Roketler, Uzay Yarışı ve Roketlerin Tarihçesi

Uyduları yahut insanları uzaya taşıyan araçlar roket veya fırlatıcı olarak isimlendirilir ve en bilinen örnekleri Rusların Soyuz, Amerika’nın Delta roketleridir. Roketler ve tarihçesi uzay yarışı bağlamında büyük önem taşıyor. Bu roketler kıtalararası balistik füze olarak geliştirilmiş ve zamanla uzaya uydu fırlatmak için modifiye edilmişlerdir.

Roketler tahrip amaçlı tasarlanmış ise bunlara füze adı verilir. Roketlerden onlarca geliştirilmiş; kimi savunma amaçlı, kimi saldırı amaçlı kullanılmıştır. Bu bağlamda Patriot ve scud füzeleri örnek olarak gösterilebilir. Dolayısıyla bu yazıda daha çok uzaya erişimi sağlayan roketlerden bahsedeceğiz.

Roketlerin çalışması Newton’un üç hareket yasasına uyar. Kalkışta yeterince hıza ulaşamazsa yörüngeye giremez ve Dünya’ya düşer. Öte yandan, çok hızlı fırlatılırsa Dünya’nın kütle çekiminden kurtulur ve başka bir gökcisminin üzerine düşer ya da yörüngesine girer.

Roketlerin çalışma prensibinin havai fişeklerle benzer olduğunu söyleyebiliriz. Özetle roket, yakıtı hızlı bir şekilde aşağı doğru iter, aşağı itilen yakıt da etki-tepki prensibi gereği roketi yukarı doğru iter. Bunun için bu sistemlere itki sistemi (propulsion system) diyoruz. Örneğin şişik bir balonu serbest bıraktığımızda da aynı etkiyi görürüz. Havayı açık ağzından iterken, kendisi kontrolsüz bir şekilde ilerler.

Önemli not: Roketler ister yeryüzünde silah olarak kullanılsın, ister uzaya gönderilsinler, yakıtlarını ateşlemek için havadaki oksijeni kullanmazlar, çünkü atmosferimizdeki oksijen yakıtın güçlü biçimde yanması için yeterli değildir. Sıvı yakıtlı roketler, ateşleme için beraberlerinde sıvı oksijen taşırlar. Katı yakıtlı roketlerde ise, yakıtın içinde oksitleyici bileşikler bulunur. Yani, roket atmosferdeki oksijeni hiçbir biçimde kullanmadan, sadece kendi taşıdığı oksijeni kullanarak ateşlenir ve yol alır. 

Roketler Ne Zaman Geliştirilmeye Başlandı?

İnsanlığın hayalinde yörüngeye girmek hep vardı. Fransız roman yazarı Jules Verne’in Aya Seyahat (De la Terre á la Lune, 1865) ve Ayın Etrafında (Autour de la Lune, 1869) romanları roketle ilgilenenlere ilham kaynağı oldu. Katı yakıtlı füzeler Çinliler tarafından 13. yüzyılda kullanılmıştı. Dolayısıyla bu tip füzeler tarihte doğu başta olmak üzere birçok savaşta veya Avrupa’da Napolyon savaşlarında kullanıldı. Yörüngeye girmek amacıyla roket geliştirme çalışmaları ise 20. yüzyıl başlarında başladı.

1903 yılında Rus matematik öğretmeni Konstantin E. Tsiolkovsky uzay uçuşları ile ilgili bir makale yayınladı. Sıvı yakıtlı roketlerle uzay uçuşunun mümkün olduğunu gösterdi. Deney yapmak için maddi imkânı yoktu. Tsiolkovsky’nin çalışmaları, Avrupa’da birçok roket bilimciyi; özellikle Wernher von Braun’u çok etkilemişti. Hayatı ayrı bir yazı konusu olabilecek Tsiolkovsky, bazıları için roket biliminin babası olarak nitelendirilir.

Bununla birlikte, sıvı yakıtlı füzeler konusunda ise Amerikalı mühendis Robert Goddard da çalışmalar yapmıştı. Bu çalışmalar 1909 yılında başladı ve 1920’lerin sonunda başarılı denemeleri oldu. Goddard, roket bilimini Tsiolkovsky’nin çalışmalarından bağımsız olarak geliştirmiştir. Ayrıca Goddard, dünyanın yerçekiminden kurtulmanın yolunun kademeli sıvı yakıtlı roketler olduğunu söyledi.

Bu bağlamda Goddard’ın 1914’te iki patent başvurusu vardır. 1919’da yazdığı makale: A method of Reaching Extreme Altitutes (Yüksek İrtifalara Ulaşmanın Bir Yöntemi) başlığı ile yayınlandı. 1926’da Massachusettes eyaletinin Auburn şehrinde ilk sıvı yakıtlı roketi denedi. Bu çalışmalarında roket üzerine jiroskopik kontrol ve hareketli pervaneler eklemiştir.

Bu nedenle kimi çevreler için de roket biliminin babası Robert Goddard olarak kabul edilir. Örneğin, NASA’nın Maryland’teki tesisinin ismi (NASA Goddard Space Flight Center) ona ithafen verilmiştir. Robert Goddard’ın çalışmaları sonradan New Mexico eyaletine taşınmıştır. Bununla birlikte Goddard’ın ilk başlarda devlet desteği almakta sıkıntı çektiğini söylemekte de fayda var.

