Vanguard roketi: nasıl çalıştı, kaç kez uçtu, teknik özellikleri

Vanguard, ABD Donanması Deniz Araştırma Laboratuvarı'nın (NRL) yönettiği Vanguard Projesi için Glenn L. Martin Company'nin ürettiği üç kademeli, 21,9 m boyunda bir uydu fırlatma roketiydi. Uluslararası Jeofizik Yılı (1957-1958) kapsamında ABD'nin bilimsel uydusunu yörüngeye çıkarmak için tasarlandı. 1959'da emekli oldu; 11 uydu denemesinin yalnızca üçü yörüngeye ulaştı. 11/2026 itibarıyla hiçbir Vanguard uçmuyor.

Roket, adını en çok başarısızlıklarıyla duyurdu. Yine de bıraktığı bir miras hâlâ gökyüzünde: ilk Vanguard uydusu ve onu taşıyan roketin üçüncü kademesi, insanlığın yörüngede kalan en eski yapay nesneleridir.

Kim yaptı, ne işe yaradı?

ABD, 1955'te Uluslararası Jeofizik Yılı için bir bilimsel uydu fırlatacağını açıkladı. Hedef, uydunun yörüngede deney yapması ve izlenmesiydi. Savunma Bakanlığı'nın özel yetenekler komitesi Ağustos ya da Eylül 1955'te Donanma'nın NRL teklifini seçti; teklif uydunun yerleştirilmesini, bilimsel deneyleri ve yer izleme ağını birlikte ele aldığı için öne çıkmıştı. Roketin ana yüklenicisi, daha önce Viking roketini yapmış olan Martin şirketi oldu. İlk iki test uçuşunda kullanılan araçlar, aslında kalan son iki Viking roketinin değiştirilmiş hâlleriydi.

NRL ile Martin, ilk tam kapsamlı deneme olan TV-3'ü saf bir test uçuşu olarak sundu. Ancak Sputnik 1 Ekim 1957'de yörüngeye çıkmıştı; TV-3'e yaklaşık 1,5 kg'lık küçük bir deney uydusu eklendi ve kamuoyu uçuşu ABD'nin Sputnik'e yanıtı olarak gördü.

Nasıl çalışır?

Vanguard üç kademeden oluşur. Kademe, kendi motoru ve yakıtı olan, işi bitince atılan bölümdür (ayrıntı için aşama maddesine bakılabilir). Birinci kademe General Electric X-405 motoruyla çalışır; yakıtı rafine gazyağı (RP-1), yükseltgeni sıvı oksijendir ve itkisi yaklaşık 125 kN'dir. İkinci kademede Aerojet AJ10-37 motoru yakıt olarak UDMH'yi, yükseltgen olarak nitrik asidi kullanır; itkisi 32,6 kN'dir. Üçüncü kademe katı yakıtlı küçük bir motordur: Grand Central 33KS2800 ya da Allegany X-248, itkisi yaklaşık 10,4 kN. Birinci kademe yaklaşık 144, ikinci kademe yaklaşık 120 saniye çalışır.

Üç kademenin mantığı basit bir fiziğe dayanır. Yörüngeye girmek için uydunun yatay hızı alçak yörüngede saniyede yaklaşık 7,8 km olmalıdır. Her kademe, kendinden önceki kademenin bıraktığı hıza kendi eklemesini yapar; boş tank atıldıkça geri kalan kütle azaldığı için aynı itki daha çok hız kazandırır (roket denklemi). Vanguard'da ilk iki kademe sıvı yakıtlı, sonuncusu katıdır; son itme, uyduyu hedef yörüngeye yerleştirir.

Program ilk iki uçuşunda (TV-0 ve TV-1) kalan Viking roketlerinin değiştirilmiş hâllerini kullandı. TV-2 (23 Ekim 1957) ise ilk gerçek Vanguard aracıydı: ikinci ve üçüncü kademeler boştu, ama birinci/ikinci kademe ayrılması ve üçüncü kademenin dönmeye başlaması başarıyla denendi.

