Giriş : Bu yazıda, uzay mekiğinin bir gidiş-dönüş yolculuğu anlatılacktır. Birçok filmden aşina olduğumuz astronotların seçimlerine ve eğitimlerine dair ayrıntıya girilmeycek, onun yerine, pek tesadüf etmediğimiz bir yönünden; pilotajdan (fırlatmaya bir hafta kaladan itibaren, yere inişe kadar geçen süreçde kullanım) bahsedilecektir. 1.Bölümde genel bilgiler, 2. Bölümde ise teknik veriler ve kokpit resimleri yer almaktadır.

   Uzaya gitmek için seçilen pilotlar, (kapalı yere tıkılarak kolostrofobisi olup olmadığı gibi) bir dizi testlerden ve (uçuşlar, ağırlık merkezi vs.) eğitimlerden geçtikten sonra, fırlatmaya son bir hafta kala mürettebat karantinaya alınır. Bunun amacı mikroplardan arındırmadır. Yani muhtemel vücüt direnci kırılma ihtimaline karşı vücutta bulunan mikrorganizma sayısını hastalık yapamıyacak seviyede tutmak içindir.
  Eğitim uçuşları, uzay mekiğinin delta kanat yapısının süzülüş karekteristiğine göre dizayın edilmiş bir Gulfstream-2 uçağında yapılır. Nihayet fırlatmaya bir gün kala, yakıt tanklarına sıvı hidrojen ve sıvı oksijen doldurulur. Roketin itiş gücü 7,000,000 pound civarındadır. Mekiğin, yakıt tanklarıyla birlikte toplam ağırlığı ise 4,500,000 pound. Ağırlık/güç oranı bire biri fazlasıyla aşıyor. 

FIRLATMA ÂNI

      Kokpitte, pilotları çok fazla bir iş yükü beklemiyor. Çünkü bütün işlemler mühendislerce halledildiğinden, sistem geri sayımı tıkır tıkır işliyor. Fırlatmaya 5 dakika kala, pilotlar yardımcı güç ünitesini çalıştırır. Bu aşama, artık kalkıp kalkmamak için son karar aşamasıdır zira bundan daha fazla bekleme kabiliyeti yoktur.
      Fırlatmayı takiben mekiğin kuyruğu, destekleyici kulenin baş hizasına geldiği anda sürat, saate 100 mile (180 km) ulaşmıştır bile. Bu noktada hissedilen, G kuvvetinden ziyade sarsıntıdır. Arkada kalan dumanların çoğu, ısı regülasyonunu sağlamak için fırlatma anıda egzozlara sıkılan sudur. Bu suyun sıkılmasının bir diğer amacı da gürültüyü bastırmak içinir. Çünkü bu esnada oluşan ses düzeyi, içerde dayanılmaz bi hal almakta ama neyse ki astronot elbiseleri ve kask, nisbeten önleyici olmaktadır.
                                                                       Bu andaki sürat, saate 180 km>>>

SES HIZI GEÇİLİYOR

2 dak. sonra mekikten ayrılan katı roket yakıtı tanklarından biri. (Tekrar kullanılabiliyorlar)

    Gürültü ses hızı aşılana kadar devam ediyor.  Yerden  yaklaşık 15,000 feet (4,500 metre) yükseklikte ses hızı geçiliyor ve artık sarsıntı ve şok dalgaları geride kalıp, nisbeten sakin bir seyir başlıyor. Atmosferin dışına çıkana kadar ses hızı birkaç kez daha geçilecektir.

     Katı roket yakıtı taşıyan iki tank, fırlatıştan 2 dakika sonra bitiyor ve mekikten ayrılıyorlar. Sonraki 6.5 dakika süresince atmosferin dışına çıkmak için ana motor çalıştırılıyor.

Bu esnada  sürat saate 18,000 mile (yaklaşık 32.400 km) ulaşıyor. Ve fırlatılıştan ağırıksız ortama geçiş, sadece 8.5 dakika sürüyor.

                                 Ses hızının geçildiği an>>

YERÇEKİMSİZ ORTAM

    Ağırlıksızlık hissini herkes hayatında kısacık da olsa yaşamıştır; belkide bir salıncakta, tümsekten geçen araçta veya turbulansa yakalanan uçakta. Ama uzaydaki uzun süreli ağırıksız ortama alışılması bazı güçlükler içeriyor: mesela ilk günler küçük bir hareketle mekiğin içinde bir o yana bir bu yana çarpmak mümkün, his azalması da cabası. Yukarı ve aşağı kavramları anlamını yitiriyor. Neresi alt neresi üst belli olmuyor.

