Alçak Dünya yörüngesi

Alçak Dünya Yörüngesi (ADY), Dünya'nın etrafında (Yörünge süresi 88 dakika olan) 160 km (99 mi) yüksekliğinden (Yörünge süresi 127 dakika olan) 2000 km (1200 mi) yüksekliğine kadar olan aralığa denk gelen bir yörüngedir. 160 km yüksekliğin altındaki nesneler çok hızlı bir şekilde yörüngesel çöküşe ve irtifa kaybına maruz kalırlar.^[1]^[2] Alçak Dünya yörüngesinde dengeli bir konum elde edebilmek için gerekli olan hız 7.8 km/s değerindedir ancak yörüngenin yüksekliğinin artmasıyla dengeli konum için gerekli bu hızın miktarı azalmaktadır.

Apollo projesindeki Ay uçuşlarındaki istisnaî durum dışında şimdiye kadarki tüm insanlı uzay uçuşları ya Alçak Dünya yörüngesinde ya da yörünge-altı uzay uçuşu (İng:Sub-orbital spaceflight) olarak gerçekleştirildi. ADY içinde gerçekleşen uzay uçuşları içerisindeki irtifa rekoru 1.374,1 km ile Gemini 11'nindir. Günümüze kadarki tüm insanlı uzay istasyonları ve yapay uyduların büyük çoğunluğu ADY içerisinde konumlandırılmıştır.

Yörünge özellikleri

ADY'deki nesneler yörünge yüksekliğine bağlı olarak termosfer (yaklaşık 80–500 km) veya ekzosferdeki (yaklaşık 500 km ve üzeri) gaz formundaki atmosferik sürükleme ile karşılaşırlar. Alçak Dünya yörüngesi, Dünya çevresinde atmosfer ile Van Allen radyasyon kuşağı iç bölgesi arasındaki yörüngedir. Yapay uydular için ADY yüksekliği genellikle 300 km'den daha az değildir çünkü daha az yüksekliklerde atmosferik sürüklenmeye karşı yörüngeyi sabitlemek fazladan yakıt harcanması gerekeceğinden uygun olmaz.

Alçak Dünya yörüngesinde dengeli bir konum elde edebilmek için gerekli olan hız 7.8 km/s değerindedir ancak yörüngenin yüksekliğinin artmasıyla dengeli konum için gerekli bu hızın miktarı azalır. Örneğin 200 km yükseklikteki dairesel bir yörünge için gerekli hız 7.79 km/s ve 1500 km yükseklikteki dairesel bir yörünge için gerekli hız 7.12 km/s olarak hesaplanır. Alçak Dünya yörüngesine erişmek için gerekli olan delta-v (hız değişimi) 9.4 km/s civarında başlar. ADY yörünge hızı olan 7.8 km/s (28,080 km/h) değerine ulaşmak için gerekli olan, fırlatma aracının delta-v değerinde Atmosferik ve yer-çekimi kaynaklı sürüklenme sebebiyle 1.5–2.0 km/s kadar artış olur.

Ekvatoral alçak Dünya yörüngeleri (EADY- İng: ELEO) ADY'nin alt kümesidir. Ekvator ile aralarında çok düşük eğim bulunan bu yörüngeler, çok hızlı tekrar-ziyaret sürelerine olanak tanır ve en az delta-v gereksinimlerine (Örn:yakıt harcaması) sahiptir. Ekvator ile aralarında çok yüksek eğim açısı bulunan yörüngelere genellikle kutup yörüngesi denir.

Daha yüksek yörüngeler arasında Orta Dünya yörüngesi (ODY) ve daha da yukarıda olan Yer sabit yörünge/Jeostatik Yörünge (YSY/JSY) vardır. ADY'nin yukarısındaki yörüngelerde elektronik bileşenlerde, yoğun radyasyon ve elektrik-yükü birikmesi sonucunda erken arıza olabilir.

ADY kullanımı

Kabaca UUİ'nin yarı-yörüngesi.

Yerçekimi nedeniyle Dünya'nın ADY'deki nesneler üzerindeki çekimi dünya yüzeyindeki çekiminden çok da az olmamasına rağmen, bu yörüngedeki insanlar ve nesneler serbest düşüşte olduklarından dolayı ağırlıksızlığı yaşarlar.

