Göktürk-2 Uydusu

Türkiye’nin üçüncü nesil yer gözlem uydusu Göktürk-2, T.C. Milli Savunma Bakanlığı,
TÜBİTAK ve Türk Havacılık ve Uzay Sanayi A.Ş. (TUSAŞ)-TÜBİTAK UZAY iş ortaklığı arasında 1 Mayıs 2007’de yürürlüğe
giren sözleşme ile desteklenmiştir. Ülkemizin ilk yüksek yersel çözünürlüklü uydusu olan Göktürk-2 18 Aralık 2012 günü Çin’in
Jiuguan üssünden uzaya fırlatılmıştır. Göktürk-2’nin tasarımı, üretimi ve test süreçleri için gerekli tüm teknik işlemler milli
olanaklar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Göktürk-2 projesi ile uzay ve uydu sistemlerine yönelik elde edilmiş operasyonel bilgi
ve tecrübenin iyileştirilmesi, yazılım ve donanım teknolojisinin geliştirilmesi, uzman insan gücünün yetiştirilmesi, geliştirilmesi ve
sayısının arttırılması, uzay teknolojilerinde kullanılacak alt yapının geliştirilmesi, kamu kurum ve kuruluşlarının gözlem ve
araştırma ihtiyaçlarının öz kaynaklarımızla giderilmesi hedeflenmiştir. Bilsat ve Rasat uydu sistemlerinde kazanılan tecrübe
sonucunda üretilen Göktürk-2 üzerinde KUZGUN adı verilen bir deneysel kamera bulunmaktadır. Kuzgun, 20 m yersel
çözünürlükte ve 15 km genişliğinde görüntü alma yeteneğine sahip olup elektromanyetik spektrumun kısa dalga kızılötesi
(SWIR) kesimindeki 0.8-1.7 µm aralığında algılama yapabilmektedir. Bilge ana uçuş bilgisayarı olarak görev yaparken Bilge
Router 0 ve Bilge Router 1 isimli modüller hem veri depolama hem de X-Bant verici aracılığıyla veri transferi görevlerini
gerçekleştirmektedir. Gezgin-2 modülü elde edilen görüntülerin JPEG2000 algoritması kullanılarak sıkıştırılması ile görevlidir

Uzay Şartları
Uyduların tanımak için öncelikle atmosfer ve uzayın bir tanımını yapmak gerekir. Hava vasıtaları açısından bakıldığında,
atmosfer denince, vasıtanın aerodinamik kuralları açısından uçabileceği en yüksek irtifa akla gelmektedir. Bu yükseklik
100.000–120.000 ft’tir (yaklaşık 40 km). Atmosferi oluşturan hava kütlesinin %99’u bu irtifaın altındadır. Bir uydunun uçabileceği
en alçak irtifa ise, 150 km’dir. Bu uzayın başladığı en alçak irtifa olarak kabul edilmekle birlikte, uluslararası belgelerde açık
olarak ifade edilmemektedir. Eliptik yörüngeli bir uydunun yere en alçak (perigee) geçebileceği yükseklik ise 129 km’dir. Bugün
artık birçok kişi tarafından hava ve uzay birbirinden ayrılmaz bir bütün olarak kabul edildiğinden, bu ortam hava-uzay (aerospace)
olarak adlandırılmaktadır.
Uzay şartlarının iyi değerlendirilmesi ve bu değerlendirmeler ve testler sonucunda, buna uygun malzeme, kaplama malzemesi,
tasarım ve uydu alt sistemlerin belirlenmesi gerekmektedir. Dünya çevresindeki radyasyon alanları, uydunun sürüklenmesi,
uydunun radyasyon ortamından elektriksel yüklenmesi, uyduda kullanılan malzemenin uzayın boşluk ortamına çıkışta gaz
salgılaması (outgassing), hareketli parçaların yağlanması (lubrication) ve pillerin ömrü tasarım için önem kriterlerdir.
