Küp ve Cep Uydu Nedir?

Cep ve küp uydular uzay alanındaki çalışmaların bir inovasyon örneğidir. Aynı zamanda uzay çalışmalarının yeni trendidir. Boyutlarından dolayı bu isimleri alan uydular, uzay alanında bize yeni bir bakış açısı kazandırmıştır. Daha az malzeme ve daha az maliyetle; uzay hakkında bize derin araştırmalar sunacak yeni bir teknoloji üretilebilir hale geldi.

Bu teknoloji Amerika, Japonya ve Türkiye gibi devletlerin de ilgisini çekti. Farklı amaçlarla tasarlanan küp ve cep uydular hizmet sunmaya 2000’li yıllarda başladı. Çeşitli prototiplerde tasarlanan uydular zamanla sadeliğin ve nesnelliğin kullanıldığı bir araç haline geldi.

Biz de bu araçların ne işe yaradığını, nasıl kullanıldığını ve birbiri arasında ne gibi farklar olduğunu sizlere sunmak istedik. Farklı konularla ele alıp incelediğimiz, araştırdığımız yazımız sizlerin bu alan hakkında bilgi edinmenizi sağlayacağını umuyoruz.

Summary

Pocket and cube satellites are an example of innovation in the field of space studies. It is the new trend of space studies. The satellites that received these names because of their size have given us a new perspective in the space field.

With less material, it has become possible to produce a new technology that will provide us with deep research about space at the same time to receive signals from space with less cost.

This technology has attracted the attention of states such as America, Japan and Turkey. Cube satellites and pocket satellites designed for different purposes began to provide services in the 2000s. Satellites designed in various prototypes have become a means of using minimalism, simplicity and objectivity.

We dec to show you what these tools do, how they are used, and what differences there are between each other. This article, which we have discussed and examined and researched with different topics, will allow you to be armed with various information about this field.

Anahtar Kelimeler

Cep uydu, Küp uydu , Uzay , Teknoloji

Giriş

Uzay yarışı; 4 Ekim 1957de Sovyetler Birliği tarafından, Dünya'nın ilk yapay uydusu olan Sputnik-1’in uzaya gönderilmesiyle başladı. Bundan yaklaşık yıl sonra 12 Nisan 1961'de yine Sovyetler Birliği tarafından Vostok-1 uzay aracı ile ilk insanlı uçuş gerçekleştirildi.

Bu başarılı uçuştan sonra Çinde uzay yarışına 1967’de Shuguang uzay aracı ile dahil olmuş ancak başarısızlıkla sonuçlandı. Bu olayı takiben Amerika Birleşik Devletleri 20 Temmuz 1969’da Apollo-11 uzay gemisi ile aya iniş yapması Amerika’nın uzay yarışlarında yerini sağlamlaştırdı.

Türkiye’nin Uydu Serüveni

Türkiye`nin uydu alanında yerini alması 1990’lı yıllarda başladı. TÜRKSAT 1A, 24 Ocak 1994 tarihinde fırlatıldı, ne yazık ki kalkışından 12 dakika sonra infilak etti. Akabinde TÜRKSAT 1B uydusu da aynı yıl içinde gönderildi. Zaman içerisinde uydu konusunda ciddi gelişmeler kaydedilmiş ve başarılı çalışmalar halen devam etmektedir.

İlk uydudan bu yana insanoğlunun uzay merakı katlanarak arttı ve her devlet kendi uzay aracını, uydusunu göndermeye çabaladı. Devlet tabanlı NASA, ESA, ISRO, JAXA, TUA gibi yapılar kuruldu ve bu alanda çalışmalar yapan milyar dolarlık özel şirketler (Blue Origin , SpaceX) ortaya çıktı. Dünyanın yaşanmaz bir hale gelmesiyle uzayda yaşam olacağına dair fikirler üretildi.

21. yüzyılda ise küp uydular ve cep uydulara karşı ilgi arttı. Daha az maliyetle daha verimli işler gerçekleştirmek için bu uydular tercih edilmeye başlandı.

Günümüzde bir çok ülke bu konuda çalışmalar yapmakta, araştırma ve eğitimler için yeni uydular tasarlamaktadır.