Aslında roket çalışmaları o dönemde birkaç yerde devam ediyordu. Alman Hermann Oberth 1922’de Heidelberg Üniversitesinde roketler üzerine bir doktora tezi sundu. Kabul görmedi. Bir yıl sonra Oberth, “Roketle Gezegenler Arası Uzaya Doğru” adlı kitabı kendi imkanlarıyla bastırdı. Bu kitap Robert Goddard’ın da ilgisini çekmiştir.

Kitaptan aldıkları ilham ile bir grup alman Almanya’da Uzay Seyahati Derneği’ni kurdu. Derneğin bir üyesi olan Walter Hohmann, 1925’te Gök Cisimlerine Erişme başlıklı kitapta yörünge dinamiğini inceledi. Yörünge mekaniğinde bazı manevralar onun ismiyle bilinir.

Uzay Yarışına Zemin Hazırlayan Roket Çalışmaları

Roket çalışmaları konusunda Sovyetler Birliğinde de benzer girişimler vardı. Orda da Gezegenler Arası Yolculuk Çalışmaları Derneği kurulmuştu. Bu dernek Ekim 1924’te kamuya açık bir tartışma düzenledi. “Ay’a roket fırlatmak mümkün mü?” sorusuna cevap aranıyordu. 1933’te Sovyetler Birliğinde Sergey Korolyov liderliğinde roket çalışmaları yapılmıştır. İsmi kamuoyundan uzun süre gizli tutulan Korolyov, daha sonraları SSCB uzay programının başına gelmiştir. Ayrıca Yuri Gagarin’in dünya yörüngesine girmesinde Korolyov’un emeği çoktur.

Wernher von Braun, Oberth’in öğrencisidir ancak çalışmalarda çok daha ileri gitmiştir. Uzaya Seyahat Derneğinin aktif üyesi idi. Bu tür dernekler, yarışmalar aslında “Dünyanın yerçekiminden kurtulmak mümkün mü?” sorusuna cevap aramıştır. Bu nedenle ülkemizde gerçekleştirilen Teknofest yarışmaları oldukça değerlidir.

Alman Yapımı V-2 Roketleri

Uzay yarışının başlangıcında Almanlar öne geçince roketler hükümetlerin ve silahlı kuvvetlerin ilgisini çekti. Hitler 1932’de iktidara gelmiş ve V-2 roket çalışması 1933’te başlamıştı. İlk başarılı deneme 1934 yılında Almanya’da yapıldı. V-2 roketleri dünyanın ilk balistik füzesidir. 8 Eylül 1944’te Paris ve Londra bu V-2 balistik füzeleri ile vuruldu. Bunlar, Nazi Almanyasının son hamleleri idi. Von Karman çizgisini (100 km irtifa) geçen ilk roketler bunlardır.

V-2 ise Vergeltungswaffen-2, “misilleme silahları” anlamını taşır. İlk denemede Londra’da bir mahalleye zarar verdi. Boş 4.5 ton, tam dolu olduğunda 12.7 ton ağırlığında bir füzeydi. Patlayıcı başlığı 740 kilo civarındaydı. Bu roketlerden 3200 kadarı İngiltere, Fransa, Hollanda ve Belçika’ya karşı kullanıldı.

İkinci Dünya Savaşını V-2 füzelerine rağmen müttefikler kazandı. Alman roket tesisleri Rusların eline geçse de ABD paperclip operasyonu ile Alman roket bilimcileri kaçırdı. Sovyetler ise eldeki bir kısım teknik personeli götürdü. Bu ekip için zaten Hitler’in ölüm emri vardı. Alman bilim insanları sayesinde füze çalışmaları her iki ülkede de hız kazandı.

Dünyanın ilk uzay fotoğrafı 1946’da Amerika’da New Mexico eyaletinde White Sands Füze Deneme Atış alanından fırlatılan bir V-2 füzesinin üzerine konan fotoğraf makinesi ile çekilmiştir. Dünyanın kavisi kayda alınmıştır. Uzaya uydu fırlatma konusunda Sovyetlerin 1956’daki bir açıklaması ciddiye alınmadı.

Dünya yörüngesine ilk defa insan yapımı bir uydu 1957 yılında girdi. Amerika ve dünyada büyük bir şaşkınlık yaptı. Sputnik-1 uydusu 4 Ekim 1957 tarihinde Baikonur’dan fırlatıldı. Ruslar dediklerini yapmış oldular. Böylece uzay yarışı fiilen başlamış oldu.

Rusya ve Amerika ilkler anlamında birçok şeyi başarmışlardır. Bu yarış 1969’a kadar çok hızlıydı. Sonrasında hızı azalsa da yatırımlar hiç durmadı. Nitekim 1990’ların sonunda uzayda birlikte çalışma gereği anlaşıldı ve Uluslararası Uzay İstasyonu çalışmaları başladı. Bugün gelinen noktada her ne kadar ülkeler ticaret ve teknolojik savaş halinde olsalar da uzay çalışmalarında birlikte hareket ediyorlar.

Bununla birlikte füze teknolojisi o günden bugüne çok fazla ilerleme kaydedemedi. Şu an için erişilebilen hız 28.000 km/saat civarındadır. Yani bu hızla Mars’a 6 ayda gidiliyor. Hızımızı 100.000 km/saat yapabilirsek, bu zamanı önemli ölçüde kısaltmış olacağız. Ama görünen o ki kimyasal nedenlerden dolayı yakıt teknolojisi buna izin vermeyecek. Yani, bambaşka bir teknoloji geliştirmek gerekiyor.

Hazırlayan: Prof. Dr. Lokman Kuzu
Editör: Kemal Cihat Toprakçı