Geçtiğimiz günlerde Yer’e Yakın Uzay Projeleri kapsamında yapılan bir faaliyette, kelimenin tam anlamıyla bir rekor kırıldı. California/USA’dan fırlatılan balon CNSP-11 (K6RPT-11) havalanmasını müteakip doğuya yönelerek önce Kuzey Amerika kıtasını, ardından Kuzey Atlantik Okyanusu’nu geçip Cebelitarık Boğazı yakınlarından Akdeniz’e kadar sürüklendi. California Near Space Project (CNSP)’in hepimizi heyecanlandıran bu çalışması, bir anlamda onların başarısını da taçlandırmış oldu. “Hepimizi heyecanlandırdı” dedim, çünkü fırlatılıştan itibaren çalışmayı takip etmiş,  Akdeniz açıklarında onlara izleme konusunda destek vereceğimi kendilerine aktarmıştım.

Açıkçası, onca yol kat eden CNSP-11 (K6RPT-11)’in Cebelitarık Boğazı’nı geçip doğuya devam eden hareketinde, Türkiye açıklarına kadar ulaşacağını ummuştum. Yazımızda bu rekor kıran çalışmayı tanıtmak ve sizlerle paylaşmak istedim. Aslında daha önce yazmam gerekiyordu ancak SAQ ile ilgili yazım tahminimden de uzun sürdüğü için geciktim.

Önce sizlere CNSP-11 (K6RPT-11)’in hazırlık aşamasından bazı bölümler aktarayım sonra gelişen süreci hep birlikte inceleyelim.  Bu aşamalardan sonra da gerek kullanılan donanımı ve gerekse ekibi tanıtarak yazımı tamamlayayım.

Ekip, gerekli izinler alındıktan sonra 11 Aralık  2011 Pazar günü akşam saatlerinde USA-California – San Jose’de fırlatma için son hazırlık çalışmalarını tamamladı.

Hazırlıkların bitiminde CNSP-11 (K6RPT-11) fırlatılacağı geniş düzlük alana doğru Helyum gazı doldurulmuş halde K6RPT çağrı işaretli radyo amatörü Ron Meadows tarafından götürüldü.

Resimde dikkat ederseniz balon tam anlamıyla Helyum gazı doldurularak şişirilmemiştir. Bunun da bir sebebi vardır. Şöyle ki;

Çok gaz yüklenmesi daha fazla faydalı yük kaldırma imkanı verebilir ancak daha çok yüksekliğe erişeceği anlamını taşımamaktadır. Her şeyden önce balonların bir tırmanma menzili vardır ve irtifa arttıkça atmosferin ışın koruma kalkanı zayıflar. Bu durumda Güneşten gelen zararlı morötesi (ultraviyole-UV) ışınları bu tip balonların lateks yapısına zarar vererek patlamalarına neden olur.

Nitekim çalışmada kullanılan balonun maksimum tırmanma menzili 36 bin metre, varsayılan tırmanma hızı ise 4 m/sn. dir. Ancak hafif yük kullanıldığından dolayı biraz daha hızlı tırmanmış olma ihtimali yüksek. Uygulamada doğru bir hareket tarzı olarak balon içine faydalı yük kaldırmaya yetecek kadar gaz doldurulmuş. Bu konuya ve sebeplerinde bu yazıda uzun uzun değinmeyeceğim.

Sadece bu tür çalışmalarda ola ki daha çok kaldırma kuvveti sağlıyor ve çok daha ucuza mal ediliyor diye Hidrojen kullanmayı düşünmeyin derim. Her iki gazın emniyetli kullanışında ciddi farklılıklar vardır. Parlayıcı ve yanıcı Hidrojen gazında küçük bir hatada dahi ciddi yaralanmalara ve yanıklara sebebiyet verebilirsiniz.

Bu kısa uyarıcı açıklamadan sonra biz yine çalışmanın kronolojik anlatımına dönelim.

St.Louis yakınlarından yükselmeye başlayan Yer’e yakın uzay balonu CNSP-11 (K6RPT-11) bir süre sonra doğuya yöneldi ve sırasıyla Nevada, Utah, Kolorado, Kansas, Missouri, Illinois, Indiana, Ohio, Pennsylvania, Maryland, Delaware ve New Jersey şehirleri üzerinden geçti. Yaklaşık 4000. Km sonra New Jersey kıyılarında okyanusa ulaştı ve bu noktadan itibaren oldukça uzun sürecek olan Atlantik ötesi (transatlantik) yolculuğuna başladı.

