Energia roketi: nasıl çalışır, kaç kez uçtu, teknik özellikleri

Energia (Rusça yazılışıyla "Энергия"), Sovyetler Birliği'nin Buran mekiği programı için geliştirdiği süper ağır yük roketidir. Dört yan itici ile hidrojen yakan bir çekirdekten oluşur, alçak Dünya yörüngesine yaklaşık 100 ton taşıyabilir (kaynaklar 95-100 ton veriyor) ve yalnızca iki kez uçmuştur: 15 Mayıs 1987'de Polyus adlı deneme uydusuyla, 15 Kasım 1988'de insansız Buran mekiğiyle.

Roketi, Sovyetler'in Ay roketi N1'in ardından 1976'da başlayan çalışma sonucunda NPO Energia adlı kuruluş tasarladı; roket, ABD'nin Uzay Mekiği'ne yanıt olarak geliştirilen Buran programının parçasıydı. NPO Energia, 1974'te Korolev'in eski tasarım bürosu dahil birkaç bürodan birleştirilip Valentin Glushko'nun başına verilen kuruluştur; Glushko, roketin tümüyle sıvı yakıtlı motorlarla yapılmasına karar verdi ve 1989'daki ölümüne kadar programı yönetti. Roket, N1 için yapılmış altyapıyı kullandı; N1'in birleştirme binası Baykonur'daki 112 numaralı alanda duruyordu.

Energia'nın mekik taşıyıcısı olmanın ötesinde amacı, mekiğin alamayacağı kadar ağır yükler için bağımsız bir fırlatma aracı olmaktı. Nitekim ilk uçuşunda Buran yoktu; Polyus adlı ayrı bir yük taşıdı. İsmi, Rusça "enerji" sözcüğündendir.

Nasıl çalışır?

Energia'nın yapısı iki parçalı düşünülebilir: yanlarda dört yan itici (Blok A) ve ortada bir çekirdek (Blok Ts). Her ikisi de kalkışta çalışır; roketin kalkıştaki itkisinin büyük bölümünü yan iticiler verir.

Yan itici motorlar. Dört yan iticinin her biri RD-170 motoruyla çalışır. RD-170, gazyağı ve sıvı oksijen yakan, dört yanma odalı bir sıvı yakıtlı roket motorudur. Dört yan iticinin deniz seviyesindeki toplam itkisi yaklaşık 29.000 kilonewtondur (vakumda 32.000 kilonewton); iticiler yaklaşık 156 saniye yanar ve ayrılır. Yan iticiler, Zenit roketinin de temelini oluşturdu: Zenit, aynı motorları kullanan bir tasarımdır.

Çekirdek. Çekirdeğin dört RD-0120 motoru, sıvı hidrojen ve sıvı oksijen yakar. Deniz seviyesinde yaklaşık 5.800, vakumda yaklaşık 7.500 kilonewton itki üretirler ve 480-500 saniye boyunca çalışırlar. Çekirdek yaklaşık 59 metre uzunluğunda ve 7,75 metre çapındadır. Sıvı hidrojen, gazyağına göre kütle başına çok daha fazla itki verir: roket mühendisliğinde buna özgül itki denir. Bedeli, hidrojenin çok düşük yoğunluğu ve eksi 250 derece dolayında saklanması gereken bir sıvı olmasıdır; bu yüzden tankları büyüktür.

Bu düzene paralel kademelendirme denir: kademeler arka arkaya değil, aynı anda çalışır. Kalkıştaki en büyük sorun roketin kendi ağırlığıdır; yan iticiler bu ağır başlangıcı atlatır, tükenince ayrılıp atılır ve çekirdek çok daha hafiflemiş hâlde yoluna devam eder. Atılan her kuru kütle, geri kalan yakıtla daha fazla hız kazanılması demektir; bunun matematiği roket denklemi sayfasında anlatılıyor.

