Yıldızların Adlandırılması

Yıldızların Adlandırılması

Babilliler, Sümerler gibi eski Mezapotamya halkları ve daha sonra Eski Yunanlılar, yıldızların oluşturduğu şekillere adlar koyarak takım yıldızları oluşturmuşlardır. Bugün 88 takımyıldız bilinmektedir.

Bazı takım yıldızların içinde elliden fazla parlak yıldız, yüzyıllar öncesinden verilmiş adlar taşırlar, bunların çoğu Arap kökenlidir; Vega, Rigel, Aldebaran, Algol, ... gibi. Sirius ve Capella Yunan ve Latin kökenlidir [Kimi tek isimler, kimi açıklamaların kısaltılmışıdır. Örneğin; Betelgeuse (ortadakinin omuz altı), Deneb (kuşun kuyruğu) gibi ]. Uranometria (1603) adlı yıldız atlasında Bayer, takım yıldızlarında en parlak yıldızları Yunan alfabesinin küçük harfleri ile gösterdi. Bu sistem bugün de kullanılmaktadır. Genel olarak harfler parlaklık sırasına göre verilmiştir; Yunan harfleri yetmediğinde Roma harfleri kullanılmıştır. Bayer sisteminde bir yıldızın adı, takım yıldızın adının önüne bir harf getirilerek ve mülkiyet eki konarak verilir. Örneğin; α Draconis, Draco (ejderha) takım yıldızının en parlağı. Takım yıldızında birkaç yıldız aynı parlaklıkta ise genelde ismini aldığı mitolojik yaratığın baş kısmından başlayarak, harflendirme sıra ile yapılmıştır. Örneğin; birbirinden çok farklı olmayan Büyük Ayı takım yıldızının yıldızları sıra ile harflendirilmiştir. Bugün de kullanılan bir başka adlandırma sistemi Flamsteed'in Historia Coelestia (1729) da kullandığı sayı sistemidir. Burada takım yıldızındaki yıldızlar batıdan doğuya doğru numaralandırılmışlardır, böylece çok sayıda yıldız numaralanabilmiştir. Örnek: 61 Cygni. Çağdaş atlaslarda, çoğunlukla gideceği yere kadar Bayer harfleri, daha sönüklerinde Flamsteed numaraları kullanılır. Önemli özel adlar da belirtilir. Bu şekilde ancak çıplak gözle görülebilen birkaç bin yıldız adlandırılabilmiştir. Çağdaş kataloglarda yıldızlar, sağaçıklık ya da her dikaçıklık şeridi içinde sağaçıklık sırasına göre sıralanırlar ve bu sıra numarası onun adı olur. Henry Draper kataloğunda HD 86590 gibi.

Amatör astronomların da ilgilendiği değişen yıldızların ayrı bir adlandırma sistemleri vardır. Değişen yıldızın Bayer harfi varsa ayrıca özel ad verilmez. Örneğin; δ Cephei, β Lyrae. Bunların dışında bir takım yıldızında keşfedilen değişen yıldızlara keşif sırasına göre, Lâtin alfabesinde R'den başlıyarak şu sırada harfler verilir; R, S, T, U, V, W, X, Y, Z; RR, RS, ... , ZZ; AA, AB, ... , AZ; BB, BC, ... , BZ v.s. (J atlanır). Bu dizi QQ, ... , QZ ile biter. (Çünkü RR önceden kullanılmıştı.) Bu şekilde 334 değişen yıldız adlandırılabilir. Bundan sonra keşfedilenler; V335, V336, ... şeklinde V (Variable=Değişen) harfinin yanına sıra numarası verilerek adlandırılır. Bu sistemde bir değişen yıldızın adı, ilgili takım yıldızın adının ya da kısaltılmış adının önüne bu harfler ya da sayılar getirilerek verilir. Örneğin; U Cep, RR Lyr, V471 Tau gibi...

Tanımlanamayan Uçan Cisimler (UFO'lar)

Tanımlanamayan Uçan Cisimler (UFO'lar)

Birçok kimsenin başka dünyalardan geldiğine inandığı, belirlenemeyen uçan cisimlerin varlığı, dünyanın değişik yerlerinde sık sık rapor edilmektedir. Bilir kişilerin incelemesinden sonra rapor edilen uçan dairelerden çoğunun; aslında uçak, parlak yıldız veya gezegen (genelikle Venüs gezegeni), meteor, yapay uydu, araştırma balonu, büyük kuş veya kuş sürüsü ve atmosferik olaylar oldukları.görülmektedir. Raporlara göre uçan dairelerin tabak şeklinde veya uzunca bir yapıda oldukları söylenmektedir. Bazılarının geceleri çok parlak oldukları, hızlı hareket ettikleri ifade edilmektedir. Bunlardan bir kısmı aynalardan yansımayla kasıtlı olarak yaratılan görüntülerdir. Gürüntülerin zig zag çizen hızlı hareketi, aynanın hareketiyle kolayca sağlanmaktadır. Bazı uçan dairelerin inişleri, içlerinden garip yaratıkların çıktığı, hatta rapor edenleri alıp bir süre tutsak ettikleri, yer yüzüne inen uçan dairelerin çevrede güçlü elektrik ve manyetik alan oluşturdukları ve her türlü âletin çalışmasını durdurdukları ifade edilmektedir. İncelenen bu durumlardan çoğunun, rapor edenlerin hayal ürünü olduğu anlaşılmıştır. Diğer bir kısmının da fiziksel olarak açıklanabilen normal cisim veya olaylar olduğu görülmüştür. Şimdilik bilinenlerle açıklanamayan uçan daire raporları sınıflanıp kaydedilmektedir. Bir çok bilim adamına göre başka dünyalardan gelen uçan daire yoktur ve tüm uçan daire raporlarının doğal açıklamaları vardır. 1949-1969 arasında ortaya çıkan uçan daire raporlarını inceleyen meşhur fizikçi Edward Condon'a göre durum böyledir. Her şeye karşın bugün de bazı bilim adamları açıklanamayan uçan daire raporlarına dayanarak, bunlardan en azından bazılarının üstün medeniyete sahip başka dünyalardan gelebileceklerine inanmaktadır.

Şekil 7.8: Bir UFO fotografı. UFO'lar eğik tutulan iki müzik plâğının orta deliklerini görüntüsü olarak elde edilmiş, arka fon sonradan eklenmiştir.

Bugün bilinenlerle açıklanamayan uçan daireler için en tutarlı görüşler: (i) ender oluşan atmosfer olayları veya yapay uydu parçaları, (ii) bazı insanlarda hayalle karışık algılama bozuklukları şeklinde yorumlanmaktadır. Özellikle şiddetli fırtınalardan sonra ilginç top gibi parlak bulutların oluştuğu bilinmektedir. Diğer taraftan Orta Çağlarda, eğitilmiş birçok kişinin bile gök yüzünde kanlı kılıçlar, altın haçlar, ejderhalar gördüğü kaydedilmektedir. Bugün bu tür şeyler görünmemekte, fakat hareketli disk biçimli cisimler görünmektedir. Bu görüşlere karşın en azından bazı uçan dairelerin iz bıraktıkları, alan etkileri oluşturdukları ve buna göre hayal değil, fakat fiziksel cisimler olmaları gerektiği bilinmektedir. Uçan dairelerin diğer dünyalardan gelen ziyaretciler olabileceğini gösteren hiçbir inandırıcı tutarlı kanıt bulunmamaktadır.

