Roketler, yüksek enerjili etki oluşturabilen hava/uzay araçlarıdır. Sıcak gazların yüksek hızlarda püskürtülmesi sonucunda, roketler ileri yönde devinim kazanırlar. Modern roketlerin neredeyse hepsi, hareketleri sırasında doğrultu değiştirme, yani manevra veya yönelim yapabilme özelliğine sahiptir. Peki roketler bu manevra hareketini nasıl yapar?
Roketlerin dönme hareketini yapmasını sağlayan dört adet yol vardır. Bunlar:
1) Aerodinamik Kontrol Yüzeyleri
2) Motorun Gimbal Etkisi
3) RCS Sistemi
4) Tork Tekeri
Bu yazımızda bu dört yolun da nasıl çalıştığını size açıklamaya çalışacağız. Birinci yoldan başlayalım.
Aerodinamik Kontrol Yüzeyleri
Roketler atmosfer içerisinde ilerlerken oldukça fazla miktarda hava direnciyle karşılaşırlar. Roketin karşılaştığı bu hava direncini kontrol yüzeyleri ile dönme etkisine çevirmek mümkündür.
Aerodinamik Kontrol Yüzeyleri [1]
İşte roketler bu yüzeylerin ucundaki kanatçıkları hareket ettirerek hava direncini kendi dönme hareketi için kullanabilir ve bu şekilde manevra yapabilirler. Fakat bu yöntem bir soru açığa çıkarır, uzaya çıkan bir roketin üzerinde artık hava direnci yoktur. Peki öyleyse roketler uzayda nasıl döner? Bu sorunun cevabı ise bizi diğer üç sisteme itiyor, motorun gimbal etkisi, RCS sistemi ve tork tekeri. Şimdi gelin gimbal etkisinin nasıl çalıştığına bakalım.
Motorun Gimbal Etkisi
Sıvı yakıtla çalışan roket motorları, sıvı yakıtı oksijenle oksitleyip dışarı itme prensibiyle çalışırlar ve bu tepkimeler sonucu dışarıya itilen gazın çıktığı yere “nozzle” denir. Roketler “nozzle”u hareket ettirebilir ve itilen gazın çıkış yönünü değiştirerek, gazın çıktığı tarafın tersi yönüne yönelme ile dönüşünü gerçekleştirebilir. Aşağıda iki adet nozzle ve nozzleların dönme yönü oklarla gösterilmiştir.
Roketin Nozzle Bölümü [3]
Space X firması da Falcon 9 ve üç adet Falcon 9’un yan yana gelmesiyle üretilen Falcon Heavy roketlerinde bu sistemi kullanmaktadır. Fakat Falcon serisi roketlerde aerodinamik kontrol yüzeyleri kullanılmamaktadır. Aşağıda Falcon Heavy’nin bir fotoğrafı bulunmaktadır.
Falcon Heavy [3]
Roketlerdeki gimbal etkisi, manevrayı sadece motorlar çalışırken gerçekleştirebilir çünkü dönme etkisini sağlayan asıl kısım roket moturunun kendisidir. Roketler gimbal etkisini uzay boşluğunda da kullanabilirler çünkü roket motorları uzayda da çalıştırılabilir.
RCS Sistemi
Diğer bir sistem olan RCS iticiler, uzay aracının dış yüzeyindeki bir çıkıştan yüksek basınçlı gaz fırlatma usulüyle çalışır. RCS’lerin kuvveti, roket motoruyla kıyaslanamayacak derecede küçüktür. RCS’ler genellikle hassas manevralarda ve duruma göre roketin yöneliminde kullanılabilir. Aşağıda aya inen modül olan Lunar Modül’ün üzerindeki RCS iticileri gözükmektedir. Bu iticiler istenen yönde yüksek basınçlı gaz püskürterek uzay aracına yönelim verebilir.
RCS İtki Sistemi [4]
Tork Tekeri
Son olarak tork tekerine gelelim. Tork tekeri, roketlerde, uydularda, uzay sondalarında, iniş modüllerinde yani neredeyse tüm uzay araçlarında kullanılan bir sistemdir. Tork tekerinin çalışması için ne bir hava direncine ne yakıta ne de yüksek basınçlı gaza ihtiyaç vardır. Roketler manevra yaparken çoğunlukla tork tekerini kullanır. Tork tekerinin çalışması için gereken tek şey roketin güç sisteminden gelen elektrik akımıdır.
Uzay araçlarında tipik olarak dört adet tork tekeri bulunur. Bunlardan biri yedektir. Diğer üçü de uzay aracının üç eksende dönüş hareketi yapmasını sağlar.
Tork tekerinin çalışma prensibi fizik kurallarına dayanmaktadır. Aşağıda bir tork tekerinin resmi bulunmaktadır.
Tork Tekeri [5]
Bu yazıda roketlerin dönüş veya manevra yaparken kullandığı sistemleri sizlere genel haliyle ifade etmeye çalıştık. Teknoloji geliştikçe her şeyde olduğu gibi bu sistemlerin de alternatifleri üretilecektir, hatta belki de 100 – 200 yıl sonra insanlar günümüzdeki sistemlerin ilkelliğine gülecek seviyeye gelecektir. Çünkü mühendislik sürekli gelişir.
Gözünüz sürekli yukarıda olsun…
Kaynakça
| [1] | “Ask Us – Missile Control Systems.” Aerospaceweb.org | Ask Us – Missile Control Systems, www.aerospaceweb.org/question/weapons/q0158.shtml. |
| [2] | Haberleri, Dünya, et al. “ABD’nin Rusya’ya Yaptırımı Roket Motoruna Kadarmış.” Türkiye Ve Dünya Haberleri, Analizler, Yorumlar, Makaleler, Araştırma Dosyaları, Dünya Bülteni, 16 Jan. 2015, www.dunyabulteni.net/amerika/abdnin-rusyaya-yaptirimi-roket-motoruna-kadarmis-h319731.html. |
| [3] | Ralph, Eric. “SpaceX Reveals Falcon Heavy Block 5 in First Official Photo, Timelapse.” TESLARATI, 8 Apr. 2019, www.teslarati.com/spacex-falcon-heavy-block-5-photos/. |
| [4] | Cruiser, Exo. “LEM RCS, Lunar Module Reaction Control Subsystem (Part 7, Apollo Control Systems).” Exo Cruiser, 1 Jan. 1970, dodlithr.blogspot.com/2012/07/lem-rcs-lunar-module-reaction-control.html. |
| [5] | Mehrjardi, Mohamad Fakhari, et al. “Figure 1 from Developing a Proposed Satellite Reaction Wheel Model with Current Mode Control: Semantic Scholar.” Undefined, 1 Jan. 1970, www.semanticscholar.org/paper/Developing-a-proposed-satellite-reaction-wheel-with-Mehrjardi-Sanusi/58839da47ef40777274c252f1fa277e386927375/figure/0. |
| [6] | Tork Tekeri Nasıl Çalışır?, https://www.youtube.com/watch?v=EXnqTtZ5pW0 |