Alçak Dünya yörüngesi: Tanımı, Teorisi ve Gerçekleri

Çoğu uydu alçak Dünya yörüngesinde seyahat eder. Ancak pek az kimse bunun nedenini bilir. İşte nedenleri ve nasıl olduğu:

Çok basit bir ifadeyle, alçak Dünya yörüngesi (Low Earth Orbit- LEO) Olası yörünge aralığının alt ucuna doğru uzanan bir rakıma sahip olan Dünya etrafında bir yörüngedir. Bu yaklaşık 1.200 mil (2.000 kilometre) veya daha azdır. Uyduların çoğunluğu, Uluslararası Uzay İstasyonu (International Space Station- ISS) gibi, LEO'da bulunuyor.

Bir uydunun bu yörüngede kalabilmesi için yaklaşık saniyede 7,8 kilometre hızla hareket etmesi gerekir; bu hızda gezegenin yörüngesini tamamlaması yaklaşık 90 dakika sürer.

Yörüngeler yer çekimi kuvveti sayesinde mümkündür. Bizi gezegenin yüzeyinde tutan kuvvetin aynısıdır. Tıpkı yerçekimi olmasaydı uzaya uçacağımız gibi, Dünya'nın etrafında dönmesini sağlayacak kuvvet olmasaydı bir uydu da teğet geçerek hızla uçardı.

Bu gerçekten de son derece hızlı, yani Dünya'nın 11,2 km/s’lik kaçış hızından daha hızlı hareket eden bir uzay aracı durumunda meydana gelir. Öte yandan, Blue Origin'in yörünge altı roketi New Shepard gibi bir nesne çok daha yavaş hareket ederse, tıpkı havaya sıçradığımızda yer çekimi kuvvetinin etkisiyle yere düştüğümüz gibi, New Shepard da Dünya’ya geri düşecektir.

7,8 km/s hız, yer çekimi kuvvetinin bir nesnenin teğet olarak uçup gitmesini önlediği hızdır. Sonuç olarak, bu hızda hareket eden bir nesne Dünya'nın etrafında dönüp duracaktır . Bu, gezegenin yüzeyine paralel yatay bir hızdır.

Eğer daha önce bir roketin uzay fırlatmasını izlediyseniz bu durum kafa karıştırıcı görünebilir, çünkü roketler genellikle ateşlendiğinde dikey olarak yukarıya doğru giderler. Ancak bunun nedeni, sürüklenme kuvvetlerinden kaçınmak için atmosferin veya büyük bir bölümünün mümkün olduğu kadar hızlı bir şekilde yukarıya çıkmaları gerektiğidir. Ancak atmosferin üstüne çıktıklarında yatay harekete geçerler. Bir uydu yörünge hızına ulaştığında resmi olarak yörüngededir.

Alçak Dünya Yörüngesindeki Uydular:

7,8 km/s’lik yörünge hızı, Dünya atmosferinin hemen üzerindeki LEO rejimini ifade eder. Daha yüksek irtifalarda uyduyu yörüngede tutmak için gereken hız değişir. Aslında bu yüksekliğin artmasıyla azalır.

Ancak bu, bir roketin uyduyu daha yüksek bir yörüngeye oturtması için daha az enerji harcaması gerektiği anlamına gelmiyor. Bunun nedeni, bu yüksek irtifaya ulaşmanın çok büyük miktarda enerji gerektirmesidir. Daha yüksek irtifalara ulaşmaya yönelik bu ekstra çaba, Dünya'yı gözlemleyen uyduların daha yakın mesafeden alabileceği daha yüksek çözünürlüklü görüntüler gibi diğer hususlarla birlikte, çoğu uydunun LEO'ya yerleştirilmesinin nedenlerinden biridir.

Bununla birlikte, ulaşmak için fazladan çaba harcamaya değecek belirli bir yüksek irtifa yörüngesi vardır ve bu, “Jeosenkron Yörüngedir” (Geosynchronous Equatorial Orbit- GEO) (Bu yörünge, ekvator düzlemi üzerinde dairesel ve üzerindeki uydu hızının, Dünya'nın kendi ekseni etrafındaki açısal hızına eşit olduğu özel ve tek bir yörüngedir. Bu yörünge Yere eş zamanlı Jeosenkron uydu yörüngesi olarak adlandırılır ve yeryüzüne olan mesafesi 35.784 km'dir).

LEO'daki bir uydu, her gün veya Dünya'nın her tam dönüşü için yaklaşık 16 yörüngeyi tamamlar. Ancak GEO yaklaşık 36.000 km yüksekliktedir ve bu noktada yörünge hızı yavaşlamıştır, dolayısıyla tek bir yörünge tam olarak Dünya'nın bir dönüşüne karşılık gelir.

Bu yükseklikteki bir uydunun, Dünya yüzeyindeki tek bir nokta üzerinde etkili bir şekilde asılı kaldığı anlamına gelir. Bu da onu özellikle uydu TV ve diğer iletişim sistemleri için faydalı kılar. Uydu yörüngeleri genellikle Elips adı verilen, uzunluğu ve genişliği ana ve küçük eksenler olarak bilinen oval tipte bir yol izler. Bu iki eksenin boyutu eşit olduğunda yörünge, Elipsin özel bir durumu olan mükemmel bir daire olur. Çoğu uydunun daireye yakın yörüngeleri vardır, ancak birkaç durumda Elips çok daha uzun olabilir ve ana eksen küçük eksenden çok daha uzun olabilir.

Örneğin kuzey enlemlerinde iletişim için kullanılan Molniya yörüngesinin ( Molniya yörünge, Dış merkezliği yüksek olan, 63.4° eğikliğe sahip eliptik yörüngelerdendir. Yörünge periyotları bir yıldız gününün yarısına eşittir. Yani Tundra yörüngesinin Yarı eşzamanlı yörüngesidir.) alçak noktası yaklaşık 495 km yüksek noktası ise yaklaşık 40.000 km'dir.

Sonuç olarak uydu iletişim ağları alçak Dünya yörüngesinde dönen (LEO) uyduları orta Dünya yörüngesinde dönen (MEO) uyduları ve jeosenkron Dünya yörüngesinde dönen (GEO) uyduları içeren uzay kaynaklı platformları kullanır. Hangi yörüngenin kullanılacağı ise varılmak istenen hedef doğrultusunda bilim insanlarınca belirlenmektedir.