Başka Güneş Sistemleri

7.2 Başka Güneş Sistemleri

Evrende sayılamayacak kadar galaksi ve her galakside de sayılamayacak kadar gök cismi vardır. Galaksilerdeki belli başlı gök cisimleri yıldızlar ve gezegenlerdir. Aradaki fark: Gezegenlerin yıldızlara göre çok daha küçük, soğuk ve belirgin görsel ışınım yaymamış olmalarıdır. Güneş sisteminin en büyük kütleli gezegeni Jüpiter'in kütlesi, Güneş kütlesinin sadece binde biri kadardır. Dünya'nın kütlesi ise Jüpiter kütlesinin üç yüzde biridir. Evrende sayılamayacak kadar gök cismi olduğu hâlde Dünya'dan başka bir yerde yaşam belirtilerine henüz rastlanmamıştır. Bu bakımdan yaşam hakkındaki bilgilerimiz sadece Dünya'daki gözlemlerimize dayalıdır. Dünya'daki tüm canlı türlerinin yapı taşları kompleks moleküllerdir. Bu moleküller varlıklarını evrende ancak yıldızlardan uzak, soğuk bölgelerde koruyabilirler. Güneş sistemi içinde Dünya'dan başka ancak dev gezegenlerin atmosferleri içindeki belli bölgelerde koşulların yaşam için uygun olabileceği düşünülmektedir. Güneş sistemi dışında yaşam aranacaksa, önce Güneş benzeri yıldızların etrafındaki gezegenlerin saptanması gerekmektedir. İlginçtir ki birçok yıldızın etrafında gezegenin varlığından süphe edildiği hâlde henüz Güneş sistemi dışında hiçbir gezegenin varlığı gözlemsel olarak kesinlik kazanmamıştır. Bunun temel nedeni gözlemsel zorluktur. Daha önce, Güneş sisteminde dış gezegenlerin bile ne kadar zor saptandığını gördük. Bu zorluk iki temel nedenden kaynaklanmaktadır: (1) Gezegenler görsel ışınım yaymayan karanlık cisimlerdir. Ancak merkezdeki yıldızdan aldıkları ışınımı yansıtırlar. Bu da dev gezegenler için bile merkezdeki yıldızın toplam ışınımının milyonda birini geçmez. (2) yıldızlar çok uzaktadır. (En yakın yıldız bile Ay'a göre 100 milyon kat daha uzaktadır. Bu konuda ekteki çizelgeye bkz.) Başka yıldızların etrafında gezegen varlığı dolaylı yollardan saptanır. Bu tekniklerin hemen hepsi, var olması beklenen gezegenin merkez yıldıza uygulayacağı çekim kuvvetinin etkisinin bir şekilde gözlemsel olarak saptanmasına dayanır. Bu tekniklerin uygulanması sonucu birçok yıldızın etrafında gezegen varlığı iddia edilmiş fakat çoğu kanıtlanamamıştır. 1937 den başlayarak Van de Kamp, Gatewood ve Harrington'un uzun yıllar yürüttüğü gözlemler, Barnard yıldızı ve Epsilon Eridani yıldızı gibi bazı yakın yıldızların etrafında gezegenler olabileceğini gösterdi. Yakın geçmişte bize 85 ışık yılından daha yakın 123 Güneş benzeri yıldız tayfsal olarak incelendi. Sonuç olarak %57 sinin görünmeyen yıldız bileşeni olduğu, kalanın altıda (veya beşte) birinde gezegenlerin olabileceği anlaşıldı, fakat hiçbiri için kesin kanıt henüz bulunamadı. Bir başka çalışmada en iyi gözlemsel olanaklar kullanılarak 15'e yakın yıldızın yılda 6 kez dikine hızları ölçülmeye başlandı. Campbell ve grubunun 1981 den bu yana yürüttüğü bu duyarlı gözlemlerden Gamma Cephei yıldızının etrafında dolanan Jüpiter benzeri bir veya iki gezegen bulunabileceği saptandı. Benzer yolla Latham ve arkadaşları da HD114762 yıldızının etrafında büyük kütleli (10-20 Jüpiter kütlesine eşdeğer) bir gezegen olabileceğini gösterdiler. Bu bulgu, Cochran ve arkadaşları tarafından da kanıtlandı. Yakın yıldızlarda gezegen arama çalışmaları büyük teleskoplarla, özellikle elektromonyetik ışınımın kırmızıöte bölgesinde yoğun bir şekilde yürütülmektedir. Kırmızıöte Astronomi Uydusu (IRAS)'nun atmosfer dışı gözlemleriyle; HL Tau, R Mon, Beta Pic gibi pek çok genç yıldızın etrafında gaz-toz diskleri olduğu saptanmıştır. Bu disklerde, zamanla gezegen sistemleri oluşacağı sanılmaktadır.

Aslında diğer yıldızların etrafında gezegen olmaması için hiçbir geçerli neden bulunmamaktadır. Galaksimizde yüz milyar kadar yıldız varken, Güneş, ayrıcalıklı çok özel bir yıldız olamaz. Galaksimizde Güneş benzeri çok sıcak ve çok soğuk olmayan yıldızların sayısı üç milyar kadardır. Bunlardan iki milyarında gezegen sistemleri olduğunu ve onda birinde yaşama uygun gezegenler bulunduğunu var saysak bile yine de yaşama elverişli gezegenleri olabilecek 200 milyon kadar yıldız bulunması gerekir. Bu sayı bile galaksimizde yalnız olmadığımız konusunda bir fikir verebilir. Bu sayı tahmin edilebilecek minimum sayıdır. Çift ve çoklu yıldız sistemlerinin etrafında da uygun yörüngelerde yaşam için elverişli gezegenlerin bulunmaması için hiçbir neden yoktur. Bu basit istatistiğe göre bulunduğumuz yerden 20 ışık yılı uzaklık içinde yaşam barındıran bir iki gezegenin bulunması gerekir. Yıldızlar arası uzaklıklar o kadar fazladır ki bırakın o canlılarla iletişim kurmayı, gezegenlerin varlığı bile bugüne kadar gözlemsel olarak saptanamamıştır. Aslında iletişim kurabilmek için oralarda canlı bulunması yetmez. Bizim gibi zeki canlıların bulunması gerekir. Çünkü insanoğlu henüz deniz yosunları, bitkiler, böcekler gibi canlılarla iletişim kuramıyor. İlletişim kurmak istediğimiz dünya dışı zeki canlıların da yıldızlar arası iletişimde bulunabilecek teknolojiyi kurmuş olmaları gerekir. İyimser tahminlere göre Güneş'ten birkaç yüz ışık yılı uzaklık içinde teknolojik olarak çok ilerlemiş uygarlıkların var olması gerekmektedir.

Şekil 7.5: Farklı yönlerde Güneş sistemini terkeden Pioneer 10, 11 ve Voyager 1, 2 uzay araçları (New Solar System).

Belki bu uygarlıklardan birinin eline geçer ümidiyle 1973 ve1974 yıllarında fırlatılan Pioneer 10 ve 11 uzay araçlarına, Dünya'yı tanıtan metal plâketler yerleştirildi. 1977 yılında fırlatılan Voyager 1 ve 2 uzay araçlarına ise aynı ümitle iki saat süren ses kayıtları, kodlanmış fotograflar ve 116 ilginç slâyt yerleştirildi. Bu uzay araçları şimdi, Güneş sisteminin dışında sonsuz boşlukta büyük bir hızla yol almaktadır.

Şekil 7.6: Dünyanın en büyük sabit radyo teleskopu: Arecibo. Puerto Rico'da dağlar arasında kurulmuştur.

