Yusuf Salih Gurbet: Haberleşmenin Doruk Noktası Uydular
HABERLEŞMENİN DORUK NOKTASI: UYDULAR
İnsanoğlu var olduğundan beri haberleşme ihtiyacı hissetmiş ve bu ihtiyacını gidermek için çeşitli yöntemler geliştirmiştir. Elektrik, yaygınlaşması ve kullanılabilir hale gelmesiyle haberleşmeyi etkisi altına almıştır.1800’lü yıllarda elektrikli telgraf ve telefonla, 1900’lü yıllarda radyo ile haberleşme sağlanmıştır. Günümüze gelindiğinde ise uydu sistemleri haberleşme alanında en popüler haberleşme sistemlerinden biri olmuştur. Uydu sistemleri, haberleşme alanında daha hızlı ve yüksek kapasiteli ama aynı zamanda da düşük maliyetli sistemler geliştirme çabaları sonucunda ortaya çıkmıştır. İlk olarak askeri amaçla kullanılan uydu sistemleri artık toplumun her safhasında kullanılır olmuştur.
Uydu, uzayda daha büyük bir nesnenin yörüngesine yerleşen veya etrafında dönen nesnedir. Uydular yeryüzünün dışında iletişimlerini elektromanyetik radyo dalgaları aracılığıyla sağlarlar. Dünya’nın yörüngesinde dönen Ay gibi doğal ve Dünya’nın etrafında dolaşan Uluslararası Uzay İstasyonu gibi yapay olanlar olmak üzere iki tür uydu vardır. Uydular temelde televizyon yayınlarından kıtalararası bankacılık işlemlerine ve telefon görüşmeleri gibi birçok işlemin yapılmasını mümkün kılmaktadır. Bunların yanı sıra insanların meteoroloji, navigasyon ve uzay araştırmaları gibi konularda bilgi sahibi olmalarını oldukça kolaylaştırmaktadır. Uydular insanlara bilgi sağlama görevini üzerlerinde bulunan alıcılar, ultra çözünürlüklü kameralar ve çeşitli donanımlar sayesinde gerçekleştirirler. Uydular aynı zamanda askeri amaçlı olarak; komuta kontrol ve muharebe, keşif-gözetleme ve erken uyarı amaçlı olaraktan kullanılmaktadır. Körfez Savaşı uyduların askeri alanda etkin olarak kullanımına en iyi örneklerden biridir. Körfez savaşında batılı ülkelerin uydu sistemlerini etkin kullanmaları sayesinde, Irak’ın savunma sistemleri felç edilmiş ve kısa sürede savaş sona erdirilmiştir. Uydular uzay ortamında çalışır ve uzayın zor şartlarına uyum sağlamak için en çok alüminyum kullanılarak hafif tasarlanırlar. Uyduların dayanıklı olması için de titanyum kullanılır.
Haberleşme Uydusu
Dünya üzerinde herhangi iki nokta arasında güvenilir ve geniş bantlı iletişim sağlamanın üç yolu vardır. Bunlar telsizler, karasal hatlar ve uydulardır. Karasal hatların döşenmesi önceden planlandığı için hareketli platformlara hizmet veremez. Telsizler noktadan noktaya iletişim sağladıkları için en büyük dezavantajlı fiziksel koşullardır. Ayrıca frekansa, hava koşullarına ve güce bağlı olarak bant genişliği menzil kısıtlamasına sahiptirler. Uydu haberleşmesi ile ise kara, deniz ve hava taşıtları ile her yerden geniş bantlı iletişim sağlanabilir.
