Roket Teknolojisinde Matematik Nasıl ve Hangi Alanlarda Kullanılır?

Yüzyıllardan beri uzaya çıkmak, insanların hayalleri arasında yer alıyordu. Uzaya çıkmaya temel mantık ile bakacak olursak dünyadan yukarıya doğru hareket etmek yeterliydi. Fakat tabii ki işler bu kadar kolay olmadı. İnsanların karşılaştığı ilk engel dünyanın merkezine doğru olan yer çekimi kuvveti oldu.

Roket Teknolojisinde Matematik Kullanımı

Bildiğiniz gibi herhangi bir objeyi yukarıya doğru fırlattığınızda yerçekiminden dolayı aşağıya düşmeye başlar. Bu yüzden de bilim adamları yerçekiminin etkisinin nerede bittiğini araştırmaya başladı ve uzayın tam olarak nerede başladığını keşfetmeye çalıştı. Yıllar süren araştırmalardan sonra görüldü ki hayatımızı devam ettirdiğimiz yeryüzünün 100 kilometre üstünde atmosfer katmanları aşılıyor ve uzay olarak bilinen sonsuz boşluk başlıyordu. 100 kilometre oldukça kısa bir mesafe gibi görünüyor değil mi?

Fakat bilim adamları için roketleri sadece uzaya göndermek yeterli değildi. Uzaya gönderilen roketlerin veya uyduların sürekli olarak belirli bir yörüngede kalması ve böylece günümüzde kullandığımız televizyon yayını gibi birçok alanda bu uydulardan faydalanılmak isteniyordu. İşte roket ve uydu teknolojisinde kullanılan matematik, tam da bu problem için devreye giriyor. Bilim adamları yaptıkları araştırmalardan sonra fark ettiler ki eğer uzaya gönderilen uydular uzayda sürekli olarak, yükse hızlarla hareket ederse uzaya savrulmadan veya dünyaya düşmeden belirli bir yörünge etrafında dolaşmaya başlayabilirler. Peki nasıl?

Bir uçurumun kenarından küçük bir tenis topunu bıraktığınızı düşünün. Tenis topu hızlanarak yere doğru ilerleyecektir. Şimdi de tenis topunu bulunduğunuz yerden ileri doğru fırlattığınızı hayal edin. Tenis topu yine aşağıya doğru düşecek fakat fırlattığınız yönde de belirli bir yol kat ederek parabolik bir hareket yapacaktır. Şimdi de uygulanması mümkün olmayan fakat hayal gücümüzü kullanarak deneyebileceğimiz başka bir atış yapalım. Dünyanın en yüksek noktasına çıkıyoruz ve topu inanılmaz derecede hızlı bir şekilde ileriye doğru fırlatıyoruz. Top elimizden çıktığı anda yerçekimi topa etki etmeye başlıyor. Fakat bu top o kadar hızlı ki yere düşmeye başlayacağı anda dünyanın şeklinden dolayı atış yaptığımız konumdan çok uzağa gidiyor. Topun yatay düzlemde sahip olduğu hızın hiç değişmediğini varsayarsak yerçekimi, topa sürekli olarak etki etmesine rağmen dünyayı yuvarlak olarak ele aldığımız için top asla yere düşmeyecektir. Bahsettiğimiz bu basit örnekten yola çıkan bilim adamları roketleri uzayda sürekli olarak belirli bir doğrultuda hareket etmesi sayesinde uyduları dünyaya düşmeden belirli bir yörüngede tutabileceğini keşfetmiştir. Tabii ki bu fikri uygulamak için öncelikle uzay boşluğuna çıkacak kadar yakıta ihtiyaç vardır. Yani günümüzde televizyon ve uydu teknolojisinde kullanılan uyduların hepsi dünyaya düşmeden uzayda kalmak için sürekli olarak hareket ediyor.

Şimdi uyduların nasıl dünyayı düşmeden hareket ettiğini öğrenmiş olduk. İsterseniz bir de uyduların üzerindeki kuvvetlerin bileşenlerini inceleyerek uyduların nasıl belirli bir yörünge etrafında hareket ettiğini anlamaya çalışalım. Merkezkaç kuvveti fizikte hareket eden nesneler üzerinde oluşan ortak kuvvetlerden bir tanesidir. Bu kuvveti anlamak için belirli bir platform üzerinde çok hızlı bir şekilde bir cihaz tarafından döndürüldüğünüzü hayal edin. Hız ne kadar fazla olursa, kollarınız bu kuvvete karşı koyamayacak ve açılmaya başlayacaktır. Çünkü dairesel hareket yapan tüm objelerin üzerinde merkezkaç kuvveti meydana gelir. Aynı durum uydular için de geçerlidir. Yerçekimi sürekli olarak uzayda duran uyduları kendine çekmeye çalışırsa da uyduların sahip olduğu yatay hızdan dolayı uzaya doğru bir merkezkaç kuvveti meydana gelir. Gerekli olan hesaplamalar yapıldıktan sonra yerçekimi kuvveti ile merkezkaç kuvvetinin birbirine eşit olduğu konum ve hız bileşenleri tespit edilir. Yapılan bu hesaplamalardan sonra ise yerçekimi ve merkezkaç kuvveti büyüklük olarak birbiriyle aynı ve doğrultu olarak birbirine zıt yönlü olduğu için uydu dünyaya düşmeden veya uzaya savrulmadan belirli bir yörünge etrafında dönebilir.