Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Yörüngesel mekanikte ve uzay mühendisliğinde, kütleçekimsel sapan veya çekim etkili manevra, yakıt, zaman ve gider açısından tasarruf yapmak için uzay araçlarının hız ve yönünün bir gezegenin veya başka bir astronomik aracın çekim etkisiyle değiştirilmesidir. Çekim etkisi, uzay araçlarının ivmelendirilmesi, hızlarının artırılıp veya azaltılması ve yönlerinin değiştirilmesi için kullanılabilir. Bu etki, kütleçekimi uygulayan gök cisminin uzay aracını çekmesiyle sağlanır. Bu teknik, ilk olarak 1961’de üç cisim problemi üzerinde çalışan tarafından önerildi. Gezegenler arası araştırma yapan Mariner 10 dan itibaren (Jüpiter ve Satürn arasında araştırma yapan Voyager-1 ve Voyager-2 araştırma araçlarını da dahil) bu teknik kullanılmıştır.
Açıklama
Gezegen etrafındaki çekim etkisi, gezegenin çekim alanına girilmesi veya çıkılması durumunda uzay aracının Güneş'e göre hızının değişmesine sebep olur. Uzay aracı, gezegene yaklaştığında hızlanırken, çekim kuvvetinden kurtulduğunda ise yavaşlamaktadır. Gezegenin Güneş' in yörüngesindeki dönüş hareketi, manevra esnasında, uzay aracını etkilemektedir. Uzay aracı, gezegenin hareket yönüne doğru gittiğinde gezegenin yörünge enerjisinin bir kısmını da alarak hızlanır; Hareket yönünün tersine gittiğinde ise yavaşlar. Her iki kütlenin kinetik enerjilerinin toplamı elastik çarpışmadaki gibi sabittir. Hareket halindeki bir trenden seken bir tenis topunu düşünelim. Saatte 50 km hızla yaklaşmakta ola bir trene, saatte 30 km hızla bir top fırlatalım. Trenin makinisti bu topun 80 km hızla yaklaştığını ve (elastik bir sekme durumunda) yine, 80 km hızla uzaklaştığını görür! Ancak, istasyondaki bir gözlemci bu topun (trenin hareket yönünde) 130 km hızla uzaklaştığını görecektir.
Yeryüzünde bir kıyaslama yapılırsa; Sabit bir gözlemci, bir gezegenin soldan U hızıyla ; bir uzay aracının da sağdan V hızıyla hareket ettiğini görmektedir. Uzay aracı doğru bir yörüngedeyse, gezegene yakın geçecektir ve gezegenin yüzeyine göre U+v hızıyla hareket edecektir. Çünkü, gezegen U hızıyla ters yönde hareket etmektedir. Uzay aracı yörüngeyi terk ettiğinde dahi gezegene göre tersi yönde U+v hızıyla hareketine devam eder. Gezegen U hızıyla sola hareket ederken uzay aracının gözlemciye göre toplam hızı, uzay aracının gezegene göre hızı ile gezegenin hızının toplamı kadar olacaktır.
Yörüngeyle ilgili detaylar çıkarılmadan yukarıdaki basitleştirilmiş örneği vermek mümkün değildir. Fakat, Parabolik bir yörüngede yol alan bir uzay aracı, gezegeni roket motorlarını ateşlemeden ters yönde terkedebilir ve gezegenin kütleçekimi alanını terk ettiğinde hız kazancı “2U” olur.
Bu açıklama enerji ve momentumun korunumu prensibini ihlal ediyor görünse de, uzay aracının gezegen üzerine (ihmal edilebilir seviyedeki) etkisi bu açıklamada dikkate alınmamıştır. Uzay aracına göre gezegenin büyük kütlesi, hızını göz ardı edilecek kadar küçük oranda değiştirmesine ragmen uzay aracının kazandığı çizgisel momentum, büyüklük olarak gezegenin kaybettiği momentum değerine eşittir. Kütle farkından dolayı, gezegen üzerine etkiler çok azdır ve hesaplamalarda ihmal edilebilirler.