İnsanlığın kurduğu teknoloji henüz yıldızlara gidebilecek düzeyde değildir. Bugünkü teknoloji ile yakın yıldızlara yolculuk nesiller boyu zaman alır. Bu bakımdan ancak iyi plânlanmış uzay gemileriyle aileler, bu tür yolculukları yeni nesillerle devam ettirebilir. Burada hatırlayalım ki Güneş'in ana kol yaşamı henüz yarısındadır ve Dünya'da bugünkü teknolojinin kurulduğu süre kayıtlı tarihe göre çok kısadır. Buna göre yıldızlararası yolculuğu gerçekleştirebilecek teknolojiyi geliştirmek için daha çok zamanımız var. Bu konuda şimdiden önemli düşünceler geliştirilmiştir. (Uzay araştırmaları tarihine bkz.) Aslında diğer dünyalara gitme çabası yerine önce iletişim kurma çabası gösterilmelidir. Elektromanyetik tayfın radyo bölgesi dünya dışı uygarlıklarla iletişim kurmak için en uygun bölgedir. Eğer dünya dışı zeki canlılar amaçlı olarak uzaya mesajler gönderiyorsa özel frekanslar seçmiş olmalılar. En dikkati çeken uygun frekans bölgesinin Hidrojen atomunun ve Hidroksil molekülünün mikrodalga salma çizgileri bölgesi olduğu anlaşılmaktadır. Bu frekans bölgesi gürültüden uzak ve Dünya atmosferindeki su buharı soğurmasından en az etkilenen bölgedir.

Şekil 7.7: Radyo teleskop anten dizisi adı "çok büyük dizi" (Very Large Array, VLA).

Astronomlar, radyo bölgede en çok 21 cm dalgaboyunda (1420 MHz frekansında) gözlem yapmaktadır. Nötr hidrojenin bu dalgaboyunda yaydığı ışınımla galaksideki hidrojen dağılımı incelenmektedir. Hidrojen evrende en bol olan element olduğuna göre, dünya dışı uygarlıklar iletişimde bu dalgaboyunu seçmiş olabilirler. Galaksimizde iletişim kurabilecek sadece birkaç uygarlık olsa bile bugün insanlık radyo bölgede gönderilecek sinyalleri yakalayabilecek düzeydedir. Bu yönde geliştirilen en ilginç proje "Cyclops" projesidir. Bu projeye göre her biri 100 m çapında düşünülen uygun şekilde dizilmiş 1000-2500 tane teleskop belli dalgaboylarında galaksiyi tarayacaktır. Böyle bir anten dizisi galaksinin her yerinden sinyal alabilecek güçtedir. Ancak parasal nedenle böyle bir projenin yakın gelecekte desteklenmesi mümkün değildir. Bugün NASA, çok daha küçük boyuttaki SETI projesini desteklemektedir. 1992 yılında uygulamaya sokulan bu projeyle Dünya'dan 25 parsek (82 ışık yılı) uzaklık içinde Güneş benzeri 800 yıldız, 1998 yılına kadar dönüşümlü olarak 1000-3000 MHz frekans aralığında izlenecek ayrıca biraz daha düşük duyarlıkla 1000-10000 MHz frekans aralığında tüm gök yüzü taranacaktır. Bu projede, hâli hazırda var olan büyük radyo teleskoplar (Çapları 45-300 m arasında olanlar.) kullanılmaktadır. Dünya dışı uygarlıklardan bir mesajin algılanması insanlık tarihinin en büyük olayı olacaktır.

İnsanoğlunun var olduğuna inandığı dünya dışı uygarlıklara ulaşma olasılığı hem bugün hem de gelecekte yıldızlararası uzaklıkların çok fazla olması nedeniyle oldukça zayıftır. Aynı nedenle dünya dışı uygarlıkların da gelip Dünya'yı ziyaret etme olasılığı oldukça zayıftır. Böyle bir ziyaretin olasılığı Dünya üzerinde kuzey kutbunda var sayılan bir incirçekirdeği üzerindeki özel bir bakterinin kalkıp güney kutbunda var sayılan başka bir incir çekirdeği üzerindeki başka özel bir bakteriyi ziyaret edebilmesi olasılığından daha fazla değildir.

EVRENDE YAŞAM

EVRENDE YAŞAM

Yaşam nedir? Neden varlıkları canlı ve cansız diye ikiye ayırıyoruz? Yanıtın bir bölümü canlı varlıkların kendi kendilerini yenileyebilme özelliğine sahip olmasıdır. Bu özellik canlılık için gerekli fakat yeterli değildir. Çünkü kristaller de uygun eriyiklerde ve uygun sıcaklıklarda kendi kendilerini üretebilirler, yenilenebilirler. Bizim canlı dediğimiz varlıklar-memeliler, balıklar, böcekler, sürüngenler, bitkiler, mikroorganizmalar-doğarlar, çevreyle etkileşirler, büyürler, çoğalırlar ve ölürler. Yer yüzünde çok farklı canlı türleri vardır. Örneğin balinalar 30 m boya, 130 ton ağırlığa ulaşırken, virüsler milimetrenin iki binde biri boyutundadır. Bitkiler de milimetrenin üç binde biri olan alglerden, boyları 100 m yi aşan dev ağaçlara kadar çok geniş bir boyut aralığına dağılmışlardır. Tüm bu canlılar Dünya üzerinde -70 °C deki donmuş bölgelerden +70 °C deki sıcak su kaynaklarına kadar çok farklı fiziksel koşullar altında yaşarlar. Yine de bu fiziksel koşullar astronomik açıdan ender bulunan sınırlı ve dar koşullardır.

Bu kadar çok sayıda canlı türü nasıl ortaya çıkmıştır? Yer yüzünde canlı türlerinin gelişim tarihi, bilim adamlarını uzun süre uğraştırmıştır. Bu uğraşlar, tüm canlı türlerinin daha basit türlerden geliştiğini ortaya koyan bir evrim işleminin varlığını ortaya koymuştur. Kuşkusuz evrimin uzun zaman ölçeğinde hâlâ bilinmeyen noktaları çoktur, ancak evrimin varlığı ve hâlâ sürmekte olduğu konusunda kuşku yoktur. Yer yüzü üzerinde jeolojik olarak geniş bir zamana ve alana yayılmış olan canlı türleri üzerine yapılmış olan çalışmalar, evrimin varlığını açıkça göstermektedir. Yer yüzü dışında başka bir yerde yaşam belirtisine henüz rastlanmadığı için, bu bölümde sadece yer yüzünde bildiğimiz yaşamın özellikleri üzerinde duracağız.

