roketler ve füzeler

Roket terimi, havasız çalışan jet motoru için kullanıldığı gibi, bu güçle uçan araçlar için de kullanılmaktadır. İtme gücü için havanın oksijenine başvurmayan roketler, güdümlü mermiler, uzay fırlatıcıları, ;vb`yse, genel füze terimiyle belirtilir. (Ayrıca, Bk. FÜZE.) Bir rokette, bilimsel aygıtları kısa parabolsü uçuşlarla atmosferin kenarına kadar götüren küçük roketlere, `sondaj roketleri` denir. Uzay araçlarını yörüngelerine taşıyacak biçimde yapılan büyük ve çok kademeli roketlerse, `taşıyıcı araç` diye adlandırılır. Bunların motorları, sıvı yakıtla olduğu gibi, katı yakıtla da çalışabilmektedir. İtiş gücünün temel ilkesi,. Newton`un üçüncü hareket yasasıdır (her etki, ters yönde ve aynı güçte bir tepki oluşturur). Roket, arkasından fırlatılıp, maddenin itişiyle öne doğru gider. .

“Roket terimi, havasız çalışan jet motoru için kullanıldığı gibi, bu güçle uçan araçlar için de kullanılmaktadır. İtme gücü için havanın oksijenine başvurmayan roketler, güdümlü “

Roket terimi, havasız çalışan jet motoru için

Roket terimi, havasız çalışan jet motoru için kullanıldığı gibi, bu güçle uçan araçlar için de kullanılmaktadır. İtme gücü için havanın oksijenine başvurmayan roketler, güdümlü mermiler, uzay fırlatıcıları, ;vb`yse, genel füze terimiyle belirtilir. (Ayrıca, Bk. FÜZE.) Bir rokette, bilimsel aygıtları kısa parabolsü uçuşlarla atmosferin kenarına kadar götüren küçük roketlere, `sondaj roketleri` denir. Uzay araçlarını yörüngelerine taşıyacak biçimde yapılan büyük ve çok kademeli roketlerse, `taşıyıcı araç` diye adlandırılır. Bunların motorları, sıvı yakıtla olduğu gibi, katı yakıtla da çalışabilmektedir. İtiş gücünün temel ilkesi,. Newton`un üçüncü hareket yasasıdır (her etki, ters yönde ve aynı güçte bir tepki oluşturur). Roket, arkasından fırlatılıp, maddenin itişiyle öne doğru gider. Hareketin hızı, atılan maddenin miktarına ya da hızına bağlıdır. Yanan ve genişleyen gazların, dar memelerden geçirilip hızlandırılarak atılması, roketi ters yöne doğru iter.
Tarihçe. Tarihte bilinen ilk roket, XIII. yy. başlarında Çin`de, barutun bulunmasından sonra yapıldı. Ucuna, içinde barut bulunan birtüpün bağlandığı biroktan olu­ şuyordu. Bu `çubuk-dengeli` roketler hızla gelişti ve XIII. yy`ın ortalarında önce Moğollar, sonra da Araplar, savaşlarda roket kullanmaya başladılar. Bu arada roket, Haçlı seferlerine katılan Fransızlar tarafından Avrupa`ya da götürüldü ve 1429`da Jeanne d`Arc yönetimindeki Fransız askerleri, Orleans`ı roketlerle savundular. Ama, aynı dönemde top ve küçük silahlar daha etkili olduğundan, roket kullanımı çok geçmeden bırakıldı. 1792`de Hindistan`da çarpışmakta olan İngiliz askerleri, küçük metal gövdeli roketlerle yapılan saldırıların çok etkili olduğunu görünce, Woolwich silah fabrikası müdürü Albay Congreve, 1804`te bu yalın roket üstünde çalışmaya başlayıp, yangın başlığı (ya da patlayıcı başlık)takarak, roketi etkili birsilah halinegetirmeyi başardı. Ne var ki, roketlerin hedefleri bulrnası konusundaki ilk başarılı sonuçlar, ancak XIX. yy. ortalarında, İngiliz William Hale`in çıkış ağzına eğik kanatçıklar takmasıyla alınmaya başlandı. Roketlerin o tarihte oldukça kısa olan erimleri de, 1855`te Albay Boxer`ın, Fransız Frezier`nin iki roketi bir araya getirme düşüncesini uygulamaya geçirmesiyle artırıldı. Sonuçta, iki kademeli roket ortaya çıktı: Yanıp bitmiş olan birinci kademe, arada bulunan bir patlayıcı yardımıyla ikinci kademeyi ateş­ liyordu. Yanıcı sıvıların itici gücü ve roket gücünün uygulanması konusundaki çalışmalar sürdürülerek, bu konudaki ilk gerçekçi kuramcı olan Konstantin Eduardoviç