Astronomi ve Uzay Bilimleri

S

saat açısı:   Bir yıldızın saat dairesinin, gözlem yeri meridyeninden saat yönünde ölçülen açısal uzaklığı.

sağ açıklık: Rektasansiyon: Gök yüzünde bir noktadan geçen boylam dairesinin, gök ekvatorunu kestiği noktanın ilkbahar noktasına açısal uzaklığı.

Saman yolu: Gök küreyi bir büyük daire boyunca saran milyarlarca yıldız ve gaz bulutundan oluşmuş donuk ışıklı kuşak. Güneş sistemininde içinde bulunduğu galaksi.  

salt parlaklık (mutlak parlaklık): Bir  yıldızın   Güneş’ten   10   pc   uzaklığa indirgenmiş parlaklığı.

sera etkisi: Bir gezegen atmosferinin dışarı giden kırmızıöte ışınları tutması sonucu yüzey sıcaklığının artması olayı sönümleme: Işığın bir gaz bulutundan geçerken daha çok soğurulma nedeniyle zayıflaması

spektroskop: (tayf ölçer) Bir ışık kaynağının tayfını oluşturmak ve kaydetmek için kullanılan âlet

spektrum: bkz. ışınım tayfı, tayf.

süpernova: Üstnova. Parlaklığı birdenbire 19 kadir yöresinde değişerek parlayan değişen yıldız türü.

sürekli tayf: Salma ve soğurma çizgileri bulunmayan ışınım tayfı  Böyle bir tayfı, sıcak bir katı, sıvı ya da yüksek basınç altındaki gaz verir.

T

takım yıldız: Gök   yüzünde   rast  gele   serpilmiş   yıldızların   oluşturduğu   yapay bölgeler.   Eskiden   gök   yüzünün   değişik   bölgeleri   hayvanlara   ve   eşyalara benzetilmiş, böylece gök yüzü 88 takım yıldızına ayrılmıştır  Büyük Ayı, Küçük Ayı, Akrep, Herkül, Çoban gibi.

tan olayı: Güneş, ufkun altında iken havanın yarı aydınlık olması durumu   Gün ağarması ve gün kararması olaylarının ortak adı

tayf: bkz. ışınım tayfı.

tayf çeker: Spektrograf. Bir ışık kaynağından gelen ışınımı dalgaboylanna ayırarak kaydedebilen düzenek. Teleskoplara bağlı olarak kullanılır

teğetsel hız: Bir yıldızın uzay hızının, bakış doğrultumuza dik yöndeki bileşeni

U

ufuk: bkz Çevren

uzanım açısı: Uzanım. Bir gök cisminin gök yüzünde güneşe olan açısal uzaklığı

uzay hızı: Bir cismin uzay içinde saniyede aldığı yol

Ü

üst geçiş: Yıldızların meridyenden en büyük yükseklikteki geçişi

üst kavuşum: İç gezegenlerin; Yer-Güneş-Gezegen olmak üzere, bir doğrultuya gelmeleri.

üstnova: bkz. Süpernova

V

van Ailen kuşakları: Yer’ın manyetik alanının Güneş tarafından fırlatılan yüklü parçacıkları ve kozmik parçacıkları yakalaması ile meydana gelen ışınım kuşağı

Y

yansıtmalı teleskop  : bkz Aynalı teleskop

yapay uydu: İnsanlar tarafından yapılarak bir gök cismi  çevresinde  yörüngeye oturtulan cisim.

yeniay: bkz. Hilâl

yer benzeri gezegen:   Dış  yapıları,  büyüklük   ve   kütleleri   Yer’e   benzeyen gezegenlerden (Merkür, Venüs, Mars) her biri.

yıl: Güneş’in görünen yıllık hareketinde seçilen herhangi bir noktaya göre art arda iki geçişi arasındaki zaman.

yıldız günü: Bir yıldızın meridyenden art arda iki geçişi arasındaki zaman süresi(86164 sn).

yıldız katoloğu: Yıldızları herhangi bir sırada düzenleyip,  onlara ilişkin değerler veren, cetvelleri toplayan kitap.

yıldız kümesi: Uzayda bir araya gelmiş yıldız topluluğu.

yıldızlararası madde: Yıldızlar arasındaki uzaya dağılmış olan   gaz,   toz   gibi maddelerin bütünü.

yıldız zamanı: Güneş yerine ilkbahar noktasına bağlı olan zaman. Burada birim: Bir yıldız günüdür.

yörünge: Bir gökcisminin hareketi boyunca uzayda çizdiği yol.

yörünge düzlemi: Yörüngenin; daire, elips, parabol/hiperbol gibi bir düzlem çizgisi olması hâlinde belirttiği düzlem.

yükseklik:   Bir yıldızın veya bir gök cisminin, ufuk düzleminden yukarı doğru açısal uzaklığı

Z

zaman: Akıp giden olayların tekrar eden gök olaylarına göre sıralanmasından doğan bir kavram. Güneş ve yıldızların meridyene (öğlene) göre açısal uzaklığına (saat açısına) karşılık bir ölçü.

zenit uzaklığı: bkz.   Baş   ucu   uzaklığı    Gök   yüzünde   bir   noktanın   baş   ucu noktasına açısal uzaklığı.

zodyak: Burçlar kuşağı. Gök küresinde, ekliptiğin (tutulumun) geçtiği ve üzerinde oniki burcun eşit aralıklarla dağıldığı kuşak.

zodyak ışığı: Burçlar ışığı. Burçlar kuşağı boyunca uzanan yaygın ışık şeridi.

ziç (ziyç): islâm astronomlarının hazırladığı astronomi bilgileriyle beraber gözlem çizelgelerini içeren almanak türü kitap.

Yaşam nedir? Neden varlıkları canlı ve cansız diye ikiye ayırıyoruz? Yanıtın bir bölümü canlı varlıkların kendi kendilerini yenileyebilme özelliğine sahip olmasıdır. Bu özellik canlılık için gerekli fakat yeterli değildir. Çünkü kristaller de uygun eriyiklerde ve uygun sıcaklıklarda kendi kendilerini üretebilirler, yenilenebilirler. Bizim canlı dediğimiz varlıklar- memeliler, balıklar, böcekler, sürüngenler, bitkiler, mikroorganizmalar- doğarlar, çevreyle etkileşirler, büyürler, çoğalırlar ve ölürler. Yer yüzünde çok farklı canlı türleri vardır, örneğin balinalar 30 m boya, 130 ton ağırlığa ulaşırken, virüsler milimetrenin iki binde biri boyutundadır. Bitkiler de milimetrenin üç binde biri olan alglerden, boyları 100, m yi aşan dev ağaçlara kadar çok geniş bir boyut aralığına dağılmışlardır. Tüm bu canlılar Dünya üzerinde – 70 °C deki donmuş bölgelerden +70 °C deki sıcak su kaynaklarına kadar çok farklı fiziksel koşullar altında yaşarlar. Yine de bu fiziksel koşullar astronomik açıdan ender bulunan sınırlı ve dar koşullardır.

