Siteyi görüntülerken sorun yaşıyorsanız (tasarım dağınıksa veya bu not bir şekilde karşınıza çıktıysa) bir güncelleme olmuş demektir. Şu anda ön belleğinizdeki sürümü görüyorsunuz. Sorunu gidermek ve notu yok etmek için kullandığınız tarayıcı veya aracı uygulamanın "Sayfayı Yenile" düğmesine bir defa basmanız yeterlidir.
Rastgele Ara Ekle

Uzay Araçlarının Hareket Formülü ve 21. Yüzyıl için Öngörülen Uzay Teknolojileri

Uzay, Dünya ve diğer gökcisimleri arasında yer alan sonsuz boşluğa verilen isimdir. Uzayın...
Uzay Araçlarının Hareket Formülü ve 21. Yüzyıl için Öngörülen Uzay Teknolojileri
Uzay, Dünya ve diğer gökcisimleri arasında yer alan sonsuz boşluğa verilen isimdir. Uzayın...

Bilim Uzay Araçlarının Hareket Formülü ve 21. Yüzyıl için Öngörülen Uzay Teknolojileri

2 sene önce Özlem Erdoğan Özlem Erdoğan

Uzay, Dünya ve diğer gökcisimleri arasında yer alan sonsuz boşluğa verilen isimdir. Uzayın ortalama sıcaklığı yaklaşık olarak -270 derecedir. Uzay’da bizim algıladığımız gibi bir zaman kavramı yoktur. Zaman insanların algılarıyla yarattığı ve yaşamlarını kolaylaştıran bir kavramdır.

Uzayla ilgili birçok teori, araştırma ve teknolojik gelişmeye rağmen bu sonsuz boşluğun tam sınırları bilinememektedir. Uzayda milyonlarca gök cismi ve yıldız sistemi olduğu tahmin edilmektedir.

uzay-haritasi-85a69e

Boşlukta hareket eden cisimler Newton’un, “etki eşittir tepki” şeklinde özetlediğiniz üçüncü yasasını, hedeflenen ivmenin tersi yönde bir miktar kütle ‘fırlatarak’ kullanır. Örneğin, kütlesi m olan bir roket, yerde sabit duran birine göre v hızıyla hareket ediyor olsun. Diyelim Δt kadar süre içerisinde geriye doğru, kendisine göre u hızıyla, küçük bir miktar, Δm kadar gaz fırlattı. Gazın rokete göre fırlatılma hızını, roket motorlarının yapısı ve gücü belirler. Yerdeki kişiye göre bu hız (v-u)’dur. Roketin kütlesi Δm kadar azalacak ve momentum korunmak zorunda olduğundan, hızı da bir miktar artacak, diyelim v+Δv olacaktır. Fırlatmadan önceki toplam momentum m.v, sonraki ise (m-Δm).(v+Δv)+Δm(v-u) olduğuna göre; m.v=(m-Δm).(v+Δv)+Δm.(v-u)=m.v+m.Δv-Δm.v-Δm.Δv+Δm.v-Δm.u olması gerekir. Ki bu da, m.Δv=Δm.Δv+Δm.u eşitliğini verir. Eğer Δm çok küçükse, burada sağdaki birinci terim, ikinci terime oranla gözardı edilebilir. Yani yaklaşık olarak, m.Δv=Δm.u’dur. Eğer her iki tarafı da Δt’ye bölüp, Δt’yi sıfıra doğru, çok küçük bir diferansiyel dt’ye gönderirsek, şu tam eşitliğe doğru gideriz: (1/u)dv/dt=(1/m)dm/dt. Dikkat edilecek olursa; bu ifadede soldaki m roketin kütlesi iken; sağdaki dm, fırlatılan gazın kütlesindeki son artıştır. Dolayısıyla, roketin kütlesi dm kadar azalmıştır. Eğer sadece roketin kütlesiyle ilgili bir denklem istiyorsak, sağdaki dm yerine –dm, yani (1/u)dv/dt=-(1/m)dm/dt yazmamız gerekir.

Yani; (1/u)dv/dt = -(1/m)dm/dt

Sağ taraf m’nin doğal logaritmasının türevi olduğuna göre; ∫(-1/u)dv/dt = d(lnm)/dt.

Her iki tarafın t=0’dan t=t1’e kadar integralini alırsak; (1/u)[v(t1)-v(0)] = -lnm(t1)+lnm(0) = ln[m(0)/m(t1)].