Teknik özellikler

Özellik	Değer
Yükseklik	21,9 m
Çap	1,14 m
Kalkış kütlesi	10.050 kg
Kademe	3
Birinci kademe	1 × General Electric X-405 (GE XLR50), gazyağı (RP-1) + sıvı oksijen, yaklaşık 125 kN
İkinci kademe	1 × Aerojet AJ10-37, UDMH + nitrik asit, yaklaşık 32,6 kN
Üçüncü kademe	Katı yakıtlı: Grand Central 33KS2800 ya da Allegany X-248, yaklaşık 10,4 kN
Alçak yörüngeye yük	11,3 kg
Fırlatma yeri	Cape Canaveral, LC-18A

Yerdurağan geçiş yörüngesi için bir kapasite değeri yayımlanmamıştır; Vanguard bu iş için tasarlanmadı. Alçak yörünge kapasitesi (alçak Dünya yörüngesi) 11,3 kg ile, bugünün roketlerinin tonlarca taşıma gücüyle kıyaslanınca mütevazıdır.

Uçuş geçmişi

Vanguard 1956-1959 arasında uçtu. İlk iki test uçuşu (TV-0, 8 Aralık 1956; TV-1, 1 Mayıs 1957) değiştirilmiş Viking roketleriyle yapıldı. İlk gerçek Vanguard TV-2, 23 Ekim 1957'de uçtu. Uydu taşıyan denemelerin dökümü şöyledir (11 deneme, 3 başarı, 8 başarısızlık):

• 6 Aralık 1957, TV-3: başarısız. Roket yaklaşık 1,2 m yükseldi, motor itkisini kaybetti, rampaya çöküp patladı. Soruşturma, yakıt tankı basıncının yetersiz kalması yüzünden sıcak gazların enjektör kafasına geri tepmesini ve enjektörü yok etmesini neden olarak gösterdi. Yaklaşık 1,5 kg'lık uydu fırlatıldı, çalılıklara düştü ve hasarlı olmasına rağmen sinyal vermeyi sürdürdü. Basın roketi "Kaputnik" diye andı.
• 5 Şubat 1958, TV-3BU (yedek): başarısız. Roket 57. saniyeye kadar düzgün yükseldi, sonra birinci kademe yaklaşık 40° yatış yaptı; dört saniye sonra ince ikinci kademe aerodinamik yükler altında ikiye ayrıldı.
• 17 Mart 1958, TV-4: başarılı. Vanguard 1 yörüngeye oturdu.
• 28 Nisan 1958, TV-5: başarısız.
• 27 Mayıs, 26 Haziran ve 26 Eylül 1958, SLV-1, SLV-2, SLV-3: hepsi başarısız. (SLV, "uydu fırlatma aracı", Vanguard'ın seri üretim sürümüdür.)
• 17 Şubat 1959, SLV-4: başarılı. Vanguard 2 yörüngeye girdi.
• 13 Nisan ve 22 Haziran 1959, SLV-5 ve SLV-6: başarısız.
• 18 Eylül 1959, TV-4BU (SLV-7 olarak da anılır): başarılı. Vanguard 3 yörüngeye girdi. Bu uçuşta üçüncü kademe, daha güçlü Allegany X-248 motoruyla yenilenmişti.

TV-3BU'nun hazırlığı da kolay geçmedi. Rampa, TV-3'ün patlamasından sonra Ocak 1958'in üçüncü haftasında onarılabildi. Ardından yağmur bazı elektrik kablolarını kısa devre yaptırıp değiştirilmelerini gerektirdi; ikinci kademe haftalarca dolu nitrik asit tankıyla rampada beklediği için tank ve valfler aşındı ve kademe başka bir birimle değiştirildi. Fırlatma sonunda 5 Şubat 1958 gecesi yapıldı.

Başarı oranı yörüngeye çıkmayı hedefleyen 11 denemede üçtür, yani yaklaşık yüzde 27 (11/2026 itibarıyla; araç emekli olduğundan sayı değişmez). TV-2 test uçuşu da sayılırsa, "Vanguard adı altında 12 uçuş, 4 başarılı" diye de anılır. Diğer başarısızlıkların ayrıntıları bu sayfada verilmemiştir; yalnızca doğrulanabilenler yazılmıştır.

