Amatör Uydular ve Radyo Amatörlüğü – 3.Bölüm

 Ruha USLU, TA2IRU
 23 Nisan 2014

Dizinin bu bölümünde genellikle kafa karıştıran bazı temel bilgilere açıklık getirip genel ve teorik anlamda bir kaç bilinmesi gereken husus üzerinde duracağız. Daha sonra da merak edilen bir kaç soruya cevap bulacağız. Radyo amatörleri olarak takip ettiğimiz uydular genelde hep irtifadalar. Yani 300 Km. özel yörüngede bulunan ISS’nin irtifasının iki katı kadar daha uzakta. Alçak Dünya Yörüngesi (LEO)‘daki amatör uydu, ortalama 1,5 saatlik bir sürede Dünyayı bir tur dönmektedir. Bu nedenle bir uydu geçişini kaçırdığınızda panik yapmanıza gerek yoktur. Yörüngeden çıkana kadar bu dönüşüne devam edecek ve her gün ortalama iki kez yine aynı konumdan geçecektir. Çünkü uydu aslen sabit bir yörüngede dönse de Dünyanın kendi etrafındaki dönüşü nedeniyle uydunun her geçişteki yer izi de sürekli değişime uğramaktadır.

Yörünge Bilgileri

Gökbilimde yörünge kavramı “bir gökcisminin bir diğerinin kütleçekimi etkisi altında izlediği yol” olarak tanımlanmaktadır.

Yörüngelerin matematiksel özelliklerini Alman gökbilimci ve matematikçi Johannes Kepler (1571-1630) incelemiş ve gezegenlerin hareketlerini belirleyen temel kuralları ampirik olarak ortaya koymuştur.

yorungeBizler için ise bu kadar karmaşık formül ve hesaplarla uğraşmamızı gerektirecek bir durum yoktur. Ancak doğru bir izleme çalışması için hedef seçtiğiniz uydunun yörünge bilgilerinin ve o uydunun doğru geçiş zamanlarının bilinmesi gerekir. Bunu da zaten mevcut olan yazılımlar sizin için oldukça basit bir şekilde hazırlamakta ve görsel olarak sunmaktadır.

Malum bir çok uydu türü var. Bu nedenle anlaşılması kolay olması için biz bu ayrımı yapı tiplerine (mikro, nano, piko vb.) göre değil de, uyduların Dünya’ya olan uzaklık ve konumlarına göre gruplamak işinizi biraz daha kolaylaştıracaktır. Tiplerine göre ayrıma ayrıca girmeye gerek görmedim çünkü tipi farklı da olsa bu yörüngelerden birini kullanmak zorunda. Böylece farklı tip için ayrıca bir çalışma yapmamıza gerek kalmamakta.

Bu konuda Ham Radio Deluxe (HRD), Orbitron gibi yazılımlar bu işi otomatik olarak sizin yerinize yapsa da genel mantığın anlaşılması ve aynı dili konuşmak adına en bilinen yörünge bilgilerini öğrenmek anlam karmaşasını da ortadan kaldıracaktır.

Değişik yörüngelerin kullanılması; uydulardan beklenen görev misyonu ve bu uydulardan beklenen faydalı ömür ile doğru orantılıdır. Uydular kısa süreli ve özel deneysel görevler için genellikle LEO türü alçak yörüngeye yerleştirilirler ancak uydunun Yeryüzündeki kapsama alanı oldukça düşüktür. Diğer yandan güçlü yerçekiminin etkisi nedeniyle konumlandırma güçlüğü ve bu nedenle yakıt ve enerji harcamaları da bu ömrü kısaltmaktadır. LEO’da minimum seviyede yörüngeye yerleştirilen deneysel uydular bir iki hafta içerisinde tutum kaybedip atmosfere girerek yanmaktadır. Bu tür kısa ömürlü uydular daha az maliyetle yaklaşık 300 km. irtifada bulunan UUI’den robotik kollarla da fırlatılabilmektedirler.

Üst yörüngelere geçiş de, bir anlamda alçak yörüngeden yüksek yörüngeye geçiş şeklinde tamamlanmaktadır. Buna göre asıl yörüngesine yerleştirilecek uydu, taşıyıcı ile önce LEO’ya daha sonra ise burada ana taşıyıcıdan ayrılarak yardımcı sistemlerle görev yapacağı yörüngeye götürülmektedir. Yörüngelerin tanımları ve açıklamaları şu şekildedir.

