Önce Karın Tokluğu Sonra Uzay Boşluğu - 2 : Uydular

İlkinde astronominin ve roketlerin gelişiminden bahsettiğimiz yazı serimizin ikincisi uydular üzerine.

4 Ekim 1957’de SSCB tarafından uzaya gönderilen ilk uydu Sputnik -1 ile başlayan merak ve heyecan dolu “uzay yarışı” sadece uzay araştırmalarının değil; aynı zamanda biyoloji, uzaktan algılama, ulaşım, iletişim gibi pek çok alanda da gelişmelere imkan tanımıştır. Bu sayede ülkeler uydular üzerine çeşitli çalışmalar yaparak; bahsi geçen alanlara ilişkin gelişmelerde kaydetmiştir.

Devam etmeden önce bilinmesi gereken bir sistemden bahsedelim. Uzayda araçların/ uyduların iletişimini sağlamak için elektromanyetik dalgalardan (EMD) yararlanılır. Dünya’nın şeklinden dolayı dalgalar sık sık kesintiye uğrar ve iletişimin kurulmasının istendiği mesafe arttıkça iletim dahada zorlaşır. Bu sebeple haberleşme uyduları, bileşenlerinden transponder aracılığıyla EMD’leri aktarmaktan sorumludur. Transponder; sinyal alıcı-verici sisteme sahip olan, kaynaktan aldığı sinyali yükseltip farklı frekansta ileten bir cihazdır. Dünya’nın herhangi bir yerinde kaynaktan alınan sinyalin, hedeflenen alıcıya iletimi genel hatlarla bu şekilde gerçekleşir.

Bu yazı boyunca haberleşme uydularından bahsedecek olsakta uydular haberleşmenin yanı sıra maden tetkiki, petrol arama, yer gözlem, astronomi, jeoloji, meteoroloji, oşinografi, deprem tespiti, koordinat/yer tespiti, yol tarifi vs. gibi konularda da önemli bir yere sahiptir. Bugün Suriye’de yaşananlardan tutun Doğu Türkistan’ yapılan zulme kadar Dünya’nın her yerinde uydu görüntüleri devlet kurmaya da yıkmaya da ön ayak olabilecek öneme sahiptir. Keza Avustralya’da çıkan yangında da aynı şekildeydi. Görüntüler kadar veri aktarımıda bu tür konularda büyük öneme sahiptir. Fakat güvenli olanın uydular aracılığıyla veri aktarmak olduğu sanılması oldukça büyük bir yanılgıdır. Güvenli olan gönderilen verinin kriptolanarak gönderilmesi ve mümkün olan en uygun modülasyona sahip sinyaller gönderilmesidir.

Türkiye’nin Uydu Teknolojilerine İlk Adımları

20 Agustos 1964’te uydu yayıncılığının öneminin kavranmasıyla bir çok ülke bir araya gelmesiyle INTELSAT (International Telecommunications Satellite Organization) kurulmuştur. Ülkemiz uydu teknolojileri ile 1968 yılında PTT’de Peyk Telekomünikasyon Grup Başmühendisliği’nin kurulmasıyla tanışmıştır. (Peyk: uydu, her hareketi diğerine bağlı olan) Yine aynı yıl içerisinde INTELSAT’a üye olunmuştur ve uydu üzerinden ilk telefon kanalları, diğer ülkelerin yer istasyonlarından yararlanılarak kurulmuştur.

1965 yılına geldiğimizde Dünya’nın ilk haberleşme uydusu olma özelliğini taşıyan Early Bird (Sabah Kuşu) uzaya gönderilmiştir. Early Bird aracılığıyla uydu üzerinden ilk renkli televizyon yayını gerçekleştirilmiştir.

Türkiye’de 1990 yılına kadar AKA-1 ve AKA-2 isimli yer istasyonlarımız Gölbaşı/Ankara’da kurulmuştur ve Fransız Aerospatiale firması ile “Türksat Milli Haberleşme Uyduları” sözleşmeside imzalanmıştır ve Türkiye uydu işletmecisi olmaya karar vermiştir. Sözleşme gereği 1984-2014 yılları arasında sırayla Türksat 1B, 1C, 2A, 3A ve 4A uyduları yörüngeye yerleştirilmiştir. 1B, 1C, 2A ve 3A’nın fırlatması Fransa’da, 4A’nınki ise Kazakistan’da gerçekleşmiştir.