7.1 Yaşamın Genel Özellikleri

Yaşamın yer yüzündeki uzun tarihi, değişik çağlara ilişkin kayaların içinde bulunan fosillerle incelenir. Fosiller çok eski canlı türlerinden bir kısmının taş hâline gelmiş kalıntılarıdır. İçinde en eski fosilleri taşıyan kayalara, kambriyen adı verilmiştir. Kambriyen fosil kayıtlarında hiçbir kara yaşamının izine rastlanmaz. En eski kambriyen kayalarının yaşı 600 milyon yıl bulunmuştur. Bu sayı çok uzun bir dönemi ifade ediyor olsa da Dünya'nın yaşıyla kıyaslandığında, en eski fosillerin bile göreceli olarak son zamanlarda oluştuğu anlamına gelir. Diş, kemik, kabuk gibi sert kısımları olmayan canlıların fosil oluşturmayacağı anlaşıldıktan sonra Dünya'nın daha uzak geçmişinde de canlıların yaşamış olabileceği düşünüldü ve 1950'li yıllarda Süperior gölü yakınlarında koloniler hâlinde deniz yosunlarının izleri bulundu. 2 milyar yaşındaki bu deniz yosunları hücresel yaşamın en basit şekilleriydi. Bunlar bakterilere çok benzese de aradaki fark deniz yosunlarının klorofil içerirken, bakterilerin klorofil içermemesidir. 1977 yılında en yaşlı mikrofosiller Güney Afrika’da bulunmuştur. Burada ilginç olan, bulunan fosiller ne kadar uzak geçmişe ait ise o kadar basit yapıya sahip olmasıdır. Örneğin en yaşlı mikrofosillerde hücre çekirdeği bile belirgin değildir. Zaman geçtikçe canlı türleri daha karmaşık organizmalar içermektedir. Yani yaşam tek hücreli basit canlılardan çok hücreli karmaşık organizmalara evrimleşmiştir. Yaşamın ilk kez nasıl oluştuğunu kesin bilmiyoruz. Dünya'nın atmosferi ve/veya okyanusları içinde bulunan rast gele basit moleküller o zamanki uygun koşullarda birleşerek daha karmaşık molekülleri oluşturmuş olmalı. İlk zamanlar yerin atmosferinde çok az serbest oksijen olduğu sanılmaktadır. Bu olumlu bir şeydi, çünkü, canlıların yapısında bulunan molekülleri oluşturan elementler, oksijenin serbest olması durumunda, onunla birleşebileceği için karmaşık moleküller oluşmayabilirdi. Ayrıca, serbest oksijen olmaksızın, Yer atmosferi Güneş'ten gelen morötesi ışınımın hemen hemen tümünü geçirecek ve bu ışınımın enerjisi, daha karmaşık moleküllerin oluşmasına yardımcı olacaktır. İlk zamanlarda yer yüzünde cansız maddeden tek hücreli canlıların oluşması için dört koşul gerekliydi:

1) Aminoasitler ve şekerler gibi organik moleküllerin oluşması.

2) Bu moleküllerin protein ve nükleik asitlere dönüşmesi.

3) Protein ve nükleik asit moleküllerinin o zamanın ılık okyanuslarında hücreye benzer damlacıklar oluşturması.

4) Bu damlacıkların içlerinde onların kendi kendilerini yenilemelerini sağlayacak olan DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit) moleküllerinin varlığıyla basit canlı hücreleri oluşturmaları.

Canlı hücreler bir kez oluşup ortaya çıktıktan sonra su molekülünü parçalamak için güneş enerjisi kullanabilir ve glikoz yapmak için atmosferde bulunan karbondioksit molekülünü yakalayabilirlerdi. Açığa çıkan oksijeni atmosfere vererek yerin atmosferini şimdi olduğu gibi serbest oksijen içerir duruma getirebilirlerdi. 1950'li yılların ortalarında Şikago Üniversitesi'nden Stanley Miller ve Harold Urey elektrik girişi olan kapalı bir deney aygıtına; hidrojen (H₂), metan (CH₄), amonyak (NH₃) ve su buharı (H₂O) gibi yerin ilk atmosfer koşullarında var olduğu sanılan gazlar koydular. Bu karışıma, elektrik akımıyla oluşturulan yapay yıldırımlar gönderdiler. Bir hafta süren deneyden sonra karışım suda ayrıştırıldığında, aminoasitlerin oluştuğu görüldü. Diğer bilim adamları deneyi, enerji kaynağı olarak morötesi ışınları kullanarak ve karışımın oranlarını değiştirerek yenilediler ve sonuç olarak farklı oranlarda aminoasit oluşturdular. Benzer deneylerle; Cyril Ponnaperuma ve Walter Fox nükleik asitlerin yapı blokları olan nükleoitleri, bazı proteinleri ve bunların suda oluşturduğu hücreye benzer damlacıkları elde ettiler.

Şekil 7.1: Miller-Urey deneyi.

Bu deneylerle ulaşılan sonuçlar, yaşam yönünde oldukça büyük ilerlemeler olduğu hâlde, en ilkel şekilde bile olsa, yaşam denilen olgudan henüz oldukça uzaktı. Karmaşık moleküllerin canlılık olgusunu nasıl kazandığı hâlâ bilinmemektedir. Ancak deneyler, lâboratuarda az miktarda karışımla kısa süre içinde yapılmaktadır. Oysa okyanuslar dolusu "ilkel çorba" nın milyonlarca yıl etkisi altında kaldığı koşullarla 3,5 milyar yıl önce ilkel hücrelerin oluştuğunu ve zamanla bu ilkel yapıların daha karmaşık organizmalara evrimleştiğini düşün-mek her hâlde güç olmayacaktır. Mikrofosil araştırmalarına göre yer yüzünde yaşamın ilk kez 3.5 milyar yıl önce tek hücreli canlılar olarak ılık okyanuslarda oluştuğu ve sonra yaklaşık 2.5 milyar yıl boyunca okyanuslarda evrimleşip geliştiği ve daha sonraki yaklaşık 500 milyon yıllık süreyi de karalarda geçirdiği anlaşılmaktadır. Çok uzun bir süre (225 milyon ile 65 milyon yıl önce) karalarda en çok rastlanan canlılar dinazor denen kabuklu ve boynuzlu sürüngenlerdi, 65 milyon yıl önce diğer birçok canlı türüyle birlikte kısa sürede ortadan silindiler. Bu canlıların kısa sürede yok olmasına neyin neden olduğu kesin olarak bilinmemektedir.

Dünya'daki tüm canlı türlerinin temel yapı taşı olan aminoasit ve nükleikasit moleküllerinin oluşturduğu zincirler, karbon atomunun sağladığı bağlarla mümkün olmaktadır. Karbon atomu evrende hidrojene göre çok az bulunmasına karşın, yine de ençok bulunan elementlerden biridir. Fazla kimyasal bağ oluşturabilen elementlerden biri de silikondur. Bu nedenle bazı bilim adamları evrenin bir yerlerinde silikon atomunu temel alan canlıların da var olabileceğini ileri sürmektedirler. Kimyasal olarak silikon atomlarını temel alan molekül zincirleri, karbonunkiler kadar uzun ve karmaşık değildir.

Şekil 7.2: 65 milyon yıl önce bir asteroid Yer'e çarparak dinozorların toplu ölümüne neden olmuş olabilir. Bu durumu canlandıran temsili resim (New Solar System).

Şekil 7.3: Evrenin bir yerlerinde başka elementleri temel alan oldukça farklı yapıda canlılarda olabilir.

Diğer taraftan büyük patlama olayını temel alan evren modellerine göre, büyük patlama olayıyla sadece ve sadece hidrojen ve helyum elementleri oluşmaktadır. Diğer elementler, ancak büyük kütleli yıldızların merkezlerinde nükleer reaksiyonlarla üretilip; yıldız rüzgârları, nova olayları ve daha çok süpernova patlamalarıyla çevreye yayılmaktadır. Dünyamızda ve Güneş sisteminin diğer üyelerinde, ağır elementler bol miktarda bulunduğuna göre Güneş ve Güneş sistemi büyük olasılıkla süpernova artıklarından oluşmuştur. Güneş bu nedenle en azından ikinci nesil bir yıldızdır. Bu bakımdan biz canlılar bir anlamda varlığımızı galaksinin uzak geçmişinde oluşan bir süpernova patlamasına borçluyuz. Sadece hidrojen ve helyumdan oluşan birinci nesil yıldızlardan Dünya benzeri gezegenlerin ve canlı varlıkların oluşamayacağı açıktır. Canlıların yapı taşı olan aminoasit ve nükleikasit gibi karmaşık moleküllerin hatta ilkel canlıların plâzma olmayan soğuk yıldızlararası bulutlarda oluşabileceği ve Dünya gibi uygun ortamlara yayılmış olabileceği de ileri sürülmektedir. Söz konusu karmaşık moleküllerin oluşumu zor olmadığına göre, yaşam gerçekten Dünya'nın dışında başka yerlerde de oluşmuş ve gelişmiş olabilir.