Küp Uydu (Cubesat)

• Küp uydular tipik olarak her biri 10x10x10 cm. ölçülerindeki standart kübik birimlerden oluşur.
• Bir Rubik küpünden sadece biraz daha büyük. Birim sayısı uydunun görevine bağlıdır ancak geneelde 2-12 arasında olma eğilimindedir ve bu da sadece yaklaşık 1-10 kg’ lık bir kütle ile sonuçlanır. Bu küçük uydular, daha geleneksel uyduların kütlesinin ve maliyetinin bir kısmına sahiptir.
• Başlangıçta eğitim araçları olarak geliştirilen CubeSats, teknoloji gösterimi, bilimsel çalışmalar ve hatta ticari amaçlar için yörüngede giderek daha fazla aktif olarak kullanılmaya başlandı. Tipik uydular gibi görevlerinin özel gereksinimlerini karşılamak için özel olarak inşa edildi.
• CubeSats, roketlerde bulunan fazladan alanı kullanarak uzaya bir yolculuk yapma eğilimindedir, bu da birçok fırlatma fırsatı ve düşük fırlatma maliyeti anlamına gelir. Bir düğmeye basıldığında bir yay sistemi aracılığıyla onları boşluğa fırlatan bir kap içinde paketlenirler. Benzer bir teknik Japon modülü Kibo’ dan fırlatıldıkları Uluslararası Uzay İstasyonu’ndan (ISS) CubeSats’ ı dağıtmak için kullanılır.
• Bu küçük uydular, küçük şirketler, araştırma enstitüleri ve üniversiteler için uzaya ekonomik erişim sağlar. Modüler tasarımları, alt sistemlerin farklı tedarikçilerden kullanıma hazır olduğu ve görevin ihtiyaçlarına göre birlikte istiflenebileceği anlamına gelir. Bu, CubeSat projelerinin son derece hızlı bir şekilde, tipik olarak bir veya iki yıl içinde, uçuşa hazır hale getirilmesini sağlar.
• CubeSats artık uzaktan algılama ve iletişim gibi uygulamalar için düşük Dünya yörüngesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak mühendisler teknolojiye daha aşina hale geldikçe CubeSats daha uzaklara gitmeye başlıyor. Ay’a, Mars’a ve hatta daha fazlasına olsun bu küçük uzay araçları, uzay araştırmaları söz konusu olduğunda kesinlikle oyunu değiştiriyor.

Tarihçesi

Küp uydu tasarımı ilk olarak 1990’ların sonlarında iki profesör tarafından önerildi. California Polytechnic State Üniversitesi‘nden Jordi Puig-Suari ve Stanford Üniversitesi‘nden Bob Twiggs. Öğrencilerin inşası ve fırlatılması geleneksel olarak pahalı olan uydularda mühendislik deneyimi kazanmalarına yardımcı olmaya çalışıyorlardı.

Spaceflight Now‘a göre küp sat fikri kısmen günün minyatür oyuncak çılgınlığı Beanie Babies’ den geldi. Kişiselleştirilmiş doldurulmuş hayvanlardan ilham alan Twiggs’in fikri, öğrencilerin kendi minyatür uydularını inşa etmelerine izin vermekti.

• 2003 – İlk CubeSat lansmanı.
• Bugüne kadar 50 ülke tarafından 510’dan fazla küp uydu uzaya fırlatıldı.

Boyutlar

Yapay uydular, elinizde tutabileceğinizden okul otobüsü boyutuna kadar çeşitli boyutlarda gelir. Boyutları ve maliyetleri, çoğunlukla araçlarının karmaşıklığına ve türüne (genellikle yük olarak bilinir) göre belirlenir.

• 1U : 10x10x10 cm boyutunda basit küp uydu, “1U” 1 birimi ifade etmektedir.
• 2U : 20x10x10 cm boyunda küp uydu,
• 3U : 30x10x10 cm boyutunda küp uydu. Örnek GeneSat-1.

Fırlatma

Küp uydular, taşıyıcı roketlerde bulunan ekstra alanı kullanarak uzaya doğru bir yolculuk yapma eğilimindedir. Küp uyduyu  uzaya fırlatan bir yayı harekete geçiren kapalı bir taşıyıcı içinde paketlenirler.

