Küçük Uydu (CubeSat) Sistemlerinde Modüler Soğutma Çözümleri

Küçük uyduların (özellikle CubeSat’lerin) uzay görevlerindeki rolü her gün giderek artarken, bu sistemlerde karşılaşılan teknik zorluklar da dikkat çekmektedir. Bu zorluklardan en önemlilerinden biri de sınırlı hacimde etkin termal yönetim sağlanmasıdır. Termal yönetim teknolojilerindeki gelişmeler, düşük maliyetli ve yüksek verimli uzay görevlerinin önünü açmakta ve yerli-milli uzay sistemleri geliştirme çalışmaları için önemli bir temel oluşturmaktadır.

A- A+

14.06.2025 tarihli yazı 5061 kez okunmuştur.

Uzay Uydu

CubeSat Nedir?

CubeSat, genellikle 10x10x10 cm boyutlarında (1U) standartlaştırılmış bir küçük uydu sınıfıdır. Üniversiteler, araştırma kurumları ve özel sektör tarafından; gözlem, haberleşme ve bilimsel deneyler gibi amaçlarla geliştirilmektedir. Ancak bu sınırlı boyutlar, içerideki elektronik bileşenlerin oluşturduğu ısının dışarı atılmasını zorlaştırmaktadır. Uzay ortamında konvektif (ısının sıvı veya gaz gibi akışkanlar aracılığıyla taşınarak yayılması) soğutma mümkün olmadığından, pasif ve aktif soğutma çözümleri geliştirilmektedir.

Soğutma Sistemi Mimarisi ve Bileşenleri

Küçük uydular için geliştirilen soğutma sistemleri, modüler yapıda tasarlanarak farklı görevlere uyum sağlayacak esneklikte geliştirilmiştir. Sistemin temel fiziksel prensibi, ısı iletimi, ışıma (radyasyon) ve faz değişimi mekanizmalarından oluşur.

Isı Boruları

Isı boruları, yüzeyden toplanan ısıyı uydu gövdesinin daha soğuk bölgelerine ileterek pasif soğutma sağlar. İçinde yer alan sıvı faz değiştirerek (buharlaşma) enerji taşır.

Faz Değişimli Malzemeler

Isıyı emerek hal değiştiren bu özel malzemeler, geçici ısı depolama alanı sağlar. Özellikle uydunun Güneş’e maruz kaldığı dönemlerde ısı artışını tamponlamak için kullanılır.

Radyatif Yüzeyler

Uydu yüzeyine entegrasyonu sağlanan radyatif yüzeyler, kızılötesi ışıma yoluyla ısıyı uzaya salar. Gümüş, altın veya özel seramik kaplamalarla verim artırılır.

Kontrol Birimi ve Termal Sensörler

Isı dağılımını sürekli izleyen sensörler sayesinde, sistemin hangi bölgelerde aktif olacağı belirlenir. Bu sayede minimum enerji tüketimi ve maksimum soğutma sağlanır.

►İlginizi Çekebilir: Elektromanyetik Uçak Fırlatma Sistemi

CubeSat Çalışma Süreci

Bir CubeSat görevi sırasında, güneş panellerinden gelen enerji ve iç bileşenlerin çalışmasıyla sistem ısınır. Faz değişim materyalleri bu ısıyı emerken, aynı anda ısı boruları yardımıyla ısı daha geniş yüzeylere dağıtılır. Radyatif yüzeyler ise bu enerjiyi uzaya yayar. Gölgeye girildiğinde faz değişim malzemeleri tekrar donarak yeni bir çevrime hazır hale gelir. Tüm bu süreç pasif olarak gerçekleştiğinden, CubeSat’lerde enerji tüketimi minimize edilir.

Avantajları

► Enerji gerektirmeyen pasif sistemler
► Uzun görev ömrü için stabil termal ortam sağlar
► Kompakt, modüler yapı
► Radyasyon ve vakuma karşı dayanıklı bileşenler

Dezavantajları

► Sınırlı soğutma kapasitesi
► Faz değişimli malzemelerin sınırlı çevrim ömrü
► Tasarım entegrasyonu karmaşıklığı
► Isı üretiminin ani arttığı görevlerde yetersizlik

Yazar: Larissa Fındık

Kaynakça

► http://cubesat.org/
► https://www.nasa.gov/kennedy/launch-services-program/cubesat-launch-initiative/
► https://en.wikipedia.org/wiki/CubeSat
► https://uzay.tubitak.gov.tr/en/satellite-subsystems-and-units