Bu kadar çok sayıda canlı türü nasıl ortaya çıkmıştır? Yer yüzünde canlı türlerinin gelişim tarihi, bilim adamlarını uzun süre uğraştırmıştır. Bu uğraşlar, tüm canlı türlerinin daha basit türlerden geliştiğini ortaya koyan bir evrim işleminin varlığını ortaya koymuştur. Kuşkusuz evrimin uzun zaman ölçeğinde hâlâ bilinmeyen noktaları çoktur, ancak evrimin varlığı ve hâlâ sürmekte olduğu konusunda kuşku yoktur. Yer yüzü üzerinde jeolojik olarak geniş bir zamana ve alana yayılmış olan canlı türleri üzerine yapılmış olan çalışmalar, evrimin varlığını açıkça göstermektedir. Yer yüzü dışında başka bir yerde yaşam belirtisine henüz rastlanmadığı için, bu bölümde sadece yer yüzünde bildiğimiz yaşamın özellikleri üzerinde duracağız.

Yaşamın yer yüzündeki uzun tarihi, değişik çağlara ilişkin kayaların içinde bulunan fosillerle incelenir. Fosiller çok eski canlı türlerinden bir kısmının taş hâline gelmiş kalıntılarıdır, içinde en eski fosilleri taşıyan kayalara, kambriyen adı verilmiştir. Kambriyen fosil kayıtlarında hiçbir kara yaşamının izine rastlanmaz. En eski kambriyen kayalarının yaşı 600 milyon yıl bulunmuştur. Bu sayı çok uzun bir dönemi ifade ediyor olsa da Dünya’nın yaşıyla kıyaslandığında, en eski fosillerin bile göreceli olarak son zamanlarda oluştuğu anlamına gelir. Diş, kemik, kabuk gibi sert kısımları olmayan canlıların fosil oluşturmayacağı anlaşıldıktan sonra  Dünya’nın  daha  uzak geçmişinde de canlıların yaşamış olabileceği düşünüldü ve 1950′li yıllarda Süperior gölü yakınlarında koloniler hâlinde deniz yosunlarının izleri bulundu. 2 milyar yaşındaki bu deniz yosunları hücresel yaşamın en basit şekilleriydi. Bunlar bakterilere çok benzese de aradaki fark deniz yosunlarının klorofil içerirken, bakterilerin klorofil içermemesidir. 1977 yılında en yaşlı mikrofosiller Güney Afrika’da bulunmuştur. Burada ilginç olan, bulunan fosiller ne kadar uzak geçmişe ait ise o kadar basit yapıya sahip olmasıdır, örneğin en yaşlı mikrofosillerde hücre çekirdeği bile belirgin değildir. Zaman geçtikçe canlı türleri daha karmaşık organizmalar içermektedir. Yani yaşam tek hücreli basit canlılardan çok hücreli karmaşık organizmalara evrimleşmiştir. Yaşamın ilk kez nasıl oluştuğunu kesin bilmiyoruz. Dünya’nın atmosferi ve/veya okyanusları içinde bulunan rast gele basit moleküller o zamanki uygun koşullarda birleşerek daha karmaşık molekülleri oluşturmuş olmalı, ilk zamanlar yerin atmosferinde çok az serbest oksijen olduğu sanılmaktadır. Bu olumlu bir şeydi, çünkü, canlıların yapısında bulunan molekülleri oluşturan elementler, oksijenin serbest olması durumunda, onunla birleşebileceği için karmaşık moleküller oluşmayabilirdi. Ayrıca, serbest oksijen olmaksızın, Yer atmosferi Güneş’ten gelen morötesi ışınımın hemen hemen tümünü geçirecek ve bu ışınımın enerjisi, daha karmaşık moleküllerin oluşmasına yardımcı olacaktır, ilk zamanlarda yer yüzünde cansız maddeden tek hücreli canlıların oluşması için dört koşul gerekliydi:

1)   Aminoasitler ve şekerler gibi organik moleküllerin oluşması.

2)   Bu moleküllerin protein ve nükleik asitlere dönüşmesi.

3)   Protein ve nükleik asit moleküllerinin o zamanın ılık okyanuslarında hücreye benzer damlacıklar oluşturması.

4)   Bu damlacıkların içlerinde onların kendi kendilerini yenilemelerini sağlayacak olan DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit) moleküllerinin varlığıyla basit canlı hücreleri oluşturmaları.

Canlı hücreler bir kez oluşup ortaya çıktıktan sonra su molekülünü parçalamak için güneş enerjisi kullanabilir ve glikoz yapmak için atmosferde bulunan karbondioksit molekülünü yakalayabilirlerdi. Açığa çıkan oksijeni atmosfere vererek yerin atmosferini şimdi olduğu gibi serbest oksijen içerir duruma getirebilirlerdi. 1950′li yılların ortalarında Şikago üniversitesi’nden Stanley Miller ve Harold Urey elektrik girişi olan kapalı bir deney aygıtına; hidrojen (H2), metan (CH4), amonyak (NH3) ve su buharı (H20) gibi yerin ilk atmosfer koşullarında var olduğu sanılan gazlar koydular. Bu karışıma, elektrik akımıyla oluşturulan yapay yıldırımlar gönderdiler. Bir hafta süren deneyden sonra karışım suda ayrıştırıldığında, aminoasitlerin oluştuğu görüldü. Diğer bilim adamları deneyi, enerji kaynağı olarak morötesi ışınları kullanarak ve karışımın oranlarını değiştirerek yenilediler ve sonuç olarak farklı oranlarda aminoasit oluşturdular. Benzer deneylerle; Cyril Ponnaperuma ve Vvalter Fox nükleik asitlerin yapı blokları olan nükleoitleri, bazı proteinleri ve bunların  suda  oluşturduğu   hücreye benzer damlacıkları elde ettiler.

Bu deneylerle ulaşılan sonuçlar, yaşam yönünde oldukça büyük ilerlemeler olduğu hâlde, en ilkel şekilde bile olsa, yaşam denilen olgudan henüz oldukça uzaktı. Karmaşık moleküllerin canlılık olgusunu nasıl kazandığı hâlâ bilinmemektedir. Ancak deneyler, laboratuarda az miktarda karışımla kısa süre içinde yapılmaktadır. Oysa okyanuslar dolusu “ilkel çorba” nın milyonlarca yıl etkisi altında kaldığı koşullarla 3,5 milyar yıl önce ilkel hücrelerin oluştuğunu ve zamanla bu ilkel yapıların daha karmaşık organizmalara evrimleştiğini düşünmek her hâlde güç olmayacaktır. Mikrofosil araştırmalarına göre yer yüzünde yaşamın ilk kez 3.5 milyar yıl önce tek hücreli canlılar olarak ılık okyanuslarda oluştuğu ve sonra yaklaşık 2.5 milyar yıl boyunca okyanuslarda evrimleşip geliştiği ve daha sonraki yaklaşık 500 milyon yıllık süreyi de karalarda geçirdiği anlaşılmaktadır. Çok uzun bir süre (225 milyon ile 65 milyon  yıl  önce)
karalarda en çok rastlanan canlılar dinazor denen kabuklu ve boynuzlu sürüngenlerdi, 65 milyon yıl önce diğer birçok canlı türüyle birlikte kısa sürede ortadan silindiler. Bu canlıların kısa sürede yok olmasına neyin neden olduğu kesin olarak bilinmemektedir.

Dünya’daki tüm canlı türlerinin temel yapı taşı olan aminoasit ve nükleikasit moleküllerinin oluşturduğu zincirler, karbon atomunun sağladığı bağlarla mümkün olmaktadır. Karbon atomu evrende hidrojene göre çok az bulunmasına karşın, yine de ençok bulunan elementlerden biridir. Fazla kimyasal bağ oluşturabilen elementlerden biri de silikondur. Bu nedenle bazı bilim adamları evrenin bir yerlerinde silikon atomunu temel alan canlıların da var olabileceğini ileri sürmektedirler. Kimyasal olarak silikon atomlarını temel alan molekül zincirleri, karbonunkiler kadar uzun ve karmaşık değildir.