Şekil 7.4: Dünyadaki canlıların temel yapı taşı, ikili sarmal oluşturan DNA ve RNA molekülleri.

Uzay Kirlenmesi ve Uzay Yasası

6.4 Uzay Kirlenmesi ve Uzay Yasası

Uzay Kirlenmesi

Daha 30 - 40 yıl önce denizlerin ve atmosferin insan eliyle kirletilebileceğine ihtimal verilmiyordu. Yer yüzünden sonra, büyük yerleşim merkezleri yöresindeki atmosfer ve denizler insan eliyle kirletildi; sonra bu kirlenme yüzeyde okyanuslara, atmosferde ise ozon katmanının, kutup bölgelerinde delinmesine kadar yayıldı. Bu bakımdan insanoğlu, günlük yaşamını kolaylaştıracak yönde teknolojiyi hızla geliştirirken çevreyi kirleterek geleceğini tehlikeye atmaktadır.

1957'de uzay araştırmalarının başlamasından bu yana Yer çevresindeki uzayın da hızla kirletilerek kritik bir noktaya doğru gidildiğini belirtmek gerekir. Uzay kirliliğini oluşturan çöpler, boş yakıt tankları, yapay uydu parçaları ve görevini tamamlamış işe yaramayan yapay uydulardır. Yer etrafında eliptik yörüngelerde dolanan bu çöpler çok yüksek hızlara sahiptir. Kuzey Amerika Hava Komutanlığı (NORA) Yer çevresinde dolanan bu cisimleri radar ve optik teleskoplarla gözetim altında tutmakta ve kataloglamaktadır. Bugün için 7000 kadar çöp kataloglanmıştır. Toplanması oldukça zor ve pahalı olan uzay çöplerinin sayısı hızla artmaktadır. Fazla yüksekte olmayan büyük parçalar atmosferin sürtünme etkisiyle frenlenip yere düşmeden yanmakta ve bazı kişiler tarafından UFO olarak saptanmaktadır. Uzay çöplerinin yoğunluğu son 30 yılda 10000 kat artmıştır. Çöp yoğunluğu bugünkü değerin 10-100 katına ulaştığında parçalar arası çarpışmalar kritik bir değere ulaşacak, çarpışmalar sonucu, parçalar ufalanarak Yer etrafında yoğun bir zarf oluşturacaktır. Uzay araştırmaları için büyük tehlikeler oluşturan uzay kirlenmesi, bu hızla devam ederse gelecek yüzyılda uzay araştırmaları için en önemli sorunlardan biri olacak ve ciddi önlemler almayı gerektirecektir. Uzay araştırmalarını önde götüren gelişmiş ülkelerin sorumlu olduğu uzay kirlenmesine, şimdiden çözüm bulunması gerekmektedir.

Uzay Yasası

Uzayın barışçı amaçlarla kullanımını düzenleyen uluslararası bir yasa, Birleşmiş Milletler genel kurullarında 1961 ve 1963 yıllarında kabul edilmiştir. Düzenlenmesinde okyanusların ve Antartika'nın barışçı amaçlarla kullanımı için oluşturulan uluslararası yasanın örnek alındığı uzay yasası, uzayda uluslararası işbirliğini öngörür. Uzayda nükleer denemeler bu yasayla yasaklanmıştır. Her ulus, uzayda barışçıl etkinlikleri için eşit haklara sahiptir. Yine uzay istasyonlarına ve gök cisimlerine nükleer silâh yerleştirilmesi ve oralarda askerî üsler kurulması bu yasayla yasaklanmıştır. Zor durumda kalan uzay adamlarına hangi ulustan olursa olsun uzayda yardım edileceği kabul edilmiştir. Yasa ayrıca, ülkelerin kendi uzay araçları tarafından uzayda ve Yer yüzeyinde verdikleri ve verecekleri zararlar için sorumlu tutulacaklarını belirtmektedir.

Uzay Çalışmalarının Bugünü ve Geleceği

Uzay Çalışmalarının Bugünü ve Geleceği

Uzay araştırmalarını beş ana grupta toplamak mümkündür. Bunlar: (1) bilimsel amaçlı programlar, (2) haberleşme pogramları, (3) Yer'i gözleme amaçlı programlar, (4) uzay taşımacılığı programları, (5) uzay istasyonu kurma programlarıdır. Özellikle ABD ve Rusya'nın Dünya'yı gözleme programları daha çok askeri amaçlıdır. On üç üyesi olan Avrupa Uzay Ajansı ESA'nın uzay araştırma programlarında ise askerî amaçlı hiçbir uzay çalışmasına yer verilmemektedir. Bu bakımdan NASA'nın askerî amaçlı deneyleri NASA ve ESA'nın ortak geliştirdiği uzay araştırmalarında sorun olmaktadıdr. NASA'nın ESA, Kanada ve Japonya ile ortaklaşa kuracağı uzay istasyonu bu yüzden yıllardır kurulamamıştır. Bilimsel amaçlı uzay araştırmaları plâzma fiziği, astrofizik gibi bilim dallarında temel bilginin gelişimini sağlayan, evrendeki fiziksel olayların anlaşılmasına ışık tutan, ancak ülkelerin ekonomisine hemen doğrudan katkısı olmayan uzun vadede kârlı yatırımlardır. Çünkü temel bilimlerdeki bilgi birikimi, toplum sorunlarının çözümünde ilk başvurulan kaynaktır. Haberleşme ve Dünya'yı gözleme amaçlı uzay çalışmaları araştırmadan çok, doğrudan hizmet çalışmalarıdır. Haberleşme uyduları kıtalar arası telsiz-telefon görüşmelerini etkin bir şekilde mümkün kıldığı gibi, radyo ve televizyon yayınlarının uzak mesafelere aktarılmasını sağlarlar. Dünya'yı gözleme amaçlı uzay çalışmaları ise, askerî ve meteorolojik gözlemler yanında; tarım, madencilik ve çevre amaçlı gözlem programlarını da içerir. Verimli ve verimsiz toprakların dağılımı, toprağın çoraklaşması, çölleşme, orman alanlarının dağılımı ve değişimi, suların kirlenmesi, volkanik aktivite, ozon tabakasındaki değişimler gibi insanlığı doğrudan ilgilendiren konulardaki incelemeler yapay uydularla Dünya dışından etkin biçimde yapılabilmektedir. Haberleşme ve Dünya'yı gözleme amaçlı uzay çalışmalarına yatırılan paralar ülkelerin ekonomisine çok kısa sürede katlanarak geri dönmektedir. Bu bakımdan, birçok ülke uzay çalışmalarına haberleşme ve Dünya'yı gözleme uydularıyla başlamaktadır.

Şekil 6.5: ESA, NASA, Kanada ve Japonyanın beraber geliştirdikleri uzay istasyonu "Freedom" un temsili görünüşü.