2.3.1 Radyasyon Etkisi
Dünyanın çevresinde, Dünya'nın merkezinde bulunan demirden kaynaklanan manyetosfer (magnetosphere) katmanı vardır.
Güneş rüzgarları bu alanı etkiler. Bu alana takılmış enerji yüklü atomik parçalar dünyanın çevresinde hapsedilmiş durumdadır ve
iki katman kemer oluşturmuşlardır. Uzayda enerji yüklü parçacıklar ve fotonlar, radyasyon etkisine neden olmaktadır. Uzayda,
uyduya etkileyen radyasyon iki başlıkta incelenebilir. Bunlar ultraviyole radyasyon ve partikül veya iyonlaştırıcı radyasyondur.
Ultraviyole radyasyon sonucunda, malzemede sertleşmeler veya zincir kırılması (zayıflama) görülmektedir. Partikül radyasyon
sonucunda, polimerde çapraz bağlama veya zincir kesilmesine ve bu da polimer gevrekleşmesine neden olmaktadır. Explorer 1
uydusuna takılmış atomik radyasyon detektörü sayesinde keşfedilmiştir. Dıştaki kemerde daha çok elektron vardır. Bu elektronlar
çoğunlukla güneş rüzgarlarıyla gelmekte ve burada takılı kalmaktadır. Bu kemerler içinde çalışan uydular yüksek enerjili
parçacıklardan etkilenmektedirler. Yüksek enerjili atomik parçalar malzeme özelliklerini ve performanslarını düşürmektedir,
çalışan devreleri bozmaktadır. Özellikle güneş hücreleri (solar cells) bu alanlardan çok etkilenir ve zamanla ürettikleri enerji
miktarı düşer. İnsanoğlu için ise bu kemerler ölümcüldür. Bu yüzden radyasyon kalkanları tasarlanmıştır. Uzaya gidilen yolun ve
yörüngenin uygun seçilmesi önemlidir.
2.3.2 Sıcaklık Etkisi
Uydu, yörünge hareketi boyunca aydınlık ve karanlık ortamda hareket etmektedir ve güneş ışınları etkisi nedeniyle ısıl yüklemelere
maruz kalmaktadır. Uzayda sıcaklık 4 K ‘dir ve uydunun tasarımında, panellerde kullanılacak malzemeye, gövdenin kaplama
malzemesine ve uydu alt sistemlerin belirlenmesinde önemli bir parametredir. Uydu alt sistemleri belli bir sıcaklık aralığında
çalışmaktadır. Alt sistemlerin uygun aralıkta çalışmaması bozulmalara ve performansta olumsuz etkilere neden olmaktadır. Bu etkiyi
azaltmak amacıyla kullanılan malzeme, kaplama malzemesi ve termal kontrol uygulamaları uydunun bulunduğu yörüngeye uygun
seçilir. Isıl gerilmeleri azaltacak tasarımla beraber uydu üzerinde sıcaklık etkisi giderilmeye çalışılmaktadır.
2.3.3 Vakum Etkisi
Uydular sahip oldukları yükseklikten dolayı yeryüzünden çok daha düşük basınçlı ortamlarda çalışır ve bu ortama vakum ortamı
denir. Yüksek basınçlı ortamlardaki uçucu gazlar malzemede durur fakat vakum ortamında ya da düşük basınçlı ortamlarda
malzemeden koparak gaz halinde uçmaktadır ve uydu üzerinde birikebilmektedir. Faydalı yüklerin üzerinde zar kalınlığında bir
tabakaya yol açarak uydu üzerindeki optik ve faydalı yüklerde problemlere neden olabilmektedir. Uydu verimi düşürmektedir.
Özellikle fırlatma sırasında sorun çıkarabilmektedir. Yapıştırılan bant çıkabilir, malzemeden çıkan gaz ayna yüzeyine yapışabilir.
Bu etkileri görmek için uydu, daha yerdeyken titreşme, fırınlama ve vakumlama testlerine tabii tutulmaktadır.
