ormancılık, fiziki ve kültürel coğrafya, jeoloji, maden yatakları, su ve okyanus bilimlerinde çok bilgi elde edilmesine yol açmışlardır.
Mesela maden ve petrol endüstrileri her yıl petrol, metal ve diğer maden yataklarının aranmasında milyonlarca dolar (milyarlarca lira) harcamaktadırlar. ERTS uyduları fotoğraf, radar, radyo dalgaları ve diğer yollarla dünyadaki tabii kaynakların aranmasında kuvvetli bir destek olmaktadır. Bu cihazlarla yeryüzünün tabii yapısına ve çeşitli özelliklerine bakarak petrol ve maden araması bilhassa ulaşılamayan bölgeler için çok önemlidir.
Bu uydular vasıtasıyla su kaynaklarının bulunduğu yerlerde su miktarlarını, sulama imkanlarının ve sel tehlikesinin önceden tespit edilmesi imkan dahiline girer. Uzaydan çekilen fotoğraflar bilhassa biriken kar tabakalarının genişlik ve derinliğinin tespitiyle beklenen su miktarı ve buna bağlı olarak sulama ve elektrik üretim imkanı ve sel tehlikesi anlaşılabilir. Benzer şekilde ülkelerin tahıl üretim durumu ve kuraklık ve hastalıklardan meydana gelen felaketlerin tespit edilmesi de mümkündür.

Son yıllarda ise uyduların askeri gayelerle kullanılması önem kazanmıştır. Bu uydular hem düşmanın askeri birlik, teçhizat ve silahlarını çok hassas fotoğraflarla tespit etme imkanı verdikleri, hem de kullandıkları lazer silahları vasıtasıyla diğer uydu ve düşman füzelerinin havada imhasını mümkün kıldıklarından, günümüz ve geleceğin savaşlarında çok önemli ve stratejik bir silah haline gelmişlerdir. Süper güçler nükleer bir savaş durumunda uydular vasıtasıyla kurdukları erken uyarı sistemlerinden çok istifade edeceklerdir.

Uyduların bir başka kullanma sahası da meteoroloji tahminleridir. Bugün uydular vasıtasıyla çekilip gönderilen fotoğraflar yardımıyla günlük meteoroloji tahminleri gayet hassas olarak yapılabilmektedir. Bu fotoğraflardan atmosferdeki hava hareketleri, alçak ve yüksek basınç alanları, rüzgar ve bulutların durumu gayet doğru olarak tespit edilebilmektedir. Bu sayede günlük hava tahminleri yanında dünyanın çeşitli bölgelerinde meydana gelen kasırga ve tayfunların, diğer atmosfer olaylarının çıkış yerleri ve sebepleri hakkında da bilgi edinilebilmektedir. Dünyanın ve bilhassa ulaşılması zor
kesimlerin iklimi hakkında çok değerli bilgilere sahip olunabilmektedir.

Gelecekte uyduların sebep olacakları en önemli gelişmelerden biri de dünyadaki bütün haberleşme ve yayın sistemlerinin odak noktasını teşkil etmeleri olacaktır. Şimdiden yapılan çalışmalarda televizyon, radyo gibi yayın ve telefon, teleks, telgraf gibi haberleşme tamamen uydular vasıtasıyla gerçekleştirilebilmektedir. Bilhassa sabit uyduların ve yoğunlaştırılmış yayın demeti teknolojisinin geliştirilmesiyle kendi izafi hızı dünyanın dönme hızıyla aynı olduğundan belirli bir bölge üzerinde kalabilen uydularla herhangi bir ana toplayıcı anten olmadan o bölgeye yayın imkanının gerçekleştirilmesiyle bu konuda çok önemli bir mesafe alınmıştır. Bu sayede dünyadaki bütün radyo ve televizyon istasyonlarının sadece basit yapılı bir anten tertibatıyla takip edilmesi mümkün hale gelmiştir.

Bugün dünyanın en ulaşılmaz bölgeleriyle bile hiçbir tel bağlantısı olmadan haberleşme imkanı vardır. Bu çalışmaların geliştirilmesi sonucu gelecekte yeryüzünde kurulu bütün tel ve haberleşme ağı sistemlerinin yerini uydu sistemleri vasıtasıyla haberleşmeye bırakacağına muhakkak nazarıyla bakılmaktadır.

Alıntı