     Yerçekimsiz ortam, bedeni de etkiliyor. En başta kemikler üzerindeki direnç kalktığı için vücüt, kemiklerdeki kalsiyumu yıkımlayarak, iyonize edip kana vermeye başlıyor (kemik erimesi). Aynı şekilde kaslar da dirençle karşılaşmadığı için, zayıflayıp güç kaybediyor.
    Sindirim sistemi duruyor. Kimi bünyelerde bir iki gün içinde iştah yerine gelebiliyorken, bazılarında ise geri gelmesi bir haftayı bulabiliyor.

GERİ DÖNÜŞ

     Uzay mekiği yörüngede saniyede 25,000 feetlik  (ses hzının  25 katı ) bir hızla seyreder (saatte 28,000 km). Hint okyanusu üzerinde yörüngede iken, baş aşağı ve geriye doğru bakacak şekilde, ön taraftaki  roketler ateşlenerek önce hız kesilir (yaklaşık 300-700 ft/saniye olacak şekilde), sonra burun aşağı bakacak şekilde tam ters istikamete dönülür. Bu esnada mekiğin süratinde küçük ayarlamalar yapılır. Mekik zaten dengede olduğu için (kütleler arası çekim kanununa uyar), çok küçük bir kuvvet tatbiki yeterli olmaktadır.
    Sonunda, mekiğin uzay boşluğuna kaçma arzusu ile, yerin çekim kuvveti arasındaki mücadeleden yer çekimi galip çıkar ve uzay mekiği, yaklaşık bir saat sürecek iniş yolculuğuna daha doğrusu "serbest düşmesine" başlar.
    Isı izolasynuna rağmen, atmosferde sürtünmeden oluşan sıcaklık (1090 C°), içeriye de sızmaktadır. O yüzden atmosfere giriş öncesi, 15-18 °C ye kadar son bir kez daha soğutma yapılır. Yere tekerlek koymada sıcaklık, yine de 32 °C yi bulur.

MEKİĞİN KONTROLÜ

     Mekiğin dünya çevresindeyken konumu ya otopilot veya pilot tarafından kontrol edilir ve yönlendirilir. Kontrol kolu ise alışılageldik lövye şeklinde olup, kumanda ediş istikameti uçaklarınki ile aynıdır. Kolu sağa veya sola çekmek yatış hareketini, ileri veya geri çekmekle de yunuslamayı kontrol etmek mümkün. Yalnızca tek fark, rudder görevini de pedallar yerine kumada kolu yapmaktadır. Saat istikameti ve aksine çevirmek yaw kontrolü sağlar.
     Mekiğin yörüngedeyken yerden yükseklği 100 ila 312 nm arasında (180-560 km) arasında değişir. Önce kuyruk çevrilir, burun gidilecek istikametin tersine bakar ve 6000 pounduluk itiş gücündeki roketlerden ikisi 2 ile 3 dak. ateşlenir. Ve mekiğin hızını (dünyadan uzaklığına bağlı olarak) 118 ile 326 knot (210-580 km/saat) civarına düşürür. Bundan sonra mekik yavaşça inişine başlar.

YÖNLENDİRME ROKETLERİ

Uzayda aerodinamik kontroller etkisiz olacağından, burada hareket, roket motorları ile sağlanmaktadır. Lövyenin haraket ettirilmesi, ilgili yönlendirmeyi yapacak olan roket motorlarına ateşleme emri gönderir.  Mekikte 18 adet burunda, 26 tanesi de kuyrukta olmak üzere yatış, yunuslama ve dümen görevi yapan toplam 44 küçük roket bulunmaktadır.

KOKPİT AVİONİKLERİ

Mekiğin kokpiti uçakların göstergelerine bezer, ama alışılmadık işaretler ve anlamlar taşır. Düğmeler, ağırlıksız ortamda kazara dokunulmasını önlemek için koruyucu çercevelerle emniyete alınmıştır. Mekiğin komutanı solda, yardımcısı ise sağda oturur. Birçok uçakta olduğu gibi durum göstergesi “attitude indicator” aynıdır fakat biraz daha karmaşık yapıya sahiptir. Üç işaretli flight direktör ile takviye edilmiş olup, otopilot ve kompütürden gelen yaw-rol-ve pitch komutlarını da görüntüler.