2.3.4 Oksitlenme Etikisi
Alçak irtifa yörüngesinde daha çok görülmektedir ve burada bulunan atomik oksijen uyduyu oluşturan parçalarla kimyasal reaksiyonuna
girerek uydu yapılarına zarar vermektedir.
Atomik oksijen birçok malzemeyle tepkimeye girebilmektedir ve parçada aşınmalar oluşmaktadır. Özellikle, atomik oksitlenme ile
tepkimeye kolayca girebilecek malzemeler kullanılacaksa mutlaka önlem alınmalıdır.
2.3.5 Plazma Etkisi
Plazma ortamı yaklaşık olarak eşit miktardaki pozitif yüklü oksijen miktarıyla ve serbest elektronlardan oluşmaktadır. Yörüngedeki
gözlem uydusunun hızı, uzaydaki maddelerin elektronların termal enerjisi ve iyonların termal enerjisi arasındaki farklılıklar
nedeniyle, elektronlar gözlem uydusunun yüzeyini etkileyebiliyorken, iyonlarda gözlem uydusunun ön kenar yüzeylerini
etkileyebilmektedir. Bu durum, uyduda çeşitli problemlere neden olmaktadır.
2.3.6 Uzay Çöpleri ve Küçük Yapılı Kayalar
10 cm’den büyük olan 21.000 parça uzay çöpü ve 1 ile 10 cm arasında boyutlara sahip 500.000 parça uzay çöpü yörüngede
dolaşmaktadır. Bunların büyük bir çoğunluğu oldukça hızlı bir şekilde hareket etmektedir. Radarlarla tespit edilebilecek boyuttaki
yaklaşık 12 bin büyük parça sürekli gözlem altında tutulmaktadır. Dünya’nın etrafında 27.000 km/saatten daha yüksek bir hızda
turlayan bu nesneler, yanlış bir hesaplama sonuçu astronotları ve uyduları büyük bir risk altında bırakabilmektedir. Ayrıca,
uzayda bulunan küçük kayalıklar dünyanın çekimine girerek yörüngede hareket edebilmektedir. Bu parçacıkların uyduya
çarpması sonucunda, çarpan parçanın boyutuna göre, uydu yüzeyinde bozulmalara neden olmaktadır.
2.4 Uydunun Maruz Kaldığı Yüklemeler
Projenin başlangıcında fırlatma koşullarının ve yüklerinin belirlenmesi açısından fırlatma aracı belirlenmelidir. Fırlatma
esnasında başlayıp yörüngeye oturana kadar, uydulara etki eden birçok yük vardır. Ayrıca üretim, nakliye, testler, yer ve
havadaki taşıma, fırlatma öncesi hazırlıklar sırasında da uydu kritik yüklerle karşılaşabilir. Fırlatma uydunun dış yüklerden
etkilendiği en kritik ve önemli aşamadır. Uydunun fırlatma sırasında maruz kaldığı yükler şu şekilde sıralanabilir; iticinin kararlı
durum ivmelenmesi; fırlatma sırasında ve ses ötesi durumda vibro-akustik gürültü; itki sisteminde motor titreşimi; iticinin
ateşleme ve sönme durumundaki geçici yükler, uzay aracının kademelerinin ayrılması, aracın yaptığı yönelme hareketleri,
yakıtın çalkalanması ve faydalı yükün kaplamasının ayrılmasıdır. Bir uzay aracı fırlatılırken, araçtan gelen güçlü titreşimler,
bağlantılar ve temas noktaları aracılığıyla uyduya etki etmektedir. Bu sebeple fırlatma aracını etkileyen bütün bu olaylar,
uyduları da etkilemektedir. Uyduyu uzaydaki yörüngesine götürecek roketin kullanım kılavuzlarında belirtilen yüklemelere ve
etkilere karşı uygun tasarımı yapılmalıdır.