Ülkemizin yerli uydu çalışmalarından yazının ilerleyen kısmında bahsetmek üzere, uyduları yapay ve doğal olarak ayırıp, yapay uyduların irtifalarına göre sınıflandırılmasına bir bakalım. Yörüngeler yalnız irtifaya göre değil; merkeze, dışmerkezliliğe ve yörünge eğikliğine göre de sınıflandırılabilir.

ADY – Alçak Dünya Yörüngesi (İng. Low Earth Orbit-LEO)

Yerden 160 km ile 1000 km arasına yerleştirilen ADY uyduları kapsama alanları küçük olmasına binaen en az 40 tanesi ile küresel kapsama alanı (KKA) oluşturmak mümkündür. Yere bu kadar yakın oldukları için Yer Çekimi’nden kolaylıkla etkilenirler ve sık sık konumlandırılmaları gerekir. Bu da fazladan enerji harcamak demektir ve uydunun ticari ömrünün kısalmasına sebep olur.

*Uluslararası Uzay İstasyonu – UUİ (İng. International Space Station- ISS) bu yörüngede bulunmaktadır. Neredeyse tüm mürettebatlı misyonlar bu yörüngede gerçekleşmektedir.

*Veri aktarımında gecikme süresi ortalama 0.05 saniyedir.

*Ortalama ömürleri 3 – 7 yıldır.

ODY – Orta Dünya Yörüngesi (İng. Medium Earth Orbit- MEO)

Kapsama alanları ADY uydularına göre daha fazla olduğu için KKA oluşturmak için 10-15 tanesi yeterli olmaktadır. Yörüngenin 10.000. kilometresi ile 20.000. kilometresi arasındadırlar. Dünya çevresindeki radyasyon kuşakları hakkında veri toplamak için üretilen Van Allen Uzay Araçları haricinde ADY ve ODY arasına herhangi bir uzay aracı yerleştirilmez çünkü Van Allen Kuşağı’ndaki statik elektirk uyduların mekanik ve elektronik yapısına zarar vermektedir.

*Veri aktarımında gecikme süresi ortalama 0.10 saniyedir.

*Ömürleri ortalama 10 – 15 yıldır.

EDY – Eşzamanlı (jeosenkron) Dünya Yörüngesi (İng. Geostationary Earth Orbit- GEO)

Ekvator düzleminde bulunan EDY uyduları Ekvator’dan yaklaşık olarak 36.000 km uzaklıktadır. Bu yörüngede bulunan uyduları yerle aynı hıza sahip oldukları için konumlandırmaları daha kolaydır. EUY’lerin dolanma dönemleri de yer ile aynıdır. Neredeyse bütün TV uyduları bu yörüngeye yerleştirilir; uydu çanağını bir defa TÜRKSAT’a ayarlarsınız ve çanağın konumunda bir değişiklik meydana gelene kadar kesintisiz seyredersiniz.

* Sebebinden yukarıda bahsedildiği üzere haberleşme ve meteoroloji uyduları bu yörüngede bulunur.

*Veri aktarımında gecikme süresi ortalama 0.25 saniyedir.

*Ortalama ömürleri 10 – 15 yıldır.

YEY – Yüksek Eliptik Yörünge (İng. High Eliptic Orbital- HEO)

Dünya’ya uzaklığı yörüngenin geometrik özelliğinden dolayı değişmektedir.

KDY – Kutup Dünya Yörüngesi (İng. Polar Earth Orbit- PEO)

Kutuplarda geniş kapsama alanı oluşturulmasını sağlayan uydular bu yörüngededir.