İlk olarak İngiliz bilim insanı ve Kraliyet Hava Kuvvetleri Komutanlığı mühendisi Arthur C. Clarke’ın 1945 yılında “Wireless World” dergisinde yayımlanan makalesinde ortaya attığı fikir uydu haberleşmesi için önemli bir başlangıç olmuştur. Clarke’ın fikrine göre dünyanın üzerinde, ekvatorun tam üstünde 36.000 km civarında öyle bir yer bulunabilir ki, bu noktada uydu dünya ile aynı hızda dönecektir. Diğer bir deyişle, bu uzaklıkta uydunun Dünya’ya göre bağıl hızı sıfırdır ve Dünya’dan bakıldığında her uydu sabit konumda görülür. Bu düşünceden yola çıkılarak dünya üç adet uydu ile bütünüyle kapsanabilir. İkinci Dünya Savaşı sayesinde ilerleme kaydedilen güdümlü füze ve mikrodalga haberleşme teknolojileri sayesinde uydu haberleşme sistemi doğmuştur.1957 yılında ilk yapay uydu olan Sputnik- 1’in uzaya fırlatılması ile birlikte yörünge sabit uydular, karasal hatların gidemediği yerlerde kıtalararası televizyon/radyo yayıncılığı ileriki yıllarda mümkün hale gelmiştir. Ayrıca Sputnik-1’in uzaya fırlatılması ile Rusya ve ABD arasındaki rekabet dünya dışına çıkmıştır. 1957’nin Kasım ayında ise Laika isimli köpeği taşıyan Sputnik-2 uzaya gönderildi ve bu köpek uzay yolculuğu yapan ilk canlı varlık olarak tarihe geçti.
Yüksek frekans kullanan kablosuz haberleşme sistemlerinde birbirini fiziksel olarak görebilen 2 nokta arasında iletişim sağlanmaktadır. İletişimi sağlamak için ikinci bir yol ise bu iki noktayı görebilen üçüncü bir noktanın olmasıdır. Bunun nedeni iki noktanının birbirini doğrudan görmesinin yeryüzünün dairesel bir yapıda olması ve fiziksel engellerle dolu olmasıdır. Clarke bu üçüncü noktanın yeryüzünden belirli yükseklikte, doğru yörüngede konumlandırılmış ve bir tam turunu 24 saatte tamamlayan uydular olabileceğini işaret etmiştir.
Sputnik-1 Uydusu ve Fırlatılma Anı
1958 yılına gelindiğinde gerçek anlamda ilk aktif uydu olan Explorer-1 NASA’nın yürüttüğü SCORE projesi kapsamında yörüngeye yerleştirilmiştir. 1960’ların başında, uydular çok güvenilir olmadığından veri kullanımı da gerekli şekilde yapılamıyordu. Ancak, üç eksenli sabit uyduların 1963 yılında icadı ile veri kullanımı son derece cazip gelmeye başladı. Üç eksenli sabit uydular sayesinde uyduya çok büyük güneş panelleri ve yüksek kazançlı antenlerin takılması mümkün olduğundan, uydunun ömrü birkaç kat artabiliyordu.1965’te, COMSAT firmasının ilk uydusu EARLYBIRD ABD’den GEO (Geosynchronous Equatorial Orbit) yörüngeye fırlatılarak küresel uydu haberleşme çağına öncülük etti. Gün geçtikçe uydu haberleşmesinin getirdiği kolaylıklar ve diğer haberleşme yöntemlerine nazaran ekonomik olması dikkat çekmiştir.
1986'da uydu yayınlarını alan dev antenler yerine, taşınabilen küçük çanak anten üretimine başlandı. Servis verilen küçük portatif uydu kitleri sayesinde CNN (Cable News Network) tarafından, dünya tarihinde ilk kez, bir savaşı (Körfez Savaşı) tüm dünyaya eş zamanlı olarak INTELSAT (Uluslararası Haberleşme Uyduları Organizasyonu) üzerinden yayımlanmıştır.
Yeryüzünden uzaklaştıkça atmosferin inceldiği ve kaybolduğu bilinmektedir. Dış uzayın başlangıcı olarak kabul edilen ve deniz seviyesinden 100 km yukarıda varsayılan bu bölgeye Karman Hattı denir. Aerodinamik kurallar gereği hava araçları için en yüksek irtifa 40 km’dir. Bu sebeple standart havacılık teknikleri kullanılarak Karman Hattında uçma mümkün değildir. Ayriyeten oksijen seviyesi Karman Hattında yaklaşık %1 seviyesindedir. Bir uydunun uçabileceği en alçak irtifa, yani uzayın başladığı irtifa uluslararası belgelerde açıkça ifade edilmemekle birlikte 150 km’dir.
