İlk Amatör Uydular ve AMSAT’ın Kuruluş Hikayesi

 Fatma Nur AKI, TA2AKI
 29 Mart 2012
AMSAT logo

AMSAT amatör radyo uyduları yapımına aktif ilgili, ticari olmayan amatör uydu vasıtasıyla birbirleri ile haberleşmek isteyen birçok radyo amatörü tarafından kurulmuş, dünya çapında bir gruptur. Uydu çalışmalarında, AMSAT kimliği oldukça etkileyici olmuştur. Kuruluşundan bu yana AMSAT, uluslararası hükümetler ve ticari kuruluşlarca; uydu tasarımı ve yapımı için bağışlanan kaynakları kullanarak, çoğunlukla gönüllü emek veren kişiler ile günümüze kadar dünyanın yörüngesine 30 amatör radyo uydusunu başarılı bir şekilde yerleştirmiştir. Bu uydulardan neredeyse 20 kadarı halen aktif olarak faaliyettedir.

Amatör Radyo Uydu Derneği  (resmen bilindiği ismi ile AMSAT) kâr amacı gütmeyen bir kurumdur. Aynı zamanda bir eğitim kurumu olarak 1969 yılında Columbia’da 501 (c) (3) sayılı karara uygun olarak kurulmuştur. AMSAT’ın amacı, uzay araştırmaları ve uydu iletişim çalışmalarına katılmak için radyo amatörlerini teşvik etmektir. O zamandan beri, dünya çapında benzeri düşüncede olan ve aynı amaçta çalışmak isteyen bir çok grup da oluşmaya başladı. Bu grupların çoğu “AMSAT” ismini kullanmışlardır. Gruplar  resmi olmasa da, birbirleri ile çok yakın işbirliği yapmaktadırlar. Örneğin, uluslararası AMSAT takımlarındaki gönüllüler, sık sık birbirlerinin uzay donanımı kurulumunda veya diğer uyduların kontrollerinde yardımcı olmaktadır.

1960 yıllarının başlarında OSCAR uydularının ilkinin (OSCAR kelimesi; Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio kelimelerinin baş harflerinin birleşimidir) piyasaya sürümünden beri, kendi bodrum ya da garajlarında kapalı alanlarda çalışan AMSAT gönüllüleri, günümüzde ulaşılan yeni iletişim teknolojilerinin geniş bir yelpazede uydu pazarında yer almasında öncülük etmişlerdir.

Bu atılımların yanı sıra, son derece gelişmiş dijital “store and forward” mesajlaşma transponder teknikleri uydu çalışmalarına dahil edildi. Tüm bu başarılar sonucu AMSAT, üyeleri ve müşterileri için yeni yöntemler geliştirmeye yönelmiş, teknik yardım karşılığında oldukça düşük maliyetlerle uzay kurumları ile yakın işbirliği sağlamıştır. Böylece uzay aracı tasarımı, geliştirme ve inşaa süreçlerinde; AMSAT üyelerinin bireysel bağışları, binlerce gönüllünün emek-saat harcamaları ve bağışlanan malzemelerin yaratıcı kullanımı ile dünya çapında havacılık endüstrisi ortamı oluşmuştur.

Bu yazıda, AMSAT tarafından üzerinde çalışılan ve uluslararası takımlarla birlikte kar amacı gütmeyen bir ortamda yürütülen, haberleşme uyduları tasarımı, yapımı ve uzaya gönderilmeleri ile ilgili yaratıcı teknik ve idari detaylar hakkında durulacaktır. İnanıyoruz ki, bazı teknik ve uygulamalar “ticari – kar amaçlı” ve resmi uzay aktiviteleri için de gerekli olacaktır. Amacımız; bu teknikler ile bireyler, şirketler ya da diğer kurumların uzay uygulamalarına daha düşük maliyetlerle erişebilmelerine yardımcı olmaktır.

İlk Adımlar, İlk Uydular

OSCAR-1

Amatör radyo uydularının başlangıç öyküsü, Amerika’nın diğer uzay programlarının başlangıcına çok yakın bir zamanda başlar. Rusya’nın Sputnik’i başarılı bir şekilde göndermesinden sadece 4 ay sonra, ABD 31 Ocak 1958’de Explorer Projesi başlatıldı.

Yaklaşık olarak aynı zamanlarda, Batı Sahili Grubunun radyo amatörleri yörüngeye amatör bir radyo uydusu yereştirme fikrini ortaya attı. Başlangıçta adeta rüya gibi olan bu fikir, hemen sonrasında amatör uyduların yapımı ve fırlatılması amacı ile OSCAR Projesi adı verilen projeye dönüştü.

OSCAR Projesi üyeleri arasındaki bazı değişikliklerden sonra, Amerikan Radyo Röle Ligi-ARRL (Kuzey Amerika’nın en büyük amatör radyo kardeşlik örgütü) ve Birleşmiş Milletler Hava Kuvvetleri’nin Vandenberg’ten gönderecekleri Discoverer XXXVI, ilk amatör radyo uydusu OSCAR I’i de uzaya göndermek için bir fırsat oldu. Uydu, Sputnik I’in yörüngeye yerleştirilmesinden ancak dört yıl sonra 12 Aralık 1961’de başarılı bir şekilde alçak yörüngeye (low earth orbit-LEO) yerleştirildi.

Oscar I uydusu sadece 4,5 kg. ağırlığında idi ve OSCAR Projesi ekibi tarafından tam anlamıyla kapalı garajlarda, bodrumlarda inşaa edilmişti. İyonosfer tabakası ile yer istasyonları arasında radyo dalgaları yayılımını ve uydunun iç sıcaklığını ölçmek amacı ile yapısında küçük bir işaret vericisi (beacon transmitter) devresi taşıyordu. Bu haliyle bir fırlatma uydusuna eklenmiş ikincil bir faydalı yük (payload) ile kendi yörüngesine yerleşen ilk uydu oldu. Fırlatma, ileri teknoloji ve termal dengeli fırlatma sistemi sayesinde gerçekleştirildi.

