Bir önceki yazımızda yörünge elemanlarından bahsetmiştik, bu sefer de yörünge tiplerinden bahsetmeye başlayacağız.
Dünyanın etrafında dönen uydular için aslında çok farklı yörünge tipleri mevcut. Dolayısıyla bir yazı dizisi ile en popüler olanlarından bahsetmeye çalışacağım.
Fakat yazıya devam etmeden önce eğer henüz okumadıysanız lütfen Yörünge Elemanları yazımıza bir gözatın. Çünkü aşağıdaki geçen eccentricity, inclination, vs. gibi bir çok kavramı detaylı açıklamıştık önceki yazılarımızda, burada tekrar açıklamayacağız 🙂
Yörüngeler genelde de aşağıdaki özelliklerine göre biribirinden farklılaşıyor:
- Yörüngenin irtifasına (altitude) yani dünyadan uzaklığına göre
- Yörüngesinin şekline (eccentricity) göre
- Yörüngesinin eğikliğine (inclination) göre
- Yörüngenin dünya etrafındaki bir turunun süresine (period) göre
İlk yazımıza da LEO (Low Earth Orbit) ile başlayacağız. Diğer popüler yörünge tiplerine de diğer yazılarımda ayrı ayrı detaylı yer vermeye çalışacağım.
LEO (Low Earth Orbit)
LEO, 160 km ila 2.000 km arasındaki irtifayı kapsayan dairesel (eccentricity sıfıra yakın) bir yörüngedir. ISS (Uluslararası Uzay İstasyonu), Hubble Uzay Teleskobu, casus uydular ve küçük uyduların çoğunluğu bu yörüngede yer almaktadır.
LEO’yu ilk defa duyduysanız neden 160 km’den başladığını merak ediyor olabilirsiniz. Bunun sebebi 160 km’nin altında herhangi bir uydunun yörüngede kalma imkanı olmamasıdır. Fikir vermesi açısından aşağıda, Çinlilerin ilk uzay istasyonunun prototipi olan Tiangong-1‘in kontrolsüz bir şekilde dünyaya düşüşünün grafiğini görebilirsiniz.
Sol taraftaki irtifa (altitude) değerlerine bakacak olursanız 2 sene içerisinde uzay istasyonu yavaş yavaş irtifa kaybetmiş, fakat irtifası 200 km’nin altına inince düşüş çok hızlanmış, 160 km’nin altına indikten kısa bir süre sonra da dünyaya çakılmış.
Bunun sebebi de dünyanın atmosferinin 160 km’nin altında çok fazla hava sürtünmesine neden olmasıdır. Bu yüzden 160 km’nin altındaki irtifalarda uyduların hızı çok çabuk yavaşlar, bu da yörüngede kalmalarını imkansız hale getirir.
Yukarıda grafikten de anlaşılacağı üzere deniz seviyesinden uzaklaştıkça hava moleküllerinin yoğunluğu azalır. Bu da uydular için dünyadan ne kadar uzakta ise o kadar daha az hava sürtünmesi demektir. Tabii bu durumda hemen akla “Hava yoğunluğu hangi irtifada sıfır?” sorusu gelebilir.
Maalesef hava molekülleri Exosphere’e kadar uzanır. Her ne kadar Exsophere’in teorik üst limiti 190.000 km. olsa da, çoğu bilim adamına göre hava moleküllerinin bulunduğu üst limit 10.000 km’dir. Lakin 700 km.’nin üzerinde yani Exosphere’deki havanın yoğunluğu o kadar azdır ki, bu yörüngedeki uyduların dünyaya düşmesi on yıllar, hatta yüz yıllar sürebilir kütlelerinin büyüklüğüne göre.
LEO’daki uyduların hızları da diğer yörüngedekilerine göre çok daha fazladır. (saniyede 6.9 km. ila 7.84 km. arası) Örneğin yaklaşık 420 km. irtifadaki ISS’in (Uluslararası Uzay İstasyonu) yaklaşık hızı saniyede 7.66 km. dir (27.590 km/saat)
Not: Dünyaya yakın bir yörüngedeki uydunun uzak olana göre neden daha hızlı olduğu kafanıza yatmadıysa lütfen önce “Kepler’in Gezegensel Hareket Yasaları” yazımıza bir gözatın.
Tabii bu kadar hızlı olunca bu yörüngedeki uyduların periyotları, yani yörüngelerin tam bir tur tamamlama süreleri çok daha kısadır. (86 ila 127 dakika arası) Bu yüzdendir ki LEO’daki uyduları takip etmek daha zordur.
Örneğin ISS’in bulunduğumuz bölgede ufukta görüldüğü an ile tekrar ufuktan kayboluncaya kadar ki geçen süre 4 ila 7 dakika arasındadır. Yani ISS ile herhangi bir bölgede yerden maksimum kesintisiz 7 dakika sinyal alınıp gönderilebilir.
Ancak aynı tip uydudan çok sayıda olursa ve biri ufuktan çıkarken bir diğeri devreye girerse o zaman kesintisiz bir iletişim kurulabilir. Daha maliyetli ama çaresi yok değil 🙂 (Aynı arabayla yüksek hızla giderken telefonumuzun bir baz istasyonundan öbürüne geçmesi gibi.)
Peki böyle bir dezavantajı varsa neden LEO tercih ediliyor ? Bunun bir çok sebebi var ilerideki yazılarımızda detaylı inceleyeceğimiz. Fakat kısaca madde madde özetleyecek olursak:
- Maliyet: Alçak yörüngeye bir uydu göndermek diğer yörüngelere göre çok daha uygundur.
- Güvenlik: Dünyadan uzaklaştıkça uzayın olumsuz, yani hem canlılara, hem de elektronik cihazlara zarar veren ortamına daha fazla maruz kalınıyor. Bu yüzden alçak irtifada daha az olsa da dünyanın güvenli ortamından faydalanabiliyoruz. Bu yüzden insanlı uzay uçuşlarının büyük çoğunluğu LEO’da yapılıyor. (Bir tek ay görevleri için LEO dışına çıkıldı şu ana kadar)
- İletişim: Özellikle iletişim uydularında verinin gecikmemesi yani ping’in düşük olması çok önemli bir kriter. Bir uydu dünyadan ne kadar uzakta olursa veri gecikmesi o kadar çok oluyor, bu yüzden alçak irtifa çift yönlü veri iletişiminde önemli bir kriter. Bu yüzden Iridium uydu telefonlarının uyduları LEO’da yer alıyor.
- Görüntüleme: Yüksek çözünürlüklü (metre altı) fotoğraf çeken uydular için de irtifa çok önemli oluyor, dünyaya ne kadar yakın o kadar iyi. Bu yüzden casus uydular genelde düşük irtifada yer alıyor.
Bu arada bazı uyduların yörüngeleri LEO’dan geçebilir. Örneğin perigee (dünyaya en yakın noktası) LEO’da olup apogee (dünyaya en uzak noktası) 2000 km.’den daha yüksek olabilir. Bu tip yörüngeler LEO sayılmaz. Sonraki yazılarımızda bu tip yörüngelerden daha detaylı bahsedeceğiz.
Yazının sonuna yaklaşırken LEO’yu madde madde özetleyecek olursak:
- En alçak yörünge (160km. – 2.000 km.)
- Dairesel yörünge (eccentricity sıfıra yakın)
- Periyot çok kısa ve hız çok yüksek
MEO ile ilgili yazımıza da bu linkten ulaşabilirsiniz.
Kaynaklar:
Uzay Teknesi 
“Yörünge Tipleri – LEO” için 6 yorum