Küp uydular, Japon modülündeki hava kilidinden aynı teknik kullanılarak Uluslararası Uzay İstasyonundan da konuşlandırılabilir. Diğer uydular gibi tek başlarına veya bir takımyıldız ağı içinde yörüngede yer alabilirler.

Küp ve Cep Uydular Arasındaki Farklar

• Boyutsal olarak farklılık gösterirler. Küp uydular 10×10×10 cm boyutunda, cep uydular ise 5×5×5 cm boyutundadır.
• Maliyet açısından cep uydular daha uygundur. Bunun yanı sıra küp uydularda cep uydularda diğer büyük uydulara nazaran daha uygundur.
• İki uydu tipi de uzayda kozmik çöplük oluşturmazlar.
• Bilimsel aletleri taşıma kapasitesi olarak küp uydu cep uydudan daha kapsamlıdır.
• Çeşitli teknolojik eğitimler vermek istenildiğinde cep uydular küp uydulardan daha fazla tercih edilir.
• Cep uydular kütlesel olarak uzayda daha az alan kapsar.
• Kısa sürede fırlatma fırsatlarından ikisi de yeterince yararlanırlar.
• Küp uyduların tarihi daha eskilere dayanır. Bundan dolayı küp uydular hakkında daha detaylı bilgilere erişim sağlanabilir.

Cep Uydu (PocketQube)

Bir cep uydu 5 cm küp boyutunda (bir küp uydu hacminin sekizde biri), 250 gramdan fazla olmayan bir kütleye sahip, uzay araştırmaları için minyatürleştirilmiş bir uydu türüdür ve elektronik aksamları için tipik olarak ticari kullanıma hazır bileşenleri kullanır.

Küp uydu gibi bir veya daha fazla kübik birimden olabilirler ve piko uydular sınıfına aittirler (küp uyduya benzer alt sistemler kullanır ancak daha küçüktürler). Ebat olarak şimdiye kadar yapılmış en küçük uydulardır.

Elektronik teknolojilerin minyatürleştirilmesindeki gelişmeler toplumda devrim yarattı. “Moore Yasası” olarak bilinen teknolojik minyatürleştirmenin itici gücü, cebinize sığacak kadar küçük bir uydu olan cep uydunun geliştirilmesine olanak sağlamıştır.

Cep uydular basit tasarıma, basit fırlatma kapsülüne, daha az maliyete, takım uydu konseptlerine uygunluk ve telekomünikasyon, diğer uydulardan kullanılacak sistem doğrulanması ve araştırma görevlerine uygunluğu gibi özelliklere sahiptir.

Cep uydu formatı amatör radyo uydu üreticileri arasında da popülerdir. Ortaya çıkan bu küçük ve güvenilir uydular, yeni uzay araştırma ve inovasyonunun bir örneğidir. Dünya gözlemi yapan, araştırmayı geliştiren ve eğitim sunan teknolojik göstericilerdir.

Cep Uydu Tarihçesi

Konsept 2009 yılında 2. Avrupa CubeSat Sempozyumu’nda duyuruldu.

Cep Uydular, 2009 yılında ilk defa geliştirildi. “Cebinize sığan uydu” mottosuyla Morehead State Üniversitesi’nde görevli Profesör Robert J. Twiggs ilk geliştirmeyi yaptı.

Morehead State University (MSU) ve Kentucky Space, dünya çapındaki üniversitelerin uzay bilimi ve keşfi gerçekleştirmelerine yardımcı olmak için PocketQube özelliklerini geliştirdi. Geliştirmenin büyük kısmı akademiden gelse de FOSSA Systems ve Alba Orbital gibi birkaç şirket daha cep uydu inşa etmektedir.

O zamandan beri, uzay endüstrisinden cep uyduya karşı ilgi arttı ve GAUSS gibi şirketler, onlarla ilgilenmeye ve cep uydu için hizmet sunmaya başlamanın zorluğunu üstlendi. Gerçekten de 21 Kasım 2013’te ilk 4 cep uyduları, Unisat-5 ile uzaya fırlatıldı.

İlk cep uydu standardı, GAUSS Srl, TU Delft ve Alba Orbital tarafından Haziran 2018’de yayınlandı ve cep uydu topluluğuna ortak bir platform sağladı.

