Türkiye’de oluşturulacak bir fırlatıcının, LEO yörüngesine bir uydu yerleştirebilmesi için katman düşüş bölgelerinin hesaplanması

Abstract

Ülkemizde uzay çalışmalarının öncelikli araştırma konuları arasına alınması ile birlikte, bu doğrultuda yapılan çalışmalar hız kazanmıştır. Gerek fırlatıcı gerekse uydu montaj ve test platformlarına yatırımlar yapılmış ve yapılmaktadır. Ülkemizce üretilen uyduların fırlatımı, şimdiye kadar diğer ülkelerin olanakları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yerli fırlatıcının gerçekleştirilmesine dönük çalışmalar mevcut olmakla birlikte, planlanan fırlatıcı özelliklerinin detaylarına dönük bir bilgi henüz bulunmamaktadır. Bu çalışmada ağırlığı 400 kg olan bir uydunun yörünge yüksekliği 350 km olan eliptik bir yörüngeye yerleştirebilmesi için gereken algoritma çalışılmıştır. Fırlatıcı olarak diğer ülkelerin sahip olduğu fırlatıcılar incelenmiş ve sıvı yakıtlı, iki katmanlı bir fırlatıcının bu göreve uygun olduğu belirlenmiştir. Dikey olarak hareketlerine başlayan fırlatıcıların daha sonra yere paralel olarak yörüngeye oturtulmaları gerekmektedir. Fırlatıcı hareketi, Newton'un ikinci yasası ile açıklanamaz. Yukarı doğru hareket ettikçe, gerek fırlatıcı kütlesinin sürekli azalmasından gerekse sürtünme kuvvetinin ortam yoğunluğu ve fırlatıcı hızına bağımlı olmasından dolayı, sistemin ivmelenmesi değişmektedir. Ayrıca 90 derecelik dönüş anlamına gelen manevra, fırlatıcının hareket doğrultusuna müdahale etmeyi gerektirmektedir. Gereksinim duyulan açısal rota düzeltmeleri yük dahil toplam fırlatıcı ağırlığına ve sistemin açısal eylemsizlik momentine bağlıdır. Tez kapsamında, sıvı yakıtlı iki katmanlı bir fırlatıcı ile 350 km yörünge yüksekliğine çıkabilmek için sürtünme kuvveti de dikkate alınarak rota ve gerekli rota düzeltmeleri döngüsel yaklaşımla belirlenmiştir. Geliştirilen algoritma sonucunda yakıtı biten birinci katmanın yerden yaklaşık 80 km yukarıda fırlatıcıdan ayrılması gerektiği ve sürtünme kuvveti de dikkate alındığında fırlatma noktasından 175 km uzaklığa düştüğü hesaplanmıştır.