OSCAR I ezici bir başarı elde etti. 28 ülkede 570’ten fazla radyo amatörü Proje OSCAR veri indirme merkezine gözlemlerini iletti. Ne yazık ki OSCAR  I, atmosfere yeniden girip yanmadan önce yörüngede sadece 22 gün kalabildi. Ancak yine de radyo amatörlerinin “düşük teknolojili” uydusunun, “ileri teknoloji” dünyasına girişi başarılı olmuştu. Bundan sonra bilimsel ve diğer grupların ikincil faydalı yüklerini (payload) nasıl hazırlayabilecekleri hava kuvvetlerine sorulduğunda, kendilerine OSCAR uydu tasarımı önerildi. Dahası, OSCAR I’in bodrum basamaklarından gelişerek pazara çıkması, tedarik ve yönetim felsefesi yaklaşımı açısından bugün bile diğer OSCAR uyduları için damgasını vurmuştur.

OSCAR II, aynı ekip tarafından yapılmıştır. Yapısal ve elektriksel özellikleri OSCAR I ile benzer olmasına rağmen, OSCAR II’de bir dizi iyileştirmeler de gerçekleştirilmiştir. Örneğin uydu iç sıcaklık ölçümü mekanizmasında, dahili sıcaklıkların daha doğru şekilde ölçülebilmesini sağlayacak şekilde bir iyileştirme yapılmıştır. Diğer bir gelişme ise, serin bir iç ortam sağlayabilmek için uydunun dış kaplamasında yapılan değişikliktir. Uydu pil ömrünü uzatmak için yine başka bir değişiklik yapılarak, işaret vericinin (beacon transmitter) çıkış gücü azaltılmıştır.

Sürekli olarak kendini yenileme anlayışı, amatör uydu çalışmalarında önemli bir yer kazanmış bunun sonucu olarak da Oscar II’yi hızlı bir şekilde OSCAR III takip etmiştir. OSCAR III, bir transponder taşıyan ilk amatör telsiz uydusu oldu. Yer’den uyduya çıkış (uplink) sinyallerini 146 MHz frekansına yakın, 50 kHz band genişliğinde almak ve daha sonra 144 MHz’e yakın frekansta (1 watt güç!) ile yollanması (downlink) amacıyla dizayn edilmiştir.

Nispeten bu durum, dünyaki mütevazi amatör telsiz istasyonlarının birbirleri ile daha uzun mesafeler üzerinden iletişim kurmasına izin verecekti. Zaten yıllardır, radyo amatörlerinin bu tür uyduların yapımı ve kullanımına destek vermelerinin bir sebebi de, daha uzun mesafelere erişebilmenin getirdiği cazibedir. Diğer yandan, amatör telsiz lisansına sahip hemen hemen herkes için, hobi olarak yapılan uğraşın neticesinde birbirleri ile iletişim kurabilmek için güçlü bir motivasyon sağlamıştır.

Olayların ayrıntılarına kabataslak göz atarsak; ilk ticari telekomünikasyon uydusu TELSTAR I‘in kurucuları tarafından rapor edilen hayret verici sonuç şudur ki, TELSTAR uydusu ile yakın zamanlarda bitirilecek OSCAR III amatör uydu çalışmalarının tamamlanmak üzere olduğudur. Bir süreliğine de olsa; OSCAR III uydusu ile multi-milyon dolarlık TELSTAR uydusunun benzer zamanlarda yörüngeye oturacağı ve harcanın bu eforun gereksiz gibi görüneceği düşünüldü. Aynı zamanda TELSTAR yapımcıları, uydunun ismindeki “ticari” kelimesini kaldırarak, sadece “dünyanın ilk haberleşme uydusu” olarak referans vermeye başlamıştır.

Yörüngeye yerleştirilmesinden sonra OSCAR III’ün transponder devresi, 18 gün boyunca işletilmiş ve 22 ülkeden yaklaşık 1.000 radyo amatörü uydu üzerinden iletişim sağlamıştır. Uydu aynı anda birkaç istasyon ile haberleşme uygulamasını da gerçekleştirerek, bugünkü uydu-telekomünikasyon teknolojisinin temel bir uygulaması olmuştur.

Dördüncü amatör uydu OSCAR IV, dünyanın 21.000 Km. üzerinde bir jeostatik dairel yörüngeyi hedef alarak Titan III-C roketi ile gönderiliştir. Ne yazık ki radyo amatörünün üstün çabalarına rağmen, OSCAR IV, hedeflenen yörüngeye bir türlü oturtulamamış ve başarısız olmuştur. Bu büyük darbeye rağmen OSCAR IV, radyo amatörleri için uydu kurtarma ile ilgili yöntemlerin geliştirmesine olanak kılacak kadar çalışır durumda kalmıştır.

AMSAT’ın Doğuşu

AMSAT’ın kuruluş hikayesi aslen Avustralya’da başlamıştır. Melbourne Üniversitesi‘nde bir grup öğrenci, gelecekteki uydu transponderlarında 10 metre amatör band frekanslarının kullanılabileceğini değerlendirmek amacı ile bir araya geldiler. Öğrenciler aynı zamanda, pasif manyetik irtifa sabitleme şekli (diğerinde AMSAT ilktir) göstermek ve uplink komutları ile bir uzay aracının nasıl kumanda edilebileceğinin demonstrasyonu için bir test gerçekleştirmeyi planlamışlar ancak fırlatma gecikmesi sebebi ile bu test yapılamamıştır.