Roketin başlangıç hızını v(0)=0 varsayar ve m(0)’ı da m0 olarak gösterirsek; v(t1) = u.ln[m0/m(t1)] olur.

Durağan halden kalkıp, sabit u hızıyla gaz fırlatarak yol alan bir roketin kütlesi sürekli azalır ve herhangi bir t1 anındaki hızı, u.ln[(m0/m(t1)]’e ulaşır.

Tabii, gazın fırlatıldığı yönü değiştirmek suretiyle, roketin ivmelenme yönünü değiştirmek mümkün.

Astronotik, uzaya fırlatılan gemilerin (uzay araçlarının) yapısını, çeşitli gayeler için donatılmasını, fırlatılmasını, uzayda takip edeceği yolu, uçuşun insan ve diğer canlılar üzerindeki tesirini inceleyen bir ilimdir. Uzay araçlarının şekilleri kullanıldıkları gayeye ve zamana göre değişiklikler göstermek üzere küre, koni, silindirik, mermi şeklinde veya örümcek gibi karmaşık olabilir.

Uzay Araçlarının Hareket Formülü ve 21. Yüzyıl için Öngörülen Uzay Teknolojileri

Fırlatma üslerinden dev kademeli füzelerin uç kısmında fırlatılan bu araçlar içlerinde çeşitli cihazlar ve uzay adamları için lüzümlu techizatları ihtiva ederler. Dış kısmı ısı geçirmez bir izolasyon malzemesiyle kaplıdır. Dünyaya dönüşte atmosferle olan sürtünme dış cidarları akkor haline getirir. Bu yüksek sıcaklığın araç içindeki insanlara tesir etmemesi için izolasyon lüzumludur.

Araçtan dışarıyla irtibat özel pencere ve periskoplarla sağlanır. Atmosfere geri dönüşte frenlemeyi sağlayan füzeler ve paraşütler, kumanda cihazları, astronotların oturduğu özel koltuklar, astronotun pozisyonunu dünyaya gönderen kameralar, haberleşmeyi sağlayan radyo sistemleri vb. uzay gemilerinin diğer ana parçalarını teşkil eder. Astronotun önündeki bir harita ona yerin neresinde olduğunu gösterir. Yön verme füzelerine kumanda, hem astronot tarafından hem de yerdeki istasyon tarafından yapılabilir.

Uzay gemisini fırlatmak için yapılacak esas iş yerçekimi kuvvetini yenmektir. Bu da roket motorlarıyla çalışan dev füzelerle sağlanır (Bkz. Roket). Uzay gemisi bu motorların uç kısmına yerleştirilir. İlk ateşleme anında hız saatte 100 kilometre civarında olduğu halde, dünya etrafındaki bir yörüngeye oturtulabilmek için hızın saatte 25.000 kilometreyi aşması lazımdır. Yine dünya dışında yıldızlararası boşlukta, bir hedefe doğru yollanacak gemilerin, yerçekiminden kurtulabilmeleri için hızlarının 40.000 kilometreye ulaşması lazımdır. Araç yükseldikçe yerçekiminin tesiri azalır. Yaklaşık 100.000 km civarında yeryüzündeki çekimin yirmide birine düşer. Aracın yükseldikçe hızının artmasını sağlamak için roket motorlarının teşkil ettiği füze birkaç kademe halinde yapılır (daha çok üç kademe). Önce birinci kademe ateşlenir. Yakıt bitince bu kademe atılarak araç hafifleştirilir. Sonra sırayla diğer kademeler devreye girer.

Aracın az yakıt harcaması ve ucuz olması için istenen hıza çok çabuk ulaşması gerekir. Fakat bu hız artışı(ivme) aracın içindeki araçlara ve insanlı araçlarda astronotlara zarar vermemesi için sınırlanır. Mesela insanın dayanabileceği ivme, yerçekimi ivmesinin 5 veya 6 katıdır. Yerçekiminin yedi katı olan bir ivmede kanın özgül ağırlığı yaklaşık demirin özgül ağırlığı kadar olur. Bu da insan organizması için dayanılmaz bir şeydir. Bunun zararından korunmak için astronot koltuğa sırtüstü yerleştirilir ve özel elbiseler giydirilir. Ani ivmeler de insan fizyolojisini etkileyen önemli bir faktördür.

soyuz uzay aracı

İnsan fizyolojisi bakımından karşılaşılan diğer bir problem beslenme ve solunumdur. Ağırlığın artmaması için götürülecek gıdalar ve ihtiyaç maddeleri hesaplanıp, özel olarak korunurlar. Solunum için lüzumlu oksijen şimdilik tüplerle sağlanmaktadır. Vücuttan atılan karbondioksitin güneş enerjisinden faydalanarak tekrar oksijen olarak kullanılır hale getirilmesi henüz mümkün değildir. Bunların yanında araca çarpabilecek meteorlar, radyasyon da birer problem teşkil ederler. Neticede insan fizyolojisine tesir eden çeşitli uzay şartlarını incelemek üzere geliştirilen uzay tıbbını pekçok problem beklemektedir.