Tsi- ■ olkovskiy, 1883`te, roketin uzayda yararlı olacağını dü­ şünerek, artan egzoz hızı ile kütle oranının (ilk ağırlığın, yakıt yandıktan sonraki ağırlığa oranı) önemini ve araç hızının artışında bu ikisi arasındaki bağı anlayan ilk bilim adamı oldu. Roketleri yan yana ve arka arkaya bağlayıp, çok kademeli roket motorları konusunda çalışmalara başladı. Tsiolkovskiy`in çalışmaları, Almanya ve ABD gibi ülkelerde, aynı konuda araştırmaların başlatılmasına yol açtı; SSCB`de 1929`da Leningrad`daki Gaz Dinamiği Laboratuvarı`nda roket konusunda çalışmalara resmen başlandı. 1933`te bu laboratuvar ile Moskova`daki Jet Gücü Araştırma Grubu`nun çalışmalarının birleştirilmesinin ardından, 1936`da 5,63 km yüksekliğe kadar çı­ kan sıvı yakıtlı roketler yapıldı. Almanya`da bu tür çalışmaların öncülüğünü Hermann Oberth yaptı. Oberth`in sıvı yakıtlı roket kuramı, 1927`de birkaç genç mühendisin Uzay Uçuşları Birli- ği`ni kurmalarına yol açtı. Bu grubun gerçekleştirdiği deneyler, Almanların savaş sırasında, roketli silahlar gü­ cü bakımından ilk sırayı almasını sağladı. Grubun 1934`te Naziler tarafından dağıtılmasından sonra, Wemher vonlBraun gibi bazı üyeleri askerî araştırmalara giriştiler. Almanların V-2 roketlerini geliştirme çalış­ malarına öncülük eden von| Braun, daha sonra ABD`ye giderek, Apollo programına kadar bu konudaki çalış­ malarını sürdürdü (ama, ABD`de roket konusundaki çalışmaların öncülüğünü Robert Goddard yapmış, kü­ çük grubu ve kısıtlı harcamalarıyla çalışmalara 1920 yıllarında başlayarak, 1926`da da ilk sıvı yakıtlı roketi uçurmayı başarmıştır). 1945`te İkinci Dünya Savaşı`nda Almanya`nın yenilmesiyle ABD ve SSCB`nin eline geçen roket teknolojisi, Ay`a ilk insanın inişine kadar sürekli olarak geliştirildi. Roket sistemleri. Roket gücünün sağlanmasında çeşitli yöntemler kullanılmasına karşılık, tümünün temelini Newton yasası oluşturur. İtiş gücü sağlayan sistemler için karşılaştırma ölçütü, özgül itiş gücüdür (İsp). Özgül itiş gücü, birim yakıttan, bir saniyede alınacak bir itiş gü­ cüdür. İsp saniye olarak ölçülür ve egzoz hızıyla doğrudan ilgilidir (yaklaşık 102 saniyelik bir İsp 1 km/saniyelik bir egzoz hızı sağlayıp, İsp yükseldikçe, belirli bir itiş gü­ cü için gerekli yakıt kütlesi azalır. Yüksek itiş güçlü roketler. Çekim gücü olan gezegenlerden kalkış ve buralara yumuşak iniş yapmak için, itiş gü­ cünün, araç ağırlığından fazla olması gerekir. Bu amaç­ la kullanılan roket motorları, kimyasal ya da nükleer güçlü roketlerdir. Kimyasal türlerde katı ve sıvı yakıtlar kullanılır. İkisi de, yanarak egzoz tepkisi sağladığından, oksijen kaynağı gerektirir. Katı yakıtlar genellikle, barutla ateşlenen bir kuru yakıt ile oksijen bakımından zengin, kuru kimyasal madde karışımından oluşurlar (polizobüten ve amonyum perklorat karışımı gibi). Bu tür yakıtların, yalınlıklarının sağladığı olumlu özelliklerine karşılık, İdlerinin düşük olması ve büyük yanma odası gerektirmeleri gibi sakıncaları vardır. Hidrazin ve sıvı hidrojen gibi yakıtlar ile sıvı oksijen gibi yükseltgeyici maddelerin, türbopompalarla ayrı ayrı küçük yanma odasına pompalandığı modern sıvı yakıtlı motorlar, istendiği zaman durdurulabilir, yeniden çalıştırılabilir ve gaz ayarı yapılabilir. Ama, bu tür motorlar oldukça karmaşıktırlar ve arıza olasılığını artırmaktadırlar. Geleceğin yüksek güç sistemi olarak, nükleer itiş gü­ cü üstünde durulmaktadır. Fisyon tepkimesiyle çok yüksek ısı veren katı çekirdekli maddeler, yakın dö­ nemde ABD`de ve eski SSCB`de denenmiştir. Bu tür bir sistemde, çekirdek üstüne pompalanan yakıt, ısınarak bir memeden dışarı çıkar. Gene denemeleri yapılmış