Paralel zamanlarda, bir grup radyo amatörü de Washington DC bölgesinde, uzay bağlantılı deneyimler kazanmak ve West Coast Proje OSCAR Derneği’nin East Coast versiyonu olarak bilinen bir grup oluşturmak için bir araya geldiler. Bu toplantının bir sonucu olarak AMSAT – Amatör Radyo Uydu Derneği (AMSAT Amateur Satellite Corparation) doğmuştur. AMSAT, 3 yıl sonra Mart 1969 tarihinde 501 District of Columbia (3)’e göre aynı zamanda bir eğitim kurumu olarak tanımlanmıştır. AMSAT’ın öncelikli hedefi, OSCAR Projesi çalışmalarını genişletmek ve başarı ile tamamlamaktı ve ilk görev olarak yeni uydu çalışması OSCAR V’in yapımına başlandı.

AMSAT üyeleri tarafından (yine genellikle evlerinin garajlarında ve bodrumlarında çalışarak) yapılan bir kaç modifikasyondan sonra, bilahare Australis-OSCAR 5, AO-5 olarak isimlendirilen OSCAR 5 uydusu, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA) uzay aracına başarı ile yerleştirildi. Daha önceki OSCAR uyduları, ABD Hava kuvvetlerinin roketleri kullanılarak uzaya gönderilmişti. Bu kez OSCAR 5’in uydu performansı neredeyse kusursuz bir şekilde gerçekleşti.

AMSAT-OSCAR Uydu Programı Fazları

1961 yılından beri, radyo amatörlerinin tasarladığı uydular üç faza ayrılabilir. FAZ-I tasarımları; alçak dünya yörüngesi (LEO) için tasarlanmış, kısa ömürlü, beacon-bazlı sinyal gönderen OSCAR I, II, III ve Rus Iskra 1 ve 2 serisi gibi uyduları sayabiliriz.

FAZ-II serisi olan OSCAR’lar aynı zamanda LEO “birds” olarak anılıyorlardı, daha yüksek yörüngeler için tasarlanmış, daha uzun ömürlü uydulardı. Bu AMSAT uyduları OSCAR 6, 7, 8 ve UoSAT OSCAR 9 ve 11’dir, hepsi AMSAT üyeleri ve İngiltere’deki Surrey Üniversitesi öğrencileri tarafından yapılmışlardır.

Bu uydulardan sonra analog ve paket radyo uyduları da diğer farklı ülkelerdeki AMSAT grupları tarafından benzer yörüngelere gönderilmiştir. Amatör radyo uydularının büyük bir alt kümesini, Mikro-SAT isimli; çok küçük küpler olarak tasarlanmış, 9 inch kareden (45 cm kareden) küçük, ileri dijital transpondera sahip uydular oluşturur. Halen yörüngede olan AMSAT uydularının büyük bir bölümü bu uydulardır.

FAZ-III uyduların tasarımına ilk kez Sovyetler Birliği öncülüğünde eliptik yörüngeye (Molnya-tipi) uygun şekilde başlanmıştır. Bu uydular halen yörüngede olan ve FAZ 3-D uydular olarak anılan OSCAR 10 ve 13, kullanıcılarına daha uzun süre ulaşım süresi, yüksek güç ve daha çeşitli iletişim transponderları sunmuştur. Dahası bu yüksek irtifa uyduları, kullanıcılarına LEO uydulara göre çok daha büyük iletişim alanı sağlamaktadır. Bazı durumlarda FAZ III uyduları, neredeyse dünya küresinin tamamını aynı zamanda görebilecek şekilde blunmakta ve birden fazla kıta arasında iletişimi mümkün kılmaktadır.

AMSAT – OSCAR Uydularının Adlandırılması

Dünya çapında AMSAT organizasyonları büyük ölçüde uydu tasarım ve üretiminden sorumlu olsalar da, amatör radyo uyduları denilince OSCAR terimi hala en çok kullanılan amatör uydu ismidir. Ancak çoğu OSCAR uydusunun, başarılı bir şekilde yörüngesine yerleşmeden ve operasyonel hala gelmeden önce sıra numaralandırması yapılmamıştır. Yörüngeye yerleştikten sonra, uydu sponsorunun resmi isteği ile uydlara OSCAR uydusunun numarası atanır. Uydu yörüngede başarısız olur ya da dünya atmosferine tekrar girer ise, bu OSCAR sayısı asla yeniden kullanılmaz.

AMSAT Yönetim Yaklaşımı

1969 yılında kuruluşundan bu yana AMSAT, diğer ülkelerdeki kuruluşlarla birlikte bir dizi uluslararası bir organizasyon haline gelmiştir. Gruplar arasındaki bağlantılar resmi olmasa da, uzayla ilgili projelerde birbirlerine yardımcı olmak için genellikle tek seferlik anlaşmalar yapılmaktadır. Bu anlaşmalar ile, OSCAR 5’ten beri bir çok amatör uydu çalışmasında birden fazla ülkedeki gönüllüler uluslararası çalışmalara katılarak birbirlerinin uydusunun yapımı, kontrolü, uzaya gönderilmesi ve benzeri işlerde efor sarfetmişlerdir. Genellikle, bir ya da birkaç uluslararası grup, uzay aracının genel ve arayüz gereksinimlerini tanımlamakta, daha sonra, uluslararası havuzdan çeşitli ekipler ellerindeki kaynaklara göre farklı bölümlerin yapımından sorumlu olmaktadır.

