Sıvı Yakıtlı Roketler

Sıvı yakıtlı roketler gerekli itkiyi üretebilmek amacıyla sıvı haldeki bir yakıtı kullanırlar. Uzay çalışmalarının bel kemiğini bu roket türü oluşturmaktadır.

Roket motorları kullandıkları yakın çeşidine göre üçe ayrılıyor: Katı yakıtlı, sıvı yakıtlı ve hibrit yakıtlı. Katı yakıtlı roketlerde oksitleyici ve yakıt katı halde bulunuyor. En büyük dezavantajı bir kere çalışmaya başladıklarında, yakıt tükenene kadar durmamalarıdır. Bu güvenlik açısından sıkıntılı bir durum. Sıvı yakıtlı roketler ise istenildiği zaman durdurulabilir, hatta yeniden çalıştırılabilir, ayrıca itiş gücü de ayarlanabiliyor. Türkiye’de Roketsan sıvı yakıtlı roket üzerinde çalışmakta. Hibrit roket motorları ise katı yakıtı, sıvı veya gaz haldeki oksitleyici ile yakar. İki türün bazı avantajlarını bir araya getirir. Daha yeni bir tür olup gelişimleri devam etmekte. Virgin Galactic’in aracı böyle bir roket kullanıyor. Türkiye’de de DeltaV şirketi hibrit roket geliştirilmekte.

Sıvı yakıtlı roketlerin yapısı

Akışkan bir yakıt (ve oksitleyici) kullanmak avantaj sağlasa da üretimleri daha zor, kompleks bir yapıya sahip. Çünkü muazzam bir basıncın olduğu yanma odasına sürekli olarak yakıt ve oksitleyicinin pompalanması gerekiyor.

sıvı yakıtlı roketler
Sıvı yakıtlı roket motorunun kesiti.

Yukarıdaki fotoğrafta bir sıvı yakıtlı roket motorunun kesiti görülüyor.

En başta yakıt ve oksitleyicinin giriş borularını görğyorsunuz. Buradan pompalanan maddeyle yanma odası sürekli olarak besleniyor. Yanma odasında üretilen yüksek sıcaklık, yanma sonrası oluşan eksoz gazının yüksek bir hızla çıkmasını sağlayan yüksek basıncı yaratıyor.

Sıcak gaz yanma odasından bir boğaz ile ayrılan büyük bir çana benzeyen nozuldan geçerek dışarı çıkıyor. Roketin erişebileceği hız eksoz gazının hızıyla doğrudan bağlantılı. Eksozun hızı da kullanılan yakıt-oksitleyici çiftine bağlı. Elbette nozulun boyutu ve çapı da önemli bir faktör.

Uzay mekiklerinde kullanılan RS-25 roketi. Burada motoru soğutmak için çevresinde dolaştırılan çok düşük sıcaklıktaki yakıtın etkisiyle buz kesen nozul gözükmekte.

Yanma odasının çevresinde soğutma ceketi görülüyor. Çok yüksek sıcaklıklarda motorun erimemesi için soğutulması gerekmekte. Kriyojenik, yani sıfırın çok altındaki sıcaklıklarda bulunan yakıt/oksitleyici kullanılan roketlerde, soğutma işi bu yakıtın yanma odası ve bazı durumlarda nozulun çevresinden dolaştırılmasıyla hallediliyor.

Oksitleyici olarak çoğunlukla sıvı oksijen kullanılır. Oksijenin gaz halden sıvı hale çevrilmesi ve güvenli biçimde depolanabilmesi diğer alternatiflere göre daha zor, ancak alternatif oksitleyiciler fazla reaktif ve zehirli olduklarından daha az tercih ediliyor. Yakıt konusunda ise seçenekler: etil alkol, RP-1 (kerosen), hidrazin, sıvı hidrojen yaygın biçimde kullanılır. Günümüzde Ruslar doğalgazı roketlerde kullanmak için çalışmalarına devam ediyor.

