Uzay Şirketleri Serisi 1: SpaceX Roketleri ve Özellikleri

Hazırladığımız derleme serisinde, dünya çapında roket imali ve çeşitli yük taşıma görevlerini üstlenen Blue Origine, SpaceX ve Virgin Galactic firmalarının ürettiği roketlerin yapı ve özelliklerine değinilmiştir. Serimizin ilk yazısında, SpaceX roketleri üzerinde durulmuştur. SpaceX’in özel olarak imal ettiği Merlin, Raptor ve Draco roket aileleri kullanılarak üretilen, Dragon, Falcon ve StarShip roketlerinin teknik özelliklerinden bahsedilmiştir.

Kısaltmalar; GTO (Geosynchronous Transfer Orbit), LEO (Low Earth Orbit), LOX (Liquid oxygen), SpaceX (Space Exploration Technologies Corporation), SL (Sea Level), RP (Rocket Propellant)

Roket Nedir?

Yüksek enerjili etki oluşturabilen bir motordan ve farklı tanklarda depolanan yakıtın yanması sonucu uzaya veya havaya gönderilen, sivil veya askeri amaçla kullanılan araca roket denir. Roketin asıl üretim amacı, atmosfer dışında da çalışabilmesinin istenmesi ve kısa süreli yüksek hız ile güç elde edilmesidir. Uzay roketleri uzay mekiklerini hareket ettirirler. Mürettebat ve teknik cihazlar uzay mekikleri içerisinde yer alır, ateşlemeyi yapan kısım ise uzay roketi kısmıdır. Uzay roketi ihtiyacı olan yakıtı ve oksijeni yanında taşır. Newton’un üçüncü hareket yasası olan her etki için eşit ve zıt bir tepki kuralına göre çalışır. Roketin yakıtının yanmasıyla oluşan gazlar hızla genleşir. Ateşlenme sonucu oluşan sıcak egzoz gazı (etki) roketi hızlandıran eşit ve zıt bir kuvvet (tepki) oluşturur. Yanma gücü gazları büyük bir basınçla geriye püskürtürken roketi de ileri doğru iter.

SpaceX Nedir?

SpaceX (Uzay Araştırma Teknolojileri A.Ş.), Mars’ın kolonileştirilmesini, insanların başka gezegenlerde yaşamalarını sağlamak amacıyla uzay taşımacılığının maliyetini düşürme hedefiyle kurulmuştur. SpaceX, gelişmiş roketler ve uzay gemileri tasarlar, üretir ve fırlatır. Şirket 2002 yılında kurulmuştur. İlk fırlatmasını 2010 yılında gerçekleştirmiştir. Dünya yörüngesinden bir uzay gemisini geri getirebilen tek özel şirket olarak, 2012 yılında yine Dragon uzay aracının Uluslararası Uzay İstasyonuna kargo gönderen ilk ticari uzay aracı oldu. 2018 yılında, SpaceX, iki faktörle dünyanın en güçlü operasyonel roketi olan Falcon Heavy’yı fırlatmaya başladı. SpaceX’in Dragon uzay aracı, bir dizi Ticari İkmal Hizmeti sözleşmesi kapsamında uzay istasyonuna çok sayıda kargo ikmali görevi uçuruyor. Dragon, en başından, insanları uzaya taşıyacak şekilde tasarlandı ve yakında NASA’nın Ticari Ekip Programı kapsamında astronotları uçuracak. Şimdi gelin SpaceX roketleri ve roket motoru ailesini tanıyalım.

Elon Musk Kimdir? Hayatı ve Şirketleri

SpaceX Roketleri ve Roket Motoru Ailesi

SpaceX roketleri, roketlerin sahip olduğu motor türüne göre çeşitlere ayrılır. Bunlar Merlin, Raptor, Draco ve Kestrel roket motoru ailesidir.

SpaceX Roket Motoru Ailesi

Merlin (roket motoru ailesi)

Merlin, SpaceX tarafından Falcon 1, Falcon 9 ve Falcon Heavy’de kullanılmak üzere geliştirilen bir roket motoru ailesidir. Merlin motorlarında, RP-1 ve sıvı oksijen olarak roket iticiler bir de gaz jeneratörlü güç çevrimi kullanılmaktadır. İtici gazlar tek şaftlı, çift çark turbo pompası ile beslenir. Santrifüj hidrolik için yüksek basınçlı sıvı içerir, aktüatörler tarafından sıvı yakıt düşük basınç giriş ağzına geri dönüştürür. aktüatörler, ayrı bir hidrolik tahrik sistemine duyulan ihtiyacı ortadan kaldırır.