Türkiye’nin Uzaydaki Gözlem Uyduları

BİLSAT

BİLSAT projesi Türkiye’de küçük uydu teknolojilerinin desteklenmesi için başlatılmıştır. SSTL firması ile ortak olarak gerekli alt yapı ve yer istasyonu kurulmuştur. Görev yükü olarak TÜBİTAK UZAY (eski adıyla BİLTEN) ve yerli sanayiinin destekleriyle GEZGİN ve ÇOBAN Türkiye’de tasarlanarak üretilmiştir. 2003 yılında yörüngeye yerleştirilen BİLSAT’ın görevi 2006’da sona ermiştir. BİLSAT’tan sonra çalışmalar ikinci uzaktan algılama uydumuz olan RASAT üzerine yoğunlaşmıştır.

RASAT Yer Gözlem Uydusu

2011’de göreve başlayan RASAT; Devlet Planlama Teşkilatı tarafından desteklenerek, TÜBİTAK UZAY tarafından Türkiye’de tasarlanıp üretilen, tasarım, üretim ve test aşamalarının tamamı Türk mühendis ve teknisyenleri tarafından TÜBİTAK UZAY tesislerinde tasarlanan ilk yer gözlem uydusudur.


Tübitak Uzay’dan alınmış Rasat görev yükü

Aynı zamanda Türkiye’nin BİLSAT uydusundan sonra ilk yer gözetleme uydusudur. Haritacılık, afet ve çevre izleme, şehircilik ve planlama gibi alanlarda faaliyet gösterecektir. RASAT Uydusu 7.5 m çözünürlükte elektro-optik görüntüleme sistemine ve ilk milli görev yüklerinden BİLGE (Uçuş Bilgisayarı), GEZGİN 2 (Görüntü Sıkıştırma Birimi) ve X-Bant Verici (100 Mbit/s hızında görüntü indirme) birimlerine sahiptir.

“TÜBİTAK UZAY “Uydu Görüntü İşleme ve Geoportal Oluşturma Projesi” kapsamında gözlem uydularından elde edilen görüntülerin internet ortamında paylaşılabilmesi amacıyla GEZGİN Portalını geliştirilmiştir. RASAT’tan alınan 10.487.700 km2 alanı kapsayan 11653 kare görüntü Gezgin Portalında mevcuttur. Türkiye Cumhuriyeti kimlik numarası bulunan herkes e-devlet şifrelerini kullanarak Gezgin Portalına giriş yapıp ve tüm görüntüleri ücretsiz olarak bilgisayarlarına indirebilmektedir.”

LAGARİ – Yüksek Çözünürlüklü Mikro Yer Gözlem Uydusu*

STM tarafından geliştirilen Türkiye’nin ilk yüksek çözünürlüklü mikro yer gözlem uydusu LAGARİ; sahada taktiksel görüntü ihtiyacının yakın-gerçek zamanlı karşılanması, genel haritalama, orman ve bitki örtüsünün takibi, tarım alanlarının incelenmesi, doğal afet takibi gibi amaçlara yönelik görev yapacaktır. Uzay teknolojilerinde tamamlayıcı uydu olan LAGARİ, Alçak Dünya Yörüngesinde görev yapacak olup görev yükü olarak siyah-beyaz ve renkli nokta/şerit görüntü alma kabiliyetlerine sahip yeni nesil elektro-optik kamera taşıyacaktır. LAGARİ mikro uydu kategorisinde 60-65 kilogram ağırlıkta hedeflenen çözünürlükte görüntü sağlama yetkinliği ile bu konuda dünyadaki ilklerden biri olacak.

Göktürk – 1

Güneş ile eşzamanlı yörüngede olan Göktürk – 1 Dünya üzerinde herhangi bir bölgeden coğrafi kısıtlama olmaksızın görüntü alabilecek olan Göktürk – 1, Fransız Guyana’sından TSİ 16.51.44’de fırlatılmıştır. Yaklaşık 70 dk. sonra TSİ 18.02.11’de uydu ile ilk temas başarı ile sağlanmıştır. Mevcut durumda uydu operasyonları Keşif Uydu Komutanlığı/Ahlatlıbel’de Telespazio SpA. ve Keşif Uydu Tabur K.lığı personeli tarafından birlikte yürütülmektedir.

