Uzay
Dr. Egemen İmre
30/03/2020 - 13:40

Uzaydaki Uyduların Sıcaklığı Kaç Santigrat Derecedir?

Filmlerde görmüşsünüzdür, uzay boşluğuna koruyucu kıyafeti olmadan çıkmak zorunda kalan astronotun kolları ve bacakları donmaya başlar, sonra porselen gibi kırılır. O hâlde uzay çok soğuk olmalı değil mi?  Zavallı uydularımız uzayda donuyor olmalı.

Bu sorunun cevabını verebilmek için önce “Uzayda neyin sıcaklığını ölçüyoruz?” diye sormalıyız. Öyle ya, sıcaklık maddeye özgü bir özelliktir. Söz konusu uzayın sıcaklığını ölçmekse uzaydaki hangi maddenin sıcaklığını ölçeceğimizden bahsetmeliyiz. Sorun tam da burada başlıyor; uzayda madde olmadığı için, diğer bir deyişle havada ya da sudaki gibi bizi saran bir maddenin içinde hareket etmediğimiz için “uzayın ortam sıcaklığından” bahsetmemiz mümkün değil.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/uzaydaki_uydularin_sicakligi_kac_derecedir.jpg

Isı üç yolla aktarılır: iletim, ışıma ve konveksiyon. Ancak söz konusu uzaydaki uydular olduğunda iletim ve konveksiyon genellikle önemsizdir. Çünkü uydunun uzayda temas ederek enerji aldığı veya verdiği yani enerji iletimi içinde olduğu bir madde yoktur. Benzer şekilde, birkaç yüz kilometre irtifada olan uydular için bile çevrelerindeki madde yoğunluğu çok düşük olduğundan ortamda bulunan ve uydulara çarpan moleküllerle yapılan enerji alışverişi uyduların ısınmasına ya da soğumasına önemli bir katkıda bulunmaz. Diğer bir deyişle, hava moleküllerinin dışarı koyduğunuz sıcak sudan rüzgârla birlikte “ısı çalması” ve bu nedenle suyun hızla soğuması gibi bir durum uydular için geçerli değildir. Dolayısıyla uzaydaki uyduların ısınmasına ya da soğumasına sebep olan ana süreç ışımadır. Uydular kızılötesi ışık yayarak soğuyabilir ya da üzerlerine düşen ışığı soğurarak ısınabilirler.

Bunun yanı sıra uzayın kendisinin değilse de uzaydaki bir uydunun sıcaklığından bahsetmek mümkün. Uydunun sıcaklığını bilebilmek içinse uydunun içinde üretilen ısı, uydunun dışarıdan aldığı ısı ve uydunun dışarıya doğru kaybettiği ısı arasındaki dengeyi bilmemiz gerekir.

Uydudaki elektronik ekipmanlar çalıştıkça ısı üretir. Bunun yanı sıra uydu Güneş’i gördüğü zamanlarda ışınım yoluyla ısınır. Güneş’ten gelen ısının ne kadar çok olduğunu gözünüzde daha iyi canlandırmak için evdeki küçük bir elektrikli ısıtıcının hemen önünde durduğunuzu düşünebilirsiniz! Dünya’nın yakınlarındaki bir uydunun Güneş’e dik bir panelinin bir metrekaresine ışınımla gelen enerji miktarı tam 1365 Watt’tır. Bu iki ısı kaynağı nedeniyle uyduların en büyük sorunu zannedilenin aksine uyduyu sıcak tutmak değil soğutmaktır.

Uyduyu soğutmak için elimizdeki en iyi yol ise ısıyı uzay boşluğuna doğru ışınım ile yaymak ve uydunun sıcaklığını makul bir değerde tutacak şekilde ısı dengesini sağlamaktır. Çünkü uzay, -270°C sıcaklıktaki dev bir buzdolabının içindeymişiz gibi bizden ısıyı emer.

data-cke-saved-src=https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/mars_reconnaissance_orbiter.jpg

NASA - Fotoğrafta, Mars Reconnaissance Orbiter uzay aracında kullanılan altın renkli termal yalıtım malzemesi görülüyor.

Uyduyu tasarlayan ekipler, görev sırasında uydunun ısıl dengesini bu üç ana etkiyi hesaplayarak korur. Gerektiğinde uydudaki ekipmanları kapatarak uydunun aşırı ısınmasını engeller, gerektiğinde de uydunun içindeki ısıtıcıları açarak aşırı soğumanın önüne geçerler. İçinde çok miktarda elektronik ekipman olduğu için çok ısınabilecek uyduları Güneş’ten gelen ısıyı yansıtabilen malzemelerle kaplarlar. Uydunun içinde yeterince ısı üretilmediği durumlar içinse Güneş’ten gelen ısıyı mümkün olduğunca soğurabilen boya ya da kaplama malzemeleri kullanırlar. Uyduların fotoğraflarında gördüğünüz koyu renk ya da parlak ve yansıtıcı kaplamaların sebebi de bu dengeyi korumaktır.

Bu sayede, uydunun dış yüzeyinin sıcaklığı -100°C ila +100°C arasında değişirken uydunun içindeki yüzeyler genelde 10°C ila 30°C arasında bir sıcaklıkta kalır.

 

Yazar Hakkında:
Dr. Egemen İmre
Uydu Sistem Mühendisi

Uzay

Bir karadelik iki mekanizmayla büyür: çevresindeki maddeleri yutarak ve başka karadeliklerle birleşerek.

Çin tarihinde ilk kez Mars’a bir uzay aracı göndermeye hazırlanıyor.