ROKET,Modern Roketler

ROKET, yakıt ve oksijen yakarak çalışan ve bu yanma sırasında oluşan gazların geriye doğru püskürmesinin etkisiyle ileri doğru yol alan araçlara denir. Birbirine iyice karıştırıl­mış yakıt ve oksijen karışımlarına da "itici" denir. Havai fişekler de birer roket türüdür; bunlarda katı itici olarak barut kullanılır. Roketleri ilk olarak Çinliler 1232 dolayların­da savaşta kullandılar ve ondan sonra bu buluş hızla Avrupa'ya yayıldı. Ama topun ortaya çıkmasıyla birlikte roketler önemini yitirdi ve yalnızca şenliklerde kullanılmaya başladı; bu durum 19. yüzyılın başlarına kadar böylece sürdü. 1800'lerin başlarında İngiliz mucit Sir William Congreve, top yerine kullanılabilecek roket­ler geliştirdi. Bu roketler İngiliz kuvvetlerince Napolyon Savaşları'nda ve 1812'deki İngilte­re-ABD Savaşı sırasında başarıyla kullanıldı.

Basit bir rokette itici madde roketin ön bölümündeki kapalı bir borunun içinde yanar ve oluşan sıcak gaz roketin arka ucundaki bir memeden dışarı püskürür. Newton'ın üçüncü hareket yasasına göre, her etki kendisine eşit büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğurur.Roketlerde de, geriye doğru püsküren gazın hızı ve momentumu borunun üzerinde ileriye doğru etki yapan bir itme kuvveti oluşturur. Roketin, geriye püsküren gazların havayı "itmesiyle" yol aldığı sanılmamalıdır. Eğer böyle olsaydı roketler uzay boşluğunda yakıt yakarak yol alamazdı. Bu konuyu matematiğin yardımı olmadan anlamak biraz zordur. Roketlerin hızı, temel olarak arkalarından püsküren ga­zın hızına bağlıdır. Hızla püsküren gaz deme­tine gaz jeti, gaz jetinin hızına da egzoz (dışatım) hızı denir. Elbette egzoz hızı da temel olarak itici yakıtın gücüne bağlıdır. Yüzyıllar boyunca kullanılan tek itici baruttu, ama barutla da fazla yüksek egzoz hızları elde edilemiyordu.

Congreve'in geliştirdiği roketler, havai fişeklerdeki gibi bir çubuğa bağlanmıştı. Bu çubuklar kuyruk işlevi görerek roketin uçuş sırasında dengede kalmasını sağlıyor, ama aynı zamanda rüzgârlı havalarda bir fırıldak gibi dönmesine de neden oluyordu. Bu da, düşmanın üzerine doğru fırlatılan roketin hedefinden sapmasına yol açıyordu. İngiliz mühendis William Hale bu roketleri geliştir­me çalışmalarına girişti. Hale'in yaptığı roket­lerde çubuk yoktu; bunun yerine gazın püskürdüğü egzoz boruları belirli bir açıyla yer­leştirilmişti ve böylece roket uçarken aynı zamanda kendi ekseni çevresinde de hızla dönüyordu. Bu dönme hareketi roketin den­gesinin kararlılığını artırıyor, hedefe isabet oranını yükseltiyordu. Ateşli silahlarla fırlatılan mermiler de havada dönerek yol alır; mermiye bu dönme hareke­tini, silahın namlusunun içine oyulan yivler, yani kanallar sağlar.

I. Dünya Savaşı (1914-18) sırasında roket kullanılmadı, çünkü o döneme kadar toplar iyice geliştirilmiş ve güçleri artırılmıştı. Ama roket çalışmaları da bir yandan sürdü ve roketler İngiltere'de etkili bir can kurtarma aracı durumuna geldi. Roketler bugün de bu amaçla kullanılmaktadır. Eğer bir gemi fırtı­nalı bir havada kıyıya doğru sürüklenir ya da kıyıya yakın bir yerde karaya oturursa, sahil güvenlik ekipleri kayalıklardan ya da kumsal­dan ateşlenen bir roketin yardımıyla gemiye özel bir ip fırlatabilir. Bu ipin yardımıyla gemiye halat ve kasnak gibi malzemeler iletilebilir ve böylece kıyı ile gemi arasında bir havai hat oluşturularak gemi mürettebatı kurtarılabilir.

ABD'li bilim adamı Robert H. Goddard, 1920'lerde ve 1930'larda roketler üzerinde çığır açıcı deneysel araştırmalar yaptı. God­dard bu çalışmalarıyla roket uçuşunun ilk matematiksel formüllerini geliştirdi. Roketle­rin boşlukta, yani vakum ortamında çalışabi­leceğini kanıtladı ve itici olarak sıvı yakıt kullanımını başlattı. Goddard bu çalışmala­rıyla uzayda uçuşu gerçekleştirmeyi hedefli­yordu.