Diğer taraftan büyük patlama olayını temel alan evren modellerine göre, büyük patlama olayıyla sadece ve sadece hidrojen ve helyum elementleri oluşmaktadır. Diğer elementler, ancak büyük kütleli yıldızların merkezlerinde nükleer reaksiyonlarla üretilip; yıldız rüzgârları, nova olayları ve daha çok süpernova patlamalarıyla çevreye yayılmaktadır. Dünyamızda ve Güneş sisteminin diğer üyelerinde, ağır elementler bol miktarda bulunduğuna göre Güneş ve Güneş sistemi büyük olasılıkla süpernova artıklarından oluşmuştur. Güneş bu nedenle en azından ikinci nesil bir yıldızdır. Bu bakımdan biz canlılar bir anlamda varlığımızı galaksinin uzak geçmişinde oluşan bir süpernova patlamasına borçluyuz. Sadece hidrojen ve helyumdan oluşan birinci nesil yıldızlardan Dünya benzeri gezegenlerin ve canlı varlıkların oluşamayacağı açıktır.

Canlıların yapı taşı olan aminoasit ve nükleikasit gibi karmaşık moleküllerin hatta ilkel canlıların plâzma olmayan soğuk yıldızlararası bulutlarda oluşabileceği ve Dünya gibi uygun ortamlara yayılmış olabileceği de ileri sürülmektedir. Söz konusu karmaşık moleküllerin oluşumu zor olmadığına göre, yaşam gerçekten Dünya’nın dışında başka yerlerde de oluşmuş ve gelişmiş olabilir.

Evrende sayılamayacak kadar galaksi ve her galakside de sayılamayacak kadar gök cismi vardır.

Galaksilerdeki belli başlı gök cisimleri yıldızlar ve gezegenlerdir.
Aradaki fark: Gezegenlerin yıldızlara göre çok daha küçük, soğuk ve belirgin görsel ışınım yaymamış olmalarıdır. Güneş sisteminin en büyük kütleli gezegeni Jüpiter’in kütlesi, Güneş kütlesinin sadece binde biri kadardır. Dünya’nın kütlesi ise Jüpiter kütlesinin üç yüzde biridir. Evrende sayılamayacak kadar gök cismi olduğu hâlde Dünya’dan başka bir yerde yaşam belirtilerine henüz rastlanmamıştır. Bu bakımdan yaşam hakkındaki bilgilerimiz sadece Dünya’daki gözlemlerimize dayalıdır. Dünya’daki  tüm  canlı  türlerinin  yapı  taşları   kompleks  moleküllerdir.   Bu moleküller varlıklarını evrende ancak yıldızlardan uzak, soğuk bölgelerde koruyabilirler. Güneş sistemi içinde Dünya’dan başka ancak dev gezegenlerin atmosferleri içindeki belli bölgelerde koşulların yaşam için uygun olabileceği düşünülmektedir. Güneş sistemi dışında yaşam aranacaksa, önce Güneş benzeri yıldızların etrafındaki gezegenlerin saptanması gerekmektedir, ilginçtir ki birçok yıldızın etrafında gezegenin varlığından şüphe edildiği hâlde henüz Güneş sistemi dışında hiçbir gezegenin varlığı gözlemsel olarak kesinlik kazanmamıştır. Bunun temel nedeni gözlemsel zorluktur. Daha önce, Güneş sisteminde dış gezegenlerin bile ne kadar zor saptandığını gördük. Bu zorluk iki temel nedenden kaynaklanmaktadır: (1) Gezegenler görsel ışınım yaymayan karanlık cisimlerdir. Ancak merkezdeki yıldızdan aldıkları ışınımı yansıtırlar. Bu da dev gezegenler için bile merkezdeki yıldızın toplam ışınımının milyonda birini geçmez. (2) yıldızlar çok uzaktadır. (En yakın yıldız bile Ay’a göre 100 milyon kat daha uzaktadır. Bu konuda ekteki çizelgeye bkz.) Başka yıldızların etrafında gezegen varlığı dolaylı yollardan saptanır. Bu tekniklerin hemen hepsi, var olması beklenen gezegenin merkez yıldıza uygulayacağı çekim kuvvetinin etkisinin bir şekilde gözlemsel olarak saptanmasına dayanır. Bu tekniklerin uygulanması sonucu birçok yıldızın etrafında gezegen varlığı iddia edilmiş fakat çoğu kanıtlanamamıştır. 1937 den başlayarak Van de Kamp, Gatevvood ve Harrington’un uzun yıllar yürüttüğü gözlemler, Barnard yıldızı ve Epsilon Eridani yıldızı gibi bazı yakın yıldızların etrafında gezegenler olabileceğini gösterdi. Yakın geçmişte bize 85 ışık yılından daha yakın 123 Güneş benzeri yıldız tayfsal olarak incelendi. Sonuç olarak %57 sinin görünmeyen yıldız bileşeni olduğu, kalanın altıda (veya beşte) birinde gezegenlerin olabileceği anlaşıldı, fakat hiçbiri için kesin kanıt henüz bulunamadı. Bir başka çalışmada en iyi gözlemsel olanaklar kullanılarak 15′e yakın yıldızın yılda 6 kez dikine hızları ölçülmeye başlandı. Campbell ve grubunun 1981 den bu yana yürüttüğü bu duyarlı gözlemlerden Gamma Cephei yıldızının etrafında dolanan Jüpiter benzeri bir veya iki gezegen bulunabileceği saptandı. Benzer yolla Latham ve arkadaşları da HD114762 yıldızının etrafında büyük kütleli (10- 20 Jüpiter kütlesine eşdeğer) bir gezegen olabileceğini gösterdiler. Bu bulgu, Cochran ve arkadaşları tarafından da kanıtlandı. Yakın yıldızlarda gezegen arama çalışmaları büyüK teleskoplarla, özellikle elektromonyetik ışınımın kırmızıöte bölgesinde yoğun bir şekilde yürütülmektedir. Kırmızıöte Astronomi Uydusu (IRAS)’nun atmosfer dışı gözlemleriyle; HL Tau, R Mon, Beta Pic gibi pek çok genç yıldızın etrafında gaz- toz diskleri olduğu saptanmıştır. Bu disklerde, zamanla gezegen sistemleri oluşacağı sanılmaktadır.

