Uydular nedir, nelerden oluşur?
Neden yer yüzeyinden yapılan yayın istasyonları yerine, daha uzakta olan, daha karmaşık sistemler gerektiren ve çok daha yüksek maliyete sahip uydu sistemleri kullanmaya gerek duyduğumuzu hiç düşündünüz mü?
Bu makalemizde birçok uygulamada karadan uzaya geçişinin neden yapıldığını, ve bunun sağlanabilmesi için uyduların nelerden oluşması gerektiğini anlatacağız.
Neden uydulara ihtiyacımız var?
Uydular, bulundukları yörüngelerin yüksekliğine bağlı olarak , Dünya yüzeyinde çok geniş alanları görebilme kapasiteleri vardır. Bu geniş bakış açısı onlara karada kullanılan araçlardan çok daha hızlı veri toplama imkanı sağlar.
Atmosferde bulunan farklı moleküller ile etkileşen ve bundan dolayı geri yansıyan sinyalleri Dünya yüzeyinden algılamak mümkün değildir. Uyduların büyük çoğunluğu atmosferin üzerinde bulunurlar, bu da onlara uzaydan gelen ve Dünya yüzeyinde ölçülemeyen bazı sinyalleri gözlemleme imkanı sunmaktadır.
Televizyon yayını yapan kulelerin yaydıkları sinyallerin büyük çoğunluğu, Dünya’nın yuvarlaklığı sebebiyle uzaya gönderilmektedir. Uydular bu gereksiz kaybı ortadan kaldırarak, çok daha geniş alanlara, çok daha yüksek verimlerde yayın yapabilme olanağı sağlarlar.
Yukarıda soldaki resimde amerikada yayın yapan yer istasyonları gösterilirken, sağ tarafta tek bir uydunun sağladığı kapsama alanı gösterilmektedir. Bu iki resim karşılaştırdığınız zaman uydu sistemlerinin avantajlarını çok rahat görebilirsiniz.
Uydu Çeşitleri Nelerdir?
Uydular birçok alanda kullanılmaktadır. Bu kullanım alanına bağlı olarak ağırlıkları, boyutları, fırlatıldıkları yörüngeleri ve içerdikleri bileşenlerinin hepsi değişiklik gösterebilmektedir.
- Astronomi Uyduları: Astronomi uyduları aslında Dünya’nın etrafında dönen devasa teleskoplardır. En büyük örnek, hubble uzay teleskobudur.
- Haberleşme Uyduları: Günümüzde çalışır vaziyette olan bütün uyduların nerdeyse yarısı haberleşme amacıyla uzaya fırlatılmıştır. Bu uyduların en büyük özelliği, çoğunun dünya ile aynı açısal hıza sahip olmalarıdır. Böylece, Dünya’nın yüzeyinden bu uydulara bakacak olursanız onları hareketsiz görürsünüz.
- Atmosfer Çalışmalarında Kullanılan Uydular: Düşük bir yörünge yüksekliğine fırlatılan bu uydular, adlarından da anlaşılacağı üzere atmosferi incelemek amacıyla kullanılmaktadırlar.
- Navigasyon Uyduları: Dünya yüzeyindeki konumunuzu belirlemek için kullanılmaktadırlar.
- Casus Uydular: Diğer ülkelerin askeri birliklerini, füzeleri veya nükleer patlamaları gözetlemek amacıyla kullanılmaktadırlar.
- Meteoroloji Uyduları: Hava tahminlerinde kullanılmaktadırlar.
Bunların yanı sıra,her ne kadar çoğunun büyük bir cismin etrafında bir yörüngesi olmasa da,uzay keşiflerinde kullanılan uzay araçlarına da uydu denmektedir.
Uydular nelerden oluşur?
Aşağıdaki resimde bir programda çizilen haberleşme uydu örneği vardır.
Payload modülü haberleşme uydularında komunikasyon modülü denmektedir. Servis ve komünikasyon modülleri birlikte uydunun ana yapısını oluşturmaktadırlar. Bu ana yapı bütün komponentleri kapsayan ve dış etkenlerden koruyan duvarlara sahiptir ve buna uydunun omurgası da denmektedir.