Taşıdığı önemli görevler

Vanguard 1: 17 Mart 1958'de fırlatıldı. Yaklaşık 1,46 kg ağırlığında, 15,2 cm çapında bir küreydi; yörüngesi yaklaşık 650 × 3.970 km, dolanım süresi 134,27 dakika, eğimi 34,25° (yörünge eğimi) idi. Uydu, güneş enerjisiyle çalışan ilk yapay uydu oldu: altı güneş pili 5 mW'lık bir vericiyi besledi. Yedek cıva pili yaklaşık 20 gün dayandı; güneş pilleriyle iletişim Mayıs 1964'e kadar, yani altı yılı aşkın sürdü. Simetrik biçimi sayesinde yörüngesindeki sapmalardan üst atmosferin yoğunluğu ölçüldü ve atmosferin uzaya yavaş yavaş inceldiği anlaşıldı. SSCB Başbakanı Nikita Kruşçev uyduya "greyfurt uydusu" demişti.

Vanguard 1, yapay uydular arasında yörüngede kalan en eski nesnedir. İlk tahminlerde 2.000 yıl yörüngede kalacağı hesaplanmıştı; güneş radyasyonu ve atmosfer sürtünmesi hesaba katılınca tahmin 2198 dolaylarına, toplam yaklaşık 240 yıla indi. Roketin üçüncü kademesi de hâlâ yörüngededir.

Vanguard 2 (17 Şubat 1959) ve Vanguard 3 (18 Eylül 1959) programın diğer iki başarılı uydusuydu. Vanguard 2 yaklaşık 10 kg, Vanguard 3 yaklaşık 23-24 kg ağırlığındaydı; kaynaklar arasında küçük farklar bulunduğu için rakamlar yuvarlak verilmiştir.

Benzer roketlerle karşılaştırma

Vanguard'ın en yakın çağdaşı, ABD Ordusu'nun Jupiter-C türevi Juno I'di (alçak yörüngeye 11 kg). İki aracın taşıma gücü neredeyse eşittir; Juno I, Vanguard'dan önce, 31 Ocak 1958'de Explorer 1'i yörüngeye taşıdı. Ayrıntılar Redstone ve Juno I sayfasındadır. Daha büyük yükler için ABD'nin Atlas gövdesine yöneldiği görülür: Mercury programının Atlas LV-3B'si alçak yörüngeye 1.360 kg taşıdı, yani Vanguard'ın yaklaşık 120 katı. Bugünün Falcon 9 roketi ise tek kullanımlıkken 22.800 kg taşır. Atlas V gibi modern araçlarla kıyaslandığında Vanguard, uzay çağının ilk, hırslı ama pahalıya mal olan denemelerinden biridir.

Sık sorulan sorular

Vanguard kaç kez uçtu?

Uydu taşıyan 11 denemesi oldu; üçü başarılıydı (Vanguard 1, 2 ve 3). Test uçuşları da eklenince Vanguard adıyla 12 uçuş, 4 başarılı uçuş sayılır; ek olarak Viking'den uyarlanan iki erken test uçuşu vardır.

Vanguard 1 hâlâ yörüngede mi?

Evet. Vanguard 1 ve roketin üçüncü kademesi, yörüngedeki en eski yapay nesnelerdir. Uydu 1964'te sinyal vermeyi bıraktı ama yörüngede dolanmayı sürdürüyor; yeniden girişin 2198 dolaylarında olması bekleniyor.

Ne kadar yük taşıyabilirdi?

Alçak Dünya yörüngesine 11,3 kg. Roketin taşıdığı en ağır uydu, yaklaşık 23-24 kg ile Vanguard 3'tür.

Türkiye'den bir yük bu roketle uçtu mu?

Hayır; doğruladığım kadarıyla Vanguard yalnızca ABD yüklerini taşıdı ve 1959'da emekli oldu. Türkiye'nin uzaydaki yolculuğunun hikâyesi için Türkiye'nin uzay programı sayfasına bakılabilir.

Bilimsel miras neydi?

Vanguard programının en kalıcı izi, Vanguard 1'in uzun ömürlü yörüngesidir. Uydunun yörünge sapmaları üst atmosferin yoğunluğunun ölçülmesini sağladı ve atmosferin uzaya ani değil, yavaş yavaş incelerek karıştığını gösterdi. Aynı yıl James Van Allen'ın deneyi Explorer 1 ile radyasyon kuşaklarını buldu.