Uyduların dünya etrafındaki hareketleri; fırlatma sonrası bırakıldıkları yere, bırakılma durumuna, devamında itki motorlarıyla uydu üzerinde yaptırılan manevralara bağlı olarak belirlenmektedir. Uydu, bu etmenler doğrultusunda yörüngeye oturmaktadır. Yörüngeye yerleştirme aşaması, fırlatma esnasında kullanılan yakıtın en çok kullanıldığı durumdur. Daha sonrasında içinde kalan yakıt miktarına göre uydunun yörüngede kalan ömrü belirlenir.
Uyduları yapı bakımından üç bölüme ayırabiliriz; Birinci bölüm hizmet bölümü denilen ve uyduyu yörüngede tutan, hareketlerini düzenleyen, dengeleyen kimyasal ve elektriksel tepki motorlarını, hareket sistemini, yakıtı ve aküleri barındıran bölümdür. İkinci bölümde uydunun ana görevini yerine getiren transponderler, bilgisayarlar vb. tüm haberleşme donanımı yer almaktadır. Üçüncü bölüm ise güneş levhaları ve tüm antenlerin bulunduğu dış kısımdır.
Türkiye 2004 yılında TÜRKSAT’ın kurulmasıyla geçmiş tecrübelerini ele alarak günümüze kadar uzay ve uydu sistemlerinde ülkemizi ileriye taşımıştır. TÜRKSAT 3A,4A,4B,5A ve 5B uyduları haberleşme görevi görürken Rasat, Göktürk-1 ve Göktürk-2 uyduları gözlem amacıyla kullanılmaktadır. Küp uydu çalışmaları ise 2005 yılında İTÜ bünyesinde başlamıştır. ASELSAT 3U uydusu ASELSAN tarafından İTÜ ile birlikte yerli ve milli imkanlarla geliştirilmiş ve 2021’de Space-X’in roketi ile görev yapacağı yörüngeye gönderilmiştir. İşlevi kamera görev yüküyle elde edeceği görüntüleri dünyaya iletecek olması ve sayısal kart görev yüküyle de uzay ortamı hakkında veri toplamaktır. Ülkemizin son atılımlarından olan TÜRKSAT 6A haberleşme uydusu projesi 2014’te başlamıştır. Uydunun geliştirme çalışmaları TÜBİTAK UZAY, TUSAŞ, ASELSAN ve CTECH tarafından yürütülmektedir. Proje kapsamında, uydu üzerinde kullanılacak yeni geliştirilen birçok alt sisteme uzay ve uydu tarihçesi kazandırılacak ve söz konusu alt sistemler, milli haberleşme uydularının alt yapısını oluşturacaktır. Bu uydu aynı zamanda Türkiye’yi haberleşme uydusu üretebilen 10 ülke arasında yer almasını sağlayacaktır. TÜRKSAT- 6A’nın 2023 yılında fırlatılması hedeflenmektedir. TÜBİTAK UZAY tarafından geliştirilen ve tüm aşamalarıyla ülkemizde tasarlanıp üretilen ilk metre altı çözünürlüklü millî gözlem uydusu İMECE’nin 2023’te uzaya fırlatılması planlanmaktadır. Keşif ve istihbarat çalışmalarında kullanılacak İMECE uydusunun özellikle görüntüleme, haberleşme, uydu yönetim uçuş bilgisayarı, elektrikli itki, güç ve yönelim belirleme alt sistemlerinin millî imkânlarla geliştirilmesi hedeflenmektedir. İMECE uydusu sayesinde Türkiye kendi elektro-optik kamerası ile metre altı çözünürlüklü görüntüler elde edecektir. Sentetik açıklıklı radar (SAR) yer gözlem uydusu Göktürk-3 ASELSAN, TÜBİTAK UZAY ve TUSAŞ iş birliğinde Millî Savunma Bakanlığı için geliştirilmektedir. Proje, Türk ordusunun ihtiyaçlarını karşılamak için alan kısıtlaması olmaksızın dünyanın her yerinden gece gündüz ve herhangi bir hava koşulunda yüksek çözünürlüklü görüntüler sunmak için tasarlanmaktadır.
