Alçak Dünya Yörüngesi

Alçak Dünya Yörüngesi (LEO), Dünya yüzeyinden yaklaşık 160 km ile 2.000 km yukarıda uzanan yörünge bölgesidir. Uzay istasyonları, gözlem uyduları ve internet takımyıldızlarının çoğu burada bulunur.

Nasıl işler?

Bu yüksekliklerde bir cismin yörüngede kalması için yatay hızının saniyede yaklaşık 7,8 km olması gerekir; bu da saatte yaklaşık 28.000 km eder. LEO'daki bir yörüngenin periyodu en çok 128 dakikadır; yani cisim günde en az 11,25 kez Dünya'yı dolanır (en alçak yörüngelerde günde 16 civarı) ve gün doğumu ile batımını defalarca görür.

LEO'ya ulaşmak diğer yörüngelere göre daha az enerji ister. Yer yüzeyinden yörüngeye çıkmak için yaklaşık 9,4 km/s'den başlayan bir hız değişimi gerekir; bunun büyük kısmı yatay hızdır, yükseklik değil. Fazlası yerçekimi ve hava direnci kayıplarına gider. Daha yüksek yörüngelere göre yakıt gereksinimi azdır, haberleşme gecikmesi çok kısadır, yer çözünürlüğü iyidir.

Sorun, 600 km'nin üzerinde bile çok seyrek bir atmosferin (ekzosfer) bulunmasıdır. Bu sürtünme uyduyu yavaşlatıp alçaltır; ISS gibi araçlar zaman zaman yükseklik artırma ateşlemesi yapar. Yaklaşık 300 km'nin altındaki yörüngeler atmosfer sürtünmesi yüzünden hızla bozulur; daha yüksekte bozulma yavaşlar. LEO'nun üst sınırı (yaklaşık 2.000 km) ise iç Van Allen radyasyon kuşağının başlangıcına yakındır.

Örnekler

• Uluslararası Uzay İstasyonu: yaklaşık 400-420 km, eğimi 51,6 derece.
• Hubble Uzay Teleskobu: 1990'dan beri 500 km'nin üzerinde bir yükseklikte; atmosfer sürtünmesi nedeniyle yüksekliği yavaşça azalıyor.
• Starlink: Alçak yörüngede binlerce küçük uydudan oluşan internet ağı.
• Sputnik 1 (1957): Eliptik bir alçak yörüngeye giren ilk yapay uydudur; 4 Ocak 1958'de, yaklaşık üç ay sonra atmosfere girdi.
• Yer gözlem uyduları: Çoğu 500-800 km'de, kutupları yakından geçen güneş eşzamanlı yörüngelerde çalışır.

Neden önemli?

LEO ötesine yapılan tek insanlı uçuşlar, 1968-1972 arasındaki dokuz Apollo Ay görevi ile 2026'daki Artemis II Ay yakınından geçiş uçuşudur; tüm uzay istasyonları LEO'da çalışmıştır. Yörüngede mikro yerçekimi ortamı, malzeme biliminden tıbba pek çok deneye olanak tanır.

Öte yandan LEO kalabalıklaşıyor. 1978'de Donald Kessler, yeterince çok enkazın birbirine çarparak zincirleme biçimde daha fazla enkaz üretebileceğini ileri sürdü; buna Kessler sendromu denir. Bugün uzayda izlenen on binlerce cisim vardır ve sıkışık yörünge kabukları için çarpışma önleme manevraları artık rutindir. Ömrünü tamamlayan uyduların yörüngeden çıkarılması yönündeki kurallar sıkılaşıyor.

Sık sorulanlar

Neden herkes alçak yörüngeyi seviyor? Fırlatma ucuzdur, sinyal gecikmesi küçüktür (birkaç milisaniye), kamera çözünürlüğü iyidir ve onarım misyonları mümkündür. Hubble'a gönderilen servis görevleri bunun örneğidir.

Dezavantajı nedir? Uydu hızlı hareket ettiği için yer istasyonu görüş penceresi yalnızca on dakika civarıdır. Yeri kesintisiz kapsamak için çok sayıda uydudan oluşan takımyıldızları gerekir; Starlink binlerce uyduya ihtiyaç duymasının nedeni budur. Ayrıca gölge dönemleri nedeniyle uydular sıcaklık dalgalanmalarına ve her turda onlarca dakika süren gölge dönemine dayanmalıdır.

Eğim yörüngenin kapsayacağı enlemi belirler. ISS'in 51,6 derecelik eğimi, hem Rus hem Amerikan fırlatma alanlarından erişilebilir olması için seçilmiştir. Kutupsal yörüngeler ise tüm yeryüzünü kapsar. Bu bölge, uzay çağının ilk adımlarından günümüzdeki ticari uzay ekonomisine kadar her aşamada ana sahne olmuştur ve yakın gelecekte de öyle kalacağa benziyor.

İlgili terimler

• Yörünge
• Kessler sendromu
• Uluslararası Uzay İstasyonu
• Jeosenkron yörünge
• Uzay enkazı