Aslında diğer yıldızların etrafında gezegen olmaması için hiçbir geçerli neden bulunmamaktadır. Galaksimizde yüz milyar kadar yıldız varken, Güneş, ayrıcalıklı çok özel bir yıldız olamaz. Galaksimizde Güneş benzeri çok sıcak ve çok soğuk olmayan yıldızların sayısı üç milyar kadardır. Bunlardan iki milyarında gezegen sistemleri olduğunu ve onda birinde yaşama uygun gezegenler bulunduğunu var saysak bile yine de yaşama elverişli gezegenleri olabilecek 200 milyon kadar yıldız bulunması gerekir. Bu sayı bile galaksimizde yalnız olmadığımız konusunda bir fikir verebilir. Bu sayı tahmin edilebilecek minimum sayıdır. Çift ve çoklu yıldız sistemlerinin etrafında da uygun yörüngelerde yaşam için elverişli gezegenlerin bulunmaması için hiçbir neden yoktur. Bu basit istatistiğe göre bulunduğumuz yerden 20 ışık yılı uzaklık içinde yaşam barındıran bir iki gezegenin bulunması gerekir. Yıldızlar arası uzaklıklar o kadar fazladır ki bırakın o canlılarla iletişim kurmayı, gezegenlerin varlığı bile bugüne kadar gözlemsel olarak saptanamamıştır. Aslında iletişim kurabilmek için oralarda canlı bulunması yetmez. Bizim gibi zeki canlıların bulunması gerekir. Çünkü insanoğlu henüz deniz yosunları, bitkiler, böcekler gibi canlılarla iletişim kuramıyor. İletişim kurmak istediğimiz dünya dışı zeki canlıların da yıldızlar arası iletişimde bulunabilecek teknolojiyi kurmuş olmaları gerekir, iyimser tahminlere göre Güneş’ten birkaç yüz ışık yılı uzaklık içinde teknolojik olarak çok ilerlemiş uygarlıkların var olması gerekmektedir.  

Belki bu uygarlıklardan birinin eline geçer ümidiyle 1973 ve1974 yıllarında fırlatılan Pioneer 10 ve 11 uzay araçlarına, Dünya’yı tanıtan metal plâketler yerleştirildi. 1977 yılında fırlatılan Voyager 1 ve 2 uzay araçlarına ise aynı ümitle iki saat süren ses kayıtları, kodlanmış fotoğraflar ve 116 ilginç slâyt yerleştirildi. Bu uzay araçları şimdi, Güneş sisteminin dışında sonsuz boşlukta büyük bir hızla yol almaktadır.

İnsanlığın kurduğu teknoloji henüz yıldızlara gidebilecek düzeyde değildir. Bugünkü teknoloji ile yakın yıldızlara yolculuk nesiller boyu zaman alır. Bu bakımdan ancak iyi plânlanmış uzay gemileriyle aileler, bu tür yolculukları yeni nesillerle devam ettirebilir. Burada hatırlayalım ki Güneş’in ana kol yaşamı henüz yarısındadır ve Dünya’da bugünkü teknolojinin kurulduğu süre kayıtlı tarihe göre çok kısadır. Buna göre yıldızlararası yolculuğu gerçekleştirebilecek teknolojiyi geliştirmek için daha çok zamanımız var. Bu konuda şimdiden önemli düşünceler geliştirilmiştir. (Uzay araştırmaları tarihine bkz.) Aslında diğer dünyalara gitme çabası yerine önce iletişim kurma çabası gösterilmelidir. Elektromanyetik tayfın radyo bölgesi dünya dışı uygarlıklarla iletişim kurmak için en uygun bölgedir. Eğer dünya dışı zeki canlılar amaçlı olarak uzaya mesajler gönderiyorsa özel frekanslar seçmiş olmalılar. En dikkati çeken uygun frekans bölgesinin Hidrojen atomunun ve Hidroksil molekülünün mikrodalga salma çizgileri bölgesi olduğu anlaşılmaktadır. Bu frekans bölgesi gürültüden uzak ve Dünya atmosferindeki su buharı soğurmasından en az etkilenen bölgedir. 

Astronomlar, radyo bölgede en çok 21 cm dalgaboyunda (1420 MHz frekansında) gözlem yapmaktadır. Nötr hidrojenin bu dalgaboyunda yaydığı ışınımla galaksideki hidrojen dağılımı incelenmektedir. Hidrojen evrende en bol olan element olduğuna göre, dünya dışı uygarlıklar iletişimde bu dalgaboyunu seçmiş olabilirler. Galaksimizde iletişim kurabilecek sadece birkaç uygarlık olsa bile bugün insanlık radyo bölgede gönderilecek sinyalleri yakalayabilecek düzeydedir. Bu yönde geliştirilen en ilginç proje “Cyclops” projesidir. Bu projeye göre her biri 100 m çapında düşünülen uygun şekilde dizilmiş 1000- 2500 tane teleskop belli dalgaboylarında galaksiyi tarayacaktır. Böyle bir anten dizisi galaksinin her yerinden sinyal alabilecek güçtedir. Ancak parasal nedenle böyle bir projenin yakın gelecekte desteklenmesi mümkün değildir. Bugün NASA, çok daha küçük boyuttaki SETİ projesini desteklemektedir. 1992 yılında uygulamaya sokulan bu projeyle Dünya’dan 25 parsek (82 ışık yılı) uzaklık içinde Güneş benzeri 800 yıldız, 1998 yılına kadar dönüşümlü olarak 1000-3000 MHz frekans aralığında izlenecek ayrıca biraz daha düşük duyarlıkla 1000- 10000 MHz frekans aralığında tüm gök yüzü taranacaktır. Bu projede, hâli hazırda var olan büyük radyo teleskoplar (Çapları 45- 300 m arasında olanlar.) kullanılmaktadır. Dünya dışı uygarlıklardan bir mesajin algılanması insanlık tarihinin en büyük olayı olacaktır.

insanoğlunun var olduğuna inandığı dünya dışı uygarlıklara ulaşma olasılığı hem bugün hem de gelecekte yıldızlararası uzaklıkların çok fazla olması nedeniyle oldukça zayıftır. Aynı nedenle dünya dışı uygarlıkların da gelip Dünya’yı ziyaret etme olasılığı oldukça zayıftır. Böyle bir ziyaretin olasılığı Dünya üzerinde kuzey kutbunda var sayılan bir incirçekirdeği üzerindeki özel bir bakterinin kalkıp güney kutbunda var sayılan başka bir incir çekirdeği üzerindeki başka özel bir bakteriyi ziyaret edebilmesi olasılığından daha fazla değildir.

Birçok kimsenin başka dünyalardan geldiğine inandığı, belirlenemeyen uçan cisimlerin varlığı, dünyanın değişik yerlerinde sık sık rapor edilmektedir. Bilir kişilerin incelemesinden sonra rapor edilen uçan dairelerden çoğunun; aslında uçak, parlak yıldız veya gezegen (genelikle Venüs gezegeni), meteor, yapay uydu, araştırma balonu, büyük kuş veya kuş sürüsü ve atmosferik olaylar oldukları.görülmektedir. Raporlara göre uçan dairelerin tabak şeklinde veya uzunca bir yapıda oldukları söylenmektedir. Bazılarının geceleri çok parlak oldukları, hızlı hareket ettikleri ifade edilmektedir. Bunlardan bir kısmı aynalardan yansımayla kasıtlı olarak yaratılan görüntülerdir. Gürüntülerin zig zag çizen hızlı hareketi, aynanın hareketiyle kolayca sağlanmaktadır. Bazı uçan dairelerin inişleri, içlerinden garip yaratıkların çıktığı, hatta rapor edenleri alıp bir süre tutsak ettikleri, yer yüzüne inen uçan dairelerin çevrede güçlü elektrik ve manyetik alan oluşturdukları ve her türlü âletin çalışmasını durdurdukları ifade edilmektedir, incelenen bu durumlardan çoğunun, rapor edenlerin hayal  ürünü  olduğu anlaşılmıştır. Diğer bir kısmının da fiziksel olarak açıklanabilen normal cisim veya olaylar olduğu görülmüştür. Şimdilik bilinenlerle açıklanamayan uçan daire raporları sınıflanıp kaydedilmektedir. Bir çok bilim adamına göre başka dünyalardan gelen uçan daire yoktur ve tüm uçan daire raporlarının doğal açıklamaları vardır. 1949- 1969 arasında ortaya çıkan uçan daire raporlarını inceleyen meşhur fizikçi Edvvard Condon’a göre durum böyledir. Her şeye karşın bugün de bazı bilim adamları açıklanamayan uçan daire raporlarına dayanarak, bunlardan en azından bazılarının üstün medeniyete sahip başka dünyalardan gelebileceklerine inanmaktadır.

