1) Kimyasal Yak?tl? Roketler
a) Kat? Yak?tl? Roket Motorlar?
b) S?v? Yak?tl? Roket Motrolar?
2) Elektrikli Roket Motorlar?
a) Elektrotermal Motorlar
b) Elektrostatik Motorlar (?yon Motorlar?)
c) Elektromanyetik Motorlar (Plazma Motorlar?)
3) Güne? I??n?ml? ?tme Motorlar?
4) Nükleer Motorlar


K?MYASAL YAKITLI MOTORLAR

Kat? ve s?v? yak?t kullanan motorlara kimyasal motorlar denir. Genellikle ta??y?c? olarak kullan?lan dev yap?l? roketlerin motorlar? bu ?ekildedir. Ancak uydu üzerine monte edilmi? s?v? yak?t kullanan küçük motorlar uydunun döndürülmesinde ve yörünge de?i?iminde kullan?l?rlar. Boyut olarak küçüktürler. Yak?t olarak uydunun içinde bulunan yak?t? kullan?rlar. Yak?t bitincede uydu yörünge kaymas?ndan dolay? atmosfere girerek yanar. Yani yak?t?n miktar? uydunun ömrünü belirler. Uydulara yak?t nakli yapmak çok zor bir i? oldu?undan uydunun dü?mesine göz yumulur ve o uydunun i?levini yapacak yeni bir uydu yörüngeye oturtulur. Sadece yörüngede dolanan ve uzay istasyonu (Skylab, Mir gibi) olarak adland?r?lan ve ya?am üniteleri olan uydulara yak?t takviyesi yap?labilmektedir (uzay mekikleri arac?l???yla). Ba?lang?ç yükü ile kar??la?t?r?ld???nda yerden f?rlat?lan roketler ancak toplam yükünün binde yedisini yörüngeye yerle?tirebilmektedir.



ELEKTR?KL? ROKET MOTORLARI

Ad?ndan da anla??ld??? gibi elektrik enerjisini ya do?rudan ya da ba?ka enerji türlerine çevirmek amac?yla yap?lm?? motorlard?r. Bu nedenle büyük elektrik gereksinimleri vard?r. Elektrik enerjisi ise jeneratörlerden elde edilir ve jeneratöründe yak?t? yine kimyasal bir yak?tt?r. Bu nedenle akü sistemleri ve güne? enerjisini elektrik enerjisine çeviren ara sistemlere ihtiyaç vard?r. Bunlarda hem yükü artt?r?r, hem de maliyeti kabart?rlar. Ancak gezegenler aras? uydular için uzun zamanda büyük h?zlar elde etmeye olanak tan?d???ndan d?? gezegenlere gönderilen uydularda ve yer yüzündeki uydular?n ara yörüngelere oturtulmas?nda kullan?l?rlar.


a) Elektrotermal Motorlar

Motor yap?lar?, kimyasal roket motorlar?na çok benzemektedir. Basitçe kimyasal bir motorun elektrik ?s?t?c?s? olmu? halidir. Bir patlama olmadan elektrik enerjisiyle patlama (genle?me ve moleküler bozulma sa?lanarak) elde edilerek bir itme kuvveti yarat?l?r. Ancak gaza verilecek ?s? moleküllerin atomlar?na ayr?lmas?na harcanaca??ndan verim kayb? büyük olur. Sistemin gereksinim duydu?u elektrik enerjisi genellikle güne? pillerinden elde edilir. ?u anda Resistojet ve Arcjet olarak adland?r?lan iki elekrotermal motor türü kullan?lmaktad?r. Resistojet sisteminde gaz elektrik ile ?s?t?larak itme sa?lanmakta, Arcjet sisteminde ise yan?c? gaz ate?lenerek itme sa?lanmaktad?r. Burada ate?lemeyi sa?layan elektrik donan?m?d?r. Arcjet’lerin termal verimi az oldu?undan, geni? güne? panelleri ve yörünge aktar?m? s?ras?nda uzun görev süresine ihtiyaç duyarlar. Bu nedenle yörünge aktar?mlar? için uygun de?illerdir.

b) Elektrostatik Motorlar (?yon Motorlar?)

