Black Arrow roketi: nasıl çalıştı, kaç kez uçtu, teknik özellikleri

Black Arrow ("Kara Ok"), Birleşik Krallık'ın geliştirdiği üç kademeli, sıvı yakıtlı bir uydu fırlatıcısıydı; 28 Ekim 1971'de Prospero uydusunu alçak Dünya yörüngesine çıkararak ülkenin kendi roketiyle yaptığı ilk ve tek başarılı yörünge fırlatmasını gerçekleştirdi. 1969-1971 arasında dört kez uçtu; program ekonomik gerekçelerle iptal edildi ve roket 11/2026 itibarıyla emekli.

Kim yaptı, ne işe yarayacaktı?

Black Arrow, Royal Aircraft Establishment'ın (RAE) önceki Black Knight roketine dayalı fırlatıcı çalışmalarından doğdu. 1964 sonbaharında hükümet tarafından onaylandı; ana yüklenici önce Saunders-Roe'ydu, sonra şirketin birleştiği Westland Aircraft oldu. Birinci ve ikinci kademe motorları Bristol Siddeley'in Warwickshire'daki Ansty fabrikasında üretildi; kademeler Wight Adası'ndaki East Cowes'ta birleştirildi ve her roket gemiyle Avustralya'ya taşındı. Program, resmî olarak sivil bir girişimdi; adı, Tedarik Bakanlığı'nın araştırma programlarına "renk + isim" biçiminde verdiği gayriresmî kodlardan (Rainbow Codes) gelir.

İlk hedef, daha büyük uzay araçları için sistemlerin sınanacağı, yaklaşık 317 libre (yaklaşık 144 kg) ağırlığında bir yükü alçak yörüngeye çıkaran küçük bir roketti. Black Arrow'un yıllık bütçesi yaklaşık 3 milyon sterlindi; roket, Black Knight ve Blue Steel füzelerinde denenmiş teknolojiyi mümkün olduğunca yeniden kullanarak maliyeti düşürmeyi amaçladı. Kırmızıya boyanan burun konisi (fairing) uzaktan görünürlüğü artırıyordu ve roket gayriresmî olarak "Ruj Roketi" diye anıldı.

Nasıl çalışır?

Black Arrow üç kademeliydi. Birinci ve ikinci kademe sıvı yakıtlı motorlarla çalışırdı; yakıt olarak RP-1 gazyağı, yükseltgen olarak yüksek test peroksit (yüzde 85 hidrojen peroksit ve yüzde 15 su) kullanıldı. Optimum karışım oranı yaklaşık 7 olduğundan yükseltgen deposu birçok çağdaşından büyüktü; yükseltgen tankı yakıt tankının altındaydı.

• Birinci kademe: Gamma 8 motoru, yaklaşık 256,4 kN itki, sekiz yanma odası. Kaynaklarda çalışma süresi yaklaşık 127-131 saniye olarak geçer. Yanma odaları çiftler hâlinde yatırılabiliyordu; yön denetimi motor itkisinin yönlendirilmesiyle sağlandı.
• İkinci kademe: Gamma 2, iki yanma odası, yaklaşık 68,2 kN itki, yaklaşık 116 saniye. İkinci kademe yaklaşık 2,9 m uzunluğunda ve 1,37 m çapındaydı.
• Üçüncü kademe: Waxwing katı yakıtlı motor, yaklaşık 27,3 kN itki, yaklaşık 55 saniye. Bu kademede yön denetim sistemi yoktu; uzay boşluğunda dönerek (saniyede yaklaşık 3 devir) dengelenirdi.

Uçuş şöyle ilerlerdi: yaklaşık 257. saniyede ikinci kademe kapanır, roket yörüngenin en yüksek noktasına doğru süzülürdü. Bu sürüşte doğru yönelim, bir reaksiyon denetim sistemiyle korunurdu. Üçüncü kademe altı küçük Imp roketiyle döndürülür, ayrılır ve on saniye sonra ateşlenirdi. Yük, üçüncü kademe tükendikten yaklaşık bir dakika sonra serbest bırakılırdı; fırlatıştan uydunun ayrılmasına R3 uçuşunda 710 saniye geçti. Güdüm sistemi, iptal edilen BAC TSR-2 bombardıman uçağınınkinden türetilmişti. Yörüngeye girmek için gereken yaklaşık 7,8 km/s hızın büyük bölümü, roket denklemi uyarınca kademelerin boşalan kütleyi atmasıyla kazanıldı. Kademeler yeniden kullanılmadı; Black Arrow tek kullanımlıktı.