İlk heyecan da tam bu sırada CNSP-11 (K6RPT-11) Kuzey Atlantik Okyanusu üzerinde 33.337 metre yüksekte ve 246 Km. yatay rüzgar sürüklenmesinde iken iletişimin kesilmesi nedeniyle yaşandı.

Son paket verisi balonun 400 Km. kuzeyinde bulunan VE1GX çağrı işaretli Kanada’lı radyo amatörü Yarmouth Arc’in APRS istasyonu üzerinden sağlanabildi. Yine de bir umutla, Avrupa deniz kıyısındaki ülkeler ve bir ada ülkesi olan İngiltere’nin radyo amatörleri duyarlı olmaları konusunda uyarıldı.

Yaklaşık 3.000 Km. boyunca CNSP-11 (K6RPT-11) vericisinden sinyal alınamadı. Bir süre devam eden sessiz bekleyiş sürecinden sonra nihayet sevindirici haber geldi ve CNSP-11 (K6RPT-11) yeniden izlemeekranlarında ortaya çıktı.

Balon, taşıdığı faydalı yük ile birlikte 33.986 Km. yükseklikte 261 Km. hızla doğuya doğru sürüklenirken gönderdiği paket radyo mesajı; 800 Km. kuzey doğusunda, Portekiz kıyılarına 1.400 Km. uzak mesafede, Kuzey Atlantik Okyanusu’nda yer alan küçük bir adada Lagoa (Santa Cruz)’ ki CU2IE çağrı işaretli Manuel Carreiro’nin APRS ağ geçidine (gateway) ulaştı.

Kendisi şanlı olsa gerek. Çünkü radyo amatörü olarak aynı zaman da bir paket radyo hayranı, EchoLink ve SSTV çalışmaları yapıyor, son zamanlarda ise uydu ve PSK31 çalışmaları ile meşgul.

Bu bilgi; K6RPT-11′in hala okyanus üzerinde seyrine devam ettiğini ve vericiyi besleyen bataryalarının yeterli gücü sağladığını göstermekteydi. Kısacası durum normaldi.

TAMSAT olarak doğu Akdeniz’e sürüklenişini 13-14 Aralıktan itibaren anlık takibe aldık ve yukarıda da belirttiğim gibi izleme, yer bilgisi desteği vermeye hazır olduğumuzu ekibe bildirdik.

Son haberleşmesini; inişte iken 4.437 metre yükseklikte ve 56 Km. yatay rüzgar sürüklenmesinde gerçekleştirdi.

Kayıtlara geçen bu haberleşme de CNSP-11 (K6RPT-11)’nin 220 Km.  kuzey batısında, İspanyaaçıklarında bulunan Ibiza’da EB6AOK çağrı işaretli radyo amatörü Enric Muriel’in APRS istasyonu üzerinden sağlandı.

CNSP-11 (K6RPT-11), 57 saatlik serbest uçuş seyahati boyunca toplam 10.000 Km. (6.236 mil) yol kat etti, beklenen 36 bin metre sınırına çok yakın bir yükseklik olan 35.4 Km. ye ulaştı ve patladı. Bu irtifada resimde gördüğünüz balonun patlamadan hemen önceki genişliği, basınçtan dolayı yaklaşık  2-2,5 metredir.

Bu değerlerle de kendi alanında yeni bir rekor sayılan Atlantik ötesi (transatlantik) geçişini gerçekleştirdi. Uçuş, amatör telsizciler tarafından işletilen Gateway’lerden alınan dökümlerle de kayda geçti. Bir önceki dönemlerde şimdiye kadar  Dünya’da sadece 6 uçuş Atlantik ötesi uçuş olarak nitelendirilmiştir. Bu verilere farklı bir çalışma olan sıfır basıç balonları dahil değildir.

Aşağıdaki iki resimde merak edenler için radyo amatörlerinin takip ettikleri APRS mesajlarından da örnekler ekledim.

Peki bu başarılı çalışmada kullanılan elektronik faydalı yükü (payload) merak ettiniz mi?

Biraz da onun hakkında bilgi vereyim.  K6RPT-11 aslında minik boyutlarda suni köpükten bir paket içine monte edilmiş bir verici ve kalem pil seti  taşımaktaydı.

Faydalı Yük (Payload) Donanımı

Balon: Hwoyee 1600 Gram.
APRS Tracker: Big Red Bee, BLGPS 2M HP
Kullanılan Batarya: 4, Eveready 8X Ultimate Lithium AA (4 adet 8 hücreli kalem pil)
Gaz: H2 (Helyum)
Faydalı Yük (Payload) Ağırlığı: 155 Gram

Aslında ekip aynı gün başka balonlar da (K6RPT-12, 13 ve 14) fırlatmıştı. Bunlardan K6RPT-12 ve K6RPT-14 ile İndiana üzerinde iletişim kesildi, K6RPT-13 ise 38.1 Km. yükseklikte patlayarak Nevada bölgesine indi. K6RPT-12′e yazıyı hazırladığımda ulaşılmıştı.

