Uzay kapsülü

Uzay kapsülü (İngilizce space capsule), astronotları, yükü ya da bilimsel deneyleri uzaya taşımak ve atmosfere girişten sonra Dünya'ya geri getirmek için tasarlanmış, kanatsız ve küt gövdeli bir uzay aracıdır. Kapsülü tanımlayan özellikler birkaç tanedir: yuvarlak ve küt bir şekil, yeniden girişte aşınarak yanan (ablatif) bir ısı kalkanı, Dünya'ya dönüş için gerekenden fazla yakıt taşımama ve inişte paraşüt kullanımı. Uzun yolculuklarda kapsül genellikle bir hizmet ya da bağdaştırıcı modülle birlikte uçar; enerji, itki ve soğutma gibi işleri bu modül görür, kapsül yalnızca insanların oturduğu ve geri döndüğü bölümdür.

Nasıl çalışır?

Kapsülün neden sivri değil de küt olduğu, 1951'de H. Julian Allen ve A. J. Eggers'in bulduğu, ilk bakışta tersine görünen bir fikre dayanır. Küt bir cismin önünde güçlü bir şok dalgası oluşur ve sıcak gaz tabakası araçtan uzakta tutulur; ısı enerjisinin büyük bölümü araca değil, çevresinden akıp giden havaya aktarılır. Geri kalan ısıyı ablatif kalkan karşılar: kalkanın dış katmanı ısındıkça ayrışır, açığa çıkan gazlar sıcak gazı yüzeyden uzaklaştırır ve daha serin bir sınır katmanı yaratır. Bu sırada araç hızını atmosfere girişin sürüklenmesiyle keser. Alçak Dünya yörüngesinden dönen bir araç yaklaşık 7,8 km/s hızla girer.

İniş eğrisi, mürettebatın hissedeceği yükü de belirler. Yalnızca sürüklenmeyle yavaşlayan balistik bir iniş yaklaşık 8-9 g'lik bir tepe ivmesi doğurur; biraz aerodinamik kaldırmadan yararlanan (kaldırmalı) girişlerde bu değer yaklaşık 4-5 g'ye iner ve tepe ısı yükü de belirgin biçimde azalır. Yavaşlama paraşütlerle tamamlanır. Kapsül ya denize iner (splashdown) ya da karaya konar; Soyuz örneğinde yerden bir metre yükseklikte ateşlenen katı yakıtlı frenleme motorları darbeyi yumuşatır.

Örnekler

• Vostok: Sovyetler Birliği'nin ilk insanlı kapsülü. Vostok 3KA, 2,3 metre çapında küresel bir araçtı; fırlatma kütlesi 4.725 kg, iniş kütlesi 2.400 kg idi. Yuri Gagarin 12 Nisan 1961'de bu kapsülle 181-327 km'lik yörüngede bir tur attı. Yaygın bir yanlış inanışın aksine Gagarin kapsülle inmedi: yaklaşık 7 km yükseklikte fırlatıldı ve kendi paraşütüyle, kapsülden ayrı olarak yere indi (astronot ve kozmonot ayrımı için ilgili sayfaya bakın).
• Mercury: ABD'nin ilk insanlı kapsülü. Friendship 7, 20 Şubat 1962'de John Glenn'i üç yörünge boyunca taşıdı ve denizden çıkarıldı.
• Soyuz: Üç modülden oluşur: yörünge modülü, iniş modülü ve hizmet modülü. Yalnızca iniş modülü Dünya'ya döner, diğer ikisi yeniden girişte yanar. Üç kişiliktir; iniş modülünün iç hacmi 4,00 m³'tür. İlk insanlı uçuşu 23 Nisan 1967'de Soyuz 1'di ve paraşütün açılmaması yüzünden kozmonot Vladimir Komarov'un ölümüyle sonuçlandı. Soyuz MS, 2016'da hizmete giren, planlanan son sürümdür; inişler genellikle Kazakistan'ın çöl ve bozkırlarına yapılır.
• Crew Dragon: SpaceX'in kapsülü. Normal işletmede dört, acil durumda yedi kişi taşıyabilir; çapı 4 metre, basınçlı hacmi 9,3 m³'tür. İlk insanlı uçuşu Demo-2, 30 Mayıs 2020'de Doug Hurley ve Bob Behnken ile yapıldı; ilk operasyonel görev Crew-1 ise 16 Kasım 2020'de fırlatıldı. İki sürüklenme ve dört ana paraşütle denize iner. Kapsül yeniden kullanılabilir, "trunk" adlı arka bölüm ise harcanır; NASA ve SpaceX başlangıçta kapsülleri beş görev için onaylamıştı ve Mart 2024 itibarıyla on beş göreve kadar onay için çalışıyordu (genel kavram için yeniden kullanılabilir roket sayfasına bakın).
• Orion: NASA'nın Ay görevleri kapsülü. Dört kişiliktir, çapı 5,03 metredir. Artemis I, 16 Kasım 2022'de yolcusuz uçtu ve 25 gün 10 saat 52 dakika sürdü. Artemis II, 1 Nisan 2026'da Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch ve Jeremy Hansen ile fırlatıldı, Ay'ın çevresinden döndü ve 10 Nisan 2026'da Kaliforniya açıklarında Pasifik Okyanusu'na indi; NASA yolculuğu 10 günlük olarak tanımlıyor.

Verileri göster

Vostok 3KA	2,3
Crew Dragon	4
Orion	5,03

Sık karıştırılanlar

• Kapsül ile uzay uçağı: Space Shuttle gibi kanatlı araçlar pistlere süzülerek iner. Kapsüller ise kanatsızdır ve paraşütle iner. Shuttle uzay uçağının mümkün olduğunu gösterdi, ama bugün insanlı araçların çoğu güvenilirliği, sade tasarımı ve denenmiş kurtarma düzeni yüzünden kapsüldür.
• Kapsül ile uzay aracının tamamı: Soyuz'da yalnızca iniş modülü, Crew Dragon'da kapsül kısmı döner; Orion'un Avrupa Uzay Ajansı yapımı hizmet modülü de kapsülün parçası sayılmaz. "Kapsül", aracın geri dönen yolcu bölümüdür.
• Kapsül ile roket: Roket (ve roket aşamaları) kapsülü yörüngeye çıkarır; kapsül roketin yükü, yani yolcu bölümüdür.
• Kapsül ile iniş aracı: İniş aracı (lander) Ay ya da Mars gibi başka bir gök cismine konmak için yapılır; kapsül ise Dünya'ya dönmek için yapılır. Ayrıca kapsüller yalnız insan değil, yük ve deney de geri getirebilir.
• Kapsül, kabin ya da istasyon modülü değildir: Uzay istasyonları aylarca kalmak için tasarlanır; kapsüller ise ulaşım ve dönüş içindir ve istasyona kenetlenip yeniden ayrılan araçlardır.