Bugün bilinenlerle açıklanamayan uçan daireler için en tutarlı görüşler:
(i) ender oluşan atmosfer olayları veya yapay uydu parçaları,
(ii) bazı insanlarda hayalle karışık algılama bozuklukları şeklinde yorumlanmaktadır, özellikle şiddetli fırtınalardan sonra ilginç top gibi parlak bulutların oluştuğu bilinmektedir. Diğer taraftan Orta Çağlarda, eğitilmiş birçok kişinin bile gök yüzünde kanlı kılıçlar, altın haçlar, ejderhalar gördüğü kaydedilmektedir. Bugün bu tür şeyler görünmemekte, fakat hareketli disk biçimli cisimler görünmektedir. Bu görüşlere karşın en azından bazı uçan dairelerin iz bıraktıkları, alan etkileri oluşturdukları ve buna göre hayal değil, fakat fiziksel cisimler olmaları gerektiği bilinmektedir. Uçan dairelerin diğer dünyalardan gelen ziyaretçiler olabileceğini gösteren hiçbir inandırıcı tutarlı kanıt bulunmamaktadır.

1.  Miller- Urey deneyinin özetleyip, sonucunu açıklayınız.

2.  Bir yıldız etrafındaki gezegenin kütlesi, yıldız kütlesinin onda biri olsa yıldızın uzaydaki öz hareketi nasıl olur?

3.  Bir yıldızın gezegene sahip olması öz hareketinin büyük olmasını gerektirir mi?

4.  Barnard yıldızının etrafında gezegen olabileceğini gösteren kanıtı tartışınız.

5.  Var olduğuna inanılan dünya dışı uygarlıkları ziyaret etmenin neden mümkün olmadığını tartışınız.

6.  UFO’lar neden dünya dışı uygarlıklardan gelmiş olamaz. Kanıtlarınızı maddeler hâlinde sıralayınız.

7.  Çevre kirliliğinin Dünya’daki yaşama etkisini tartışınız.

Uzay çalışmaları Yer atmosferinin dışından insanlı ve insansız uzay araçlarıyla yürütülen araştırmalardır. Daha çok gelişmiş ülkelerin yürüttüğü uzay araştırmalarının genel amacı; temel bilimlerin ve teknolojinin de itici gücü ile uzayda doğal olayların ölçülmesi, bilinmeyenin araştırılması, bilginin genişletilmesi. Yer dışında insanlığa yararlı olabilecek kaynakların bulunmasıdır. Genel itici güçler arasında ulusal itibar, ulusal güvenlik, bilimsel merak sayılabilir, özel amaçlar ise yer altı ve yer üstü kaynaklarının bulunup incelenmesi, denizlerden yararlanma, meteoroloji (hava tahminleri), iletişim (haberleşme) ve enerji gibi sorunlara yer atmosferi dışından yanıt aramaktır.

Uçma ve uzaya çıkma fikri çok eskidir, iranlıların, Hintlilerin ve Çinlilerin efsaneleri uçan adamlarla doludur. Atmosfer varlığının kanatlı uçuşlar için gerekli olduğu, atmosfer olmazsa kanatlı uçmanın mümkün olmadığı çok sonra ancak 16. yüzyılda öğrenilmiştir, örneğin; Ay’a kadar kanat takıp uçmak öncelikle arada atmosfer olmasını gerektirir. Halbuki yer atmosferinin kalınlığı Ay uzaklığının ancak on binde birini kapsar. 17. yüzyılda Ay’a yolculuk üzerine bilim kurgu hikâyeleri yazılmaya başlanmıştır. Bunlardan bazıları roket kullanımını da öngürüyordu. Çünkü o zamanlar roket denebilecek âletler savaşlarda kullanılıyordu, ilk roket muhtemelen 13. yüzyıl başlarında Çinliler tarafından keşfedilmiştir. 1232 de Çinlilerin bir savaşta yakıtı barut olan roketler kullandığı bilinmektedir. Barut yakıtlı ilk roketlerin yapımı Avrupada da öğrenildikten sonra roketlerin askerî amaçlarla savaşlarda kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu arada zamanla barut yakıtlı roketlerin güçleri menzilleri, ağırlıkları ve hedefe ulaşımda güvenilirlikleri oldukça geliştirildi, ikinci Dünya Harbi’ne kadar roketler sadece patlayıcı maddeleri uzak hedeflere fırlatma amacıyla kullanıldı. Ancak bu arada, roketlerin başka amaçlarla da örneğin, uzay uçuşlarında kullanılabileceği öğrenilmişti. 19. ve 20. yüzyıllarda gerçekleşen teknolojik ilerlemeler sonunda, bir çok kimse roketlerle Ay’a gidilebileceğine inanmaya başlamıştır. Rusyada N.I.Kibalchich (1853- 1881) insan taşıyan roketlerin yapılabileceğini savunmuş ve 1890′da Alman H. Gansvvindt (1856- 1934) bu düşünceyi daha da geliştirerek roketlerle yönlendirilebilen insanlı uzay araçlarının yapılabileceğini göstermeye çalışmıştır. 1898 de Rus K.Tsiolkovsky (1857- 1935) roket operasyonunun matematiksel formülleri üzerine ilk çalışmasını tamamlamış, roketlerde   katı   yakıt   yerine   sıvı   yakıt   kullanımının   gerekliliği   üzerinde durmuştur. Sıvı yakıtla daha fazla güç elde edildiğini ve bu gücün daha kolay kontrol edilebildiğini göstermiştir. Tsioikovsky daha sonraki çalışmalarıyla çok kademeli roket kavramını geliştirmiştir. Ancak Tsioikovsky kuramcı olduğu için düşüncelerini deneme evresine sokamamıştır. Tsiolkovsky’nin sıvı yakıtlı roket önerisini ilk kez Amerikalı bilim adamı R.H.Goddard (1882- 1945) 1926′da uygulamaya sokmuştur. Diğer taraftan Almanyada H.Oberth 191/’de sıvı yakıtlı asker? amaçlı roket yapımının projelerini doktora tezi olarak tamamlamış, ancak tez uygun bulunmayarak 1922′de geri çevrilmiştir. Daha sonra Oberth’in, roketleri temel alan uzay uçuşları üzerine yazdığı bilimsel kitaplar hâlâ önemini yitirmemiştir. Oberth’in çalışmalarından esinlenerek Avrupa’da ilk sıvı yakıtlı roket denemesini 1931 de Alman J.VVinkler (1897-1947) yapmıştır. 1927′de kurulan Alman Uzay Uçuşları Derneği de sıvı yakıtlı roket denemelerine başlamıştır. Bu denemeleri yapanlardan biri de o zaman çok genç olan W. Von Braun (1912- 1977) dur. Almanya’da roket çalışmaları 1932′de ordu tarafından ele alınmış, 1937 ‘de bir deneme istasyonu kurulmuş ve sonra bu istasyonda V- 2 roketleri geliştirilmiştir. Bir tonluk savaş başlığı taşıyan bu sıvı yakıtlı roketler, bugünkülerin öncüsü olarak savaşların gidişini değiştirdi ve Dünya’nın uzay çağına girişinde önemli bir rol oynadılar.