EN KRİTİK AN: ATMOSFERE GİRİŞ

İnişe 32 dak. 14 sn. kala:  Hız: 14,800 kts TAS, yükseklik: 400.000ft amsl iniş miktarı sink rate: 30,000 ft/dak. Bu noktadan itibaren mekik artık bir uzay gemisinden planöre geçiş aşamasındadır. Yönlendirme roketleri, sıfır yatış-sıfır savrulma olacak şekilde ve atmosfere ideal giriş açısı olan 40 dereceyi muhafaza edecek şekilde ayarlanır. Mekiğin atmosfere giriş açısı kritiktir. Eğer 40 dereceden az olursa, çok dik bir iniş olacağı için hızı arttıracak, akabinde atmosferde sürtünmeden dolayı dış yüzeyi sıcaklığı aşırı artacak, bunun sonucu kanatların hücüm kenarı tahrip olacaktır. Ayrıca sürat artışına bağlı basınç ve G kuvvetlerini de unutmamak lazım. Öte ayndan 40 dereceden çok olursa, bu sefer de mekik suda sektirilen taşlar gibi atmosferin bir tarafından girip,  yerküreye teğet geçip diğer tarftan tekrar atmosfer dışına çıkacaktır. Ya da stall olacaktır ki her iki durumdan da kurtulmak mümkün değildir.
Atmosphere girdikten sonra elevonlar çalışmaya başlar. Mekik, 1850 feete gelinceye kadar  17 derece süzülüş açısı ve 300kt hızla sabit tutulur, bu irtifadan sonra burun 11 dereceye kaldırılarak iniş hızı 200kt ye yavaşlatılır. Tekerlekler ancak son dakikada açılır çünkü 4:1 lik lift/drag oranıyla süzülme özellikleri hiç de iyi olmyan ve ağır bir mekik için epey fazla bir sürtünme oluştururlar.

MEKİĞİN KUMANDA YÜZEYLERİ

   İnişe 28:42 dak. Mekik, hidrolik kumanda edilen 4 adet elevona sahip. Delta kanat yapılı uçaklarda olduğu gibi ikili aileronlarca kumanda edilmektedir. Elevonlar, 25 kt hızda etkilerini göstermeye başlar. Bu sırada yükseklik 250,000 ile 280,000 ft arasıdır. Sürat 108 kts ulaşınca elevonlar tam etikili olmaya başlar ve artık yönledirme roketlerinin de bir çoğu kapatılır.
   İnişe 26:56 dak.  Mekiğin kompüterleri, irtifanın çok yuksek ve hzın da dolayısı ile potansiyel enerjinin çok fazla olduğununu algıladıkları anda, hemen uçuş direktörü aracılığı ile ilk yatış kumandasını verirler. Yalçın bir eğimle sağa veya sol yana yatmak kaldırma kuvvetinin vertikal bileşenini azaltır. Bunun sonucu da sink rate'i (dalış) arttırır. Yana yatış, aynı zamanda dış yüzey sıcaklığını da yükseltir elbette ama sıcaklıktaki bu değer artışı, burnu düşürerek (hucum açısının düşürülüp hızın artması) irtifa kaybetmedeki kadar çok  değildir. Öte yandan yatış verilmesi de heading (doğrultu) değiştirilmesine sebep olmaz, çünkü çok hızlı seyir edildiğinden yana yatış manevrası esnasında (turn rate) viraj etkisi minimum düzeydedir. Mekiğin komutanı ve yardımcısı kokpitteki ekrandan actual alçalış profili ile istenen iniş profilinin izleyebilmekteler.

SÜZÜLME ORANI (GLİDE RATİO)

   İnişe 26:04dak. kala: Bu anda mekik artık Mach 19-25 arası bir süratle inmektedir ve atmosferdeki sürtünme dış yüzey sıcaklığının arttırmaktadır. Bu hızda, yani hipersonik uçarken, mekiğin süzülme oranı (glide ratio) 1:1 dir, ancak subsonik uçarken bu oran 5:1 dir. Öte yandan bir yolcu ucağının 20:1 oranından çok çok az gene de. Pervaneli piston motorlu uçağınki 10:1 dir.
   Mekiğin otpilotu yörüngeden yere teker koyma anına kadar idare edebilecek kapasitededir. Ayrıca fly-by wire sistemine sahip olduğu için pilotun trim yapmasına gerek de yoktur. Yedek manuel trim ayrıca mevcuttur. 

   İnişe 12:54, Bu noktada hucum açısı azalmaya başlar, hava frenleri %81 oranında açılır. Hava frenleri rudderin arkasında iki yana açılarak çalışır.
   Son 10:33 dak.  Mach 7.3, 142,000 feet.   Buraya kadar inertial navigasyonla gelen mekik, bundan sonra Tacan ferkansına bağlanır ve ucuşunun geri kalanını buna yönlenerek yapar.  
   Son 8:44 dak, Mach 5, 120,000 feet.  Pitot tüpleri gövdenin içinden çıkarılıp, hız ölçmeye başlarlar. Eğer daha erken açılmış olsalar, sıcaklıktan eriyebilir ve görev yapamaz, hızı ölçemez olurlardı. Üsteklik şimdiye kadar hucum açısının fazla oluşundan dolayı görüşü kapanan ve atıl duran rudder (bu noktaya gelene kadar rudder görevi roket motorlarınca yapılır) görev yapmaya (yaw etkisini gidermeye) başlar.