Uzayda yaşanılanların gerçekçi bir şekilde betimlenmesi için üç boyutunda düşünülmesi gerekir. Gezegenin hızını, uzay aracının hızına eklemek için vektör toplamı kulanılır. Aşağıda gösterildiği gibi uygulanır.
Bir gezegenin kütleçekimi vasıtasıyla hızlandırma etkisi, ters yönde yaklaşan bir uzay aracını yavaşlatmakta da kullanılabilir. “Mariner 10” ve “MESSENGER” araçlarının Merkür gezegenine ulaşmasında bu yavaşlatma manevrası kullanıldı.
Bir uzay aracının hızlandırılmasında, kütleçekimi ile sağlanacak hızlandırmadan daha fazlasına ihtiyaç duyulması durumunda, bu ilave hız artışı roket motoru ateşlenerek sağlanır. Ancak, roket motorunun en ekonomik şekilde çalıştırılmasının, aracın gezegene en yakın yaklaşma konumunda (periapsis) iken sağlanması gerekir…Roket motorunun belirli bir süre çalıştırılması hızda daima aynı miktarda artış sağlar. Ancak, kinetik enerjideki artış roket motorunun ateşlendiği andaki hızı ile orantılıdır. ((Oberth etkisi)). Bu sebeple roket motorunun çalıştırılmasından aracın kinetik enerjisine maksimum katkıyı sağlamak için, ateşlemenin aracın maksimum hıza ulaştığı (gezegene) “en yakın konumda” (periapsis) gerçekleştirilmesi gerekir.
Metodun tarihçesi
Yuri Kondatruk, 1919’da hazırladığı, ancak 1938’de yayımlanan makalesinde, iki gezegen arasındaki uzay aracı yolculuğunun bu iki gezegenden ilkinin hızlandırıcı (ve ikincisinin ise yavaşlatıcı) olarak kullanılması ile hızlandırılabileceğini ileri sürdü. Friedrich Zander, 1925’te yayımlanan makalesinde benzer görüşler ileri sürdü. Fakat bu her iki makale de bilim dünyasının gözünden kaçtı. Bu gerçek Michael Minovitch tarafından, 1961’de keşfedildi.
Kütleçekimi yardımıyla manevra, ilk defa, Sovyet uzay aracı “Luna 3”ün Ayın uzak yüzünü fotoğrafla uçuşunda kullanıldı.
Niçin Çekimsel Sapan Etkisi Kullanılmaktadır
Voyager 2'nin Güneşe uzaklığına bağlı olarak yörünge hızının (heliocentric velocity) değişimi ve bu değişime Jüpiter, Satürn ve Uranüsün katkıları yukarıdaki şekilde gösterilmiştir. “Voyager 2” nin kameralarının Neptünün uydusu Triton’u fotoğraflayabilmesi için, araç Neptünün kuzey kutbundan geçecek bir yörüngeye yönlendirildi. Bu manevra aracın Güneşten uzaklaşma hızını azalttı.
Dünya-Güneş arasında dolanan bir “iç gezegen”e yolculuk yapacak bir araç, minimum hızla hareket etse de, Güneşin kütleçekimi onu hızlandırır. Bu aracın hedefindeki gezegenin yörüngesine sokulmak istenmesi durumunda bir şekilde frenlenmesi gerekir.
Bu durum, Dünya-ötesi bir gezegene yolculukta tersine işler. Uzay aracının hedef gezegene ulaşabilmesi için, ayrıca hızlandırılması gerekir. Ancak, araç yolculuğunun başında, yolculuk için gerekli hızdan daha büyük bir hıza hızlandırılabilirse, hedefindeki gezegenin yörüngesine girebilmesi için, yolculuk zamanından sağlanacak tasarrufun yanında, daha az yakıt tüketmesi de gerekecektir.