Alçak Dünya yörüngesi yapay uydu konumlandırmanın en kolayı ve en ucuzudur. Geniş bant aralığı ve az iletişim gecikme süresi (gecikme süresi- İng: latency) vardır ama ADY'deki yapay uydular dünyadaki herhangi bir noktadan her zaman görünür değildir.

Örnekler

Uluslararası Uzay İstasyonu, yaklaşık 400 km (250 mi) ila 420 km (260 mi) arasında bir ADY'de Dünya yüzeyinin üzerindedir,^[3] ve yörüngesel bozulma nedeniyle yılda birkaç kez yeniden takviye yapılması gerekir.
Iridium telefon sisteminin de bulunduğu bazı iletişim uyduları ADY'yi kullanır. Iridium telekom uyduları yaklaşık 780 kilometre (480 mi)^* yörüngededir.
Uzaktan algılama uyduları olarak da bilinen casus uydular ve diğer Dünya görüntüleme uyduları da dahil olmak üzere Dünya gözlem uyduları, Dünya'ya daha yakın olarak daha net yüzeyini görebildikleri için ADY'ni kullanır. Yapay uyduların çoğu ADY'ye yerleştirilmiştir.^[4]

Uydular ayrıca yaklaşık 800 km (500 mi) yükseklikte ve kutup eğimine yakın Güneşle eşzamanlı ADY yörüngeleri aracılığıyla aşağıdaki yüzeyin tutarlı aydınlatmasından da yararlanabilir. Envisat (2002–2012) bunlara bir örnektir.

ADY içerisinde konumlandırılan yapay uyduların çoğu yörüngede Dünya etrafındaki bir tam dönüşü yaklaşık 90 dakikada tamamlar.

ADY'ye yapay uyduları yerleştirmek için daha az enerji gerektiğinden ve ADY uydularının iyi iletişim için daha az güçlü yükselticilere gerek duyduğundan ADY hala pek çok iletişim uygulamasında kullanılır.

ADY yörüngeleri yer-sabit türünde olmadıklarından devamlı kapsama sağlanabilmesi yapay uydu ağı (İng: Satellite constellation) gerekir. Pek çok iletişim uydusunun çalışabilmesi için yer sabit yörünge türündeki yörüngelerde olmaları ve Dünya ile aynı açısal hızda hareket etmeleri gerekir.

Hubble Uzay Teleskobu Dünya'nın yaklaşık 540 km (340 mi) üzerinde yörüngede döner.
Çin Tiangong uzay istasyonu, 2021 yılının Nisan ayında fırlatıldı ve halen yaklaşık 340 kilometre (210 mi) ile 450 kilometre (280 mi) arasında yörüngede dönmektedir.

Kurguda

2001: Bir Uzay Destanı filminde, Dünya'nın geçiş istasyonu ("Uzay İstasyonu V") "Dünya'nın 300 km yukarısı yörüngedeydi."^[5]

Öncekiler

Çin Tiangong 1 istasyonu 2018'de yörüngeden ayrılana kadar yaklaşık 355 kilometre (221 mi),^[6] yörüngedeydi.
Çin Tiangong-2 istasyonu, 2019'da yörüngeden ayrılana kadar yaklaşık 370 km (230 mi) yörüngedeydi.
Dünyanın yerçekimi alanını en yüksek hassasiyette ölçmek için (İng:GOCE (Türkçe:Yerçekimi Alanı ve Kararlı Durum Okyanus Sirkülasyonu Kaşifi) gibi gravimetri görevleri için yaklaşık 255 km (158 mi)'de yörüngede döndü.

Görev ömrü, atmosferik sürüklenme nedeniyle sınırlıydı. GRACE ve en:GRACE-FO, yaklaşık 500 km (310 mi)'de yörüngede dönüyordu.

Uzaydaki enkazlar/teknolojik çöpler

ADY ortamı, nesnelerin uzaya fırlatılışı çoğaldığından, uzaydaki enkazlarla ve teknolojik çöplerle dolmaya başlamıştır. Bu durum geçtiğimiz yıllarda sürekli artan bir endişeye sebep olmuştur, çünkü yörüngesel hızlardaki çarpışmalar kolayca çok tehlikeli hatta ölümcül olabilmektedir. Ayrıca çarpışmalar bu sırada daha çok uzay enkazı oluşturup Kessler Etkisi olarak da bilinen bir çeşit domino etkisine sebep olur. Birleşik Devletler İzlemsel Komutanlığının (İng:United States Strategic Command) bir parçası olan Ortak Uzay Operasyonları Merkezi (İng:Joint Space Operations Center), halen ADY'de bulunan 10 cm'den büyük 8500'den fazla nesneyi izlemektedir.^[7] Ancak sınırlı bir Arecibo Gözlemevi çalışması 2mm'den büyük olan nesnelerin sayısının yaklaşık olarak 1 milyon'dan fazla olabileceğini,^[8] bunların çoğunluğunun Dünya yüzeyindeki gözlemevleri tarafından gözlenemeyecek kadar küçük olduğunu belirtmiştir.^[9]

