Son günlerde TV haberlerinde , Sosyal Medyada izlediğimiz, yazılarda okuduğumuz bir haber; Dünya milyarderlerin uzay yarışını konuşuyor:
Elon Musk, Jeff Bezos, Richard Branson… Milyarderlerin uzay yarışı son dönemde sıkça öne çıkmaya başladı. Özellikle; İngiliz iş insanı Richard Branson’ın, şirketi Virgin Galactic’in geliştirdiği araç ile geçen hafta uzaya çıkmasıyla özel şirketler arasındaki uzay rekabeti de yeniden gündeme geldi. SpaceX ile uzay konusunda büyük adımlar atan Elon Musk ve Jeff Bezos’un Blue Origin şirketleri de uzaya yolculuk konusunda ciddi çalışmalar yürütüyor.
Virgin Galactic’in Unity-2 uzay aracı, ABD’nin New Mexico eyaletinden fırlatıldı. Branson ve Virgin Galactic ekibinden 5 kişiyi taşıyan uzay aracı, New Mexico Çölü üzerinde 85 kilometre yüksekliğe ulaşmayı başardı. Tarihe geçen ekip, 3-4 dakika süresince sıfır yer çekimini tecrübe ederek dünyanın eğriliğini görebilme şansı elde etti [1]. Peki Uzay kapsülü, ya da uzay aracı Fizik Bilimi açısından nasıl etkilenir? Yazımızda yüksek mühendislik bilgisi gerektiren çalışmalara değinilmeden Fizik dersi açısından yola çıkılarak cevap aranmaya gayret edilecektir.
Asıl sorumuza gelecek olursak: Sorumuz şu; Atmosfere geri dönen uzay kapsüllerinin ısınmasını sürtünme sağlar. Sağlar mı gerçekten? Hadi araştıralım.
Kavram Yanılgısı Nedir ?
Bu noktada Öncelikle Kavram nedir, Kavram Yanılgısı nedir? incelemekte fayda vardır. Yaşantı sürecindeki deneyimlerimiz sonucunda iki veya daha fazla varlığı ortak özelliklerine göre bir arada gruplayıp diğer varlıklardan ayırt ederek zihnimizde bir düşünce birimi olarak
depolarız. Bu düşünce birimlerine kavram denir[2]. Kavramların Yararları Nelerdir? Nesnelerin tanınmasını kolaylaştırırlar. Etkinliklerin planlamada ve yön vermeye katkı sunarlar.
Düşünmeyi kolaylaştırmaya katkı sunarlar. İncelenen konun öğrenilmesi için uygun zemin hazırlar.
Araştırıcı, öğrenici için yanlış bilinen doğrular da vardır ki bunlara Kavram Yanılgısı da denilmektedir.
Kavram yanılgısı genel olarak öğrenici kişinin bir kavramı, özeti anladığı hali ile, genel olarak herkes tarafından kabul edilen bilimsel anlamı dışında daha farklı şekillerde açıklanır hale gelmesi ve bu hali ile kendini göstermesi şeklinde açığa çıkmaktadır. Bu bilgilerden sonra
sorumuza geri dönebiliriz.
Atmosfere geri dönen uzay kapsüllerinin ısınmasını sürtünme sağlar?
Öncelikle sorunun cevabını açıklamadan önce mach sayısı nedir, ne işe yarar ona bakmak gerekecektir.
Mach Sayısı Nedir?
Mach sayısı, Avusturyalı fizikçi Ernst Mach tarafından bilim dünyasına kazandırılmış bir terimdir ve önemli bir görevi vardır. Şöyle ki hareket halindeki bir kütlenin sahip olduğu hızın, o esnada sahip olduğu kütleye ve bulunduğu şartlardaki ses hızına olan oranıdır. M=V/a (M:
Mach sayısı, V: Gerçek hava hızı, a: Lokal ses hızı). Deniz seviyesinde, 1 atm basınç altında ve oda sıcaklığında 1 Mach = 1226,5 km/saat olarak belirtilir. Bu şartlar altında ses hızı 1 mach olarak kabul edilir. Ses hızı 340-360 metre/saniye aralığında bulunmaktadır. Bu aralık aşılırsa
ŞOK Dalgası açığa çıkıp binalarda camların patlamasına yol açar. Ses hızı bulunulan yüksekliğe bağlı olarak değişen bir niceliktir. Yerden yükseldikçe hava sıcaklığı azalır. Deniz seviyesinden 11 km yüksekliğe kadar olan atmosfer tabakasına troposfer adı verilmektedir.
Yerden yükseldikçe ses hızı azalmaktadır. Ses hızının karesi de hava sıcaklığı ile doğru orantılı değiştiği için daha yüksek seviyelerde mach sayısı deniz seviyesine göre daha düşük olmaktadır. Deniz seviyesinde 1 Mach = 1226,5 km/saat aralığında iken, Stratosfer sınırında
11.000 metrede 1 Mach = 1062,2 km/saat aralığında bulunur.
Atmospheric Reentry (Atmosfere yeniden giriş) :
Herhangi bir cismin atmosfere sahip herhangi bir gök cisminin hava sahasına geçişini betimleyen durumdur. Karmaşık bir yapıya sahip olup aynı zamanda uzay mühendisliğinin oldukça popüler bir alanında bulunmaktadır. Atmosfere sahip olan bir gezegenin hava sahasına
geçiş yapan cismi kütle çekimi nedeniyle hipersonik rejimde şok dalgası beklemektedir. Asıl sorun burada açığa çıkmaktadır.
Şimdi Bir Düşünce Deneyi Yapalım ;
Dünya yüzeyinden *000 km uzaklıkta olduğumuzu düşünelim, dünya’nın yarıçapının 6371 km olup Netwon yasalarına göre yeryüzündeki 9.81 m/s2 ‘lik bir yerçekimi ivmesi yerine bulunulan seviyeye göre 0.9 – 9.81 m/s2 aralığında yerçekimi ile kendine doğru çekmeye başlayacaktır (asıl değer 9.81 olmayacaktır ama).
Düşünce deneyine göre canlı organizma’nın uzayda olduğunu, çevremizde hareketimizden kaynaklanan herhangi bir sürtünme kuvvetine maruz kalmanız mümkün olmadığından dolayı bu çekim kuvveti dünya’ya yaklaştıkça giderek artan bir kuvvetle bizi kendine doğru çekecektir. Newton yasaları gereği herhangi bir sürtünme kuvveti olmadığından dolayı hızımız da giderek artacaktır.
Bulunduğumuz maksimum irtifaya bağlı olarak açığa çıkan hız o kadar yüksek olur ki dünya’ya yaklaştığınızda elde edilecek mach sayısının 30 lu değerler ulaştığı bilinmektedir.
Ay’dan dönen Apollo 11 aracında ölçülen mach değeri’nin 36 olduğu bilinmektedir. Dolayısı ile Atmosfere geri dönen uzay kapsüllerinin ısınmasını sürtünme sağlar demeden önce farklı parametrelerden olayı incelemekte fayda vardır.
Karmaşık bir anlatım oldu ama, öğrenmenin en iyi yollarından biri de Zihin Haritalarında yeni kanallar açmaktan geçer.
Kaynaklar :
1. sabah.com.tr/ekonomi/2021/07/19/dunya-milyarderlerin-uzay-yarisinikonusuyor-elon-musk-jeff-bezos-richard-branson
2. acikders.ankara.edu.tr