Bir uzay aracını hızlandırmak ve yavaşlatmak için roket motorları kullanılabilir. Ancak, bu yolculuk için ilave yakıtın taşınmasını gerektirir. Bu yakıtı taşıyacak bir uzay aracının Dünya’nın kütleçekiminden kurtulabilmesi için gerekli hız artışını sağlamak üzere, çok daha fazla yakıt taşıması ve bu yakıtın önemli bir kısmını fırlatışta yakması gerekecektir. Bu durum, yolculuk için ilave yakıtın taşınmasını gerektirir.
Çekim etkili manevra, yakıt harcamadan, uzay aracının hızını değiştirebildiğinden, “hava-frenlemesi” (aerobraking) ile birlikte kullanıldığında önemli miktarda yakıt tasarrufu da sağlar. Merkür’e gönderilen “MESSENGER” aracının yavaşlatılması için kütleçekimi destekli manevra yöntemi kullanıldı. Ancak, Merkür’ün atmosferinin yok denecek kadar az miktarda mevcut olması sebebiyle, bir uzay aracını yörüngesine sokabilmek için “hava freni” yöntemi bir seçenek olmaz. Dünyanın ötesindeki gezegenlere (ve diğer gök cisimlerine) ulaşabilmek için kütleçekimi etkisiyle hız kazanma yöntemi sıkça başvurulan bir yöntemdir.
Gezegenlerarası yolculuklarda, bir uzay aracını hızlandırmak için Güneşin kütleçekimin kullanılması, Güneş’in Güneş sistemine kıyasla sabit konumda olması sebebiyle, mümkün değildir. Ancak, bir aracın Güneş’e yaklaşırken (roket itişi ile) hızlandırılması (powered slingshot) aracın hızlandırılmasında avantaj sağlasa da, aracın Güneş’in radyasyonuna dayanabilecek yeterlilikte olması gerekir.
“Cassini” aracı Satürn yolculuğunda Venüs’ün kütleçekimi desteğini iki defa, Dünya’nın ve Jüpiter’inkini de birer defa kullandı. Aracın 6.7 yıl süren yolculuğu “Hohmann transfer yörüngesi” için gereken altı yıllık yolculuk süresinden biraz uzun olsa da, o tarihte mevcut en güçlü roket olan Titan IV ve Hohman Transfer Yörüngesi ile Satürn’e ulaşmak mümkün olamayacaktı. Kütleçekimi yardımıyla hızlandırma tek seçenekti.
Kaynakça
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Yorungesel mekanikte ve uzay muhendisliginde kutlecekimsel sapan veya cekim etkili manevra yakit zaman ve gider acisindan tasarruf yapmak icin uzay araclarinin hiz ve yonunun bir gezegenin veya baska bir astronomik aracin cekim etkisiyle degistirilmesidir Cekim etkisi uzay araclarinin ivmelendirilmesi hizlarinin artirilip veya azaltilmasi ve yonlerinin degistirilmesi icin kullanilabilir Bu etki kutlecekimi uygulayan gok cisminin uzay aracini cekmesiyle saglanir Bu teknik ilk olarak 1961 de uc cisim problemi uzerinde calisan tarafindan onerildi Gezegenler arasi arastirma yapan Mariner 10 dan itibaren Jupiter ve Saturn arasinda arastirma yapan Voyager 1 ve Voyager 2 arastirma araclarini da dahil bu teknik kullanilmistir AciklamaGezegen etrafindaki cekim etkisi gezegenin cekim alanina girilmesi veya cikilmasi durumunda uzay aracinin Gunes e gore hizinin degismesine sebep olur Uzay araci gezegene yaklastiginda hizlanirken cekim kuvvetinden kurtuldugunda ise yavaslamaktadir Gezegenin Gunes in yorungesindeki donus hareketi manevra esnasinda uzay aracini etkilemektedir Uzay araci gezegenin hareket yonune dogru gittiginde gezegenin yorunge enerjisinin bir kismini da alarak hizlanir Hareket yonunun tersine gittiginde ise yavaslar Her iki kutlenin