Ayrıca bakınız

Aquarius (roket)

Kaynakça

^ "IADC Space Debris Mitigation Guidelines" (PDF). Inter-Agency Space Debris Coordination Committee. 15 Ekim 2002. 3 Aralık 2013 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2015.
^ "NASA Safety Standard 1740.14, Guidelines and Assessment Procedures for Limiting Orbital Debris" (PDF). Office of Safety and Mission Assurance. 1 Ağustos 1995. 15 Şubat 2013 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2015.
^ "Higher Altitude Improves Station's Fuel Economy". NASA. 15 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Şubat 2013.
^ Holli, Riebeek (4 Eylül 2009). "NASA Earth Observatory". earthobservatory.nasa.gov (İngilizce). 27 Mayıs 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Kasım 2015.
^ "Space station from 2001: A Space Odyssey". 26 Nisan 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi.
^ ""天宫一号成功完成二次变轨"". 13 Kasım 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Ekim 2020.
^ "Fact Sheet: Joint Space Operations Center". 3 Şubat 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Eylül 2015.
^ "archive of astronomy: space junk". 20 Mart 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Eylül 2015.
^ "ISS laser broom, project Orion". 28 Temmuz 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Eylül 2015.

Notlar

^ Yörünge süreleri ve hızları; 4π²R³ = T²GM ve V²R = GM, burada R = yörünge yarıçapı metre olarak, T = saniyede yörünge dönemi, V = yörünge hızı m/s olarak, G = yerçekimi sabiti ≈ 6.673×10−11 Nm²/kg², M = Yeryüzü kütlesi ≈ 5.98×1024 kg. verileri kullanılarak hesaplanmıştır.
^ Yaklaşık olarak yörünge; Ay Dünya'ya en yakın konumda iken (363.104 km ÷ 42.164 km) 8.6 kez, en uzak (405.696 km ÷ 42.164 km) konumda iken 9.6 kez.

Ayrıca bakınız

[3] "IADC Space Debris Mitigation Guidelines" (PDF). Inter-Agency Space Debris Coordination Committee. 15 Ekim 2002. 3 Aralık 2013 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2015.

[4] "NASA Safety Standard 1740.14, Guidelines and Assessment Procedures for Limiting Orbital Debris" (PDF). Office of Safety and Mission Assurance. 1 Ağustos 1995. 15 Şubat 2013 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 21 Eylül 2015.

[5] "Higher Altitude Improves Station's Fuel Economy". NASA. 15 Mayıs 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Şubat 2013.

[6] Holli, Riebeek (4 Eylül 2009). "NASA Earth Observatory". earthobservatory.nasa.gov (İngilizce). 27 Mayıs 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Kasım 2015.

[7] "Space station from 2001: A Space Odyssey". 26 Nisan 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi.

[8] ""天宫一号成功完成二次变轨"". 13 Kasım 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 13 Ekim 2020.

[9] "Fact Sheet: Joint Space Operations Center". 3 Şubat 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Eylül 2015.

[10] "archive of astronomy: space junk". 20 Mart 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Eylül 2015.

[11] "ISS laser broom, project Orion". 28 Temmuz 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Eylül 2015.

[1] Yörünge süreleri ve hızları; 4π²R³ = T²GM ve V²R = GM, burada R = yörünge yarıçapı metre olarak, T = saniyede yörünge dönemi, V = yörünge hızı m/s olarak, G = yerçekimi sabiti ≈ 6.673×10−11 Nm²/kg², M = Yeryüzü kütlesi ≈ 5.98×1024 kg. verileri kullanılarak hesaplanmıştır.

[2] Yaklaşık olarak yörünge; Ay Dünya'ya en yakın konumda iken (363.104 km ÷ 42.164 km) 8.6 kez, en uzak (405.696 km ÷ 42.164 km) konumda iken 9.6 kez.

[not 1]

[not 2]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]