Teknik özellikler

Özellik	Değer
Yükseklik	13 m
Çap	2 m
Kalkış kütlesi	18.130 kg
Kademe	3
Birinci kademe	Gamma 8, yaklaşık 256,4 kN
İkinci kademe	Gamma 2, yaklaşık 68,2 kN
Üçüncü kademe	Waxwing (katı), yaklaşık 27,3 kN
Yakıt	RP-1 gazyağı ve yüksek test peroksit (ilk iki kademe)
Alçak yörüngeye yük	135 kg (220 km), 102 kg (500 km)
Fırlatma yeri	Woomera (Avustralya), LA-5B

Standart hâliyle Black Arrow, çağdaş uyduların bir kısmını yerdurağan yörüngeye çıkaracak yüksekliğe ulaştıramıyordu; bu nedenle tabloda yerdurağan geçiş yörüngesine yük satırı yoktur. Kapasiteyi artırmak için sekiz Raven katı yakıtlı yardımcı roket eklemek, roketi Blue Streak'ın üstüne oturtmak ya da Gamma motorlarını daha güçlü Larch ile değiştirmek gibi türevler önerildi, ama hiçbiri üretilmedi.

Uçuş geçmişi

Dört uçuşun hepsi Woomera'daki LA-5B rampasından yapıldı:

Uçuş	Tarih	Yük	Sonuç
R0	Haziran 1969 sonu	Yok	Başarısız (yönlendirme arızası; yörünge altı)
R1	4 Mart 1970	Yok	Başarılı (yörünge altı sınama)
R2	2 Eylül 1970	Orba	Başarısız (ikinci kademe basınçlanmadı)
R3	28 Ekim 1971	Prospero	Başarılı (yörüngeye ulaştı)

İlk uçuşta bir elektrik arızası, birinci kademenin yanma odası çiftlerinin ileri geri sallanmasına yol açtı; roket rampadan çıkmadan kontrolsüz dönmeye başladı, yaklaşık bir dakika sonra parçalanmaya başladı ve menzil güvenliği tarafından imha edildi. R1 ise tümüyle başarılı bir yörünge altı sınamaydı. R2, Birleşik Krallık'ın ilk uydu fırlatma girişimiydi ve ilk "tam" uçuştu: ikinci kademenin yükseltgen basınçlandırma sisteminde bir sızıntı yüzünden kademe erken kapandı; üçüncü kademe ateşlendi ama roket yörüngeye ulaşamadı ve Carpentaria Körfezi üzerinde yeniden atmosfere girdi. Uçuş sonrası yapılan kapsamlı incelemede tasarımda temel bir hata bulunmadığı, yalnızca küçük değişiklikler gerektiği sonucuna varıldı.

R3, Prospero'yu 28 Ekim 1971'de 04.09 GMT'de yörüngeye çıkardı. Böylece Birleşik Krallık, uydusunu kendi geliştirdiği roketle yörüngeye çıkaran altıncı ülke oldu. Program kapalı olduğundan sayılar artık değişmez: dört uçuşun ikisi başarılı oldu (biri yörünge altı sınama, biri yörünge uçuşu); iki uydu denemesinin ise yalnız biri yörüngeye ulaştı.

İptal kararı bundan önceydi: Ticaret ve Sanayi Bakanlığı'ndan Frederick Corfield, Black Arrow programının sona erdiğini 29 Temmuz 1971'de Avam Kamarası'nda duyurdu. Gerekçe ekonomikti: Savunma Bakanlığı, benzer yük kapasitesindeki Amerikan Scout roketini kullanmanın daha ucuza geleceğini hesaplamıştı. R3 roketi fırlatma alanına gönderilmiş olduğundan fırlatılmasına izin verildi. NASA'nın daha önce Birleşik Krallık yüklerini ücretsiz fırlatma teklifi ise Black Arrow iptal edilince geri çekildi. Woomera'daki tesisler son uçuştan sonraki bir yıl içinde söküldü; çalışan mühendislerin yarısı işten çıkarıldı. Fırlatılması planlanan R4 hiç uçmadı ve Londra'daki Bilim Müzesi'nde sergileniyor. R4'e ayrılan X-4 uydusu ise 9 Mart 1974'te California'daki Vandenberg üssünden bir Scout D-1 roketiyle fırlatıldı.