Uzay araçlarının yerden fırlatılması, yer yörüngesinde dolaşması, yerçekiminden kurtulması, gezegenlere doğru gitmesi ve dünyaya geri dönmesi için takip edeceği yollar önceden bilgisayarlarla hesaplanır. Araç uzayda giderken, diğer gezegenler de hareketli olup, durumları değiştiğinden ve araç bunların değişik çekim kuvvetlerine maruz kaldığından, yol alırken sabit birreferans noktası bulamaz. Bunun için hiçbir dış referans noktasına ihtiyaç göstermeyen sadece atalet tesiriyle çalışan jiroskopik yön bulucularından faydalanılır (Bkz. Jiroskop). Jiroskoptan gelen sinyaller bilgisayarda değerlendirilerek küçük roket motorlarına kumanda edilmek suretiyle yönde lüzumlu düzeltmeler yapılır. İnsansız araçlarda yön bulmak diğer haberleşme işlemleri gibi radyo sinyalleriyle olmaktadır. Araç dünyaya dönerken atmosfere yeryüzü ufuk düzlemine göre 5-7° açıyla girmesi lazımdır. Bu açının altına inilirse araç atmosferden çıkıp tekrar uzaya kaçabilir. Bu açıdan büyük açıyla girilirse sürtünme ısısı ve yerçekimi araca ve astronota zarar verebilir. Amerikalılar uzay gemilerini denize, Ruslar ise Sibirya’ya indirirler. Denizden helikopter ve gemilerle kurtarırlar. Bazı araçlar ise havada uçakla yakalanarak indirilir.

astronot olma hayali

İki uzay aracının uzayda bir araya gelerek kenetlenebilmesi uzay çağında elde edilmiş en önemli başarılardan biridir. Uzayda kurulabilecek uzay laboratuarları için kenetlenme şarttır. Şimdiye kadar pekçok kenetlenme yapıldı. Hatta Amerikan uzay araçları ile Rus araçları arasında gerçekleştirilen kenetlenmeler sayesinde Amerikan astronotlarıyla, Rus kozmonotları arasında uzay ziyaretleri yapıldı. 21. yüzyılda içinde binlerce insanın barınacağı uzay şehirleri, Ay’da ve Merih’te uzay kolonileri kurulacak, güneş sisteminin dışına çıkılarak yıldızlararası uzayın araştırılması hayal olmaktan çıkabilecek. Uzay hakkında bugünkü bilgilerimizi hiç derecesine indiren bilgiler elde edilecektir.