Ayrılma ve yörünge. Yan iticiler yaklaşık 156 saniye sonra ayrılır; çekirdek tek başına devam edip yükü bırakır. Son hızı yükün kendi motoru verir: Buran uçuşunda mekik 66,7 metre/saniyelik bir ateşleme yaparak 251 × 263 kilometrelik yörüngeye çıktı; Polyus da yörüngeye girmek için kendi motorunu kullanacaktı. Bu adım için yörüngeye oturma sayfasına bakılabilir.

İniş ve kurtarma. Energia tek kullanımlıktı; kademeleri geri alınmadı. Yeniden kullanılacak olan parça, roket değil Buran'ın kendisiydi.

Teknik özellikler

Özellik	Değer
Yükseklik	58,765 m (çekirdek yaklaşık 59 m)
Çap	çekirdek 7,75 m; yan iticilerle birlikte yaklaşık 17,65 m
Kalkış kütlesi	yaklaşık 2.400 ton
Kademe	2 (dört yan itici + çekirdek)
Yan itici motoru	4 × RD-170 (gazyağı / sıvı oksijen), toplam yaklaşık 29.000 kN (deniz seviyesi)
Çekirdek motoru	4 × RD-0120 (sıvı hidrojen / sıvı oksijen), yaklaşık 5.800 kN (deniz seviyesi), 7.500 kN (vakum)
Alçak Dünya yörüngesine yük	yaklaşık 100.000 kg (kaynaklar 95-100 ton veriyor)
Ay'a doğru geçiş yörüngesine yük	yaklaşık 32.000 kg
Yerdurağan geçiş yörüngesine yük	doğrulayamadım, yazmıyorum
Fırlatma yeri	Baykonur Uzay Üssü (ilk uçuş 250 numaralı alan, ikinci uçuş 110/37 numaralı rampa)

Alçak yörünge için Alçak Dünya yörüngesi sayfasına bakılabilir. Baykonur'un tarihi ve rampaları için Baykonur Uzay Üssü sayfasına bakın.

Uçuş geçmişi

Energia iki kez uçtu; ikisinde de roketin kendisi çalıştı.

• 15 Mayıs 1987, Polyus: Energia'nın ilk uçuşuydu. Roket kusursuz çalıştı ama taşıdığı uydu yörüngeye oturamadı. Polyus, tasarım gereği ters yönde fırlatılmıştı ve ayrıldıktan sonra doğru konuma dönmesi gerekiyordu; yönelimini değiştirirken planlanan 180 derece yerine 360 derece döndü ve ana motorunu yanlış yöne ateşledi; yavaşlayıp Pasifik Okyanusu üzerinde atmosfere girdi. Sebep roketin değil, yükün yönelim denetimindeki hatadır; kaynaklar yeterince sınanmamış bir eylemsizlik kılavuz sisteminden söz ediyor.
• 15 Kasım 1988, Buran: İkinci ve son uçuşta insansız Buran mekiği 03:00 UTC'de Baykonur'dan kalktı, iki yörünge turu attı ve yaklaşık 206 dakika sonra 06:24 UTC'de, tümüyle otomatik biçimde Baykonur'daki pistine indi. İniş, saatte yaklaşık 61 kilometrelik yan rüzgâra rağmen hedef noktadan yanal olarak yaklaşık 3, boylamasına yaklaşık 10 metre sapmayla gerçekleşti.

Energia projesi, 1993'te beş araç hâlâ mevcutken sona erdi. Sovyetler Birliği'nin 1991'de dağılması ve fon kaybı Buran'ı bitirdi, programın taşıyıcısı Energia da böylece sahipsiz kaldı. 12 Mayıs 2002'de Baykonur'daki 112 numaralı binanın çatısı çöktü; çökmede en az altı işçi öldü, uzaya çıkmış tek Buran mekiği ve geride kalan Energia çekirdekleri yok oldu. Dolayısıyla uçuşa hazır bir Energia bugün kalmadı.

Başarı oranını vermek zor: roketin kendisi iki uçuşta da çalıştı (2/2), ama ilk uçuşun yükü yörüngeye ulaşamadı. İki uçuşluk bir geçmiş, güvenilirlik hakkında istatistiksel bir çıkarım yapmaya yetmez.

