Uzay Araçlarında Hangi Yakıtlar Tüketilir?

Uzay araçlarında Dünya kütle çekim etkisinden kurtularak uzaya ulaşması için roket motorları kullanılır. Roket motorları katı, sıvı ya da gaz halinde yakıtları tüketebilir.
Uzay araçlarında hangi yakıt türünün kullanılması gerektiği konusunda iki temel özellik çok önemlidir. Bunlardan birincisi; yakıt birim kütlesinin uzay aracının momentum hesaplarında neden olduğu değişimlerdir. İkinci önemli özellik ise yakıtın oluşturduğu itki kuvveti değerinin büyüklüğü olmaktadır. Ancak günümüz uzay araçlarında kullanılan yakıt çeşitleri bu özelliklerin her ikisine birden yüksek verimlilik ile sahip değillerdir. Ayrıca yakıtların seçiminde tüketilen yakıtın kararlılığı, basit ve güvenli bir biçimde depolanması, maliyeti ve ulaşılabilir olması da dikkate alınmaktadır. Katı yakıtların araçlarda sağladığı itki kuvveti oldukça yüksektir. Bu nedenle genelde uzay araçlarının fırlatılma aşamasında kullanılmaktadırlar. Bu amaçla farklı kimyasal bileşimlere sahip katı haldeki yakıtlar kullanılmaktadır. Katı yakıtlar kolaylıkla ve güvenli bir biçimde depolanır ve taşınır. Ancak tutuştuğu zaman yanma süreci kolay kolay durdurulamaz.

Sıvı yakıtların belli bir miktarının uzay araçlarının momentumunda meydana getirdiği değişim aynı miktarda olan katı yakıtınkinden daha fazla olmaktadır. Bu nedenle sıvı halli yakıtlar uzay aracı belirli bir irtifaya ulaşınca kullanılır. Bu amaçla genelde sıvı hidrojen kullanılmaktadır. Hidrojen ağırlığı az olan ama gücü yüksek olan bir roket yakıtı olmaktadır. Oksijen ile tepkimeleri sonucunda bir miktar enerji açığa çıkmaktadır. Ama hidrojen ve oksijen yalnızca çok düşük bazı sıcaklık değerlerinde sıvı halde depolanabilirler. Çok düşük sıcaklıkta ise metallerden üretilen yakıt tanklarının kırılganlığının artmasına sebep olurlar. Ayrıca hidrojen sıvısının tekrar buharlaşmasını engellemek için her türden ısı kaynağından (roket motorlarından çıkan sıcak gazlar, atmosferde bulunan parçacıkların neden olduğu sürtünme etkisinden, güneş ışınlarından) uzak tutulmalıdır. Isı etkisi ile çok kolay bir şekilde buharlaşan hidrojen genleşip yakıt tankının imhasına sebep olabilmektedir.
Bütün bu problemlerin çözümü teknik olarak oldukça zor olmakta ve maliyetlerin artmasına sebep olur.

Kaynakça:
Bilim ve Teknik Dergisi

Yazar: Taner Tunç