olan füzyon roketindeyse, güneşte olduğu gibi, çok yüksek enerji veren bir hidrojen çevrimi sürecinden yararlanılır. Küçük boyutlardaki kimyasal roketler, günümüzde, yörünge değiştirmelerde, yörüngeye giriş-çıkışlarda, uzay uçuş başlığı değiştirmelerinde, uyduların ve sonda araçlarının denetlenmesinde ve roket kademelerinin ayrılmasında kullanılmaktadır. Katı yakıtlar, yalnızca bir tek yanış gerektiren durumlarda (kademe ayırması gibi) kullanılır. Düşük itiş güçlü roketler. Çok yüksek İsp sistemleri, motor ağırlığına göre çok kısa süreli itiş gücü sağlayabildiklerinden, yalnızca `eylemsizlik`in bulunduğu durumlara elverişlidirler. Bu sistemlerden, gelecekte kullanılma olasılığı en büyük olanlardan biri, uzay uçuşları deneyleri yapılmış olan elektrostatik roketler ya da iyon roketeridir. Bunlar cıva sezyum iyonlarının yalıtılması ve egzoz oluşturacak biçimde hızlandırılmasıyla çalışırlar ve itiş gücünün çok küçük olmasına (yaklaşık 0,21835 gr) karşılık, oldukça büyük yakıt yükü ve nükleer jeneratör aracılığıyla sürekli olarak (yıllarca) hızlarını artırarak, sonuçta çok büyük hızlara erişebilirler. İsp değerleri. Kimyasal roketler için tipik İsp değerleri şunlardır: Katı, 245 saniye; sıvı oksijen-gazyağı (Satürn V roketi birinci kademesi), 260 saniye (deniz düzeyi); sıvı oksijen-sıvı hidrojen (LH2-Saturn-5 üst kademesi) 456 saniye (vakumda). Nükleer roketlerde aynı değerlerse şunlardır: Katı çekirdek-Lh2, 600-1 500 saniye; gazlı çekirdek, 3 000 saniye; iyon 10 000-100 000 saniye; plazma 20 000 saniye kadar; foton, 10 milyon saniyeye kadar. ABD`de motorlar, genellikle, belirli bir itici kademesi için yapılmaktadır. Her kademe, kendi içinde bir roket oluşturur. NASA tarafından parasal destek gören yar pımcı firmalar, çeşitli tipler üstünde çalışmakta ve bunların arasından en uygun olanları seçilmektedir. Bu tür yapımlarda genellikle, gövde, yapı öğeleri ve yakıt tankları, büyük uçak fabrikalarından biri tarafından üretilmekte, farklı yerlerde yapılan motorlar aynı yerde monte edilmektedir. Roket kademeleri, yapıldıkları yerlerden ayrı ayrı, uçakla, karayoluyla ve bazı durumlarda büyük treylerlerle (Satürn 5 füzesinin büyük alt kademeleri gibi) fırlatma alanına getirilmekte ve fırlatma rampası üstüne dik olarak monte edilmektedir. Buna karşılık Satürn IB ve Apollo 5, dünyanın en geniş binası olan Cape Kennedy`deki montaj binasında dikey olarak monte edilmişler ve sonra dev bir taşıyıcıyla 2,5 km uzaklıktaki fırlatma rampasına taşınmışlardır. SSCB`de yapılmış olan Standart `S`adlı roket motoru, ABD motorlarından daha büyük ve güçlü olduğundan, yatay olarak monte edilmiş ve fırlatma rampasına trenle getirilerek, orada dikey duruma sokulmuştur. Fırlatma hazırlıkları (geri sayma), karmaşık yakıt ikmali ve çeşitli denetim işlemleri nedeniyle günlerce önceden başlar. Son ateşleme işlemleri genellikle üç dakika geri saymakla otomatik olarak yapılır. Tutucu kollar, roket motorlarını 2-4 saniye kadartutarlar. Roketin yükselmesiyle azalan hava, roket motorlarının egzozlarını kısaltıp genişletir. Yalnızca uzayda çalışacak biçimde yapılmış olan üst kademe motorlarındaki egzoz çapları, daha uzun ve daha dardır. Özellikle katı yakıt motorlarında yön denetimi, bu çanların hareketleriyle sağlanır. Uzaya çıkış sırasında bazen, ivme yüklerinin azaltılması amacıyla, roket motorlarından biri susturulur. İlk kademenin yakıt tüketip ayrılması, 48-80 km`ler arasında olur. Böylece bir ya da daha çok üst kademe roketi, yükü, yörüngelere götürür. Bu sırada hız yaklaşık 28 000-30000 km/`saati bulur. Roketlergenellikle, atılıştan 12-13 dakika sonra yörüngeye varırlar.