Resim-

Resim-1. Yörünge bilgileri.

Daha önce de değindiğimiz gibi, en çok çalışma yapılan ve tercih edilen yörünge grubu olan LEO yörünge grubundaki amatör uydulardır. Yörüngelerinde Dünya etrafında yaklaşık 96-100 dakika arasında dönmektedirler. İnsan yapısı uydularla ilgili özel bir istisna olarak Uluslararası Uzay İstasyonu (UUİ) öne çıkmaktadır. Bu konuya dokümanın ilerleyen bölümlerinde Amateur Radio on the International Space Station (ARISS) bölümünde ayrıca değinilecektir.

Fırlatılacak her uydu için fırlatıcı ve IARU arasında yapılan görüşmeler ve frekans regülasyonu neticesinde kullanacağı band ve frekanslar belirlenmektedir. Bu frekans regülasyonunda kural öncelikle üreticinin bulunduğu ülkede amatör uydu organizasyonlarıdır ki bu konu için Türkiye’de TAMSAT – Amatör Uydu Teknolojileri Derneği ile iletişime geçilmesi gerekmektedir. görev özelliğine göre band ve frekans kullanımı band ve frekans planı uyarınca yapılmakta olup, aralık değerleri aşağıda görüldüğü üzeredir.

Resim-

Resim-2. Band ve frekans bilgileri.

Yörünge ve frekans işlemlerini de gördükten sonra, biraz da merak edilen sorulara birlikte göz atalım.

Uydular Neden Bu kadar Hızlı Hareket Etmekte?

Herhangi bir cismin yörüngeye girdiği hıza “yörünge hızı” denir. LEO yörüngedeki uyduların hızı 680-800 km. yükseklikte ortalama 27.000 km/saat (saniyede 7,5 km/s) civarındadır. Yüksekliğin artmasıyla birlikte yerçekimi etkisi de azalmaktadır.

Uyduların sahip oldukları yüksek hızları ve bu hızı korumaları, yerleştirildikleri yörüngelerinde tutum için gereklidir. Fırlatma araçları ile yörüngeye yerleştirilmeleri esnasında elde edilen bu hız, hava sürtünmesinin olmadığından dolayı uydu ömrü boyunca korunur. En ince detayına kadar hesaplanan yörüngede, bu hızdan daha alçak hızlarda uydu iz üzerinde tutulumunu kaybederek atmosfere hızla girip tıpkı bir meteor gibi yanacak, tersi durumunda ise merkezkaç kuvvetinin etkisiyle de dış uzay boşluğuna doğru savrulacak ve yörünge izini kaybedecektir. Kontrolsüz bir şekilde yörüngesinden çıkabilecek uydunun diğer aktif uydular için her daim bir tehlikeli obje (uzay çöpü) niteliği taşıyacağı aşikardır.

Uzayda Sabit Duran (Hareketsiz) Uydu Var Mı?

Hayır, yapay uyduların tümü hareket ekmek zorundadır. Bu tamamen uydunun yerleştirildiği yörüngenin türü ile ilgilidir. Çanak antenlerin konumunun değiştirilmemesi veya TV uyduları gibi eşzamanlı (GEO) yörüngedeki uydular nedeniyle bunlar sabit konumdaymış gibi algılansa da aslında Dünya çevresinde 24 saatte bir dönmektedir. “Sabitlik” kavramı pratikte; uydunun Dünya ile aynı açıda dönüş yaptığı için gözlemciye göre uydu konumunun değişmemesi (sabit kalması) olarak adlandırılmıştır.

Görevini Tamamlayan Uydulara Ne Olur?

LEO yörüngedeki uydular faydalı kullanım ömürleri sonunda kontrollü bir şekilde yörünge dışına çıkarma (de-orbit) işlemi ile kendi etrafında takla atması sağlanarak dengesi ve dolayısıyla tutumu bozulur. Bir süre sonra da atmosfere hızla girerek yanar ve yok olur.

Tipik yörünge yükseklikleri baz alındığında LEO’daki uydular her 96-100 dakikada bir Dünya etrafında tur atarlarken, GEO’daki uydular bu turu 24 saatte tamamlarlar. GEO’daki uydular LEO’dakilere nazaran daha büyük hacimli ve genelde pahalı sistemlerdir. İçlerinde itici/konumlandırıcı mini itici motorlar için belirli miktarda yakıt barındırırlar.