Şekil 2-4 Uydunun rokette maruz kaldığı yüklemeler
2.5 Maliyet
Maliyetin düşük olması uyduda aranan bir özelliktir. Uyduda maliyetlerin azaltılması için çalışmalar yürütülmektedir. Uydu
yapımında maliyetlerden dolayı küçük yapılı uydular tercih edilmeye başlanmıştır. Uyduda kullanılan malzeme ve alt sistemlerin
daha ucuza üretilmesi, üretim kolaylığı sağlayan malzemeler geliştirilmesi yapılan çalışmalardır. Göktürk 2'nin maliyeti yaklaşık 140
milyon TL'dir.
2.6 Uydu Alt Sistemler
Uydu sistemlerinin belli bir plana göre yerleştirilmelidir. kütle dengelenmesi, eylemsizli momenti ve oluşacak sıcaklık aralığına
dikkat edilmelidir. Uydu alt sistemleri, uydunun türüne, yörüngesine ve görevine göre değişiklik göstermektedir.[18]
2.6.1 Uydu Gövdesi
Uyduya ait alt sistemler, fırlatma ve uydu görev süresi boyunca yapısal bütünlüğünü kaybetmeden ve plastik deformasyona
uğramaksızın muhafaza edecek bir gövde yapısının tasarlanması amaçlanır. Tasarlanan gövde yapısı sonlu elemanlar yöntemi
yardımıyla statik, dinamik ve ısıl yükler altında analiz edilir ve bu analizlerin sonuçları göz önüne alınarak mümkün olduğunca hafif
ve maliyeti düşük bir yapının geliştirilmesi amaçlanır. Öncelikle görev yapısına en uygun malzemenin seçimi yapılmalı, daha sonra
tasarımın sonlu elemanlar modeli oluşturulmalı ve maruz kaldığı yükler altında oluşan gerilme ve gerinim dağılımları elde
edilmelidir. Yapısal analiz sonuçları yardımıyla, tasarlanan geometri güncellenmeli ve uydu gövde prototipinin kavramsal tasarım
aşaması tamamlanmalıdır.
2.6.2 Uydu Yapı Tasarımı
Rokette karşılaşılacak etkiler karşısında dayanıklı olmalıdır. Sahip olduğu iskelet yapısı dayanıklılık açısından önemlidir. Simetrik bir
yapı olması tercih edilir.

Güç Alt Sistemi
Güç Sistemi uydu görevleri için gerekli gücü sağlar. Güneş panelleri güneş yardımı ile oluşan enerji ile pillerin dolmasını sağlar.
Uydunun yüzeyleri güneş panelleriyle kaplıdır. Bu paneller uydunun bütün elektrik ihtiyacını karşılayan hücreleri barındırır. Piller
güneş hücreleri tarafından sağlanan elektrik ile şarj olmaktadır.

4 Uydu güç alt sistemi
Güç alt sistemi; Güneş Paneli (SPs), Batarya Bloğu (BCRs), Pyro Sürücüsü Modülü (PDM),
Batarya Şarj Regülatörü, Elektronik Ayırma Anahtarı Modülü, Güç Dağıtım Bağlantı Modülü, Güç Koşullandırma ve Dağıtma
Modülü bileşenlerinden oluşmaktadır. Uyduya güç sağlanması, depolanması, dağıtılmasını sağlamaktadır. Pil performansı için
belli bir sıcaklık aralığında çalışmalıdır . Bunun için uydu içerisinde yer alan radyatör ve fanla bu sıcaklık değerleri sağlanır.[2]
2.6.4 Güneş Paneli
Uzay ortamında uyduların enerji üretebileceği en önemli kaynak güneş panelleridir. Uydunun tüm yüzeyleri güneş panelleri ile
kaplıdır ve uydu tüm enerjisini bu panellerden elde eder. Genellikle malzeme olarak bal peteği (honeycomb) kullanılır.
Güneş paneli açılma mekanizması sırasında damperli menteşe, bant yay ve kilit mekanizması kullanılabilir.