Taşıdığı önemli görevler

Black Arrow'un yörüngeye çıkardığı tek yük Prospero (X-3) oldu. Sitede bu uydunun görev sayfası yok. Prospero'ya ilişkin doğrulanan bilgiler şunlardır:

• Royal Aircraft Establishment'ın Farnborough'daki merkezinde yapıldı; fırlatma kütlesi yaklaşık 66 kg'dı. Başlangıçta Shakespeare'in "Bir Yaz Gecesi Rüyası"ndaki Puck'ın adını taşıyordu, sonra "Fırtına" oyunundaki Prospero adını aldı.
• Uzay ortamının haberleşme uydularına etkisini inceleyen deneyler taşıdı: iki deneysel güneş pili düzeni, seryum oksit bazlı bir güneş pili kaplaması, telemetri ve güç sistemleri ile bir mikrometeorit algılayıcısı.
• Fırlatma sırasında Waxwing üçüncü kademesi ayrıldıktan sonra Prospero'ya çarptı ve dört anteninden birine zarar verdi; uydu buna rağmen görevini tamamladı.
• 1973'e kadar çalıştı; sonrasında 25 yılı aşkın süre boyunca yılda bir kez sinyalle iletişim kuruldu.

Yörüngeye giren ilk İngiliz uydusu ise Ariel 1'di; Nisan 1962'de bir Amerikan roketiyle fırlatılmıştı. Prospero, İngiliz yapımı bir roketle çıkan ilk İngiliz uydusudur. Bu çalışmalar, ülkenin uzay ajansları ve yapay uydular alanındaki kimliğinin tarihsel temelini oluşturur.

Benzer roketlerle karşılaştırma

Black Arrow, Batı Avrupa'da ulusal imkânlarla yörüngeye uydu çıkaran iki roketten biridir; diğeri Fransız Diamant'tır. İngiliz roketi daha kısa ve daha hafifti, kapasitesi de daha düşüktü:

Roket	Yükseklik	Kalkış kütlesi	Alçak yörüngeye yük
Black Arrow	13 m	18.130 kg	135 kg (220 km)
Diamant B	23,5 m	26.900 kg	190 kg (200 km, 5°)

Black Arrow'un birinci kademesinin çapı (2 m), Avrupa'nın ortak Europa roketinin ikinci kademesi Coralie ile aynı seçilmişti; böylece Blue Streak ile uyumlu olacak ve gerekirse Coralie'ye yedek olabilecekti. Birleşik Krallık sonunda Europa'dan çekilme yoluna gidip Black Arrow'a yöneldi. Bugün küçük uydu fırlatıcıları arasında Electron gibi roketler benzer bir pazara hizmet eder. Avrupa'nın bugünkü fırlatıcıları ise Vega-C ve Ariane 6'dır; işletimi Arianespace yapar. Avrupa'nın ortak uzay çabası için Avrupa Uzay Ajansı (ESA) sayfasına bakılabilir.

Sık sorulan sorular

Black Arrow kaç kez uçtu?

1969-1971 arasında dört kez: ikisi yörünge altı sınama, ikisi uydu fırlatma girişimiydi. Birinci ve üçüncü uçuş başarısız, ikinci ve dördüncü uçuş başarılı oldu.

Ne kadar yük taşıyabilirdi?

220 km yükseklikteki alçak yörüngeye yaklaşık 135 kg, 500 km yüksekliğe yaklaşık 102 kg. Yerdurağan yörünge için tasarlanmamıştı.

Türkiye'den yük taşıdı mı?

Hayır. Black Arrow'un yörüngeye çıkardığı tek yük, İngiliz Prospero uydusuydu.

Neden iptal edildi?

Savunma Bakanlığı, benzer kapasitedeki Amerikan Scout roketinin kullanılmasının daha ucuz olduğunu hesapladı; program 29 Temmuz 1971'de iptal edildi. Prospero'yu taşıyan son uçuşa ise izin verildi.