Uzay taşımacılığı ve uzay istasyonu kurma programları diğer uzay araştırmalarına zemin hazırlayan alt yapı çalışmalarıdır. Uzay araştırmalarına giren ve uzun vadede bu çalışmaları geliştirmeyi amaçlayan her ülke bu iki alana yatırım yapmaktadır. Uzay taşımacılığı programları uzay rampaları ve değişik güçte ve yapıdaki roketlerin yanında tekrar tekrar kullanabilme olanağı sağlayan uzay mekiği yapım programlarını içerir. Uzay mekiklerinin geliştirilmesi uzay araştırmalarına yapılan yatırımların kısıtlanması sonucu az yatırımla daha çok çalışma yürütme amaçlanarak yapılmıştır. NASA 1986 daki "Challenger" kazasından sonra uzay mekiği programını durdurmuş ve ancak bir dizi güvenlik tedbirleriyle ilgili değişiklikten sonra 1988'de yeniden başlatmıştır. Bu durum hem NASA'nın hem de ESA'nın uzay araştırması programlarında istenmeyen ertelemelere ve gecikmelere neden olmuştur.Rusya da 1980'li yılların ortalarında "Buran" adlı bir uzay mekiği geliştirip deneme uçuşlarını yapmış, ancak her nedense aktif uygulamaya sokamamıştır. ESA'da uzaya 4.5'ton yük taşıyabilecek "Hermes" adlı küçük bir uzay mekiğinin yapımına üç yıl önce başlamıştır. Hermes'in 1997'den sonra göreve başlaması plânlanmaktadır. Bu arada, ESA uzay taşımacılığı ve uzay istasyonu kurma programı için Ariana-5 adlı çok güçlü bir roket sistemi geliştirmekte; "Mikrogravity", "Eurecea" ve "Columbus" adlı çok amaçlı deney modüllerinin yapımını sürdürmektedir. Columbus deney modülü, ESA'nın; NASA, Canada ve Japonya ile beraber geliştirdikleri "Freedom" adlı uzay istasyonunun bir parçasıdır. NASA'nın askeri amaçlı kullanmak istemesi ve parasal kısıtlamalar nedeniyle istasyonun yapımı tekrar tekrar ertelenmiştir. Freedom'un ancak 90'lı yılların sonunda Yer etrafında yörüngeye parça parça götürülüp orada monte edilmesi beklenmektedir. Dünya ile Freedom arasındaki taşıma işini Hermes, NASA'nın uzay mekikleriyle beraber gerçekleştirecektir. ESA son yıllarda, Dünya'yı gözleme programına hız vermiştir. Bugün ESA'nın 10 uydusu Yer'i gözlemektedir. ESA'nın bu programlarında harcanan paraların en az % 90'ının üye ülke ekonomilerine birkaç yıl içinde geri dönmesi öngörülmektedir.

Bilimsel amaçlı uzay çalışması programlarına gelince, özellikle NASA'nın bu programları için bütçesi gitttikçe kısılmaktadır. Bunun nedeni 1990 yılında Hipparcos adlı astrometri uydusunun istenen yörüngeye oturtulamaması ve yine 1990 yılında çalışmaya başlatılan Hubble Uzay Teleskopu'nun temel aynasında optik bir yanılgının ortaya çıkmasıdır. İstenen düzeyde olmasa da bu iki uzay aracı çok yeni bilimsel veriler üretmektedir. 1990'lı yılların bilimsel amaçlı uzay araştırmalarında en büyük başarıları sırasıyla: a) Magellan uzay aracıyla Venüs yüzeyinin çok duyarlı haritalanması, b) Rosat X- ışın teleskopuyla gök yüzünün önceki gözlemlere göre l00 kat daha duyarlı taranması, c) GRO gama ışını uydusu ile tüm gök yüzünün gama ışınlarında taranması, d) Ulysses uydusuyla Güneş'in manyetik kutuplarının ve gezegenlerarası gaz ve tozun incelenmeye başlanmasıdır. Bu arada Jüpiter ve uydularının ayrıntılı incelenmesi için 1989 da fırlatılan Galile uydusu, Şubat 1990'da Venüs'ün, Aralık 1990'da da tekrar Yer'in yakınından geçtikten sonra Jüpiter'e doğru yoluna devam etmektedir. Bu uydu, Aralık 1995'de Jüpiter'e ulaşacaktir. Kasım 1989'dan beri evreni kırmızıötesi ışınlarıyla inceleyen COBE'nin gözlemsel verileri büyük patlama kuramını desteklemektedir. 1978'den beri morötesi dalgaboylarında çok başarılı gözlemler yapan ve çoktandır durması beklenen IUE uydusunun, 1994 yılı sonuna kadar çalışacağı sanılmaktadır. Bu uydunun gözlemleri, ülkemizdeki astronomlar tarafından da birçok araştırma ve tez projelerinde değerlendirilmektedir. Hipparcos astrometri uydusunun da 1994 yılı ortalarında çalışmasını durdurması beklenmektedir. Bir grup Türk astronomunun bu uyduda da bir gözlemsel projesi bulunmaktadır. Hubble Uzay Teleskopu'nun ömrü daha çok uzundur. l993 yılı sonunda bu teleskopun uzay mekiğiyle yörüngede onarımı yapılmıştır. Güneş'in kutup bölgesini incelemek amacıyla ESA ve NASA ortaklığıyla Ekim 1990 da fırlatılan Ulysses uzay aracı, yaklaşık 60000 km/sn'lik hızla fırlatıştan sadece yedi saat sonra, Ay yörüngesini geçmiş ve Galile uydusundan bir yıl sonra fırlatıldığı hâlde, hızı ve izlediği yol nedeniyle Galile'den dört yıl önce1992'de Jüpiter'e ulaşıp onun çekim etkisiyle ekliptik düzlemi dışına çıkıp Güneş'e yönelmiştir. Haziran 1994'te Güneş'in güney kutbundan, Şubat 1995'te ekvator bölgesinden ve Haziran 1995'te de kuzey kutbundan geçerek görevini sürdürmektedir. Yolculuğu sırasında Güneş'in manyetik alanı, Güneş rüzgârı ve gezegenlerarası gaz ve toz ölçümleri yapacak, ancak kamerası olmadığı için hiçbir fotograf göndermeyecektir.

Şekil 6.6: Hubble uzay teleskopu.

1986'da Halley kuyruklu yıldızının çok yakınından geçerek birkaç uzay aracı tarafından yerinde incelenmesindeki başarı sonrasında NASA CRAF uzay aracıyla Hestia ve Tempel-2 asteroitlerine gitmeyi plânlamaktadır. ESA ise Halley kuyruklu yıldızının içinden geçen GIOTTO uzay aracını, 1992 yılında Grigg-Skjellerup adlı kuyruklu yıldızına yöneltti. Bu araştırmalar güneş sisteminin oluşumu ve evrimi hakkında yeni bilgiler verecektir. Bu arada 90'lı yılların sonlarında Ay üslerinin kurulması, Mars'a insansız 1-2 uzay aracı gönderilmesi, oradan toprak örnekleri getirilmesi, hatta 2000'li yılların başlarında Mars'a insanlı yolculukların yapılması ve Mars üslerinin kurulması plânlanmaktadır. Bu üslerde yaşama koşullarını oluşturma ve geliştirme çalışmaları şimdiden başlatılmıştır. ABD 'de Dünya'dan tamamen yalıtılmış BIOS-2 adlı geniş bir ortamda bu tür deneyler yapılmaktadır. Yaşamı Ay'a ve Mars'a taşıma çalışmalarına Japonya da büyük bir hızla başlamıştır. Japonlar, 2030 dan önce Mars üssünü kuracaklarını bildirmektedir.