UÇUŞ DİREKTÖRÜ

  İnişe 6:44 kala, Mach 2.6, 83,000 feet. Bu aşamaya kadar flight direktörun klavuzluğunda uçan araç, artık yönetimini pilotlara bırakıp, HUD göstergeleri active olur. HUD üzerinde bilhassa iki parametre dikkati çeker: biri mekiğin velocity veketörü olup ne yöne doğru gidildiğini gösterir, öbürü de Kompitürün, mekiğin nereye gitmesini gerektiğini gösteren vectör. Burada, pilotun görevi roll-pitch- yaw kullanarak uçağı programlanan ucuş yörüngesinde tutmaktan ibarettir. Bu iki sembolü çakıştırmaktan ibarettir. Kompitür burun aşağı verilmesini istiyorsa, pilot kolu aşağı iter vs vs. Ayrıca pilotun airspeede dikkat etmesine gerek de kalmıyor, kayıtlı olan uçuş planınını takip ettiğinde, airspeed korunmuş oluyor zaten.

İNİŞ ÖNCESİ SON HAZIRLIKLAR

   Kalan süre: 3:57, Mach 0.9, 46,000 feet agl. Hava frenleri, kompitürden gelen veriler doğrultusunda mekiğe gerekli frenlemeyi yaptırıp, hava süratini muhafaza ederler. Traffik patterni ise pist başına 7 mil kala finale girmek şeklindedir. Bu noktada mekik çok yüksekse, dönüş geniş açılı tutulur, alçaksa keskin bir dönüşle son yaklaşmaya girilir. 360 derecelik normal bir tur 38,000 feetlik irtifa kaybettirir.
   İnişe 1:31, 280 knots, 15,000 feet.  Son yaklaşma için dönüş tamamlanmak üzere. Tacan frekansından, microdalga iniş sistemine (MLS) geçiş, otomatik olarak yapılmaktadır.
  İnişe 1:14, 300knots(lAS), 12,000 feet.  Microdalaga (MLS) localizeri intercept edilir ve doğrudan son yaklaşamaya girilir.

İNİŞ TAKIMLARI AÇILIYOR

    Astronotların hava durumu konusunda endişe etmelerine de gerek yoktur, zira iniş minimaları 8000 ft tavan ve 5 mil de görüş mesafesi sunar. Azami croswind (yan rüzgar) hızı ise (fırlatmada ve inişte) 15 kts dır.
   Mekik şimdi 18-20 derecelik iniş açısıyla inmektedir, normal yolcu ucağının inişteki açı oranı 3 derecedir.  

   İnişe 0:33 sn.  300 knots, 2,000 feet, 20 derecelik açıyla süzülürken, lövyeye asılıp 1.3 G lik bir ivmeyle açı 1.5° ye, sürat de 220-300kt arasına çekilir.
   Son 0:20 sn.  288 knots, 300 feet. İniş takımlarını açan düğmeye basılır. Tekerleklerin açılmaması durumunda pas geçme ihtimali bulunmadığı için NASA’nın felsefesinde tekerlekler mutlaka açılmalıdır. Eğer hidrolik basınçta bir sorun olursa, yedek olarak roketle açış sistemi mevcuttur.
   Son 0:10 sn.  261 knots, 30 ila 80 feet. Pistin eşiği 26 ft yükseklikte geçilir sürat 195-205 kts civarına düşer.

SÜRE 0:00. VE İNİŞ...

   200-300 fpm lik bir alçalış oranıyla yere teker konur, bu esnada sürat 190kts civarıdır. Hava frenleri hemen açılır (rudderin arkasında iki yana doğru), fren paraşütü de bu sırada devreye girer. Daha sonra burun tekerleği aşağı doğru indirilir. Bu işlem, stickerin üzerinde bulunan elevator trim düğmesi ileri itilerek yapılır. Sürat 140 kt'a düşünce de ayaklarla pedallara basılarak tekerlek freni yapılır. Frenlerde antiblokaj sistemi mevcuttur. Burun tekerleği rudder pedalları ile kontrol edilmektedir. Egzoz nozullarına zarar vermemesi için, sürat 60-70kts arasına geldiğinde de, paraşüt fırlatılıp atılır.

    Ağırlıktan tasarruf etmek için, burun tekerlek dikmesi alışılmışın dışında kısa imal edilmiştir. İniş rulesi 10,000 ft kadardır, ama biraz daha dakiklik ve zorlama ile 6,000 ft'lik bir piste de iniş gerçekleştirilebilir. Mekik, dünya üzerinde yeterli genişlik ve uzunluktaki piste sahip her havaalanına inebilir.

2. Bölüm: Mekiğin teknik verileri, kokpit fotoğrafları fiyat bilgileri