Uydu yörüngesindeki sapmalar, periyodik olarak yılın belirli zamanlarında veya ihtiyaç duyulduğunda uydu çevresinde bulunan minik iticilerin çok kısa zaman aralıklarında ateşlenmesi ile giderilir. Bu iticilerin kullanımı da doğal olarak yakıtın harcanmasına ve zamanla de bitmesine sebep olmaktadır.

Kontrol edilebilir bu tür bir uydu sistemi, teknolojik gelişim ve fayda ömrü de düşünüldüğünde 10-12 yıl arasında veya biraz daha uzun sürelerde görevini sürdürmesi mümkündür. Depolanmış yakıtın kritik seviyeye düşmesi ve uydunun da faydalı ömrünü doldurduğuna karar verilmesi ile birlikte; uydu yer kontrol istasyonundan gönderilen komutlarla uydu kalan son yakıtını kullanarak motorlarını son bir kez daha ateşler. Bu bir anlamda son vedadır. Ateşleme ile birlikte uydu yörüngesinden çıkar ve sonsuza kadar kalacağı “uydu mezarlığı” olarak da tabir edilen bir üst yörüngeye yerleşir. Uydu mezarlığı yörüngesine ulaştığında milyon dolarlık bu araçların aslında tüm sistemleri faal ve çalışıyordur ancak artık Yer’den kontrolsüzdür ve görevi sonlandırılmıştır.

ITUpSAT-1 İçin Durum Ne?

ITUpSAT-1 uydumuz her bir köşesi 10cm olan oldukça küçük bir uydu. Özellikle de Türk radyo amatörleri tarafından geçişleri izlenen ve kaydedip arşivlenen uydumuzla ilgili zaman zaman bizlere soru içeren e-postalar gelmekte. Bunlardan bazıları uydunun duyulamadığı gibi heyecanlı mesajlar olsa da; yapılan incelemelerde genellikle kullanıcıların takip yazılımlarının saat ve TLE senkronizasyonu ve güncellemesi yapılmadığı için hatalı zamanlarda izleme yaptıkları ortaya çıkmaktadır.

Uydumuz yörüngedeki 4 yılını doldurdu ki kendisinden beklenen faydalı ömür zaten 6 aydı. (Yazıyı yayınladığımda bu süre tam 1673 gün 8 saat 8 dakika 8 saniye idi) Bu zamana kadar geçen süre içerisinde güneş panelleri içindeki bataryaları defalarca doldurdu, sistemleri de bu enerjiyi kullandı. Sürekli tekrarlanan bu şarj/deşarj işlemi haliyle bataryalarının da kullanım ömrünü kısaltmakta. O nedenle ilk yapacağınız çalışmalarda daha çok gündüz geçişlerine odaklanmanızı öneririm. Bu sayede panelleri güneş ışınlarını daha çok alacağından daha iyi duyabilirsiniz. Ne kadar yörüngede kalacağına gelince; yapısı, yörüngesi ve geçen süre de dikkate alındığında bu tür bir uydunun fırlatıldıktan sonra 7-14 yıl arasında değişen bir zaman diliminde yörüngede kalması muhtemel gözükmektedir. Tabi bu süre her şey normal giderse.

Şimdiye dek bir çok uzay çöpü dediğimiz kontrolsüz roket ve uydu parçaları uydumuzun çok yakınından geçti. Bu yakın tehlikeli geçişler en geç 24 saat içerisinde uzay izleme radarlarınca bildirildi. Uzay çöpleri 400 ile 800 metre kadar yakınından geçti ve heyecanlandık. En tehlikeli geçiş 4 yıl kutlamalarının yapıldığında 1970 yılından kalma bir COSMOS roket parçasının 100m kadar yakınından geçmesi oldu. Ancak şu an için bu geçişler problemsiz tamamlandı. Aklınıza uzayda madem ki hava sirkülasyonu yok 1 metre yakınından geçse ne olur diye bir düşünce gelebilir. Doğrudur hava olmadığından böyle bir geçiş etkisi de yok. Ancak devasa roket parçaları gibi objeler bu tür küçük uydular için de bir çekim kuvveti doğuracağından sürekli tekrarlanması yörüngesinde tutum kararlılığını da etkileyecektir.

Amatör Uydular ve Radyo Amatörlüğü – 1.Bölüm (Google Translate / English)
Amatör Uydular ve Radyo Amatörlüğü – 2.Bölüm (Google Translate / English)

 

Yazı hakkında görüşlerinizi belirtmek istermisiniz?