İkinci Dünya Savaşı sonunda Alman roket uzmanları, başta Von Braun olmak üzere Amerikan ordusuna teslim olup çalışmalarına Amerika’da devam ettiler. Savaştan hemen sonra Amerikan hava kuvvetleri; Atlas, Titan ve Thor gibi güçlü roketler geliştirirken Rus roket uzmanları (Örneğin; F.Tsander, S.Korolev, V.Glushko ve M.Tikhonravov) Tsiolkovsiky’nin bulgularını izleyerek kısa zamanda Atlantik’i bile geçebilecek güçte roketler geliştirdiler. 1950′de uluslararası Astronotik Federasyonu kurulmuş, yıllık toplantılarında uzay uçuşu problemleri tartışılmış, uzay uçuşu için gerekli teknolojiye ulaşıldığında önce aletli ardından insanlı uzay araçlarının Dünya yörüngesine sokulması düşünülmüş, sonraki hedefler; Ay, Venüs, Mars ve diğer yakın gezegenler olarak belirlenmiştir. Uygulamalar zengin ülkeler tarafından yapılabilmiş, 1955′lerde Rusya’da ve Amerika’da uzay uçuş programları plânlanarak uygulama aşamasına girilmiştir. Ruslar ilk kıtalararası roketi 1957 Ağustos’unda fırlattılar. Rusya’da bu güçlü roketler aynı yılın 4 Ekim günü ilk yapay uydu Sputnik 1′i Dünya yörüngesine oturtmak için kullanıldı. Böylece çok kademeli roketler uzay uçuşlarında uygulamaya sokulmuş ve uzay çağı başlamıştır. Sovyetler güçlü çok kademeli roketlerine sürekli yeni kademeler ekleyerek, Vostok ve Soyuz gibi insanlı ve insansız uzay araçlarının fırlatılmasında yararlanmışlardır. Sovyetler hemen birincinin ardından 3 Kasım 1957′de Sputnik 2 yi içinde Laika adlı bir köpekle birlikte Yer yörüngesine oturturken ABD, aynı yıl Vanguard uzay aracının fırlatılmasında başarısız olmuş ve sonra 31 Ocak 1958′de ilk başarılı uzay aracını (Explorer 1) fırlatmıştır.
 

Amerika’da Redstone ve Uno roketlerinden sonra Von Braun ekibi, insanlı uzay uçuşları için çok kademeli Satürn roketini geliştirdiler. Apollo projesi için geliştirilen o zaman Dünya’nın en güçlü roketi Satürn V ilk kez 1967 de uygulamaya sokuldu. Sovyetler Satürn V in yarı gücünde Proton roketini geliştirmişlerdi. Proton roketi insanlı Ay yolculukları için geliştirilmiştir. 1968′de Apollo projesiyle ilk insanlı Ay yolculuğundan sonra Ruslar insanlı Ay projesini iptal edip Proton roketini insansız uzay uçuşları için kulanmışlardır Daha sonra Ruslar, Satürn V ten çok daha güçlü dev bir roket, yaptılar. Bu roket Ay yolculuklarında ve dev bir uzay istasyonunun Dünya yörüngesine oturtulması için kullanıldı. Bu roket, 10 tonluk kütleyi Dünya yörüngesine oturtacak, 60 tonluk kütleyi Ay’a gönderebilecek güçtedir. Raporlara göre üç kademeli olan bu dev roket, 1968-1972 yıllarında kaza geçirdiği için Ruslar daha sonra Energia adlı daha güçlü yeni bir roket sistemi geliştirmişlerdir:

Roketlerdeki itici gücün kaynağı roket motorlarında oluşturulan sıcak gazın hızla dışarı atılmasından doğan tepkidir. Nevvton’un üçüncü yasasına göre her etkiye zıt yönlü bir tepki kuvveti oluşur. Roketlerde roket motorlarından hızla püskürülen gaz, rokete zıt yönlü bir hareket sağlar. Roketlerde bu itici gücü daha iyi anlamak için şişirilmiş bir balonu, ağzını bağlamadan havaya bırakın, balonun sönerken çıkardığı havanın itme gücüyle zıt yönde hızla hareket ettiğini göreceksiniz. Roketler sıvı veya katı bir yakıtın yanında ateşleyci olarak ayrıca oksijen taşırlar. Yakıt ve oksijen ayrı ayrı tanklarda depolanır ve pompalama sistemiyle belli oranlarda yanma odasına püskürtülür. Yanma odasında oluşturulan küçük bir kıvılcım reaksiyonu başlatır. Ortaya çıkan sıcak gaz büyük bir basınçla dışarı püskürtülerek zıt yönünde etki- tepki prensibine göre hareket sağlanır. Hareketin hızı, roketin kütlesi yanında püskürtülen gazın ilk hızına ve birim zamanda püskürtülen gazın kütlesine bağlıdır. Birim zamanda püskürtülen yakıt kütlesi arttırılarak çok büyük kütleli roketler uzaya fırlatılabilir. Ancak bu durumda, uçuş boyunca fazla yakıt gerekeceğinden, büyük kütleli roketlerin fırlatılmasında yakıt depolarının büyük olması yanında, püskürtülen gazın ilk hızı da arttıralarak daha fazla tepki kuvveti sağlanır. Roketleri jet motorlarından ayıran tek özellik, jet motorlarında oksijen tankı bulunmamasıdır. Jet motorları oksijeni atmosterden alırlar. Ancak bu nedenle jetler sadece oksijeni bol olan alt atmosfer katmanlarında uçabilirler. Roketlerse atmosferin üst katmanlarında hatta boşlukta da etki- tepki prensibine göre hareketlerini sürdürebilirler.

1980′li yıllara gelinirken hem ABD’de hem Rusya’da uzay mekiği denen ve tekrar tekrar kullanılabilen uzay araçları geliştirildi. Uzay mekikleri güçlü roketlerle uzaya fırlatılmakta, Dünya etrafındaki yakın uzayda görevlerini yaptıktan sonra tekrar kullanım için tıpkı bir uçak gibi yer yüzüne inebilmektedir. 1980′li yılların başında ABD tarafından uygulamaya sokulan uzay mekikleri birbirine bağlı üç roketle hareket ettirilmekte, yakıt olarak ayrı tanklarda sıvı hidrojen ve sıvı oksijen kullanılmaktadır. Ek olarak yanlarda iki tane katı yakıtlı roket bulunmaktadır. Mekik, Yer çekiminden yavaş yavaş kurtuldukça kademeli olarak işi biten yakıt depolarını okyanus   üstlerinde boşluğa bırakmaktadır. Ayrıca, mekiklerin kendi üzerlerinde küçük yapılı manevra roketleri bulunmaktadır. Bugün için roket yakıtları büyük hacimli ve ağır kimyasal yakıtlardır. Özellikle büyük kütlelerin uzaya fırlatılmasında kullanılan roket yakıtları çok fazla olması gerektiğinden, fırlatma işi mühendislik açısından oldukça zorlaşmakta hatta tehlikeli olmaktadır. Bu bakımdan geleceğin roketleri için başka yakıt türleri düşünülmektedir. Yeni düşüncelerden birisi iyon roketi veya elektrik roketidir. Düşünceye göre ağır bir elementin, örneğin; sezyumun atomları tamamen iyonize oluncaya kadar ısıtılacak ve oluşan çok sayıda yüklü parçacık (plâzma) güçlü bir elektrik alanıyla hızlandırılıp uzaya püskürtülecek. Etki tepki prensibine göre de roket zıt yönde hızlanacaktır. Hesaplara göre iyon roketlerinde itme gücü çok fazla olmamakta ancak çok az yakıtla roket uzun süre ivmeli bir hareket yapabileceği için büyük hızlara ulaşacaktır, iyon roketlerinin ilk fırlatma sırasında yakıt kütleleri de az olduğundan bu roketlerle yer çekiminin daha kolay yenileceği sanılmaktadır. Henüz büyük iyon roketleri devreye girmemiş olmasına karşın uzayda küçük iyon roketlerinin denemeleri başarıyla yürütülmektedir.