Sıvı yakıtlı roketlerin tarihçesi

Günümüz roketçiliğinin ilk öncüleri Konstantin E. Tsiolkovski (Çarlık Rusyası) ve Robert H. Goddard (ABD) olmuştur. Goddard uzayaraçları ve itki sistemleri üzerine Tsiolkovski’den habersiz biçimde çalışarak onunkine benzer fikirler üretmişti. Ayrıca yaptığı katı ve sıvı yakıtlı roketlerle çeşitli denemeler gerçekleştirdi.

Robert H. Goddard kendi yaptığı, dünyanın ilk sıvı roketinin yanında poz veriyor.

Nihayet dünyanın ilk sıvı yakıtlı roketi 16 Mart 1926 tarihinde Robert H. Goddard tarafından fırlatıldı. Goddard’ın roketi benzin ve sıvı oksijen ile çalışan küçük bir roketti. Daha gelişmiş sıvı yakıtlı roketler yapmak ise teknolojik engeller sebebiyle 2. Dünya Savaşı’na kadar mümkün olmayacaktı. Savaş yıllarında teknolojide gerçekleşen ilerlemeler sıvı yakıtlı roketlerin ihtiyaç duyduğu pompaların, enjektörlerin ve soğutma sistemlerinin üretilebilmesine olanak sağladı. [britannica.com].

İlk operasyonel sıvı yakıtlı roketler II. Dünya Savaşı sırasında geliştirildi. Almanya’da üretilen V-2 roketleri uzay çağı roketlerinin temelini oluşturdu. Savaş sonunda inceleme için kullanılan V-2’lerden biriyle Dünya’nın uzaydan ilk fotoğrafı çekilmişti. Bu roketler etil alkol ve sıvı oksijen kullanıyordu.

Savaş sona erince, Almanların geliştirdiği teknoloji müttefiklerin eline geçti. Hatta sadece teknoloji değil yetişmiş elemanlar da müttefikler için çalışmaya başladı. Roketler bir süre daha sadece askeri teknolojiye hizmet etti. 50’lerden sonra, kıtalararası nükleer başlıklı füzelerin geliştirilmesinin ardından, roketler artık uzay araştırmaları için kullanılmaya başlanacaktı.

2 Mayıs

2 Mayıs günü gerçekleşen astronomi, uzay ve havacılık alanındaki önemli tarihi olaylar hakkında kısa bilgiler:

1945 – Wernher von Braun ve diğer üst düzey Alman roket mühendisleri, saklandıkları Bavyera Alpleri’nde Amerikan kuvvetlerine teslim oldular. Amerikalıların uzay teknolojilerindeki gelişiminde, Nazilerden ganimet olarak devraldıkları bu ekibin önemli bir etkisi var. Braun ve diğerleri Amerikalılara teslim olmadan bir gün önce Sovyetler Berlin’e girmişti.

1949 – Warton hava meydanında, English Electric Canberra prototipi A.1 VN799 tanıtıldı. İki adet Rolls Royce Spey turbofan motorunun her biri 55.8 kN güç üretebilen uçak maksimum 871 km/h hıza erişebiliyor. 2,744 km menzilde 37,000 ft (11,285 m) servis irtifasında uçabiliyor. [cornwallaviationhc.co.uk]

T.4 – WJ874

2 Mayıs günü doğanlar ve ölenler:

1802 – Alman kimyager ve fizikçi Heinrich Gustav Magnus (ö. 1870)
1925 – Avusturyalı gökbilimci Johann Palisa öldü (d. 1848)
1939 – Japon fizikçi ve mühendis Sumio Iijima doğdu.
2008 – Ukraynalı-Estonyalı gökbilimci ve akademisyen Izold Pustõlnik öldü (d. 1938)
2012 – Japon fizikçi, yazar ve akademisyen Akira Tonomura öldü (d. 1942)

Okumuş Bir İşçi Soruyor

DİSK 1 Mayıs 1965 afişi, Soyuz fırlatma anı: Roscosmos

Roketleri kim uçuruyor? Bertolt Brecht’in “Okumuş Bir İşçi Soruyor” şiiri geliyor akla:

Yedi kapılı Teb şehrini kuran kim? Kitaplar yalnız kralların adını yazar. Yoksa kayaları taşıyan krallar mı? Bir de Babil varmış boyuna yıkılan, kim yapmış Babil’i her seferinde? Yapı işçileri hangi evinde oturmuşlar altınlar içinde yüzen Lima’nın? Ne oldular dersin duvarcılar Çin Seddi bitince?
Yüce Roma’da zafer anıtı ne kadar çok! Kimlerdir acaba bu anıtları dikenler? Sezar kimleri yendi de kazandı bu zaferleri? Yok muydu saraylardan başka oturacak yer dillere destan olmuş koca Bizans’ta?
Atlantik’te, o masallar ülkesinde bile, boğulurken insanlar uluyan denizde bir gece yarısı, bağırıp imdat istedilerdi kölelerinden.
Hindistan’ı nasıl aldıydı tüysüz İskender? Tek başına mı aldıydı orayı? Nasıl yendiydi Galyalılar’ı Sezar? E bir aşçı olsun yok muydu yanında? İspanyalı Filip ağladı derler batınca tekmil filosu. Ondan başkası ağlamadı mı? Yediyıl Savaşı’nı 2. Frederik kazanmış? Yok muydu ondan başka kazanan?
Kitapların her sayfasında bir zafer yazılı. Ama pişiren kim zafer aşını? Her adımda fırt demiş fırlamış bir büyük adam. ama ödeyen kimler harcanan paraları?
İşte bir sürü olay sana Ve bir sürü soru.

Bertolt BrechtOkumuş Bir İşçi Soruyor

Yaşasın 1 Mayıs!

roketten kaçış: fırlatma kurtarma sistemi

Bir roket fırlatması sırasında işler ters gidebilir. Herhangi bir sorunun sonucu ise çoğunlukla yıkımdır.

Elbette insanlı uçuşlarda tehlike çok daha ciddidir. Bu sebeple acil durum anında mürettebatı roketten ayırıp tehlikeden uzaklaştırmak amacıyla acil durum ayırma sistemleri geliştirilmiştir.

Temel mantık kapsüldeki motorları ateşleyerek, roketin geri kalanından uzaklaşıp yere paraşütle geri inmekten ibarettir.

Apollo kapsüllerinde kullanılan fırlatma kurtarma sistemi testi

Bu sistemi genelde roketin başındaki kapsülün ucunda bir uzantı biçiminde görürüz. Sadece fotoğrafa bakarak insanlı bir görev olup olmadığını kestirebilirsiniz.

SpaceX ise farklı bir yol izleyip Crew Dragon’da ayrılma roketlerini kapsülün altına yerleştirdi.

Görüntüler 19 Ocak 2020’de yapılan, SpaceX’in Crew Dragon kapsülündeki acil durum ayrılma sisteminin test edildiği fırlatmaya ait.

Patlama, kapsül ayrıldıktan sonra kontrollü biçimde imha edilen Falcon 9 roketinin sonunu gösteriyor. 2018 ve 2020 arasında uzaya 4 kez inip çıkan roketi sistemin doğru çalıştığından emin olmak için acımadan patlattılar.

kaynak: wikipedia.org |

Apollo 7

Apollo 7 görevinde kullanılan Saturn V roketi, Atlas okyanusunun 10 km üzerinde yükselmekte. Saturn V’in 110 metreden yüksek olduğunu düşünürseniz birinci kademe motorlarının ürettiği gaz sütununa bakarak ne kadar güçlü olduğunu anlayabilirsiniz. Rafine edilmiş kerosenden oluşan RP-1 yakıtı ile sıvı oksijen yakan birinci kademe, roketi 60 km yükseklik ve saniyede 2.3 km hıza ulaştırdıktan sonra ayrılıyordu ki bu süreç fırlatmadan sonra 2.5 dakika sonra gerçekleşiyordu!

Fotoğraf bir uçaktan çekilmiş (C-135) 11 Ekim 1968.

Apollo 7 görevi ilk insanlı Apollo görevidir. Mürettebat Dünya yörüngesinde daha sonraki görevde ayrılıp tekrar kenetlenmesi denenmeden önce Komuta Modülü ile Servis Modülü’nün performansını test etti. Ayrıca uzaydan ilk kez canlı yayın denemesi yapıldı.

Görsel: NASA, yüksek çözünürlüklü hali burada.

kaynak: NASA | reddit.com | Wikipedia |