Draco (roket motoru ailesi)

Draco, SpaceX tarafından uzay kapsülleri içinde kullanılmak üzere tasarlanmış bir hipergolik sıvı roket motoru ailesidir. Orijinal Draco iticisi, Dragon uzay aracında kullanılmak üzere küçük bir roket motorudur. Draco iticileri, monometil hidrazin yakıt ve azot tetroksit oksitleyici maddenin depolanabilir bir itici karışımını kullanarak 400 Newton (90 pound kuvvet) itki üretmektedir.

Raptor (roket motoru ailesi)

Raptor, SpaceX tarafından üretilen kademeli bir yanma, metan yakıtlı roket motorudur. Motor, SpaceX’in önceki Merlin ve Kestrel roket motoru ailelerinde kullanılan RP-1 gazyağı ve LOX yerine, kriyojenik sıvı metan ve sıvı oksijen (LOX) tarafından desteklenmektedir. Yüksek oranda yeniden kullanılabilir bir metalox kademeli yanma motorudur. Raptor motoru, Falcon 9 ve Falcon Heavy fırlatma araçları ve Dragon uzay aracı da dahil olmak üzere mevcut tüm SpaceX araçları için tasarlanan yeni nesil SpaceX fırlatma araçlarına güç verecek.

Kestrel (roket motoru ailesi)

Falcon 1 roketinde üst aşama kullanımı için SpaceX tarafından geliştirilmiştir. Merlin motorunda da kullanılmış olan aynı iğneli püskürtücü mimarisi kullanılmıştır. Motora yakıt besleme işlemi deponun basıncı ile gerçekleşir. Kestrel aşındırmalı soğutulmuş yanma odası ile aktarma borusuna, ısıl ışınımla soğutulmuş çok dayanıklı niyobyum alaşımından üretilmiş bir nozüle sahiptir.

SpaceX Roketleri ve Özellikleri

SpaceX firması kurulduğu günden bu yana farklı özelliklerde çeşitli roketler geliştirdi. Şimdi gelin SpaceX roketleri ve özelliklerini inceleyelim.

Starship

Starship uzay aracı, hem mürettebat hem de kargoyu Dünya yörüngesine, Ay’a, Mars’a ve ötesine taşımak için tasarlanmış, yeniden kullanılabilir bir taşıma sistemi olarak imal edilmiştir. Starship, Dünya yörüngesine 100 metrik tondan fazla taşıma kabiliyeti sayesinde, SpaceX roketleri arasında ve hatta şimdiye kadar geliştirilen dünyanın en güçlü fırlatma aracıdır.

3 milyon kg’ın üzerinde brüt bir kaldırma kütlesine sahiptir ve alt soğutmalı sıvı metan ve sıvı oksijen (CH4 / LOX) itici gazları kullanır. Raptor, SpaceX’in önceki Merlin motor ailesinde kullanılan RP-1 gazyağı ve LOX yerine, kriyojenik metan ve sıvı oksijenle (LOX) çalışan tam akışlı, kademeli yanmalı bir roket motorudur. “Super Heavy” roketi, 37 Raptor motoru ile güçlendirilirken, Starship, 6 Raptor motoru ile güçlendirilmiştir.

Dragon

Dragon, hem kargo hem de mürettebatı yörüngeye ulaştırmak için tasarlanmış serbest uçan bir uzay aracıdır. NASA’nın Ticari Ekip Programı kapsamında yapılan ilk gösteri uçuşu 2 Mart 2019’da gerçekleştirilmiştir. Dragon kapsülü en fazla 7 yolcu taşıyabilir. Kapsülün basınçlı kısmı hem insanları hem de çevreye duyarlı yükleri taşımak için tasarlanmıştır. Kapsülün tabanına doğru ve burun konisi içinde bulunan Draco iticileri, yörüngesel manevra yapmayı sağlar. Dragon’un gövdesi sadece basınçsız kargo taşımakla kalmaz, aynı zamanda tırmanma sırasında uzay aracını da destekler. Gövde, Dünya’nın atmosferine girene kadar Dragon’a bağlı kalır.

