Isı Kalkanı

Uydu yörüngesinde alt sistemleri etkileyecek yüksek sıcaklıklara maruz kalmaktadır. Güneş'in etkisine dayanıklı Al 6061
malzemesinden oluşan panellerle kapatılmıştır. ısı kalkanı, ısıyı yalıtarak sıcaklıktan uydunun etkilenmesini azaltır. Radyatör ve fan
boruları geçirilerek sistemin sıcaklık olarak kararlı olması sağlanır. [2]
2.12 Uydularda Kullanılan Malzemeler
Uydunun ağırlığı, maliyeti, dayanımı, uzay şartlarına uygunluğu malzeme seçimine bağlıdır. Uyduların dış kısımlarında kullanılan
malzeme seçilirken dikkat edilen en önemli iki özellikten biri kullanılan malzemenin yansıtıcı özellikte olması, diğeri ise
malzemenin iyi bir iletken olmasıdır. Yansıtıcı özellik uyduyu güneş ışınlarından koruma amaçlıdır. Bu sayede uydunun fazla
ısınması engellenmiş olur. İyi iletken seçilmesinin nedeni ise uzaydan gelen yüklü parçacıkların oluşturduğu elektrik alanın uydu
üzerindeki kötü etkisini engellemektir.[20]
2.12.1 Alüminyum
Gümüş renkte sünek bir metaldir. Atom numarası 13 tür. Oksidasyona karşı üstün direnci büyüktür. Bu direncin temelinde
pasivasyon özelliği yatar. Alüminyumdan üretilmiş yapısal bileşenler uzay ve havacılık sanayii için vazgeçilmezdir. Hafif ve
yüksek dayanım özellikleri vardır. Alüminyum, zehirleyici ve manyetik değildir. Kıvılcım çıkarmaz. Saf alüminyumun çekme
dayanımı yaklaşık 49 megapascal (MPa) iken alaşımlandırıldığında bu değer 700 MPa'a çıkar. Yoğunluğu, çeliğin veya bakırın
yaklaşık üçte biri kadardır. Kolaylıkla dövülebilir, makinede işlenebilir ve dökülebilir. Çok üstün korozyon özelliklerine sahip
olması, üzerinde oluşan oksit tabakasının koruyucu olmasındandır. Elektrik iletkenliği fazladır.
Çizelge 2-4 Alüminyum malzeme özellikleri
Fiziksel Özellikleri
Maddenin hâli Katı
Yoğunluk 2,70 g/cm³
Sıvı hâldeki yoğunluğu 2,375 g/cm³
Ergime noktası 933,47 °K
660,32 °C
Kaynama noktası 2792 °K
2519 °C
Ergime ısısı 10,71 kJ/mol
Buharlaşma ısısı 294,0 kJ/mol
Isı kapasitesi 24,2 J/(mol·K)
Elektrik direnci 26,50 nΩ·m (20°C'de)
Isıl iletkenlik 237 W/(m·K)
Isıl genleşme 23,1 µm/(m·K) (25°C'de)
Ses hızı 5000 m/s (20 °C'de)
Mohs sertliği 2,75
Vickers sertliği 167 MPa
Brinell sertliği 245 MPa
2.12.2 Kompozit
Makroskobik olarak birbirinden ayrı iki ya da daha fazla malzemenin bir araya getirilmesi ile imal edilen malzeme türüdür. Her
kompozitte genellikle iki tip madde bulunur; matris ve takviye malzemesi. Bu malzemeler birbirlerinden farklı fiziksel özelliklere
sahiplerdir, ve bir araya getirilmeleri ile oluşan kompozit malzeme her ikisinden farklı özelliklere kavuşur.
Genel olarak takviye malzemesi taşıyıcı görev üstlenir ve etrafında bulunan matris faz ise onu bir arada tutmaya ve desteklemeye
yarar. Ağırlıklarına göre rijitlikleri yüksektir ve titreşimleri daha iyi sönümlemektedir. Uzay endüstrisinde en çok karbon fiber ile
güçlendirilmiş polimer matriksli kompozit maddeler kullanılmaktadır.
2.12.3 Çelik
Çelik, demir elementi ile genellikle %0,2 ila %2,1 oranlarında değişen karbon miktarının bileşiminden meydana gelen bir
alaşımdır. Çelik alaşımındaki karbon miktarları çeliğin sınıflandırılmasında etkin rol oynar. Karbon genel olarak demir'in
alaşımlayıcı maddesi olsa da demir elementini alaşımlamada magnezyum, krom, vanadyum ve volfram gibi farklı elementler de
kullanılabilir. Alaşıyımlayıcı elementlerin, çelik içerisindeki, değişen miktarları ve mevcut bulundukları formlar (çözünen
elementler, çökelti evresi) oluşan çelikte sertlik, süneklilik ve gerilme noktası gibi özellikleri kontrol eder. Karbon miktarı yüksek
olan çelikler demirden daha sert ve güçlü olmasına rağmen daha az sünektirler. Östenitik paslanmaz çelikler düşük sıcaklıklara
dayanıklı olduğu için itki sistemlerinde tercih edilir.
2.12.4 Berilyum
Alüminyumdan daha hafif, ama daha sert, erime noktası da yüksek bir element olan berilyum, metalurjide kullanılır. Ama
alüminyumdan 200 kat pahalıya mal olması nedeniyle, kullanımı bilgisayar parçaları ve jiroskop yapımı, uzay teknolojisi gibi birkaç
özel alanla sınırlıdır. Hafif bir malzeme olması uzay araçları için bir avantajdır.