“Göktürk-1 Projesi ile, askeri istihbarat amaçlı yüksek çözünürlüklü görüntü elde edilmesinin yanı sıra, uzay ve uydu sistemlerine yönelik teknoloji, uzman insan gücü ve altyapı geliştirilmesi, orman alanlarının kontrolü, kaçak yapılaşmanın takibi, doğal afet sonrası en kısa sürede hasar tespiti, ürün rekolte tespiti, coğrafi harita verilerinin üretilmesi gibi pek çok sivil faaliyet alanında da ihtiyaçlara cevap vermesi planlanmıştır.”

Projenin önemli stratejik hedeflerinden biride, gelecekteki gözlem ve haberleşme uydularının yurtiçinde üretilmesine yönelik kritik bir altyapı olan Uydu Montaj, Entegrasyon ve Test Merkezine (USET) sahip olmasıdır.

Göktürk -1 hakkında detaylı ve teknik bilgi için https://www.defenceturk.net/gokturk-1 adresini ziyaret edebilirsiniz.

Göktürk – 2

Göktürk – 1 gibi Güneş zamanlı yörüngede bulunan Göktürk – 2’nin sistemi ve göreve ilişkin tasarım, üretim ve test aşamaları milli olarak gerçekleştirilmiştir. 2012 yılında Çin’den fırlatılan uydumuz, ülkemizde özgün olarak geliştirilen ilk yüksek çözünürlüklü yer gözlem uydusudur. 18 Aralık 2012 tarihinde Türkiye saati ile 18:13’te Çin’den uzaya fırlatılan Göktürk – 2, fırlatmadan 12 dakika sonra 700 km görev yörüngesine yerleşmiştir. Uydu tarafından çekilen görüntüler, Ankara’da bulunan yer istasyonuna indirilmeye başlanmıştır.

Göktürk – 2 hakkında detaylı bilgi için https://www.defenceturk.net/gokturk-2 adresini ziyaret edebilirsiniz.

Türkiye’nin Uzaydaki Haberleşme Uyduları

Türksat 3A

2008 yılında fırlatılan Türksat 3A, Türksat 1C ve 2A’nın trafiğini azaltmak ve mevcut akışı hızlandırıp maliyeti düşürmek amacıyla gönderilmiştir. Uydunun inşasında 22 Türk mühendisi Fransa’yla beraber çalışmıştır. Görev ömrü yaklaşık 20 yıl olan uydu, geniş kapsama alanı sayesinde televizyon yayıncılığının yanı sıra, ses, veri ve internet aktarımı içinde kullanılmaktadır. Yukarıda bahsettiğimiz gibi uydular genellikle yörünge veya Güneş izler bir sistemle yönelimlerini gerçekleştirirler. 3A ise farklı olarak yıldızizler (star tracker) bir sistemle yönelimini gerçekleştirir. TÜBİTAK UZAY’ın İMECE projesi kapsamında Türkiye’ye yıldızizler sistem alt yapısı kurulması planlanmaktadır.

Türksat 4A

EDY’de görevini icra eder. 2014 yılında fırlatılan 4A mevcut uydularımızla karşılaştırıldığında daha güçlü bir sinyal sistemine sahipitir. Görev ömrü 30 yıl olarak hesaplanıyor.

Türksat 4B

2015 yılında Kazakistan’dan fırlatılan Türksat 4B ile Ka bant üzerinden daha az maliyetle daha hızlı internet erişimine olanak sağlanmıştır. Türksat 4B’nin üretiminde Mitsubishi Electric ile ortak çalışılmıştır.

Yazı boyunca Türkiye’ye ait farklı uydulardan bahsettik. Bilindiği üzere hepsi tamamen yerli üretim saymak doğru olmaz. Zaten bugün kendi uydusunu tamamen yerli imkanlarla üreten 10 ülke vardır. Türkiye henüz bu ülkelerden olmasada yarışta yerini almak için adımlar atmaya başlamıştır. Asıl amaç altyapı hazırlığıdır. Bugüne kadar TUA için getirilen önermelerin hiçbirinde şimdi gelinen noktaya kadar gelinmemiştir. Üretim ve test aşamasının daha az maliyetli ve de az riskli hale getirilmesi için yapılanları düşünecek olursak atılan her adımla kazanılan deneyimlerin önemi daha anlaşılabilir hale gelebilir.