Uçaklar Neden Uzaya Çıkamaz?
Binlerce kilometre yükseğe çıkan uçaklar sizce uzaya çıkabilir mi? Ya da çılgın bir pilot uzaya çıkmak isterse, rotasını gökyüzüne çevirebilir mi? Hiç düşündünüz mü?
“Uzaya çıkan uçaklar” muhtemelen size de olağandışı geliyor. Şayet böyle bir şey mümkün olsaydı, binlerce uçak uzaya gidip gelirdi, biz de bunlardan birine elbet binerdik değil mi? 🙂
Büyük yolcu uçakları yaklaşık 12 kilometreden (7,5 mil) daha yükseğe uçamaz. Tabii burada bir zamanların süpersonik ticari uçağı “Concorde” ları istisna saymak gerekir.
Concorde’lar zamanında 18,3 kilometre yüksekliğe kadar çıkabiliyordu. Bir istisnamız da NASA’nın 29,5 kilometre yükseğe çıkan “Helios” isimli uçağı. Zaten şekilde gördüğünüz gibi bu uçağa “normal” bir uçak demek de pek mümkün değil.
Helios güneş enerjisiyle çalışan motorsuz bir uçak olarak NASA’nın teknoloji gösterisi amacıyla havalandırılmıştır. Gündüz saatleri boyunca irtifa kazanan bu uçak, sonunda 30 kilometrenin biraz altında bir yüksekliğe erişerek, motorsuz uçuş rekorunu kırmıştır
Bizlerin kullandığı ticari yolcu uçakları genelde yerden 8,5-11 kilometre yükseklik aralığında uçar. Ama uzaya çıkmak için gerekli en kısa mesafe 100 kilometredir. Dünyanın sınırı hayal ettiğinizden çok daha ötededir. Uçakların bu seviyeye çıkması kesinlikle mümkün değildir. Peki, asıl sorumuzu soralım “Neden uçaklar bu kadar yükseğe çıkamaz, uzayda uçamaz? Neden roketlere ihtiyacımız var?
NASA resmi web sitesinde bu soruyu yanıtlıyor aslında. Uçakların uzayda uçamamasının ana nedeni hava olmamasıdır. NASA’ya göre, büyük ticari uçaklar tipik olarak 7,5 milden daha yükseğe uçamaz. Bu yükseklikte hava, büyük bir uçağı taşıyacak kadar yoğun değildir. Havanın varlığı olmadan, ne büyük bir uçak ne de küçük bir uçak kaldırma kuvveti yaratamaz.
Öncelikle uçakların uçma prensibini hatırlayalım (Uçaklar Nasıl Uçar?). Uçağı havada tutan uçağın kanatlarıdır. Kanatlar, havanın onları yukarı doğru iterek yerçekimine karşı koyacağı şekilde tasarlanmıştır (Kanat Tasarımları). Geniş kanatlar boyunca hareket eden hava uçakların havada asılı kalmasını sağlar. Kanatlar altındaki yukarı itiş ve üstündeki hava akışı sayesinde, uçaklar yerçekimine karşı gelerek yükselir. İşin aslı, hava akımı uçmayı sağlar.
Ancak uçaklar irtifa kazandıkça belli bir yerden sonra havanın yoğunluğu düşer ve hava seyrelir. Yukarı çıktıkça hemen hemen hiç hava kalmayana kadar hava incelir ve incelir… Hava yoğunluğunun düşmesi başta yavaş olur, ancak belli bir yükseklikten sonra çok daha hızlı düşmeye başlar. Sonraysa tamamen yok olur. Yani, uzayda hava yok denecek kadar azdır. Başka bir deyişle, yukarıda neredeyse bir boşluk vardır. Uçakların ise havada kalabilmesi yani uçabilmesi için “hava”ya ihtiyacı vardır. Bu da uçakların uzayda uçamamasının ana nedenidir.
Dünya yörüngesinde en alçaktaki uzay aracı bile yeryüzünden yaklaşık 20 km yüksektedir. Yani, alışık olduğumuz yoğun havanın çok daha üstünde ve herhangi bir uçağın ulaşabileceğinden çok daha yüksekte…
Anlayacağınız, bir hava aracını Dünya’nın en alçak yörüngesine bile getirmek için bir roket gerekir. Peki, roketin uçaktan farkı nedir?
Roketler yakıtlarını yakmak için uçaklar gibi havaya bağımlı değildir. Uçakların uzayda uçamamasının bir başka nedeni de “yanma” oluşturmak için havaya ihtiyaç duymalarıdır. Uçaklar, motorlarının yanma odasında jet yakıtı ve havanın bir kombinasyonunu yakarlar. Jet yakıtı ve hava yanarken, uçağı havada itmek için bir itme kuvveti üretilir. Tıpkı yanmalı gaz motorlu otomobiller gibi yanma sürecinin bir parçası olarak “hava” kullanılır. Bir uçak uzayda uçarsa, motorlarını beslemek için temiz havayı ememez ve bu da tahrik kaybına neden olur.
Roketler ise, 17. yüzyılın sonlarında parlak bilim adamı Isaac Newton tarafından keşfedilen bazı temel doğa yasalarından yararlanır. Bunlardan Newton’un üçüncü yasası olan etki-tepki yasası; “iki cismin birbirine uyguladığı kuvvetler her zaman eşit ve zıt yönelimlidirler” diye geçer.
Şöyle düşünün, bir balonu havaya uçurduğunuzda ve sonra düğüm atmadan bıraktığınızda, hava balonun ağzından dışarı fırlar ve bu da balonu ters yönde iter. İşte aynı mantık roketlerde de vardır. Newton’ın bu yasası, güçlü bir roket yapmak için roketin gitmesi gerektiği yönün tersine çok sayıda yüksek hızlı malzeme fırlatması gerektiğini söyler. Çoğu roket, kendilerini Dünya’nın yüzeyinden uzay boşluğuna doğru itmek için yanan roket yakıtı ve yüksek hızlı egzoz gazları kullanır. Uçakların aksine, onları kaldırmak için havaya ihtiyaçları yoktur. Roketler, havanın yeterli oksijen sağlayamayacak kadar ince olduğu yerlerde çalıştığı için, bir roket kendi oksijenini tanklarda taşır ve yakmadan hemen önce yakıtıyla karıştırır. Yakıt olarak sıvı hidrojen kullanır. Hidrojen hafif ama çok güçlü bir roket yakıtıdır. Oksijenle tepkimesi sonucu enerji açığa çıkar. Ve işte roketimiz havada!
Kısacası, ne demiş Hacı Bektaş-i Veli “Bilim gerçeğe giden yolları aydınlatan ışıktır.” Umarız biz de sizi bilimsel bir cevapla aydınlatmışızdır. Keyifli okumalar dileriz… 🙂
Kaynak:
- spaceplace.nasa.gov
- sciencefocus.com
- nasa.gov
- monroeaerospace.com