Sovyetler Birliği'nin dağılmasından sonra, ilk kez bu ülkenin başlattığı uzay çalışmalarının geleceği oldukça karanlık görünmektedir. Sovyetler Birliği yıllardır kendi uzay istasyonlarındaki uygulamalı çalışmalara ağırlık vermiştir. 1985'ten buyana ikinci nesil 20 tonluk oldukça geliştirilmiş Mir Uzay İstasyonu'nu etkin şekilde kullanmaktadırlar. Tıp, biyoloji, tarım ve teknoloji gibi konulardaki uygulama deneyleri yanında Mir İstasyonu'na bilimsel amaçlı çalışan gözlem aygıtları da yerleştirilebilmektedir. Son birkaç yıldır Rusya, uzay çalışmalarında da batıya açılma, ortak çalışmalara girme politikası uygulamış; Fransa, İngiltere, İskandinav ülkeleriyle ortak deney programları oluşturmuş; hatta Suriye, Bulgaristan, Afganistan, Avusturya, Malezya ve Irak'la da bu yönde anlaşmalar yapmıştır.

Şekil 6.7: ESA'nın Yer'le Freedom uzay istasyonu arasındaki ulaşımı sağlamak amacıyla geliştirmekte olduğu uzay mekiği HERMES.

1990'lı yılların başlarında Sovyetler, uzay çalışmalarında birkaç başarısızlık da yaşamıştır: Mars'a gönderilen iki Phobos uzay aracıyla irtibat kaybedilmiş, yani araçlar uzayda kaybolmuş ve her nedense Buran adlı yeni uzay mekiği kullanılamamıştır. Sovyetler, geleceğe yönelik uzay çalışmaları olarak Energia-Buran kompleksi olarak fırlatma sistemlerini yenilemeyi ve 20' şer tonluk dört parçadan oluşacak dev bir uzay istasyonunun yapımını plânlamaktadırlar. Ayrıca Sovyetler 1990'lı yılların ikinci yarısında Dünya yörüngesine x ve gama ışını teleskopları ve interferometre olarak kullanmak için 10 m çaplı radyo teleskopları yerleştirmeyi plânlamaktadır. 1992 yılına girmeden Sovyetler Birliği'nin dağılmış olması nedeniyle uzay çalışmalarını her ne kadar olumsuz etkilemiş olsada önceden plânlanan programları uygulamaya konmaktadır.

Şekil 6.8: 1990'lı yılların sonunda kurulması plânlanan Ay üssünün temsili görünüşü.

Gelişmekte olan hatta geri kalmış ülkeler, gelişmiş ülkelerin uzay çalışması programlarına birer ikişer katılarak bir ucundan uzay araştırmalarına başlamaktadır. Özellikle Birleşik Devletler Topluluğu son birkaç yıllık uzay araştırmaları politikası birçok ülkeye bu fırsatı vermiştir. Uzay araştırmaları ileri teknoloji gerektirir. Bir ülkenin uzay araştırmalarına başlaması o ülkede birçok sanayi kolunun gerektirdiği ileri teknolojinin hızla gelişmesini sağlar. Uzay çalışmalarında parasal zorlukları aşabilmek, araştırmalardan maksimum yararı sağlayabilmek ve aynı çalışmaları boşuna tekrar etmemek için NASA ve ESA da artık mümkün olduğunca yaygın bir uluslararası işbirliğini yararlı görmektedir ve projelerin her aşamasındaki gelişmeler ilgili Türk bilim adamlarına da gönderilmektedir.

Uzay çalışmaları, 1993 yılında ülkemizde de öncelikli bilim ve teknoloji alanları içine alınmış ve "Ulusal Gözlem Evi" kurulmasına karar verildikten sonra TÜRKSAT haberleşme, bilimsel ve yer uydu gözleme sisteminin gerçekleştirilmesi ve Türk Uzay Ajansı'nın kurulmasına olanak sağlanması için Fransız Aerospatiale firmasıyla bir anlaşma imzalanmıştır. İlk TÜRKSAT haberleşme uydusu, TÜRKSAT-1A 24 Ocak 1994 günü ESA'nın Ariane-4 roketiyle fırlatılmış ve fırlatılıştan 12 dakika sonra 3. kademe roketin ateşlenmesinde ortaya çıkan bir arıza nedeniyle düşmüştür. TÜRKSAT-1B 'nin yörüngeye oturtulup hizmet vermeye başlaması Ağustos 1994’te gerçekleşmiştir. 1996 ortalarında TÜRKSAT-1C’nin yörüngeye oturtulması plânlanmaktadır. Ayrıca ülkemiz, Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) kanalıyla Rusya'nın 1996’da atacağı Spectrum-X-Gamma uydusunun uluslararası gözlem işbirliğine katılmaya karar vermiştir. Bu gelişmelerle, gelecek 4-5 yıl içinde olanaklar değerlendirilebilirse ülkemiz de uzay araştırmalarına girmiş olacaktır.

Uzay Çalışmalarında Temel İlkeler

Uzay Çalışmalarında Temel İlkeler

Uzay çalışmaları uzay araçlarıyla yer atmosferinin dışından yapıldığı için uygulamada bir dizi zorluklar vardır. Bu zorluklar belli ilkeler uygulanarak aşılır. Öncelikle uzay aracını Yer atmosferinin dışına belli bir yüksekliğe kadar çıkarmak gerekir. Bunun için kademeli roketler kullanılır. Kalkışta roketin uzay aracına vereceği ivme, 9.8 m/sn² olan yer çekimi ivmesinden çok daha büyük olması gerekir. Kademeli roketler kullanıldıkça boşalan tanklar atılır ve araç hafifler. Diğer taraftan araç yükseldikçe yer çekimi etkisi de azaldığından ivmelenme kolaylaşır. Aracın atmosfer dışında Yer çevresinde dolanacağı yörüngesine oturabilmesi için en az 8 km/s hıza ulaşması, Yeri terkedip gezegenler arası ortama çıkabilmesi için bu hızın en az 10 km/s olması gerekir. İvmelenmenin üst sınırını uzay aracının gövdesine ve içindeki âletlere zarar vermeden dayanabileceği hız sınırı belirler. Ayrıca insanlı uçuşlarda, insanın, araç içindeki konumuna göre katlanabileceği ivmenin yüzeyde yer çekimi ivmesinin 8-10 katından fazla olmaması gerektiği anlaşılmıştır.

Uzayda sadece kütle çekimi etkisinde bulunan bir uzay aracının hareketi 17. yüzyıldan beri bilinen Kepler ve Newton yasaları ile bellidir. Bir uzay aracını Yer yörüngesine oturtmak için gerekli minimum hız, bu yasalara göre V² (dairesel) = (g.R) dir. Burada R Yer yarıçapı, g ise yüzey çekim ivmesidir. Yüzeye yatay fırlatış 7.9 km/sn lik hız ister (Ay'da 1.68 km/sn). Ancak dağlar, atmosfer, vb. nedenlerle yatay dairesel fırlatış pratik değildir. Dolayısıyla uzay aracı önce yerden belli bir yüksekliğe çıkartılmalıdır. O zaman dairesel yörünge hızı,

V²_dairesel = \F(g.R²,r)

olur, burada r = R + (uydunun yerden yüksekliği) dir. Bu minimum hıza ek hızlar dairesel yörüngeyi eliptik yörüngeye çevirir. Ek hız arttıkça yörüngenin enöte noktası uzaklaşır, sonunda yörünge parabol olur, yani uydu Yer'den kaçar. Bu kaçma hızı için, V²_kaçma = 2.V²_dairesel. Eğer V>V_kaçma olursa yörünge hiperbol olur.