kinetik enerjilerinin toplami elastik carpismadaki gibi sabittir Hareket halindeki bir trenden seken bir tenis topunu dusunelim Saatte 50 km hizla yaklasmakta ola bir trene saatte 30 km hizla bir top firlatalim Trenin makinisti bu topun 80 km hizla yaklastigini ve elastik bir sekme durumunda yine 80 km hizla uzaklastigini gorur Ancak istasyondaki bir gozlemci bu topun trenin hareket yonunde 130 km hizla uzaklastigini gorecektir Yeryuzunde bir kiyaslama yapilirsa Sabit bir gozlemci bir gezegenin soldan U hiziyla bir uzay aracinin da sagdan V hiziyla hareket ettigini gormektedir Uzay araci dogru bir yorungedeyse gezegene yakin gececektir ve gezegenin yuzeyine gore U v hiziyla hareket edecektir Cunku gezegen U hiziyla ters yonde hareket etmektedir Uzay araci yorungeyi terk ettiginde dahi gezegene gore tersi yonde U v hiziyla hareketine devam eder Gezegen U hiziyla sola hareket ederken uzay aracinin gozlemciye gore toplam hizi uzay aracinin gezegene gore hizi ile gezegenin hizinin toplami kadar olacaktir Yorungeyle ilgili detaylar cikarilmadan yukaridaki basitlestirilmis ornegi vermek mumkun degildir Fakat Parabolik bir yorungede yol alan bir uzay araci gezegeni roket motorlarini ateslemeden ters yonde terkedebilir ve gezegenin kutlecekimi alanini terk ettiginde hiz kazanci 2U olur Bu aciklama enerji ve momentumun korunumu prensibini ihlal ediyor gorunse de uzay aracinin gezegen uzerine ihmal edilebilir seviyedeki etkisi bu aciklamada dikkate alinmamistir Uzay aracina gore gezegenin buyuk kutlesi hizini goz ardi edilecek kadar kucuk oranda degistirmesine ragmen uzay aracinin kazandigi cizgisel momentum buyukluk olarak gezegenin kaybettigi momentum degerine esittir Kutle farkindan dolayi gezegen uzerine etkiler cok azdir ve hesaplamalarda ihmal edilebilirler Uzayda yasanilanlarin gercekci bir sekilde betimlenmesi icin uc boyutunda dusunulmesi gerekir Gezegenin hizini uzay aracinin hizina eklemek icin vektor toplami kulanilir Asagida gosterildigi gibi uygulanir Bir gezegenin kutlecekimi vasitasiyla hizlandirma etkisi ters yonde yaklasan bir uzay aracini yavaslatmakta da kullanilabilir Mariner 10 ve MESSENGER araclarinin Merkur gezegenine ulasmasinda bu yavaslatma manevrasi kullanildi Bir uzay aracinin hizlandirilmasinda kutlecekimi ile saglanacak hizlandirmadan daha fazlasina ihtiyac duyulmasi durumunda bu ilave hiz artisi roket motoru ateslenerek saglanir Ancak roket motorunun en ekonomik sekilde calistirilmasinin aracin gezegene en yakin yaklasma konumunda periapsis iken saglanmasi gerekir Roket motorunun belirli bir sure calistirilmasi hizda daima ayni miktarda artis saglar Ancak kinetik enerjideki artis roket motorunun ateslendigi andaki hizi ile orantilidir Oberth etkisi Bu sebeple roket motorunun calistirilmasindan aracin kinetik enerjisine maksimum katkiyi saglamak icin ateslemenin aracin maksimum hiza ulastigi gezegene en yakin konumda periapsis gerceklestirilmesi gerekir Metodun tarihcesi Yuri Kondatruk 1919 da hazirladigi ancak 1938 de yayimlanan makalesinde iki gezegen arasindaki uzay araci yolculugunun bu iki gezegenden ilkinin hizlandirici ve ikincisinin ise yavaslatici olarak kullanilmasi ile hizlandirilabilecegini