Bunlarla Devam Edin
Bilim
NASA’nın En Büyük Gezegen Jüpiter’i Araştırmak için Tasarladığı Juno Yörüngeye Girdi 5 yıl önce Dünya'dan fırlatılan Juno uzay aracı, Jüpiter'e yaklaşırken hızını... 2 sene önce
Bilim
Türkiye’de Nadiren Bilim Adamı Yetişmesinin Sebebi Bu kardeşimiz belki de ileride çok faydalı işler yapacaktı ileride ama ninesi tarafından... 3 sene önce
Bilim Editörden
İnsanın Otorite Sahibinin İsteklerine İtaat Etme Eğilimini Gösteren Milgram Deneyi Milgram deneyi, insanların erk (otorite) sahibi bir kişi veya kurumun isteklerine, kendi vicdani... 2 sene önce
Bilim
Boston Dynamics, Yepyeni Robotu SpotMini’nin Hareket Halindeki Videosunu Paylaştı Ürettiği her robot ile olay olan ABD'li robot şirketi Boston Dynamics, bu kez kıvrak... 10 ay önce
Bilim
Elon Musk’a Göre Bir Bilgisayar Oyunu (Simülasyon) İçerisinde Yaşıyoruz Bir numaralı elektrikli araba markası Tesla'nın sahibi ve milyarder Elon Musk, çok konuşulacak... 2 sene önce
Bilim
Bu Kinetik Kum, Oynaması En Keyif Verici Şeylerden Biri Olabilir Videoyu izlerken kesinlikle canınız çekecek. Garantili. Bunun 10 saatlik bir versiyonuna acilen... 2 sene önce
Mazi
Yaşlı Kızılderilinin “Apollo 11” Astronotları ile Ay’a Gönderdiği Mesaj 20 Temmuz 1969 günü Ay'a ulaşan Apollo 11'in astronotları, bu seyahate başlamadan önce... 2 sene önce
Bilim
Jeoloji Profesörü ve Doğa Tarihçisi Celal Şengör’ün Dilinden Bilimin Güzelliği Yabancı bilim insanlarının bu tip videoları var da neden önemli Türk bilim... 2 sene önce
Bilim
Dünyanın 400 KM Üstünde, Uzaydaki Köy (Gerçek) Yaz geceleri yapmayı en çok sevdiğim şeylerden biri gökyüzünü seyretmek. Öyle teleskopla... 3 ay önce
Bilim
Elon Musk, SpaceX Uzay Kıyafetinin Fotoğrafını İlk Kez Paylaştı Elon Musk, Instagram hesabından bu yenilikçi kıyafeti şu açıklama ile paylaştı: Bu, SpaceX... 1 sene önce
Bilim
Uçaklar İnişten Sonra Nasıl Hızlı Bir Şekilde Durabiliyor? İnişi sırasında saatte yaklaşık 250 kilometre hızla yere temas eden... 3 sene önce
Bilim 8MM
Yer Çekiminin Azaldığı Bir Dünya’da Zayıf Olmanın Yüklediği Sorumluluk Bu bilim-kurgu türündeki kısa filmde "kilolu olmanın" zayıf olmaya kıyasla daha tercih... 2 sene önce
Bilim
Neil deGrasse Tyson, İslam’ın Bilim Dünyasına Etkisini Anlatıyor 800'lü yıllardan 1100'lere kadar dünyanın düşünsel merkezi Bağdat'tı diyor Tyson ve... 2 sene önce
Bilim 8MM
Moncler’in Yeni Kısa Bilim Kurgu Filmi “Moonray” Kosmos'un ulaşılabilen en karanlık ve gizemli uzaylı topluluğu en iyi pilotlarından birini... 1 sene önce
Bilim
Evrenin Yok Olmasının Üç Yolu (Bebeğe Anlatır Gibi) Evren genişliyor ve bir gün yok olacak. Ama neden, nasıl ve sonsuza kadar öyle mi kalacak? Bu... 2 sene önce
Müzik Bilim
İlk 20 Saat – Herhangi Bir Şeyi Öğrenmek için Gereken Süre Josh Kaufman, uluslararası en iyi satanlar listesine zirveden giren kitabın yazarı. 20 saatte... 2 ay önce
Bilim 8MM
“2071 Yılında Geleceğin Türkiye’si” Animasyonu TR2071 Film isimli YouTube kanalının yayınladığı bir animasyon. Kanalın açıklaması... 2 ay önce
Bilim
Su veya Benzeri Akışkanlar Kullanılarak Yapılan 10 İnanılmaz Bilim Deneyi Beyin yakan görüntülere hazır mısınız? Evde deneyin deneyebiliyorsanız, çok... 2 sene önce
Bilim 8MM
Kızlara Güzel Olduğunu Söylediğinizde Farklı Yönlenebiliyorlar Verizon'un reklamında verilen mesaj özetle şu: "4. sınıf kızlarının 66%'sı bilim ve... 4 sene önce
En Temiz Gökyüzü Seyir İmkanı Sunan Yerden, Dünyamızın Ötesine Gözatın Martin Heck, bir gökyüzü fotoğrafçısı. Genellikle timelapse videolar çekiyor. Bu videosu... 12 ay önce
Bilim
NASA, Günümüzde Mars’ta Sıvı Su Akışı Olduğuna Dair Kanıtları Doğruladı NASA, onlarca yıldır merak konusu olan konuya açıklık getirdi ve bugün resmi olarak, Mars... 1 ay önce
Bilim
Kendi Varlığının Farkına Varan Robot “Robotların Duyguları Var mıdır?” Sorusunu Akla Getiriyor New York Ransselaer Polytechnic Institute'te (RPI) çalışan bilim insanlarının, robotlar... 2 sene önce