Geleceğin roketleri için diğer bir düşünce nükleer güçten yararlanmaktır. Nükleer denizaltılarda olduğu gibi bir reaktörden alınan atomik güçle bir sıvı, örneğin; sıvı hidrojen veya su, sıcak gaz hâline dünüştürülüp uzaya püskürtülerek rokete zıt yönde hız verecektir. Daha da önemli bir düşünce yıldızların merkez bölgelerinde var olan nükleer enerji üretim mekanizmalarının roketlerde uygulanmasıdır. Bilindiği gibi yıldızların merkezlerinde dört hidrojen çekirdeği, yüksek sıcaklık ve basınç altında birleşip bir helyum çekirdeğine dönüşmekte ve çok büyük bir nükleer enerji açığa çıkmaktadır. Gök yüzünde yıldızlar çok uzak oldukları hâlde bu nükleer enerjinin çok büyük olması nedeniyle parlamaktadırlar. Gelecekte roketlerde böyle bir enerji üretim mekanizması çalıştırılabilirse, evrende en bol madde hidrojen olduğuna göre roket yıldızlararası maddeden aldığı hidrojeni enerjiye dönüştürerek yıldızlararası yolculuk yapabilecektir. Bugüne kadar roketler, insanoğlunun Ay’a gitmek gibi eski bir tutkusunu gerçekleştirmede çok önemli bir rol oynamıştır. Güneş sisteminin içinde ve bunun da ötesinde insansız uzay araştırmalarının yapılabilmesini mümkün hâle getirmiş ve uzayla ilgili bilgilerin hızla gelişmesini sağlamıştır. Yarının gelişmiş roketleriyle diğer Güneş sistemlerine ulaşma tutkusu da gerçekleşebilecektir. Bugün kademeli roketlerle gerçekleştirilen başarılı uzay uçuş projeleri, proje adlarıyla (örneğin Apollo projesi) bilinmektedir. Sovyetlerin en başarılı uzay uçuş projeleri sırasıyla; Sputnik, Vostok, Voskhod, Soyuz ve Venera projeleridir, önemli ABD uzay uçuş projeleri ise; Vanguard, Pioneer, Mercury, Apollo, Gemini ve Voyager projeleridir. Ayrıca ilk uluslararası uçuş projesi olan Apollo- Soyuz test projesi 15-24 Temmuz 1975′te gerçekleştirilmiştir. Rusya ve ABD’den sonra gelişmiş  Batı  Avrupa ülkeleri,  Çin,  Japonya,   Kanada,   Hindistan, Brezilya ve Avustralya gibi birçok ülke uzay araştırmalarında önemli adımlar atmıştır. Ancak uzay araştırmaları çok pahalı bir uğraş olduğundan, Rusya ve ABD dışındaki çalışmalar insansız küçük projelerle sınırlı kalmıştır. ABD’deki uzay araştırmalarını Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi- NASA yürütmektedir, ilk 20 yılda NASA sivil ve askerî amaçlar için 90 trilyon dolar harcamıştır, yarım milyondan fazla insan çalıştırmaktadır. Rusya’da bu işi Bilimler Akademisi ve bu kuruma bağlı Kozmik Araştırmalar Enstitüsü yürütmektedir. Uzay araştırmalarında üçüncü güç 1964′te Avrupa Uzay Araştırmaları Organizasyonu- ESRO olarak kurulup 1975′te Avrupa Uzay Ajansı- ESA ya dönüşen Avrupa ortaklığıdır. Bugün ESA; Belçika, Danimarka, Fransa, Almanya,   italya,  Hollanda, ispanya, isviçre ve ingiltere’den oluşmaktadır.

Uzay çalışmaları uzay araçlarıyla yer atmosferinin dışından yapıldığı için uygulamada bir dizi zorluklar vardır. Bu zorluklar belli ilkeler uygulanarak aşılır, öncelikle uzay aracını Yer atmosferinin dışına belli bir yüksekliğe kadar çıkarmak gerekir. Bunun için kademeli roketler kullanılır. Kalkışta roketin uzay aracına vereceği ivme, 9.8 m/sn2 olan yer çekimi ivmesinden çok daha büyük olması gerekir. Kademeli roketler kullanıldıkça boşalan tanklar atılır ve araç hafifler. Diğer taraftan araç yükseldikçe yer çekimi etkisi de azaldığından ivmelenme kolaylaşır. Aracın atmosfer dışında Yer çevresinde dolanacağı yörüngesine oturabilmesi için en az 8 km/s hıza ulaşması, Yeri terkedip gezegenler arası ortama çıkabilmesi için bu hızın en az 10 km/s olması gerekir, ivmelenmenin üst sınırını uzay aracının gövdesine ve içindeki âletlere zarar vermeden dayanabileceği hız sınırı belirler. Ayrıca insanlı uçuşlarda, insanın, araç içindeki konumuna göre katlanabileceği ivmenin yüzeyde yer çekimi ivmesinin 8-10 katından fazla olmaması gerektiği anlaşılmıştır.

Uzayda sadece kütle çekimi etkisinde bulunan bir uzay aracının hareketi 17. yüzyıldan beri bilinen Kepler ve Nevvton yasaları ile bellidir. Bir uzay aracını Yer yörüngesine oturtmak için gerekli minimum hız, bu yasalara göre V2 (dairesel) = (g.R) dir. Burada R Yer yarıçapı, g ise yüzey çekim ivmesidir. Yüzeye yatay fırlatış 7.9 km/sn lik hız ister (Ay’da 1.68 km/sn). Ancak dağlar, atmosfer, vb. nedenlerle yatay dairesel fırlatış pratik değildir. Dolayısıyla uzay aracı önce yerden belli bir yüksekliğe çıkartılmalıdır. O zaman dairesel yörünge hızı,

olur, burada r = R + (uydunun yerden yüksekliği) dir. Bu minimum hıza ek hızlar dairesel yörüngeyi eliptik yörüngeye çevirir. Ek hız arttıkça yörüngenin enöte noktası uzaklaşır, sonunda yörünge parabol olur, yani uydu Yer’den kaçar. Bu kaçma hızı için, V2kaçma = 2. V2dairesel- Eğer V>V|<açma olursa yörünge hiperbol olur.

