500 km İrtifadaki Küp Uydu Takımyıldızlarında Güneş Döngüsü 25 Kaynaklı Yoğunluk Değişimleri
Termosferik Isınmanın Balistik Katsayı ve Yörünge Ömrüne Sayısal Etkileri
https://doi.org/10.5582/yorunge.2025.13.4.09
Termosferik sürtünme modelleme simülasyonu ve yörünge çökme projeksiyonları. (Fotoğraf: İTÜ Yörünge Mekaniği Grubu)
Güneş aktivitesinin 11 yıllık periyodu (Güneş Döngüsü 25), 2024-2026 yıllarında beklenen tepe noktasına ulaşarak aşırı ultraviyole (EUV) akısını ve termosfer sıcaklığını belirgin biçimde artırmıştır. Termosferin ısınarak yukarı genleşmesi, 450-550 km irtifada görev yapan küçük uydu ve küp uydu (CubeSat) takımyıldızlarının maruz kaldığı atmosferik yoğunluğu üç kata kadar yükseltmiştir. Bu makale, İTÜ Yörünge Laboratuvarı tarafından takip edilen 18 aktif uydunun iki hatlı yörünge elemanı (TLE) verilerini analiz ederek, yörünge çökme hızlarını ve çarpışma önleme manevra gereksinimlerini ortaya koymaktadır.
Öne Çıkan Bulgular ve Kuramsal Çıkarımlar
- •Güneş Döngüsü 25 tepe noktası, alçak irtifa uydularında sürtünme kuvvetini ortalama %180 artırmıştır.
- •Aktif itkisi olmayan takımyıldızlarında yörünge içi dağılma ve düğüm noktası kayması hızlanmıştır.
- •Uzay enkazlarıyla çarpışma olasılığı hesaplamalarında statik atmosfer modellerinin terk edilmesi gerekmektedir.
Güneş Aktivitesi ve Termosfer Genleşmesi
Güneş lekelerinden kaynaklanan F10.7 radyo akısı 200 sfu (solar flux unit) eşiğini aştığında, üst atmosferdeki serbest oksijen ve azot molekülleri kinetik enerji kazanarak genleşir. 500 km irtifadaki nötr atmosfer yoğunluğu sakin dönemlerde 1.2x10⁻¹² kg/m³ civarındayken, jeomanyetik fırtınalarda 3.8x10⁻¹² kg/m³ mertebesine sıçrayabilmektedir.
İtki sistemi bulunmayan veya son derece kısıtlı soğuk gaz itkisine sahip 3U ve 6U küp uydular için bu durum, 5 yıllık tasarım ömrünün 18 aya kadar gerilemesi riskini doğurmaktadır.
Sayısal Model ve Balistik Katsayı Sapmaları
Analizlerde Jacchia-Bowman 2008 ve NRLMSISE-00 atmosfer modelleri karşılaştırılmıştır. Uydu yüzey açılarının dönme hareketiyle birleştiği değişken aerodinamik sürtünme katsayısı (Cd), Monte Carlo yörünge simülatörüne entegre edilmiştir.
Kaynakça ve Referanslar
- Demiriz, H. (2025). Solar cycle 25 thermospheric drag perturbations on CubeSat constellations. Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 48, 890-904.[DOI]
Aynı Disiplindeki Diğer Araştırmalar
Erzurum DAG Teleskobunda Termal Türbülans Düzeltmesi ve Çözünürlük Sınırları
Prof. Dr. Metehan Özgörüş