Bu durum, AMSAT’ın mühendisleri için tasarımda yeni alt sistemler oluşturabilmek ve esneklik imkanı vermektedir. Genellikle herhangi bir tasarımın AMSAT’ın temel basit operasyonel kriterlerini sağlaması gerekmektedir. Bu yaklaşım, aynı zamanda her bir grubun ellerindeki kaynak ya da imkanlar ne olursa olsun, her bir gruba büyük bir avantaj sağlar. Gruplar, havacılık ve uzay sanayiince kullanılmayan bazı malzeleri bağışlar yolu ile elde ederek kullanabilmektedirler.

AMSAT’ın ana gelir kaynağı, uluslararası AMSAT organizasyonları ve üyelerce yıllık veya ömür boyu ödenen yıllık üye aidat gelirleridir. Üyelik, radyo amatörleri ve uzayı keşfetmeye meraklı olan herkese açıktır. matör telsizcilik toplantılarında çeşitli yazılımlar ve uydu ile ilgili yayınlar için mütevazi bağışlar da toplanmaktadır.  Ek olarak, özel uzay aracı kalkınma fonlarının zaman zaman, AMSAT uzay aracı projelerine yardımcı olmak üzere büyük bağışları olmaktadır. Örneğin; böyle bir fon AMSAT’ın Faz 3-D Projesi’ne destek olmak için Kuzey Amerika Karargahı’nda kurulmuştur. Ancak, bazı ticari uydu çalışmalarına göre bu fonlarca ayrılan bütçeler daha düşük olabilmektedir. Örneğin, Faz 3-D projesi (en son ve en pahalı uydu) üye bağışlarından oluşturulan tüm geliştirme fonu da dahil olmak üzere, 1993 yılı için AMSAT-NA’nın (North America)’nın tüm işletme bütçesi 400.000 dolardan biraz fazlaydı.

Personel açısından bakıldığında, AMSAT Kuzey Amerika’da gerçek anlamda bir bir gönüllü çalışmadır. 7.500 organizasyon üyesi arasında maaş alan tek kişi, Washington DC yakınlarındaki merkez ofisin yöneticisidir. Yönetici, üyelik yönetim işleri ve diğer önemli örgütsel görevleri günlük olarak yürütür. Dernek başkanından, uzay araştırmaları ile ilgili çalışanlara kadar herkes tüm zamanını ve yeteneklerini organizasyon için harcamaktadır. Dernek başkanı, uzay araçları ile ilgili yazılım ve donanım ile ilgili çalışacakların organizasyondaki görev dağılımı ile de ilgilenmektedir.

Çoğunluğu gönüllü katılımcılardan oluşan böyle bir uzay programını yönetmenin bazı dezavantajları da bulunmaktadır, örneğin; son derece yetenekli ve iyi motive olmuş insanları çekmek için çok büyük projelere ayrılması gereken kar paylarının da çok büyük olması gerekmektedir. Bu sebeple ilk etapta daha küçük projeler ile çalışmalara başlanmaktadır. Gönüllülerin çoğunluğu aynı zamanda havacılık personelidir. Onlara göre; yapım, uzaya gönderme süreci, kontrol ve en son meyva olarak uydunun yörüngesine başarılı bir şekilde oturması güçlü bir motivasyon sağlamaktadır.

Ayrıca, büyük paraların gereksiz yere harcanması uygun değildir, çünkü AMSAT’ın yönetim felsefesinde uzay aracı tasarım kriterlerine yenilik ve sadelik dikkate alınmak ile birlikte, “olması gereken” kriterlere uygunluk esastır. Gelişim süresince, alt sistem tasarımlarında, uzay aracının arayüz özelliklerinden ziyade alt sistem seviyesinde detaylı teknik özelliklere ağırlık verilmektedir.  KISS yaklaşımı (Basit olmasını sağla, basit tut! – Keep it simple) yaklaşımı AMSAT’ın tüm tasarım yapan mühendislerince güncel hayatta kullanagelen bir kelimedir. KISS, tam anlamı ile AMSAT operasyonlarının yönetimi ve felsefi tasarımı içerisine yayılmıştır.

OSCAR Uydularının Yapısal Özellikleri

Son 30 yıldaki teknolojik gelişmeler, beklenildiği gibi Oscar uydularının özellikleri ve yetenekleri ile ilgili önemli gelişmelerin yapılmasını da etkilemiştir. Ancak bu uyduların ev yapımı olma özellikleri son uzay aracı tasarımında bile yaşatılmaktadır.

Örneğin AMSAT’ın yüksek irtifa uydusu olan Oscar 13 uydusunun çoğu parçası evlerdeki atölyelerde yapılmıştır. Birkaç parçası ise, Orlando’nun Florida bölgesindeki elektronik artık deposundan uzay gemisi parçaları satın alınarak tamamlanmıştır. Buna ek olarak, AO-13’lerin tamamındaki fiberglas modüllerinin montaj rayları, bir AMSAT başkan yardımcısının mutfak sobasından temin edilmiştir. Uzay aracı termal battaniyesi malzemesi ise bağış ile temin edilmiş ve battaniye başka bir AMSAT gönüllüsü tarafından kendi ev atölyelerinde dikilmiştir.

AMSAT Faz 3-D uzay araçlarının yapı malzemelerini, benzeri teknikler ile bodrum pazarlarından temin edilen malzemeler ile üretilmektedir. Örneğin; yeni Faz 3-D uydularının 6 metre güneş panelleri, sıradan bir bar-kapısı menteşesinden daha karmaşık olmayan bir cihaz yardımı ile yörüngede stabilize edilecektir. Uzay aracının yapısı ısı dengesini korumak için sonradan boyanacak sıradan bir alüminyum levha ile yapılacaktır. Buna ek olarak uzay aracının birçok anteni sıradan esnek çeliklerden, kick-motorları ve baterileri ise genellikle AMSAT’a oldukça düşük maliyetler ile teklif edilen ya da ücretsiz olarak hibe edilen parçalar ile yapılmaktadır.