Bu tip motorlar ilk defa Oberth taraf?ndan ortaya at?ld?. Prensip olarak elektrik ile iyonla?t?r?lan atomlar?n elektrik ve manyetik alanlar taraf?ndan ivmelendirilmesine dayan?yor. Bu da kimyasal motorlar?n geli?tirilmi? bir halidir. Çünkü iyon için gaz kullan?l?yor. En büyük özellikleri ise eksoz h?zlar?n?n yüksek olmas?d?r. Eksoz h?z? 10000 km/saniye kadar ç?kabilmektedir. Halbuki kimyasal motorlarda bu de?er 3 km/saniye dolay?ndad?r. Bu da yak?t yükünde büyük bir tasarruf sa?lar. Bu sistemin çal??ma süresi k?sa oldu?undan küçük yörünge düzeltmelerinde kullan?lmaktad?r. Yak?t olarak genelde buharla?t?r?lm?? Cs kullan?lmaktad?r. ?imdiye kadar Civa ve Sezyum kullanan iki tür elektrostatik motor yap?lm??t?r. 20 Temmuz 1964 y?l?nda ise ilk denemeleri gerçekle?tirilmi?tir. Sezyumun atom a??rl???n?n iki kat? bir element kullan?l?rsa ivmelendirme dört kat?na ç?kabiliyor. Bu motorlar?n %90 gibi yüksek bir verimlili?i oldu?u halde uzun süre çal??t?r?lamamalar? bir dezavantajlar?d?r. Uzun süre çal??t?r?lmamalar?n?n nedeni çok yüksek bir elektirik gerilimine ihtiyaçlar? vard?r ve bu gerilimin ömrü de üç be? saniyeyi geçmemektedir. Bu nedenle gerekli olan elekritik atom gücüyle çal??an elektirik jeneratörleri yard?m?yla ya da güne? enerjisiyle sa?lanmaktad?r. Kullan?lan yak?t?n iyonla?ma potansiyelinin dü?ük ve atomlar?n?n a??r olmalar? tercih ediliyor. ?yonlar?n eksoza do?ru ivmelendirilmeleri iki yolla mümkün olmaktad?r:

Elektrik alan yaratarak
De?i?ebilen manyetik alan yarat?larak
Yer yörüngesine oturtulan uzun ömürlü uydular bu tür motor kullanarak yörünge düzeltmeleri yapmaktad?rlar. Yer yörüngesinde nükleer yak?t bulunduran uydular?n nükleer yak?tlar?n?n kullan?m? sadece elektik üretimini sa?lamak içindir. Bu da uydunun yükünün artmas? aç?s?ndan dezavantajd?r.

Uzaya at?lan yer yörüngesine yerle?tirilen büyük kütleli uydu ve labaratuarlarda yörüngeyi bozucu birçok etken vard?r. Bu etkiler:

Çok azda olsa atmosferin frenleme etkisi
Yer’in ?eklinin tam bir küre olmamas? ve da?lar?n etkisi
Di?er d?? etkenler, meteorlar, gezegenler, Ay’?n konumu, Yer-Güne? uzakl???ndaki de?i?imler
Bu etkilerden dolay? yörüngeler bozulur. Bozucu etkilerin sonucu küçük ve uzun sürede olu?ur. Dolay?s?yla bir motoru çok k?sa zaman çal??t?rmakla etkiyi yok etmek mümkündür. Bu tür i?ler için iyon motorlar? kullan?l?r. Bu tür uydular erken uyar? uydular? (askeri), haberle?me uydular?d?r. Genelde 24 saat peryotlu Yer ile senkronize ve Yer yar?çap?n?n 5.6 kat? uzakl?kta dairesel yörüngelere oturtulmu? uydulard?r.



b) Elektromanyetik Motorlar (Plazma Motorlar?)

Henüz deney a?amas?ndaki motorlard?r. Bu tip motorlarda gaz plazma haline getirilmekte, eksoza giden yanma odas?nda (bu odada kimyasal bir yanma ve ?s? üretimi söz konusu de?ildir) elekromanyetik bir ortam elektrik ak?m?yla sa?lanarak plazman?n eksoz d???na do?ru hareketi mümkün k?l?nmaktad?r. Hem yak?t? plazma haline getirmek hem de güçlü bir manyetik alan yaratmak için çok fazla elektik üretimine ihtiyaç vard?r. Plazma motorlar? çok teferruatl? ve a??r yap?lard?r. Böyle bir motora sahip uydunun yörünge d???na ç?kar?lmas? çok zordur. Ancak yörüngede montaj? mümkündür. Gezegenler aras? çal??malar için dü?ünülmektedir. Gaz olarak da Helyum atomu kullan?lmaktad?r. 15 km/saniye gibi yüksek itme h?zlar? elde edilebilmektedir.