Yer’e dik olarak fırlatılan uydu istenilen yükseklikte yörünge hızına yaklaştığında hareketi Yer yüzeyine paralel olacak şekilde yavaş yavaş eğilir. Bu aşamada merkezkaç kuvveti yer çekimi kuvvetine eşitlenmiş olur ve böylece araç Yer çevresinde dolanmaya başlar, 200 km yükseklikte yörünge hızı 8 km/sn komşuluğundadır. Bu yükseklikte hava yoğunluğu çok düşük olduğu için, aerodinamik yavaşlatma (sürtünme) çok küçüktür ve uydu uzun süre yörüngede kalabilir. Araç yörüngeye oturtulurken Yer’in dönme hızından da yararlanılmak istenirse, aracın hareket yönü doğu olarak seçilir. Bu durumda tıpkı hızla giden bir trenden gidiş yönünde atılan bir cismin hızının, trenin hızı ile atış hızının toplamına eşit olduğu gibi; aracın yörünge hızı da yerin dönme hızı (ekvatorda 0.46 km/sn) ile roket itmesinin verdiği hızın toplamına eşit olur. Böylece Yer’in dönme hızından yararlanarak daha az enerji harcanmış olur. Bu nedenle yapay uydu fırlatmaları hangi yükseklikten olursa olsun doğuya doğru yapılır.

Uydunun Dünya çevresindeki yörünge dönemi 200 km yükseklikte 90 dakikadır. Yer’den yükseklik arttıkça yörünge hızı azalır, dönem artar, örneğin; 1730 km de yörünge hızı 7.0 km /sn ve dönem 2 saattir. 35900 km de ise hız 3.1 km /sn ve dönem 24 saattir. Bu süre yerin dönme süresine eşit olduğu için, yörüngesi ekvatora paralel olan böyle bir uydu Yer’den “sabit” duruyormuş gibi gözükür. Böyle “eş dönemli” uyduların iletişimde ve meteorolojide özel değeri vardır. Yer’in doğal uydusu Ay ise Yer’den 386000 km uzakta aşağı yukarı 1.0 km/sn hızla dolanır ve dönemi yaklaşık 28 gündür.

Tüm bu söylenenler dairesel yörüngeler için doğrudur. En beri noktasında hızı azaltarak ya da en ötede hızı artırarak eliptik yörüngeler dairesel yapılabilir.

Eğer uydu, kuzey ya da güney doğrultusunda fırlatılırsa, kutupsal yörünge elde edilir. Bu durumda Yer, ekseni çevresinde döndükçe uydu da atmosfer dışında meridyen çemberleri çizmiş olur.

Ay’a ya da diğer gezegenlere araç göndermek için iyi bir zamanlama, iyi bir yönlendirme ve iyi bir hız denetimi gerekir. Çünkü Güneş sisteminin diğer üyeleri sürekli hareket halindedir ve uzayda bir noktaya etkiyen toplam çekim kuvveti sürekli değişmektedir. Uçuş yolunu, yerinde ve zamanında düzeltmek için roket gücü kullanılır, örneğin; Venüs çevresine bir yapay uydu yerleştirmek için, uydunun hızı Venüs’ün Güneş çevresindeki hızına eşit hıza ulaşmalıdır. Eğer yalnız yakınından geçecekse tam eşitlik gerekmez. En az enerji gerektiren uçuş yoluna, “geçiş yörüngesi” denir ve gezegenlerin değişen konumları göz önüne alınarak hesaplanır.

Uzay araçları görevlerine göre, yörüngede birkaç saat ya da yıllarca kalabilirler. Uzay ortamında görevlerin yürütülebilmesi için öncelikle güç kaynağına gereksinme vardır. Bu güç pillerden, Güneş ya da atom enerjisinden sağlanabilir.

Yer’deki izleme istasyonları ile uydu arasındaki iletişim radyo ve TV ile yapılır. Uydunun alıcı ve verici antenleri ile izleyici antenler biribirini tam görmelidir. Uydular sürekli bağlantıda olmayabilirler.

Bir uydu, uzayda kendi üç ekseninden biri ya da hepsi çevresinde dönebilir. Dönmeyi dengelemek için çeşitli yöntemler kullanılır ve aracın her zaman aynı yönde durması, jiroskopiarla sağlanır. Yöneltme ise, araçtaki alıcı aygıtları; Güneş, gezegen yada bir yıldız gibi gözlenecek cisme tam olarak doğrultmak için gereklidir. Ayrıca Yer’e bilgi gönderirken, verici Yer’e doğru çevrilmelidir.

Uzay aracı; aşırı sıcak, soğuk, X- ışınları, mikrometeorlar, vb. etkilerden korunmalıdır. Aracın iç kısmı, elektrikli aygıtların çıkardığı ısı ya da Güneş ısısı nedeniyle çok ısınabilir. Güneş ısısını eşit dağıtmak için uydu döndürülebilir ya da yansıtıcılar kullanılabilir, insanlı uzay araçlarında Yer’deki koşullara yakın bir ortam sağlanması gerekir. Bunun için astronotlar çok özel elbiseler kullanma durumundadırlar.

Araçtaki roketlerin ne zaman ateşleneceği, yörüngenin ne zaman değiştirileceği, uzaktan kumanda ile Yer istasyonundan yürütülür.Bunun için araçta güdüm donanımı bulunmalıdır. Ay’a, gezegenlere gidişlerde ve yumuşak inişlerde güdüm donanımı oldukça önemlidir.

Uydunun denetimi ve yönetimi ile ilgili hesaplar uydudan alınan verilere dayanarak, izleme istasyonunda yapıldığı gibi uydulara gittikçe daha karmaşık özel amaçlı bilgiler konmaktadır.

insanlı ya da insansız uzay araçlarının geri dönmesinde, frenleme roketleri kullanılır. Saatte birkaç yüz km lik hız azalması aracın yere doğru inmesini sağlar. Yer atmosferinin aerodinamik frenleme etkisinden de yararlanılır. Böylece araç gittikçe artan bir eğimle yere doğru yönelir. Ancak hava molekülleri ile sürtünmeden ileri gelen çabuk şiddetli ısınma, eğer gerekli önlem alınmazsa, aracın akkorlaşıp yanmasına neden olur. Özel olarak hazırlanmış plâstik koruyucu madde erir, buharlaşır ve böylece dış gövdenin ısısını alır. Bu koruyucu altındaki yalıtkan tabaka ise aracın içini katlanılabilir ısı düzeyinde tutar. 

Başarılı dönüş için atmosfere giriş açısı çok önemlidir. Yerin ufkuna göre bu açı 5 ile 7 derece arasında tutulur. Atmosfere giriş hızlı olduğundan (Apollo Komuta Modülünün hızı yaklaşık 40000 km/saat idi.), açı çok düşük ise araç atmosferden sekip uzaya gider; açı çok fazla ise yani iniş dik ise, ısı koruyucu tabakası yüksek ısıya, astronotlar ve araç da yüksek g ye (ivmeye ) dayanamaz. ABD araçları paraşütle denize iner, helikopter ve gemilerle kurtarılır. Bazen küçük uzay araçları uçakla havada yakalanarak kurtarılır. Sovyet astronatları (kozmonot) paraşütle karaya inmektedir. Ay gibi atmosfersiz cisimlere, hava frenlemesi olmadığından, yumuşak inişler roketlerle yapılır. Yüzeye yakınlık radarla belirlenir. Venüs ve Mars gibi atmosferli cisimlere geçmişte yumuşak inişler yapıldı, hava frenlemesinden (ve paraşütten) yararlanıldı. Mars atmosferi ince olduğundan atmosferik frenleme yetersiz kalmaktadır. Venüs atmosferi kalın ve yüzeyi çok sıcak olduğundan, bu ısıya dayanıklı malzeme kullanmak gerekmektedir.