OSCAR Yükleri, Kapasite ve Yer İstasyonu Gereksinimleri

AMSAT’ın uydu tedarik ve yapımında “düşük maliyetli teknoloji” yaklaşımına rağmen, AMSAT uyduları tekniksel sofistike dereceleri (çok yönlülüğü) ile uzaydaki bir çok ticari uydu ile yarışmaktadır. Yörüngedeki 20 amatör uydudan yarısından daha fazlası artık “uçan dijital haber bülteni panoları (BBSs)” taşımaktadır.

Bu BBBs’lerin çoğu, radyo amatörlerinin birbirleri ile 9600 BPS hızına kadar, diz üstü bilgisayar büyüklüğündeki radyolar ile bağlantılı iletişim kurabilmesini sağlamaktadır. PASCAT olarak isimlendirililen bu paket radyo uydu setlerinin kullanılması ile, mesajlar birkaç dakika içerisinde dünyanın herhangi bir yerinden herhangi başka bir yere gönderilmektedir.

AMSAT uydularının ses transponder özellikleri, kullanıcıları Mors kodu (CW)’dan, Single Side Banda (SSB) ve frekans modulasyon (FM) moduna kadar çalışma modları sunmaktadır. Buna ek olarak bazı OSCAR kullanıcılarına, dünyanın herhangi bir yerinde benzer donanımlı istasyonlar ile yavaş ve hızlı taramalı televizyon görüntüsü (SSTV) gönderebilmek ve almak imkanını da sağlanmıştır.

Bu uyduların çalışma Yer istasyonu donanımları da kolayca elde edilebilir ve nispeten ucuzdur. Örneğin, yaklaşık 3.000 $ civarında bir masraf ile yörüngede olan AMSAT uyduların herhangi biri ile etkileşim yeteneğine sahip bir Yer istasyonu monte etmek için yeterli ticari amatör telsiz ekipmanı satın alabilirsiniz.

Kontrol ve Stablizasyon

OSCAR uyduların görevlerinin zamanla daha fazla ve daha sofistike hale gelmesi nedeniyle OSCAR uzay aracı tutum kontrolü ve stabilizasyonu için kullanılandan farklı yöntemler de geliştirilmiştir. Transponder antenleri, oldukça basit olanları bile  yönsel (direktivite) özelliğine sahiptir. Uzay aracının irtifa kontrolünün önemli olmasının bir nedeni de yararlı iletişim linklerini korumaktır. OSCAR uzay aracı stabilizasyon tekniklerinde, bilgisayar kontrollü basit çubuk mıknatıslar ve aktif elektromanyetik sistemler ile spin kontrolü ve sabitlemesi sağlanmaktadır.

İkinci bir tip sistem ise genellikle FAZ III uydularında kullanılmaktadır. Bu sensörler, dünya ve güneşin pozisyonlarına göre bir dahili/tümleşik bilgisayar aracılığı ile verileri işleme amakta, elektronik kontrol sistemleri ile dahili elektromıknatıslar olması gereken uydunun kendi etrafındaki dönüş hızını ve durgunluğu sağlamaktadır.

Diğer AMSAT uzay araçları konum sensörleri için “gravity-gradient” sistemleri ve magnetometri kullanır. Oldukça şık ve basit bir tasarım olan mikro uydu (MicroSAT) tasarım serisi şu anda AMSAT tarafından istihdam edilmektedir. Bu küçük uydular, uzay aracının kenarlarına monte edilir ve yörüngede iken yukarı ve aşağı hareket edebilmek için basit çubuk mıknatıslar kullanırlar.

Diğer birçok AMSAT aracı gibi, mikro uyduların antenleri de sıradan esnek çelikler (şerit metreler) ile yapılmaktadır. Ancak her antenin turnike kaplaması yapılırken AMSAT mühendisleri siyah ve beyaz boyaları kullanmışlardır. Çünkü, bu uydular uzayda küçük birer radyometre gibi hareket edebilir ve onlarla çocuklar gibi oynanabilir. Bu tasarımın oldukça etkili ve doğru bir tasarım olduğu, mikro uydunun doğru yönlendirilmesi ile de anlaşılmıştır. KISS yaklaşımının kullandıldığı diğer bir nokta da yerleşik antenler ile doğrudan güneşten spin – sabitleme enerjisini almasının sağlanmasıdır.

Fırlatma Hususları ve Maliyetler

Bağışlar ve atık malzemelerin kullanımı uydu maliyetlerini minimum olmasını sağlasa da, uzay aracı ile ilgili başka işlemler de vardır. Tüm diğer başarılarına rağmen, AMSAT’ın uydularını kendi imkanları ile (in-house) fırlatma yeteneği bulunmamaktadır. Çoğu OSCAR uyduları yörüngeye bir hükümet ya da ticari bir uzay ajansının uzay aracına ek bir yük ya da yolcu gibi yüklenmesi ile fırlatışmıştır.

