Türksat 6A'nın fütüristik iyon motoru: HALE-1500

Türksat 6A, yüzde 80'in üzerindeki yerlilik oranıyla birlikte 9 Temmuz tarihinde fırlatıldı ve yörüngeye ulaştı. Kısa bir süre önce ise Türksat 6A, 82 dakika süren ilk itki ateşlemesini başarıyla tamamlayarak yörünge yükseltme manevrasını yaptı. Ancak uydunun üzerinde ilginç bir itki sistemi yer alıyor; TÜBİTAK UZAY tarafından geliştirilen HALE-1500 motoru . Peki HALE-1500 nedir ve neden bu kadar özel?

Uzay araçlarında birden fazla tahrik kullanılıyor. Bunlardan birisi olan Hall etkili itki motoru (HET), itici gazın bir elektrik alanı tarafından hızlandırıldığı iyon itici türünde bir motor. Edwin Hall'un keşfine dayanan Hall-etkili iticiler, aslında filmlerde gördüğümüz motorların gerçeğe dönüşmüş halleri. 1971'den beri 240'tan fazla itici uzayda uçuş yapan motorlar şimdiye kadar yüzde 100 başarı oranına sahip oldu. Örneğin SpaceX'in Starlink uydularında bu Hall iticileri kullanılıyor. Aslında eski bir teknoloji olsa da henüz son on yıllarda üzerinde durulmaya başlanan bir teknoloji olduğunu da belirtelim.

Hall etkili itki nedir? Nasıl çalışıyor?

Hall etkili itki motorlarında silindir biçiminde bir ucu kapalı diğer ucu açık bir plazma odası bulunuyor. Plazma odasının kapalı ucunun merkezinde halka biçiminde bir anot yer alıyor. Yüksek enerjili elektronları oluşturan katot, plazma odasının dışına konumlandırılıyor. Plazma odasının merkezinde ve etrafında ise manyetik alan oluşturan mıknatıslar bulunuyor.

Bu iticilerde ilk olarak anot ve katot arasına bir yüksek gerilim uygulanıyor. Anot, bir gaz akışını (genellikle ksenon) iyonize ediyor, yani gaz moleküllerini pozitif yüklü iyonlara ve serbest elektronlara ayrıştırıyor. Mıknatıslar ile oluşturulan manyetik alan, elektronları anottan katoda doğru düz bir çizgide hareket etmek yerine bir spiral yol izleyecek şekilde yönlendiriyor. Elektronlar, manyetik alanın etkisiyle anottan katoda doğru hareket ederken bir Lorentz kuvveti ile karşılaşırlar. Bu, Hall etkisi olarak bilinir. Bu kuvvet, elektronların hareketini bir dairesel yörüngeye zorlar ve bu yörüngede dolanırken anot bölgesindeki plazmanın içinde kalmalarını sağlar.

Elektronlar spiral bir yol izleyerek hareket ederken, pozitif yüklü iyonlar ise doğrudan anottan katoda doğru hızlanıyor. Bu iyonlar, iticinin egzozundan yüksek hızda çıkarak Newton’un üçüncü yasasına göre (etki-tepki) bir itme kuvveti oluşturuyor. Bu kuvvet de uzay aracının hareket etmesini sağlar.

TÜBİTAK HALE-1500

TÜBİTAK UZAY, tarafından birkaç yıldır üzerinde çalışılan Hall Etkili İtki Motoru Geliştirme Altyapı Projesi (HALE) ile telekomünikasyon ve yer gözlem uydularının itki sistemlerinin üretilmesi amaçlanıyordu. Türksat 6A uydusunda ise bu projeden çıkan HALE-1500 itki motoru kullanılıyor. HALE-1500, Türksat 6A için asgari olarak 70 milinewton (mN) itki üretebiliyor. Motor, özgül olarak 1.500 saniye itki sağlıyor ve yüzde 45 verimlilikte çalışıyor. Verimlilik diğer Hall iticiler ile benzer seviyede. Ancak daha gelişmiş tasarımlarda yüzde 75 seviyelerine de ulaşılmış durumda. Motor, ksenon (xenon), kripton ve argon gazlarıyla çalışabiliyor.

Ayrıca bkz.

Türkiye'nin ilk yerli haberleşme uydusu Türksat 6A fırlatıldı

Kimyasal roket motorlarında kimyasal tepkime sonucu roketten dışarı atılan maddeler ile itki sağlanırken elektrikli itki motorlarında ise motordan dışarı atılan maddeler elektrik enerjisi kullanılarak hızlandırılarak itki sağlanıyor. İhtiyaç duyulan elektrik enerjisi güneş panellerinden karşılanabiliyor. Elektrikli itki motorları kimyasal roket motorlarına kıyasla çok daha az yakıt kullanarak aynı miktarda itki oluşturabiliyor.

Öte yandan bu motorlar Dünya'dan fırlatma yapmak ve yüzeyde kullanmak için uygun değil. Zira Dünya şartlarında çok kısa sürede çok fazla miktarda itki oluşturulması gerekiyor. Ancak uzayda uzun süreli itki üretmek için Hall etkili elektrik motorları veya doğrudan iyon itki motorlar daha elverişli. Bu elektrik itki motorları ile yavaş yavaş ancak uzun sürelerde itki sağlanabilir. Türkiye'nin Ay programı hedefleri ve takım uydu projeleri bulunuyor. Tübitak tarafından geliştirilen Hall etkili motorlar bu görevlere büyük katkılar sağlayabilir.

Tübitak HALE-1500 özellikleri

1.500 W a kadar nominal güç
Asgari 70 mN itki
Asgari 1.500 saniye özgül itki
Asgari % 45 verim
Azami 35 derece kuyruk gazı açısı (toplam azami 70 derece)
250-300 V anot gerilimi
3-5,5 A anot akımı
4,5 kg kütle
Yakıt olarak Xenon, Kripton ve Argon gazları ile çalışabilmekte.

(Güncellendi: 26.8.2024, 16:14)

Haberi DH'de Gör Yorumlar ve Diğer Detaylar