Gerçekleşmeyen sürümler. Energia'dan türetilen birkaç tasarım kâğıtta kaldı. Energia-M, yan itici sayısını ikiye indiren küçültülmüş bir sürümdü; 1990'larda Proton'un yerini alması düşünüldü, ama 1993'teki yarışmada Angara'ya kaybetti. Vulkan, sekiz yan iticili, yaklaşık 200 ton yörüngeye taşıması öngörülen en büyük sürümdü; 1990-1993 arasındaki çalışma fon yetersizliği yüzünden bırakıldı. Bunlar hedef ve tasarımdır; hiçbiri uçmadı.

Yeniden kullanım

Energia'nın kendisi yeniden kullanılmadı ve yeniden kullanılmak üzere uçurulmadı. Yeniden kullanılabilir olan, Buran yörünge aracıydı; Buran'ın tek uçuşu bu yüzden, bir roketin değil bir mekiğin uçuşu olarak da hatırlanıyor. Kaynaklarda anılan Energia-2 tasarımı ise 1980'lerde düşünülen, tümüyle yeniden kullanılabilir bir sürümdü; ancak hiç inşa edilmedi.

Taşıdığı önemli görevler

• Polyus (Skif-DM), 1987: Sovyetler'in Amerikan Stratejik Savunma Girişimi uydularını vurmak için tasarladığı, megavat sınıfı karbondioksit lazeri olan bir yörünge silahı prototipi. 37 metre uzunluğunda, en fazla 4,1 metre çapında ve yaklaşık 80 ton kütleliydi. Yörüngeye ulaşamadı.
• Buran, 1988: Sovyetler'in Uzay Mekiği yanıtı; tek, insansız, otomatik inişli uçuş. Mekiklerin ABD tarafındaki karşılığı için Uzay Mekiği sayfasına bakılabilir.

Her iki görevin de sitede ayrı sayfası yok; bu yüzden ayrıntı vermedim.

Benzer roketlerle karşılaştırma

Roket	Yükseklik	Alçak yörüngeye yük	Durum
Energia	58,8 m	yaklaşık 100.000 kg	Emekli (2 uçuş)
Saturn V	111 m	140.000 kg	Emekli (13 fırlatma)
SLS Block 1	98 m	95.000 kg	Aktif
Falcon 9	69,8 m	22.800 kg (tek kullanımlık)	Aktif

Energia'nın alçak yörünge yükü SLS Block 1 ile aynı sınıftadır, Saturn V'in ise belirgin biçimde altındadır. Energia'nın boyu bu iki roketten kısadır; çünkü çekirdeğin yanına dizilmiş yan iticiler yapıyı yatayda genişletir. Rakamlar farklı referans yörüngelerde verildiği için bu kıyas yaklaşıktır. Energia'nın "süper ağır" sayılması, Uzay Mekiği'nin yük kapasitesinin çok üzerindeki yaklaşık 100 tonluk değerinden gelir.

Sık sorulan sorular

Energia kaç kez uçtu?

İki kez: 15 Mayıs 1987'de Polyus'la, 15 Kasım 1988'de Buran'la. Roketin kendisi ikisinde de çalıştı; Polyus ise yörüngeye ulaşamadı.

Energia ne kadar yük taşır?

Alçak Dünya yörüngesine yaklaşık 100 ton (kaynaklar 95-100 ton veriyor), Ay'a doğru geçiş yörüngesine yaklaşık 32 ton.

Energia neden artık uçmuyor?

Program Buran'la birlikte bitti. Sovyetler Birliği'nin dağılması ve fon kaybı Buran'ı sonlandırdı, Energia'ya duyulan ihtiyaç da ortadan kalktı. 1993'te program resmen durdu ve 2002'de çöken bir bina geride kalan donanımı yok etti. Motorları ise yaşıyor: RD-170'in türevleri bugün RD-180 (Atlas V), RD-191 (Angara) ve RD-181 (Antares) olarak uçuyor.

Türkiye'den bir uydu Energia ile fırlatıldı mı?

Hayır. Energia yalnızca iki kez uçtu ve taşıdığı yükler Polyus ile Buran'dı.