Bununla birlikte AMSAT son yıllarda “piggyback” (sırt-çantası/ek yük) kavramını bir adım daha ileri atmıştır. Geliştirilen yeni inovatif tasarımlar ile fırlatma maliyetlerinin daha da azalması mümkün olmuştur. Bu kavramın en heyecan verici örneklerinden biri, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) ve AMSAT arasında bir ortak girişim olarak geliştirilen ASAP (Arianne Structure for Auxiliary Payloads) yapısı ile gösterilmiştir. 1980 yıllarının sonu AMSAT için küçük uyduların mikro uydu serisinin inşa süreci olmuştur. Planlanan uyduların altısı oldukça yıldırıcı bir sorun oluşturmaktaydı. Bununla birlikte AMSAT gönüllü mühendisleri Ariane IV fırlatma aracının kullanılmayan alanını nasıl nasıl kullanılabileceği fikri ile ESA’ya yaklaştı. Uzun sözün kısası, ESA ile yapılan işbirliği neticesinde, AMSAT büyük taşıma kapasitesine sahip ASAP yapılarının aynı zamanda küçük uydu fırlatmalarında kullanımı, tasarımı ve imalatında yardımcı oldu.

Ariane IV yapısı üzerine kurulan ve AMSAT’ın ilk altı adet Mikrosat uydusu, ESA tarafından 1990 yılında yörüngeye yerleştirildi. Bu sayede AMSAT, fırlatma maliyetlerinde belirgin bir azalma da elde etmiş olmuş, ESA daha sonra benzer amaçlarla çoğu ticari olan benzeri uyduları da yörüngeye ASAP yapısını kullanarak göndermiştir.

Bu durum, “Sen benim sırtımı kaşırsan, ben de senin sırtını kaşırım” anlayışına güzel bir örnektir. Bu işbirliği ile AMSAT neredeyse sıfır maliyet ile fırlatma imkanlarına erişti. Aynı zamanda, AMSAT ticari fırlatma ajanslarına fırlatma servislerinin kalitesini arttıracak ek gelir oluşturulmasına da yardımcı oldu.

AMSAT’ın uzaya düşük maliyet ile erişim için kullandığı diğer bir yaklaşımda; yeni taşıma yapıları ve yeni güçlendiricileri test etmeye başlamıştı. Bu teknik, birkaç OSCAR uydusu ve Faz 3-D uyduları için 1996 yıllarından itibaren kullanılır olacaktı. Faz 3-D uydularının, geostatik transfer yörüngesi’ne (GTO) oturtulmak üzere ESA’nın Arianne V güçlendiricileri ile Fransa Guyana’sından  Nisan 1996’da fırlatılması planlanıyor. AMSAT tarafından tasarlanmış bir silindir ile Arianne V üzerindeki kullanılmayan alanı işgal edecektir.

Arıza/ Başarısızlık Riskleri

Bir güçlendirici (booster) hatası ile uydu kaybı (hem siyasi hem mali açıdan) ticari ya da askeri müşteriler için oldukça pahalıya patlar. AMSAT ise çok daha farklı bir konumdadır. Eğer böyle bir hata olur ise, AMSAT sadece satın alınan malzemelerin ve bağışlanan malzemelerin maliyetini ve harcanan yüzlerce emek saati doğrudan kaybetmiş olur. Ne yazık ki, FAZ III uydularının ilk serisinde AMSAT için bazı üzücü olaylar olmuştur. 1980 yılında FAZ 3-A uydusu Arianne I güçlendirici yetmezliği sebebi ile alt Atlantik yörüngesinde kalmış ve başarısız olmuştur. Bununla birlikte FAZ III uydularının nispeten düşük maliyet ile yapılmaları sebebi ile mali kayıp çok fazla olmamıştır. Bir çok ek gönüllü çalışma ile Faz III-B uydusu 1983 yılı Haziran ayında başarılı bir şekilde fırlatılmış ve AMSAT OSCAR 10 uydusu yörüngesine erişmiştir.

AMSAT uyduları için fırlatma sigortası genellikle çok pahalı olduğu için nadiren yapılır. Riski minimize etmek için, AMSAT yapının bir kopyasını da üretir ve aynı veya benzer özellikte olan transponderları da aynı amaçla çoğaltır. Bağışlanan öğelerle türünün tek örneği olan bir yapı için zor olsa da; tüm uyduların en az bir adet bire-bir kopyaları da yapılmaya çalışılır. Bir çok test ve deneme bu kopyalar üzerinde yapılabilir, bu kopyalar aynı zamanda uçuş donanımı yedeği olarak da kullanılır.

Temizlik, Kalite Kontrol ve Güvenirlik

AMSAT uydularındaki çoğu çalışmanın evlerin bodrum katlarında sürdürülmesi sebebi ile, kalite kontrol işlemlerinde temizlik ve operasyonel testlerde bunun sorun olacağını düşünülür. Ancak böyle bir durum yoktur. AMSAT’ın gönüllü mühendisleri, AMSAT uzay aracının dizaynında temiz ve güvenli bir ortam hazırlamak için her türlü çabayı sarf eder. Bununla birlikte, AMSAT bu hedeflere ulaşmak için “ihtiyaç olandan daha fazlasını yapma” anlayışına da sadık kalır. Örneğin, AMSAT uydularının montajında kullanılan temiz oda olanakları çok fazla mükemmel olmamasına rağmen, AMSAT’ın performansı herhangi bir ticari uydu üreticisinin temizlik standartlarına paraleldir.

Ticari bir temiz oda tesisi milyonlarca dolar maliyet gerektiren klimalı kompleks bir yapıda iken, AMSAT’ın temiz oda montaj tesisi sadece bir üyenin bodrum katına çivilenmiş 2×4 stud-kalite kereste ve levha plastikten yapılmıştır. Ticari temiz odalarda son model temizlik makineleri var iken, AMSAT tesisinde sıradan bir ev elektrik süpürgesi dahi çalıştırılabilmektedir.İlginç olan nokta, AMSAT’ın temizlik anlayışı sade ve basit olmasına rağmen, bir sonraki aşamaya geçiş için ajansa sunulan hiçbir AMSAT uydu parçası “temiz değildir” diye reddedilmemiş olmasıdır. Diğer yandan tüm ticari ve askeri uydular ile AMSAT uyduları da aynı termal ve uzay ortamı testlerine tabii tutulur. Buna ek olarak, AMSAT mühendisleri fırlatma sonrasında uzay aracının çevresini kirletmeyecek şekilde malzeme seçimi ve doğru montajlama için de azami gayret gösterir. Ayrıca bileşenlerin ve prosedürlerin askeri veya NASA standartlarına uygun bir şekilde tasarımı ve üretimine de gayret edilmektedir.