ileri surdu Friedrich Zander 1925 te yayimlanan makalesinde benzer gorusler ileri surdu Fakat bu her iki makale de bilim dunyasinin gozunden kacti Bu gercek Michael Minovitch tarafindan 1961 de kesfedildi Kutlecekimi yardimiyla manevra ilk defa Sovyet uzay araci Luna 3 un Ayin uzak yuzunu fotografla ucusunda kullanildi Nicin Cekimsel Sapan Etkisi Kullanilmaktadir Voyager 2 nin Gunese uzakligina bagli olarak yorunge hizinin heliocentric velocity degisimi ve bu degisime Jupiter Saturn ve Uranusun katkilari yukaridaki sekilde gosterilmistir Voyager 2 nin kameralarinin Neptunun uydusu Triton u fotograflayabilmesi icin arac Neptunun kuzey kutbundan gececek bir yorungeye yonlendirildi Bu manevra aracin Gunesten uzaklasma hizini azaltti Dunya Gunes arasinda dolanan bir ic gezegen e yolculuk yapacak bir arac minimum hizla hareket etse de Gunesin kutlecekimi onu hizlandirir Bu aracin hedefindeki gezegenin yorungesine sokulmak istenmesi durumunda bir sekilde frenlenmesi gerekir Bu durum Dunya otesi bir gezegene yolculukta tersine isler Uzay aracinin hedef gezegene ulasabilmesi icin ayrica hizlandirilmasi gerekir Ancak arac yolculugunun basinda yolculuk icin gerekli hizdan daha buyuk bir hiza hizlandirilabilirse hedefindeki gezegenin yorungesine girebilmesi icin yolculuk zamanindan saglanacak tasarrufun yaninda daha az yakit tuketmesi de gerekecektir Bir uzay aracini hizlandirmak ve yavaslatmak icin roket motorlari kullanilabilir Ancak bu yolculuk icin ilave yakitin tasinmasini gerektirir Bu yakiti tasiyacak bir uzay aracinin Dunya nin kutlecekiminden kurtulabilmesi icin gerekli hiz artisini saglamak uzere cok daha fazla yakit tasimasi ve bu yakitin onemli bir kismini firlatista yakmasi gerekecektir Bu durum yolculuk icin ilave yakitin tasinmasini gerektirir Cekim etkili manevra yakit harcamadan uzay aracinin hizini degistirebildiginden hava frenlemesi aerobraking ile birlikte kullanildiginda onemli miktarda yakit tasarrufu da saglar Merkur e gonderilen MESSENGER aracinin yavaslatilmasi icin kutlecekimi destekli manevra yontemi kullanildi Ancak Merkur un atmosferinin yok denecek kadar az miktarda mevcut olmasi sebebiyle bir uzay aracini yorungesine sokabilmek icin hava freni yontemi bir secenek olmaz Dunyanin otesindeki gezegenlere ve diger gok cisimlerine ulasabilmek icin kutlecekimi etkisiyle hiz kazanma yontemi sikca basvurulan bir yontemdir Gezegenlerarasi yolculuklarda bir uzay aracini hizlandirmak icin Gunesin kutlecekimin kullanilmasi Gunes in Gunes sistemine kiyasla sabit konumda olmasi sebebiyle mumkun degildir Ancak bir aracin Gunes e yaklasirken roket itisi ile hizlandirilmasi powered slingshot aracin hizlandirilmasinda avantaj saglasa da aracin Gunes in radyasyonuna dayanabilecek yeterlilikte olmasi gerekir Cassini araci Saturn yolculugunda Venus un kutlecekimi destegini iki defa Dunya nin ve Jupiter inkini de birer defa kullandi Aracin 6 7 yil suren yolculugu Hohmann transfer yorungesi icin gereken alti yillik yolculuk suresinden biraz uzun olsa da o tarihte mevcut en guclu roket olan Titan IV ve Hohman Transfer Yorungesi ile Saturn e ulasmak mumkun olamayacakti Kutlecekimi yardimiyla hizlandirma tek secenekti Kaynakca