- Servis Modülü:
Servis modülü uydunun bataryalarını, yakıt tanklarını, Apogee Boost Motor’unu, iticilerini ve reaksiyon tekerlerleri (reaction wheel) gibi mekaniksel bileşenleri içermektedir.
- Komunikasyon Modülü:
Komünikasyon modülü, adından da anlaşılacağı üzere uydunun haberleşmesini sağlayan bütün elektronik bileşenleri içermektedir. Ayrıca yakıt tankları ve apogee boost motor’u destekleyen bir merkezi tüpe (central tube) sahiptir.
Yukarıdaki resimde, alphasat uydusunun servis modülü (sağ) ve komünikasyon modülünün (sol) montajı görülmektedir.
Bir uydunun sağlıklı bir şekilde yörüngesinde kalabilmesi için, 3 adet alt sisteme ihtiyacı vardır. Haberleşme uydularında bunlara ek bir de haberleşme sistemi mevcuttur. Unutmamak gerekir ki, uydunun görevine bağlı olarak bunlara ek birçok farklı alt sistem eklenebilmektedir.
- Güç Sistemi
Güneş panellerinden 6-26 kW (uydunun ihtiyacına göre değişiklik gösterir) aralığında üretilen güç, elektronik komponentlerin çalışabilmesini sağlar. Coarse Sun Sensor (CSS) güneşten gelen ışıkların açısını hesaplayarak güneş panellerin maksimum verimde çalışabilmeleri için her daim güneşe dik bir konumda durmalarını sağlar.
Uydu fırlatılış ve Güneş tutulmaları sırasında gücünü bataryalarından karşılamaktadır. Güneş tutulmaları maksimum 72 dakika sürmektedir ve uydu ömrünün yaklaşık %1’ini oluşturmaktadırlar.
- Yükseklik ve Yörünge Kontrol Sistemi
Dünya yüzeyinde oluşan kapsama alanını istenilen alanlarda tutulmasını sağlayan sistemdir. Gyro ve Star Trecker sensörleri yardımıyla uydunun Dünya ve yıldızlara göre yönelimi hesaplanır ve böylelikle antenlerin istenilen kapsama alanını oluşturması sağlanır.
- İzleme ve Telemetri Sistemi
Çeşitli sensörlerden alınan bilgilerin yer istasyonuna gönderilmesini sağlar. Bu bilgiler aşağıdaki gibidir:
- Yakıt tankların basıncı
- Bataryaların voltajı
- Uydunun ve bileşenlerinin sıcaklığı
- Anahtarların durumu ve pozisyonu
Ayrıca Dopler etkisinin hesaplanması için (kaynağın harketi sebebiyle yaydığı sinyalde oluşan frekans kayması) için uydunun yörüngedeki pozisyon, hız ve ivme bilgilerini de ölçmektedir.
- Haberleşme Sistemi
Ses, video veya verilerin sağlıklı bir şekilde iletilmesini sağlar. Uydunun haberleşmesi bir uplink ve bir downlinkten oluşmaktadır. Yer istasyonundan uplink yoluyla uyduya gönderilen sinyal yükseltilir, filtrelenir, farklı bir frekan aralığına transponder’lar yardımıyla dönüştürdükten sonra ise sinyali downlink yardımıyla Dünya’nın belirlenen kapsama alanına gönderilir.
Uydularda meydana gelen bir hasar veya oluşan bir hata geri dönülemez bir yola götürür, bu yüzden sistemlerinin ve bileşenlerinin hepsi uzay ortamında maruz kalacakları etkileri temsil eden testlere tabi tutulmak zorundadırlar. Bunun yanı sıra bu sistemler birbirini etkileyebileceğinden (bir sensörün ısınması başka bir sensörün hassasiyetini bozabilir) bazı uydular fırlatılmadan önce yıllar boyunca test platformlarında bekletilebilir. Bu uzay ortamı etkileri ve uydunun testleri bir sonraki makale konumuz olacaktır.
Takipte kalınız…