Gördüğünüz gibi, maliyetler AMSAT uzay araçları tasarımında önemli bir rol oynar ve bu sebeple uyduda olması gereken altın kaplama mümkün olduğunda minimum tutulur. Yedekleme (back-up) sistemleri, ticari uydularca “eski” olarak kabul edilmiş bile olsa, güvenilir ve kanıtlanmış tasarımlar ile ticari uzay araçları için de tasarlanmaktadır. Örneğin, yerleşik (on-board) Internal Housekeeping (IHU) bilgisayar, basit bir bilgisayar tasarımıdır, bu tasarımda bir adet radyasyona karşı güçlendirilmiş 1802 mikrodenetleyici vardır ve OSCAR 10 ve 13 uydusunda kullanılan dizaynın aynısıdır. Sadece 16K belleği olan bu tek çipli işlemci, modern işlemcilere göre tarih öncesi (arkaik) bile kabul edilebilir. Bununla birlikte IHU’nun onboard olarak rutin işlerde kullanılması performans üzerinde bir problem oluşturmaz. Dahası zaten yazılım kodları da mevcuttur ve yaygın kullanılan bir tasarımdır. Hem donanım, hem yazılım açısından 10 sene sonra bile güvenli modda kalması, bozulmaması IHU dizaynlarını güvenilir kılmaktadır.

Dökümantasyon

AMSAT uzay araçlarının yapılandırma ve kontrol standartları ile ilgili dökümantasyon hazırlamak da ayrı güzel bir iştir. Örneğin yörüngede olan en gelişmiş uzay aracı OSCAR 13 için 234 sayfalık uzay aracı çizim ve sistem açıklamarını içeren bir kitapçık yazılmıştır. AMSAT mühendisleri tarafından “kırmızı kitap” olarak isimlendirilen kitapta, benzeri bilgiler yardımı ile bir AO-13 uydusu bile yapabilmek için yeterli açıklama bulunmaktadır. Aynı kitap kullanılarak kaybedilen Faz 3-A uydusu ve başarılı olan Faz 3-B uydusu, daha sonra da OSCAR 13 uydusu yapılmıştır. OSCAR 10 uydusu hala çalışabilir durumdadır. Daha sofistike araç tasarımları için CAD teknikleri istihdam edilmiş olmakla birlikte, basitlik kuralı burada da geçerlidir.

Faz 3-D uydularının en iyi tahminle 80 milyon dolar ticari değeri olduğu tahmin edilmiştir. Arianne V dahil olmak üzere bu yapı 75 CAD çizimi ile gösterilmiştir. Ayrıca doküman içerisinde değişim ve kontrol prosedürleri ve tasarımdaki monitör değişiklikleri de bulunmaktadır. Ancak, bunlar gelecekteki olası çoğaltmalar için Faz 3-D uydularının tasarım bütünlüğünü korumak amacı ile konulmuş “commen sense” (sağduyu) kurallarıdır.

Eğitim Çalışmaları

İnsansız uydu çalışmalarına ek olarak AMSAT çeşitli eğitim faaliyetlerinde özellikle üniversiteler ile ortaklık programları ile aktif olmuştur. Bu program içinde, AMSAT bir çok projeyi destekler, uydu yapımı ve diğer araştırmalarda yardımcı olmak üzere dünya çapında birden fazla üniversite ile karşılıklı verimli bir çalışma ve anlaşma yapmıştır.

Örneğin, Faz 3-D uyduları uçuş model yapısının inşaası şu anda Utah’ta Weber State Üniversitesi Aeospace Teknoloji Merkezi’nde bir öğrenci araştırma takımı tarafından yürütülmektedir. Weber ile AMSAT’ın ortaklığı, her iki partner için de sadece “kazan-kazan” anlaşması gibi kısa süreli değildir. Öğrencilerin gerçek uçuş donanımı hazırlanmasında kazandıkları deneyimlere paha biçilemez. Buna karşılık AMSAT yüksek kalitede öğrenci emeği ve düşük maliyet ile başarı ile işleri tamamlamaya devam etmektedir. Yıllar geçtikçe, AMSAT öğrenci-işçi kalitesi gittikçe artmaktadır. Diğer bir eğitim uğraşı olarak AMSAT Amerikan Radyo Relay Ligi’ne (ARRL) ve uzay araçlarında kullanılacak yeni bir amatör radyo donanımı geliştirmek için NASA’ya katılmıştır.

Dahası AMSAT gönüllüleri sürekli, teknik iletişim bağışları ile amatör radyo operasyonları düzenlemektedir. Son yıllarda Shuttle Amateur Radio Experiment-SAREX (Uzay aracı ile amatör radyo deneyimi) ismi verilen; deneyim ile öğrenciler uzay istasyonundaki astronotlar ile direkt bağlantı kurabilme imkanı verilmektedir.

Sonuçlar

AMSAT’ın hikayesine baktığımız zaman; basitlik, zaman ve kaynakların en iyi şekilde kullanılması ve özverili bağışların öncü ruh olduğunu görüyoruz. OSCAR projesindeki amatör radyo operatörleri ve onların AMSAT’taki sonraki meslektaşları 1961’den bu yana emek vermektedir. Onların emek ve çabaları bir çok ticari uydu teknolojisinin gelişiminden büyük ölçüde sorumludur.