Titanyum
Titanyum sembolü Ti olan 22 atom numaralı kimyasal elementtir. Hafif, güçlü, parlak, korozyona karşı dirençli grimsi bir geçiş
metalidir. Titanyum demir, alüminyum, vanadyum, molibden gibi elementler ile alaşım yapabilir. Bu güçlü, hafif alaşımlar
havacılık (jet motorları, füzeler ve uzay araçları) askeri, endüstriyel işlemler (kimyasallar ve petrokimyasallar, arıtma santralleri,
kâğıt hamuru ve kâğıt) otomotiv, yiyecek, tıp (protezler, implantlar , dental endodontik malzemeler, dental implantlar), spor
eşyaları, mücevher, cep telefonu, ve diğer uygulamalarda kullanılır. Yüksek dayanıklılık-ağırlık oranı ile bilinir. Düşük yoğunluklu
hafif ve güçlü bir metaldir. Titanyum alaşımlarının işlenmesi zordur ve bu maliyeti artırmaktadır. Element paramanyetiktir
(mıknatısla zayıf etkileşim gösterir) ve elektriksel ve ısıl iletkenliği düşüktür.
Çizelge 2-6 Titanyum malzeme özellikleri
Fiziksel özellikleri
Maddenin hâlleri Katı
Yoğunluk 4.506 g·cm−3 Erime noktası 1941 K
1668 °C, 3034 °F)
Kaynama noktası 3560 K
3287 °C, ? 5949 °F)
Erime 14.15  kJ·mol−1 Buharlaşma ısısı 425  kJ·mol−1
Isıl iletkenlik (300 K) 21.9 W·m−1·K−1 CAS kayıt numarası 7440-32-6
Elektrik direnci (20 °C) 0.420 µΩ·m Elastisite modülü 116 GPa
Bulk modülü 110 GPa
2.12.6 Seramikler
Seramik malzemeler metal ve metal dışı bileşenlerden elde edilen inorganik metalik olmayan malzemelerdir. Seramik malzemeler
mukavim, sert, gevrek, kimyasal olarak inert (korozyona dayanım) elektrik ve ısıl özellikler bakımından yalıtkan davranış gösterme
eğiliminde olsalar da özellikleri çok çeşitli bir alana yayılır. Çoğunluğu yüksek sertliğe ve yüksek sıcaklık dayanımına sahiptir.
2.12.7 Magnezyum
Magnezyum (Mg), gümüş beyazlığında bir metaldir ve genellikle alaşım maddesi olarak, yani başka metallerle karıştırılarak
kullanılır. Kimyasal simgesi Mg, atom numarası 12; atom ağırlığı 24,312 olan bu element en hafif metallerden biridir ve bu
özelliğiyle önem kazanmıştır. Magnezyum alaşımları düşük yoğunlukta olması, iyi mekanik özelliklere sahip olmasından dolayı iyi
bir malzemedir.
Çizelge 2-7 Magnezyum malzeme özellikleri
Fiziksel Özellikleri
Maddenin hâli Katı
Yoğunluk 1.738 g/cm³
Sıvı hâldeki yoğunluğu 1.584 g/cm³
Ergime noktası 923 °K
650 °C
Kaynama noktası 1363 °K
1090 °C
Ergime ısısı {{{Ergime_ısısı}}} kJ/mol
Buharlaşma ısısı 128 kJ/mol
Isı kapasitesi 24.869 J/(mol·K)
Elektrik direnci 43.9 nΩ·m (20°C'de)
Isıl iletkenlik 156 W/(m·K)
Isıl genleşme 24.8 µm/(m·K) (25°C'de)
Ses hızı 4940 m/s ('de)
Mohs sertliği 2.5
Vickers sertliği MPa
Brinell sertliği 260 MPa
2.13 Yörüngesel Mekanik, Yörünge Elemanları
Uydu yörüngeleri altı elemandan oluşan iki farklı veri seti ile tanımlanmaktadır. Bunlar, Kepler elemanları ya da diğer ismi ile
yörünge elemanları ve uydu konum / hız bilgilerini içeren durum vektörleridir. Genel olarak odaklarından birinde dünyanın
bulunduğu eliptik bir yörüngede seyreden bir uydunun yörüngesinin hesaplanması ve benzetimlerinin gerçekleştirilmesi için üç
boyutlu uzayda anlık konum ve hız bilgisini içeren toplam altı bileşenin biliniyor olması yeterlidir. Ancak uzun yıllardır astrodinamik
ile uğraşan bilim insanları, gök cisimlerinin yörüngelerini Kepler elemanları kullanarak sınıflandırmaktadır. Bu sebeple, uyduların
yörüngelerini tanımlayan tüm veritabanları Kepler elemanları esas alınarak oluşturulmaktadır.
Çizelge 2-8 Kepler elemanları
Yörünge Elemanları Sembol
Yarıbüyük Eksen a Dışmerkezlik ε Eğim i
Enberinin Boylamı wo Çıkış Düğümünün Sağaçıklığı Ωo Ortalama Anomali Mo
Başlangıç Zamanı to
Çizelge 2-9 Uydunun yörünge verileri
Yörünge Verileri
Yörünge rejimi Güneş Eş zamanlı Alçak İrtifa Yörüngesi
Yörünge yüksekliği 700 km
Yörünge süresi 98 dakika
Tekrarlama aralığı
Yörünge Eğimi
Uydu Ağırlığı
Tur Sayısı
2,5 gün
98,2 °
450 kg
14,57 tur (Bir günde)
Her uydunun zamansal çözünürlük değeri vardır. Bu değer, uydunun aynı noktadan tekrardan geçtiği zamana kadar geçen süredir. Uydu için bu değer yaklaşık olarak 2,5 gündür.