TÜRKSAT-4B Haberleşme Uydusu Genel Görünümü
Bir uydunun parçaları, uydunun işlevine göre değişir; ancak, çoğu uyduda yaygın olarak bulunan bazı bileşenler vardır. Bunlar:
a) Antenler: Uydu anten sistemleri, Dünya'ya sinyal iletmek ve Dünya'dan sinyal almak için kullanılır.
b) Komuta ve Veri İşleme: Bu kısım bir uydunun beyni olarak nitelendirilebilir. Burada bulunan komuta ve kontrol sistemleri, uydunun her parçasını yönetir ve Dünya’dan alınan komutları gerçekleştirir.
c) Yönlendirme ve Sabitleme: Sensörler, uydunun doğru yörüngede kalmasını ve doğru hedefe yönlendirilmesini sağlamak için uydunun konumunu izler. Gerekirse, iticiler, bir uydunun konumunun ve yönünün ince ayarlanmasına izin verir.
d) Muhafaza: Uydular zorlu uzay ortamına dayanabilecek güçlü malzemelerden yapılmış olup dış etmenlerden korunmaktadır.
e) Güç: Çoğu uydu çalışmak için gerekli enerjiyi Güneş ışığından sağlar ve Güneş enerjisini ise elektriğe dönüştürmek için bir Güneş paneli kullanır.
f) Termal Kontrol: Uydu ekipmanlarını sıcaklık değişikliklerine karşı korur.
g) Transponderler: Uydudan Dünya’ya ve Dünya’dan uyduya giden sinyallerin gücü ortam şartlarından dolayı zayıflar.Transponderler sinyalin gücünü yükseltmeye yarayan bileşenlerdir.
Transponderler ayrıca sinyali yükselttikten sonra farklı frekansta da iletebilir.
Uydu Bileşenleri
Sonuç olarak uydu sistemleri sadece hükümetler, devlet kuruluşları ve savunma sanayi kuruluşları gibi mühim kuruluşlar için değil dünyadaki her bir birey için hayatın vazgeçilmez bir unsuru haline gelmiştir. Ülkemizin bu alana atılımı diğer ülkelere nazaran geç olsa da TÜRKSAT’ın kurulmasından bu ana kadar birçok haberleşme uydumuzu uzaya göndermiş bulunmaktayız. Önümüzdeki yıllarda göndermeyi planladığımız uydularla ise bu alandaki yerlilik oranımız artacak olup dünya çapında da iyi bir konuma geleceğiz. Francis Bacon’un deyimiyle “Bilgi güçtür.” ve uydu sistemleri bilginin edinilmesinde çok önemli bir kaynaktır.
YUSUF SALİH GURBET
İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Kaynakça
https://uydu.turksat.com.tr/sites/default/files/2022-01/Uydu-Haberlesmesi-101.pdf
http://www.megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/Uydu%20Haberle%C5%9Fmesi.pd f
https://acikerisim.sakarya.edu.tr/bitstream/handle/20.500.12619/81924/T02766.pdf?sequence=1
https://tua.gov.tr/tr/blog/havacilik-ve-teknoloji/uydularin-bilesenleri
https://www.aselsan.com/tr/blog/detay/344/her-ortamda-uydu-haberlesmesi
https://uzay.tubitak.gov.tr/tr/uydu-uzay/turksat-6a
https://evrimagaci.org/uydu-nedir-gunes-sistemindeki-dogal-ve-yapay-uydular-nelerdir-neden-bazi- gok-cisimleri-digerlerinin-etrafinda-doner-9587
https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/uydularda-kullanilan-gunes-panelleri
http://www.savunmasanayiidergilik.com/tr/HaberDergilik/Turkiye-nin-uydu-calismalari
https://www.youtube.com/watch?v=Zobu18Qj0hI
T.C. Cumhurbaşkanlığı - Savunma Sanayii Başkanlığı himayesinde yürütülmektedir.