Gerçek zamanlı uydu iletişim teknolojileri, ses transponderlarından dijital “sakla ve ilet” tekniklerine ve çoklu uydu fırlatma adaptörlerine doğru çeşitlenmektedir. Çoklu fırlatma adaptörleri ile birden fazla uydu aynı anda fırlatılır ve aynı yörüngeye oturtulabilir. Bu çalışmalar AMSAT üyelerinin çoğunlukla kendi evlerinin bodrumlarında geliştirdikleri değişen uydu iletişim teknolojilerini oluşturur.

Dahası AMSAT, küçük uydu teknolojilerinden büyük uydu teknolojilerine gitmek için tek yol olarak lanse edilmektedir. Şimdi, milyar dolarlık ticari girişimler ile yüzlerce küçük uydunun, dijital iletişim için uzaya gönderilmeye hazır olmasından gurur duyuyoruz.  Bu uydulardaki bir çok teknik gelişme AMSAT’ın gönüllüleri tarafından öncülük edilmiştir.

AMSAT’ın yönetim yaklaşımında, tekniki olarak mükemmelliğin kar amacı olmayan bir anlayış ile yerin getirilmesidir. Bununla birlikte, ticari ve resmi ajanslar da hala AMSAT’ın KISS yaklaşımını uygulamaktadır. Sonuç olarak uzay aracı için, donanım ve yazılım açısından basit ancak son derece güvenilir, yenilikçi ve düşük maliyetli tasarımlar yapılmaya çalışılmaktadır. Mevcut işletmelerin sermaye eksiklikleri nedeni ile ticari dünya tarafından eski bulunan teknolojileri kullanılarak, daha uygun maliyetli ve işlevsel donanım ve yazılımlar ile uydular tasarlanmaya devam edilmektedir. Donanım ve yazılım belgeleri mutlak bir minimum düzeyde tutulur. Gerektiğinde bu yazılım veya donanımın gelecekte çoğaltılabileceği kadar detay açıklanır.

Son olarak, AMSAT ile üniversiteler ve uydu fırlatma kurumları arasındaki kooperatif çabanın yaratıcı kullanımı her aktivitenin kendi hizmet maliyetlerini etkin ve efektif tutmaya yardımcı olur. Donanım ve yazılım maliyetleri minimum tutulmaktadır.

Bazı kişiler uzaydaki uyduları inşa etmek için bodrum ve garaj gibi kapalı alanlarda çalışan radyo amatörleri ile alay edebilir. Ancak, geçmiş ve şimdiki AMSAT gönüllüleri, sadece Wright Kardeşler, Marconi veya Robert Goddard’in olduğu anlamda “amatör”dürler. Aynı zamanda günümüz modern cihazları için meslektaşlarına, tasarım, yapım ve çalıştırma için kullanılabilir malzeme ve yaratıcılıkta öncülük yapmaktadırlar. Aynı öncü ruh, AMSAT 1969 yılında kurulduğundan bu yana teknik ve idari yaklaşıma da damgasını vurmuştur. Son 25 yıldır uluslararası AMSAT grupları; uzay bilimleri, uzay eğitimi ve uzay iletişim teknolojileri üzerinde önemli bir rol almıştır. Kuşkusuz dünya çapında bir çok AMSAT gönüllüsünün amatör radyo iletişim teknolojileri üzerindeki çalışmaları; devlet, bilim ve ticari çalışmalara olumlu etki yapmaya devam etmektedir.

Halen dünya yörüngesinde aktif olan OSCAR uyduları, AMSAT üyelik ruhu ve vizyonunun canlı bir kanıtıdır. Nadiren gönüllülerden oluşan gruplar, çok az imkanla çok fazla iş yapabilme imkanı bulabilir.

Kaynaklar:

– Davidoff, Martin,  The Satellite Experimenter’s Handbook  Newington, CT: The American Radio Relay League,  1984.
– Jansson,  Richard,  Spacecraft Technology Trends in the Amateur Satellite Service,  Ogden, UT: Proceedings of the 1st Annual USU Conference on Small Satellites,  1987.
– Metin içerisinde geçen bilgilere ait bağlantılar anlaşılmayı kolaylaştırması ve ek bilgi amacıyla yine yazı içerisinde verilmiştir.

Daha fazla bilgi için:

Keith C. Baker, KB1SF
1324 Fairgrounds Road
Xenia, Ohio 45385-9514 USA

Notlar:

TR:
Bu yazı Ulusal Havacılık ve Elektronik Konferansı, Dayton, Ohio’da 23-27 Mayıs 1994 tarihinde sunulmuş olan makaleden alıntıdır. Yazar: Keith Baker, KB1SF ve Dick Jansson, WD4FAB (En: Text of a paper presented to the National Aerospace and Electronics Conference, Dayton, Ohio, 23-27 May 1994.by Keith Baker, KB1SF, and Dick Jansson, WD4FAB)

TR: http://www.amsat.org/amsat-new/AboutAmsat/amsat_history.php Web adresinde yer alan orijinal makale, TAMSAT tarafından AMSAT’tan yazılı izin alınarak üyemiz Fatma Nur AKI (TA2AKI) tarafından tercüme edilmiştir. Türkçe metin, TAMSAT’ın yazılı izni alınmadan başka web uygulamalarında paylaşılamaz ve çoğaltılamaz.

EN:  This article is translated from the web address http://www.amsat.org/amsat-new/AboutAmsat/amsat_history.php by TAMSAT, with written permission from AMSAT. Do not share other web applications, without TAMSAT’s written permission.)

 

Yazı hakkında görüşlerinizi belirtmek istermisiniz?