Resim-1. Grizu-263A uydusu.

Türkiye’nin de bu alandaki inovasyonları mevcuttur. Grizu-263 ekibiyle birlikte Türkiye cep uydu alanında ilk adımı atmış ve Grizu-263A uydusu 13 Ocak 2022’de başarılı bir şekilde fırlatılarak yörüngedeki yerini almış, aynı gün uydudan ilk sinyal alınmıştır. Uydu halen başarılı bir şekilde faaliyetine devam etmektedir.

Toplamda 10 Cep uydu kullanıma sunuldu. UniSat uydularından ilk 4’ü ve en sonuncusu araç paylaşımı başlatmaları için kendi geliştirdikleri konuşlandırıcılarda bulunmaktadır.

Cep Uydu Tasarımı

Resim-2. 1U Formda amatör uydu yapıları (Image Credit: Canadian Space Agency)

Cep uydu belirtimi birkaç üst düzey hedefe ulaşır. Sadeleştirme, çalışabilir bir uyduyu düşük maliyetle tasarlamayı ve üretmeyi mümkün kılar. Fırlatıcı-yük ara yüzünün kapsüllenmesi, daha önce fırlatıcı ile bir sırt üstü uyduyu eşleştirmek için gerekli olan yönetimsel iş yükünü ortadan kaldırır.

Yükler ve fırlatıcılar arasındaki birleştirme, yüklerin hızlı değişimini ve kısa sürede fırlatma fırsatlarından yararlanmayı sağlar.

• Cep uydu bu açıdan küp uyduya benzemektedir.
• Bir cep uydunun ana gövdesi tipik olarak kenar başına 50 mm’lik bir küptür.
• Standart ilk olarak Morehead State Üniversitesi’nden Profesör Bob Twiggs tarafından önerilmiş  ve “Cep Uydu” adını almıştır.
• Genellikle COTS bileşenlerine sahiptirler.
• Ayrıca 2 tip cep uydu vardır: MRFOD VE CubeSat Dispender Compatible.

MRFOD Cep Uydusu

Resim-3. 3p MRFOD PocketQube (Image Credit:Radius Space)

MRFOD, dağıtım raylarına kayan bir arka plakaya sahiptir. UniSat-5 uydusu üzerindeki Morehead-Roma FemtoSoft Orbital Deployer (MRFOD) kullanılarak uzaya yalnızca MRFOD tipi cep uyduları fırlatılmıştır.

Cubesat Dispender Compatible

Planlamada 8 adet 1U CubeSat dağıtıcısına sığacak ve dağıtılacaktı. Bu orijinal fikirdi, ancak hiçbiri piyasaya sürülmedi. Bunun gerçekleşmesi için, üreticiler arasında yakın iş birliğinin olması ve veya tek bir kuruluş hepsini aynı anda başlatması gerekliydi.

Resim-4. Cep uydular toplu halde fırlatma podunda. (Image Credit:Radius Space)

Uydunun ana gövdesi tipik olarak kenar başına 50 mm’lik bir küptür.

Fırlatma

Günümüzde cep uydular için fırlatma entegrasyonu sağlayabilen fırlatma aracıları FOSSA Systems, Libre Space Foundation, Alba Orbital ve GAUSS Srl’dir.

Resim-5. Karbon fiber takviyeli kompozit 3D baskı Windform® XT 2.0 ile üretilmiş AlbaPod 2.0. (Image Credit: Alba Orbital)

Cep uydular, Dünya yüzeyinin 310 kilometre (192 mil) üzerinde kendi kendine çürüyen yörüngelere yerleştirilebilir, uzun vadeli yörünge döküntüsü (uzay çöpü) oluşumuna katkıda bulunmazlar.

Resim-6. Amatör Uydu Yer Kontrol İstasyonu anteni ve rotor kontrol sistemi. (Image Credit: Alba Orbital)

Birkaç haftalık operasyondan sonra, güvenli bir şekilde atmosfere yeniden girecek ve yanması planlanmıştır. Ayrıca enerji kaynağına ve güç tüketimine bağlı olarak uzun ömür için SSO, Sun Senkron Yörüngede 500 km. yükseklikte yerleştirilebilirler.