ABD askeri yetkilileri Goddard'ın bu araş­tırmalarına fazla ilgi göstermediler, ama başka ülkelerdeki ve özellikle Almanya'daki bilim adamları, roketin savaşta etkili bir silah olarak kullanılmasına yönelik çalışmaları hız­landırmışlardı. II. Dünya Savaşı sırasında savaşan bütün ülkeler yerden, gemilerden ve uçaklardan fırlatılan roketler kullandılar. Bu roketler düşman birliklerini, tankları ve uçak­ları hedef alan kısa menzilli silahlardı. Bunla­rın çoğunda dumansız barut, balistit gibi katı iticiler kullanılıyordu.

Modern Roketler

II. Dünya Savaşı sırasında roket alanındaki en önemli gelişme, Almanlar'ın V2 tipi roket­leri geliştirmesi oldu. (V2 adı, "İntikam Silahı 2" anlamındaki Almanca Vergeltungs- waffe 2'nin kısaltmasıdır.) Bu roketin ağırlığı 12 tonun üzerindeydi ve burnunda ta­şıdığı savaş başlığı 1 ton kadar patlayıcı içeri­yordu. Rokette yakıt olarak alkol kullanılı­yor, alkol sıvı oksijenle yakılıyordu.

II. Dünya Savaşı sırasında uygulamaya konan bir başka yenilik de, çok yüklü, ağır uçakların yerden kalkışını kolaylaştırmak için roketlerden yararlanılmaya başlanması oldu. Uçağa takılan roketler kalkış sırasında ateşle­niyor ve böylece ek bir itme kuvveti elde ediliyordu. Kalkış sırasındaki işlevini yerine getiren ve o arada yakıtını yakıp tüketen roketler kalkıştan hemen sonra yere atılı­yordu.

V2 roketi, kıtalar arası balistik füze denen uzun menzilli güdümlü füzelerin yapılmasına yol açtı. Bu füzeler bir kıtadan ötekine fırlatılabilmekte ve hedeflerine yöneltilebilmektedir. Çok kademeli roket tekniğiyle dü­zenlenen bu füzeler, uç uca eklenmiş bir dizi roketten oluşur. İlk kademe motorları büyük ve güçlüdür, kalkışı sağlar. Daha küçük olan ikinci ve üçüncü kademe motorları ise roketin daha da hızlanması ve uçuşunu sürdürmesi içindir.

Çok kademeli roketler uzay araştırmaları alanında uyduların ve insanlı uzay araçlarının fırlatılmasında kullanılmaktadır. ABD'de ilk uzay mekikleri, SSCB'de Soyuz uzay araçları ve Avrupalıların Ariane roketleri hep çok kademeli araçlardır. Birinci ve ikinci kademe motorları roketi belirli bir noktaya kadar hızlandırır ve bu noktada devreye giren üçün­cü kademe motorları rokete, Dünya'nın çev­resindeki bir yörüngeye oturmak ya da Dünya'nın kütleçekimi etkisinden bütünüyle kurtulmak için gerekli olan hızı sağlar. Bugü­ne kadar yapılmış olan en büyük roket, ABD' nin Apollo programı çerçevesinde kullandığı Satürn 5 fırlatma aracıydı. Satürn 5'in fır­latma rampasındaki ağırlığı 3.000 tona yakın­dı ve dikili durumdaki yüksekliği 111 met­reydi.

Roketler ancak son derece hızlı giden araçlarda kullanılırsa verimli ve yararlı olur; roketler trenlerde, otomobillerde ve gemiler­de de denenmiş ama yararlı sonuçlar elde edilememiştir.

Roketlerin hızını ve menzilini artırabilmek için bilim adamları sürekli olarak daha etkili yakıtlar bulmak için uğraşmaktadırlar. Aradıkları, yüksek sıcaklıklarda daha çok gaz çıkaracak türden iticilerdir; böylece roket memesinden atılan gaz miktarı ve dolayısıyla da gaz çıkış hızı artacak, bunun sonucunda da roketin erişeceği hız yükselecektir. Sıvı oksi­jen ve petrol kullanıldığında elde edilen yanma sıcaklığı 3.000°C, egzoz hızı ise daki­kada 145 kilometredir. Yakıt olarak petrol yerine sıvı hidrojen kullanıldığında, gaz püs­kürme hızı dakikada 190 kilometreye ulaşır. Roketler ancak bu kadar yüksek gaz püskür­me hızlarıyla uyduları Dünya'nın çevresinde­ki bir yörüngeye taşıyabilecek hızlara ulaşabi­lirler. Herhangi bir roketin bir uyduyu yörün­geye oturtabilmesi için saatte 28.000 km hıza erişmesi gerekir. Aynı roketin Dünya'nın kütleçekim kuvvetinden kurtulabilmesi için ise hızının saatte 40.000 km olması gerekir; bu hıza "kurtulma hızı" denir.

Bilim adamları gelecekte hidrojenin yalnız­ca yakılması yerine, nükleer reaktörlerde çok daha yüksek sıcaklıklara çıkartılarak püskür­tülmesine dayalı daha güçlü roketlerin gelişti­rilebileceğine inanıyorlar. İyon jeti (elektrik yüklü parçacık püskürmesi) üreten iyon ro­ketleriyle denemeler yapılmaktadır. Bu tür püskürtmelerde egzoz hızı son derece yük­sektir.