Astronomi Bilim İnsanları Fizik

Roketler Nasıl Hareket Eder?

 ÖZET: Roketlerin temel amacı yer çekimi kanunundan kurtulmaktır. Eğer roket üzerine herhangi bir kuvvet etki etmezse, roket doğal olarak hareketsizlik durumunu korur. İşte burada devreye roket motoru girer. Motorun görevi rokete onu hareket ettirecek gücü sağlamaktır.

Space X’in 2. roket görevi için kalkan roket görseli.

 

ROKETLERİN TEMEL ÇALIŞMA PRENSİBİ

İnsanoğlunun uzaya uzanan derin yolculuğunda, roketlerin yeri tartışılmazdır. Dışarıdan bakıldığında oldukça komplike gözüken yapıları, aslında hiç de karmaşık değildir. Roketlerin yapılması için oldukça ileri düzey fizik ve uzmanlık gerektiği düşünülmektedir, halbuki roketlerin çalışma sistemleri incelendiğinde, anlaşılması gayet basit temel fizik prensipleri karşımıza çıkar.

Uzaya çıkmakta olan bir roketin ressam illüstrasyonu.

Roketler, temel olarak yer çekimi kuvvetinden kurtulmayı amaçlar. Bu sebeple bir roketin havalanması için yer çekiminden kurtulması gerekir. Eğer roket üzerine herhangi bir kuvvet etki etmezse, roket doğal olarak hareketsizlik durumunu korur. İşte burada devreye roket motoru girer. Motorun görevi rokete onu hareket ettirecek gücü sağlamaktır.

Roket motoru ise gücünü gazlardan alır.Bunun için roket yapımına uygun gazlar çok yüksek ısıyla ısıtılır.Bu ısıyla beraber gaz molekülleri hızlıca hareket etmeye başlar,gazın hareketi  ile oluşan püskürtme etkisi bir kuvvet uygular ve bu güç de roketi hareket ettirir.

Bir roketin motorunu gösteren görsel

 

Roketin hareketsizlik durumundan hareketli duruma geçmesi pek de kolay şekilde gerçekleşmez.Örneğin arabanız dönen tekerlekleri sayesinde otoyolda rahatça ilerler veya bir tren,rayları geriye doğru iterek güç alır ve ilerler.Ancak roketin bu şekilde güç alacağı herhangi bir zemin yoktur.Bu nedenle roketler,uzaydaki hareketini Newton’ın “her etkiye karşı bir tepki vardır” ifadesi ile bilinen hareket yasası ile sağlar.

ROKET YAKITI NASIL SEÇİLİR?

Uzay araçlarında kullanılan yakıtların seçiminde önemli olan iki özellik vardır;birincisi yakıtın belirli bir miktarının uzay aracının momentumunda sebep olduğu değişimdir (momentum: Cisimlerin enerjisinden dolayı sahip olduğu harekete verilen isim). İkincisi ise yakıtın oluşturduğu itki kuvvetinin büyüklüğüdür.

Bir roketin yapım aşamasını gösteren görsel

 

İtki kuvvetinin büyüklüğü oldukça fazla önem teşkil eder. Çünkü roketin yer çekimine karşı koyabilecek kadar güçlü hareket etmesi gerekir. Bir roketin uydu yörüngesine oturabilmesi için 28.000 km, aynı roketin yer çekimi kuvvetinden kurtulması için de 40.000 km hıza ulaşması gerekir.

Aynı zamanda yakıt seçiminde; yakıtın kararlılığı, kolay ve güvenli bir şekilde depolanması ve maliyeti de dikkate alınır. Roket yakıtları genel olarak ikiye ayrılır; sıvı roket yakıtları ve katı roket yakıtları. Sıvı yakıtların kullanıldığı roketlerde yakıt ve sıvı oksijen yanmanın gerçekleşeceği hazneye gönderilir. Yanma sonucunda oluşan gazın roketten çıkarken sebep olduğu itme ise roketi ivmelendirir.

Katı yakıtların geçmişi ise sıvı yakıtlara göre daha eskiye dayanır. Ancak çok tercih edilmezler. Bunun nedeni yakıldıklarında roketin hızının istenildiği gibi kontrol edilememesidir. Aynı zamanda katı yakıtların tepkimeye girdikten sonra bir daha durdurulması da mümkün değildir. Bu nedenle katı yakıtlar, daha çok roketin ihtiyacı olan ilk hızı sağladıktan sonra asıl roketten ayrılan destek roketlerinde kullanılır. Kullanılmadığı taktirde pek çok tehlikeye sebep olabilirler.

Rusya’nın Soyuz adlı uzay aracı ISS’e yük götürürken çekilmiş bir fotoğraf.

BİR ROKETİN BÖLÜMLERİ

Roketin en alt bölümünde, roketin ivmelenip kalkmasını sağlayan ve yakıt bitene kadar onu ileri fırlatan bir sistem bulunur. İkinci kademede bulunan motorlar belli bir seviyede devreye girdiğinde ilk bölüm roketten ayrılır, böylece roket gereksiz ağırlıkları uzaya taşımamış olur.

 

Bir roketin bölümlerini gösteren ressam illüstrasyonu.

 

BİR ROKET İLE BİR UZAY MEKİĞİNİN FARKI NEDİR?

Roket ve uzay mekiği birbirinden çok ayrı şeylerdir. Roketler uzay mekikleri gibi değildir. Çoğunluğu bir defa kullanılır ve bundan dolayı da oldukça pahalıdırlar. Örneğin 2006 yılında, NASA insan keşif amaçlı olarak Constellation şirketine, Lockheed Martin Space Systems programına uzay aracı inşaatı için $6.100.000.000 ödeme yapmıştır. Uzay mekikleriyse daha kullanışlı ve maliyet bakımından daha sorunsuzdur, sadece yakıt atılır, diğer kısım dünyaya geri döner ve başka projelerde tekrar kullanılır. Ayrıca belirtmem gerekir ki aynı zamanda uzay mekikleri roketin üzerine yerleştirilen bir yüktür.

 

Amerikan ve Rus uzay mekiklerinin karşılaştırılması

 

ROKET YAKITI OLARAK NE KULLANILIR?

Roket yakıtı olarak genellikle sıvı hidrojen kullanılır. Hidrojen hafiftir ama oldukça güçlüdür. Oksijenle tepkimeye girer ve açığa muazzam bir enerji çıkar. Ancak sorun şu ki, oksijen ve hidrojenin sıvı halde kalabilmesi için oldukça düşük sıcaklıklarda depolanması gerekir. Fakat düşük sıcaklık sağlandığı zaman da yakıt tankının kırılganlığı artar. Ayrıca hidrojenin tekrar buharlaşması mümkün olduğundan, her türlü ısı kaynağından uzak durulması gerekir. İşin kısası, bu konuda bilim adamları ve roket mühendisleri büyük bir çıkmaz yaşamaktadır, haksız da sayılmazlar!

KAYNAK:

LEAVE A RESPONSE

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.