Yer'e dik olarak fırlatılan uydu istenilen yükseklikte yörünge hızına yaklaştığında hareketi Yer yüzeyine paralel olacak şekilde yavaş yavaş eğilir. Bu aşamada merkezkaç kuvveti yer çekimi kuvvetine eşitlenmiş olur ve böylece araç Yer çevresinde dolanmaya başlar, 200 km yükseklikte yörünge hızı 8 km/sn komşuluğundadır. Bu yükseklikte hava yoğunluğu çok düşük olduğu için, aerodinamik yavaşlatma (sürtünme) çok küçüktür ve uydu uzun süre yörüngede kalabilir. Araç yörüngeye oturtulurken Yer'in dönme hızından da yararlanılmak istenirse, aracın hareket yönü doğu olarak seçilir. Bu durumda tıpkı hızla giden bir trenden gidiş yönünde atılan bir cismin hızının, trenin hızı ile atış hızının toplamına eşit olduğu gibi; aracın yörünge hızı da yerin dönme hızı (ekvatorda 0.46 km/sn) ile roket itmesinin verdiği hızın toplamına eşit olur. Böylece Yer'in dönme hızından yararlanarak daha az enerji harcanmış olur. Bu nedenle yapay uydu fırlatmaları hangi yükseklikten olursa olsun doğuya doğru yapılır.

Uydunun Dünya çevresindeki yörünge dönemi 200 km yükseklikte 90 dakikadır. Yer'den yükseklik arttıkça yörünge hızı azalır, dönem artar. Örneğin; 1730 km de yörünge hızı 7.0 km /sn ve dönem 2 saattir. 35900 km de ise hız 3.1 km /sn ve dönem 24 saattir. Bu süre yerin dönme süresine eşit olduğu için, yörüngesi ekvatora paralel olan böyle bir uydu Yer'den "sabit" duruyormuş gibi gözükür. Böyle "eş dönemli" uyduların iletişimde ve meteorolojide özel değeri vardır. Yer'in doğal uydusu Ay ise Yer'den 386000 km uzakta aşağı yukarı 1.0 km/sn hızla dolanır ve dönemi yaklaşık 28 gündür.

Tüm bu söylenenler dairesel yörüngeler için doğrudur. En beri noktasında hızı azaltarak ya da en ötede hızı artırarak eliptik yörüngeler dairesel yapılabilir.

Eğer uydu, kuzey ya da güney doğrultusunda fırlatılırsa, kutupsal yörünge elde edilir. Bu durumda Yer, ekseni çevresinde döndükçe uydu da atmosfer dışında meridyen çemberleri çizmiş olur.

Ay'a ya da diğer gezegenlere araç göndermek için iyi bir zamanlama, iyi bir yönlendirme ve iyi bir hız denetimi gerekir. Çünkü Güneş sisteminin diğer üyeleri sürekli hareket hâlindedir ve uzayda bir noktaya etkiyen toplam çekim kuvveti sürekli değişmektedir. Uçuş yolunu, yerinde ve zamanında düzeltmek için roket gücü kullanılır. Örneğin; Venüs çevresine bir yapay uydu yerleştirmek için, uydunun hızı Venüs'ün Güneş çevresindeki hızına eşit hıza ulaşmalıdır. Eğer yalnız yakınından geçecekse tam eşitlik gerekmez. En az enerji gerektiren uçuş yoluna, "geçiş yörüngesi" denir ve gezegenlerin değişen konumları göz önüne alınarak hesaplanır.

Uzay araçları görevlerine göre, yörüngede birkaç saat ya da yıllarca kalabilirler. Uzay ortamında görevlerin yürütülebilmesi için öncelikle güç kaynağına gereksinme vardır. Bu güç pillerden, Güneş ya da atom enerjisinden sağlanabilir.

Yer'deki izleme istasyonları ile uydu arasındaki iletişim radyo ve TV ile yapılır. Uydunun alıcı ve verici antenleri ile izleyici antenler biribirini tam görmelidir. Uydular sürekli bağlantıda olmayabilirler.

Bir uydu, uzayda kendi üç ekseninden biri ya da hepsi çevresinde dönebilir. Dönmeyi dengelemek için çeşitli yöntemler kullanılır ve aracın her zaman aynı yönde durması, jiroskoplarla sağlanır. Yöneltme ise, araçtaki alıcı aygıtları; Güneş, gezegen ya da bir yıldız gibi gözlenecek cisme tam olarak doğrultmak için gereklidir. Ayrıca Yer'e bilgi gönderirken, verici Yer'e doğru çevrilmelidir.

Uzay aracı; aşırı sıcak, soğuk, X-ışınları, mikrometeorlar, vb. etkilerden korunmalıdır. Aracın iç kısmı, elektrikli aygıtların çıkardığı ısı ya da Güneş ısısı nedeniyle çok ısınabilir. Güneş ısısını eşit dağıtmak için uydu döndürülebilir ya da yansıtıcılar kullanılabilir. İnsanlı uzay araçlarında Yer'deki koşullara yakın bir ortam sağlanması gerekir. Bunun için astronotlar çok özel elbiseler kullanma durumundadırlar.

Araçtaki roketlerin ne zaman ateşleneceği, yörüngenin ne zaman değiştirileceği, uzaktan kumanda ile Yer istasyonundan yürütülür.Bunun için araçta güdüm donanımı bulunmalıdır. Ay'a, gezegenlere gidişlerde ve yumuşak inişlerde güdüm donanımı oldukça önemlidir.

Uydunun denetimi ve yönetimi ile ilgili hesaplar uydudan alınan verilere dayanarak, izleme istasyonunda yapıldığı gibi uydulara gittikçe daha karmaşık özel amaçlı bilgiler konmaktadır.

Şekil 6.4: Uzay araçlarını izlemede kullanılan bir yer istasyonu.

İnsanlı ya da insansız uzay araçlarının geri dönmesinde, frenleme roketleri kullanılır. Saatte birkaç yüz km lik hız azalması aracın yere doğru inmesini sağlar. Yer atmosferinin aerodinamik frenleme etkisinden de yararlanılır. Böylece araç gittikçe artan bir eğimle yere doğru yönelir. Ancak hava molekülleri ile sürtünmeden ileri gelen çabuk şiddetli ısınma, eğer gerekli önlem alınmazsa, aracın akkorlaşıp yanmasına neden olur. Özel olarak hazırlanmış plâstik koruyucu madde erir, buharlaşır ve böylece dış gövdenin ısısını alır. Bu koruyucu altındaki yalıtkan tabaka ise aracın içini katlanılabilir ısı düzeyinde tutar.

Başarılı dönüş için atmosfere giriş açısı çok önemlidir. Yerin ufkuna göre bu açı 5 ile 7 derece arasında tutulur. Atmosfere giriş hızlı olduğundan (Apollo Komuta Modülünün hızı yaklaşık 40000 km/saat idi.), açı çok düşük ise araç atmosferden sekip uzaya gider; açı çok fazla ise yani iniş dik ise, ısı koruyucu tabakası yüksek ısıya, astronotlar ve araç da yüksek g ye (ivmeye ) dayanamaz. ABD araçları paraşütle denize iner, helikopter ve gemilerle kurtarılır. Bazen küçük uzay araçları uçakla havada yakalanarak kurtarılır. Sovyet astronatları (kozmonot) paraşütle karaya inmektedir. Ay gibi atmosfersiz cisimlere, hava frenlemesi olmadığından, yumuşak inişler roketlerle yapılır. Yüzeye yakınlık radarla belirlenir. Venüs ve Mars gibi atmosferli cisimlere geçmişte yumuşak inişler yapıldı, hava frenlemesinden (ve paraşütten) yararlanıldı. Mars atmosferi ince olduğundan atmosferik frenleme yetersiz kalmaktadır. Venüs atmosferi kalın ve yüzeyi çok sıcak olduğundan, bu ısıya dayanıklı malzeme kullanmak gerekmektedir.