GÜNE? I?INIMLI ?TME MOTORLARI

Bu sistemde güne? enerjisi toplan?p parabolik ayna ile odakland?ktan sonra 'kara cisim' özelli?indeki bir noktada topland?ktan sonra hidrojen gaz?n?n ?s?t?lmas?nda kullan?lmaktad?r. Bu yolla hidrojen 2727 °C’ye kadar ?s?t?lmakta, s?cak gaz?n at?lmas? ile itme sa?lanmaktad?r. Yanma olmamas?, hareketli parça bulunmamas? ve güne? enerjisinin do?rudan kullan?m? nedeni ile verimi yüksektir. Yörünge aktar?m? amac?yla kullan?labilecek yöntemleri kar??la?t?r?ld???nda, solar termal sistemler en yüksek verimi sa?lamaktad?r. Ekonomik kriterler dü?ünüldü?ünde solar termal sistemler di?er sistemlere göre daha avantajl? olmaktad?r. Bu sistem kullan?larak yörüngeye yük ta??ma kapasitesi 2 ile 7 kat aras?nda artaca?? dü?ünülmektedir.



NÜKLEER MOTORLAR

Uzun uçu?lar için uygun motorlard?r. Gerek uranyum gerek plutonyum radyoaktif maddeler olduklar? için radyasyondan korunmak için özel ?ekilli uzay araçlar?n?n yap?lmas? gereklidir. Proton-proton zinciriyle hidrojenden helyuma dönü?üm yap?larak enerji elde edilebilir, ancak böyle bir sistem henüz gerçekle?tirilememi?tir. Hidrojenin helyuma dönü?türülebilmesi için çok yüksek s?cakl?klara ihtiyaç vard?r. Böyle bir s?cakl??a dayanabilecek reaktör yuvas? henüz yap?lamam??t?r. Teorik olarak böyle bir roket yap?labilirse itme h?z?n?n 5 kh/sn olmas? beklenmektedir. Nükleer motorlardan fazla bir verim elde edilememektedir. Buna ra?men kimyasal motorlardan 2-3 kat itme gücü elde edilebilmektedir. Nükleer motorlar?n iki tipi vard?r:

1. Tip: Atom enerjisinin ?s?s?ndan yararlan?p, itme gücü sa?layan gaz?n ?s?nmas?ndan eksoz h?z? elde etmek. Bu tür motorlarda 6 km/sn’lik bir eksoz h?z? elde edilebiliyor. Radyoaktif maddenin bozulmas? s?ras?nda olu?an enerji ya direkt olarak gaz?n ?s?t?lmas?nda kullan?l?r ya da ek sistemlerle elektrik enerjisine çevrilir. Sistemin avantaj?, bozulma s?ras?nda olu?an ürün çekirdeklerinin d??ar? at?lmas? gerekmiyor. Nükleer yak?t kayb? yok. Dezavantajlar? ise reaktörün s?cakl??? yak?t olarak kullan?lacak gazdan daha fazla. Bir so?utma sorunu var. Ayr?ca reaktörün etraf?na çok güçlü koruma kalkanlar?n?n konulmas? gerekli. Sistem hacim ve a??rl?k olarak büyük.

2. Tip: Radyoaktif maddenin bozulmas? sonucunda olu?an ???n?m? kullanmak. Sistem genelde basittir. Roketin arka k?sm?na radyoaktif madde sürülür. Maddenin bozulma h?z?ndan yararlan?larak olu?an parçac?klar (a, b ve g tanecikleri) rokete bir itme kazand?r?rlar. Böylece 10 km/sn’lik bir h?za ula??labilir. Genelde radyoaktif madde plutonyumdur. Sistemin avantaj? itme kuvveti için gaz kullanmamas?d?r. Dezavantaj? ise bozulma i?leminin düzenli olmamas? ve kontrol edilememesidir.