Falcon Heavy

Falcon Heavy, Yaklaşık 64 metrik ton (141.000 lb) yörüngeye çıkma ağırlığı ile mürettebat, bagaj ve yakıt yüklü, 737 jet uçağından daha büyük bir kütleye sahiptir. İlk aşaması, 27 Merlin motorundan oluşur. Kalkışta 5 milyon pound itme gücü üreten üç adet Falcon 9 motor çekirdeğine sahiptir. Falcon Heavy, etap ayırma olaylarını en aza indiren ve güvenilirliği en üst düzeye çıkaran Falcon 9’un kanıtlanmış tasarımını kullanır. Falcon 9’daki rakibi ile aynı olan ikinci kademe Merlin motoru, ana motorlar kesildikten ve ilk kademe çekirdeği ayrıldıktan sonra roketin yükünü yörüngeye taşır. yüklerini düşük Dünya, jeosenkron transfer yörüngesi (GTO) ve jeosenkron yörüngesi (GSO) dahil olmak üzere çeşitli yörüngelere yerleştirmek için motor birkaç kez yeniden çalıştırılabilir.

ilk aşaması, üç çekirdekten oluşur; Yan çekirdekler veya güçlendiriciler, tabana ve merkez çekirdeğin sıvı oksijen deposunun tepesine bağlanır. Toplam 27 Merlin motoru bulunan üç çekirdekli, kalkışta 22.819 kilo ton (5.13 milyon pound) itme gücü üretir. Kaldırıldıktan kısa bir süre sonra merkez çekirdekli motorlar kapanır. Yan göbekler birbirinden ayrıldıktan sonra, merkez göbek motorları tam güç itme konumuna geri döner.

Kaporta; 13.1 m (43 fit) yüksekliğinde ve 5.2 m (17 feet) genişliğindedir. İki yarım kabukta üretilmiş karbon fiber yüz levhalarına sahip bir alüminyum petek göbeğinden oluşur.

Falcon 9

Falcon 9, SpaceX tarafından tasarlanarak üretilen, uyduların ve Dragon uzay aracının yörüngeye güvenilir ve güvenli bir şekilde taşınması için tasarlanmış iki aşamalı bir rokettir. Basit iki aşamalı konfigürasyonu ayırma olaylarının sayısını en aza indirir. Birinci kademeli motorla, motorun kapanması durumunda bile görevini güvenle tamamlayabilir.

Falcon 9’un ilk aşaması, Merlin motorunu ve sıvı oksijen ve roket dereceli gazyağı (RP-1) itici içeren alüminyum-lityum alaşımlı tankları içeriyor. Ateşlemeden sonra, durdurma sistemi, roket uçuş için serbest bırakılmadan önce tüm motorların tam itme performansı için doğrulanmasını sağlar. Ardından, tam güçte Merlin motorları 747 saniyeden daha fazla itme ile roketi uzaya fırlatır. Uçaklardan farklı olarak, roketin itiş gücü aslında irtifa ile artar; Falcon 9, deniz seviyesinde 1,7 milyon pounds fazla itiş gücü üretir ancak boşlukta 1,8 milyon pounds fazla itme oluşur. İlk aşama motorlar, roketin kütlesi yakıtın yanmasıyla azalırken fırlatma aracının hızlanmasını sınırlandırmak için 1.etap uçuşun sonuna doğru bırakılır.

2.etap motoru, 1.etabın ayrılmasından birkaç saniye sonra ateşlenir ve birden fazla yükü farklı yörüngelere yerleştirmek için defalarca yeniden başlatılabilir. Maksimum güvenilirlik için ikinci aşamada yedek ateşleyici sistemler bulunur. İlk aşamada olduğu gibi ikinci aşamada yüksek dayanımlı alüminyum-lityum alaşımından yapılmıştır.

İnterstage; Kesişme noktası, birinci ve ikinci aşamaları birleştiren ve serbest bırakma ve ayırma sistemini tutan bileşik bir yapıdır. Falcon 9, çok sayıda fırlatma aracında kullanılan piroteknik sistemlerin aksine, zeminde test edilebilecek düşük şoklu, oldukça güvenilir bir ayırma için tamamen pnömatik bir etap ayırma sistemi kullanır.

Dragon Trunk; Dragon’un gövdesi, Dragon uzay aracını uzaya fırlatılırken destekler ve Uluslararası Uzay İstasyonu’na bağlı basınçsız kargoyu taşımak için tasarlanmış bir kargo taşıyıcısı içerir. Perçinlenmiş bir alüminyum yapı olan gövde, 2,8 metre (9,2 fit) yüksekliğinde ve 3,66 metre (12 fit) genişliğindedir. Bagaj, ayrıca 3kW ısıyı engelleyebilme özelliğine sahip gövde yapısına entegre olan radyatörü barındırır.

Kaynak

1- Falcon Heavy, Falcon9 and Dragon, SpaceX.com

2- Wikiwand, Merlin (rocket engine family), Draco (rocket engine family), Raptor (rocket engine family), Kestrol( rocket engine family)

Yazımızda derlediğimiz SpaceX roketleri ile ilgili sorularınızı ve görüşlerinizi yorum olarak bizlerle paylaşmayı unutmayın.