Bu çalışmalarda K6RPT-11 aralarında en şanslı olanlardandı ve Atlantik ötesi uçuşu gerçekleştirmiş oldu. Sonuçları bakımından problemsiz sonuçlanan uçuş ve başarılı  çalışma için tüm ekibi kutluyoruz.

Ekipten bahsetmişken, 2009 yılından bugüne kadar bir çok başarılı uçuş gerçekleştirmiş kişileri de sizlere tanıtmak isterim.

California Near Space Project’in görev dağılımı

İzleme-Takip ve Kurtarma Ekibi: Don Ferguson (KD6IRE), Linda Ferguson (KE6BEO), Don Irving (N6DRB), Raymond Rogoway (W6RAR), Andy Mrozek (KI6ZHC), Vivian Mrozek (KJ6AQA)

Faydalı Yük Mühendisliği Ekibi: Ron Meadows (K6RPT), Lee Meadows, Johnathan Corgan (AE6HO)

Tekrarlayıcı İletişim: John Glass (NU6P), Tom Server (NT6S)

Fırlatma Destek: Frank Meadows (KA6TVU)

Kameraman: Michael Wright (K6MFW)

Fotoğrafçı: Bob Snelgrove (KG6TBY)

CNSP-11 (K6RPT-11) başarı hikayesi kısaca böyle işte. TAMSAT’ta Yer’e Yakın Uzay Görevi (YUG-19) çalışmasını yürüttüğüm için, yazının sonunda bir kaç bilgilendirici ekleme de ben yapmak istedim. Hemen belirteyim, bunlar sadece kendi düşüncelerimdir ve çalışma hakkında herhangi bir eleştiri niteliğinde değildir.

Elektronik Sistem

Elektronik donanımın bel kemiği sayılabilecek verici sistem iyi bir seçim. 4 Volt ile 1 Watt çıkış elde edilebilen, maksimum 5 Watt çıkış gücüne ulaşabilen ve 144.00-148.000 MHz. arasında programlı çalışabilen vericinin önemli kısımlarından biri de üzerinde bulunan dahili GPS’in 18 bin metre üzerindeki irtifalarda da çalışabilmesi. Hem yüksek hassasiyetli hem de SiRFstar-III/Lassen IQ destekli. Bir çok model GPS bu yükseklikte çalışmamaktadır. “GPS’li cep telefonu kullansınlar, daha pratik” diye bir düşünce aklınıza geliyor olabilir. Ancak tavsiye etmem  çünkü yasal değil, en azından ülkemizde öyle. Bu konuda her ülkenin farklı yaklaşımları ve yasal yaptırımları mevcut.

İletişim Kesintisi

İletişim Kuzey Atlantik Okyanusu üzerinde iken kesilmişti. Bunun birçok sebebi olabilir ama haritaya bakıp da ilk aklınıza gelen düşünceye (!) ben katılmıyorum.

Sebeplerden bazıları şunlar olabilir. Bataryalar bir süreliğine aşırı soğuk ortama maruz kaldığı için yeterli güç takati sağlayamamış olabilir. Verici sinyal göndermeye devam etmiştir ancak konum itibariyle ve Dünyanın yeryüzü şekli, muhtemel düşük irtifa seyri    dolayısıyla olası ufki görüş kaybı ile birlikte iletişim kurulamamış veya göndericinin sinyali karasal sistemlerin duyma eşitliği altında bir değerde kalmış olabilir.

Olasılıklar arasına katabileceğimiz bir diğer seçenek ise şu olabilir. Kesintinin olduğu alan çok geniş ve ısı değişimine maruz bir deniz yüzeyi. Üstelik körfez akıntısının (Gulf Stream) etkisinde kalan bir bölge. Su ile gök arasında doğrudan bir ilişkiyi ilk anda kuramayabilirsiniz belki ama bu akıntının etkileri ciddidir. Avrupa kuzey batısının kıyı ısınmasına dahi ana sebeptir. İletişim kesilme noktasını incelediğimizde Meksika Körfezi’nden gelen sıcak su akıntısı ile bir anlamda kuzey kutbundan gelen soğuk havanın karşılaşma noktası dahilindedir.

Tüm bunlara ek olarak; derin okyanus tabanından çıkan doğalgazın hayava karışması ve havanın yoğunluğunu değiştirmesinden dolayı balon irtifa kaybetmiş, yeryüzü yuvarlaklığından haberleşme sağlayacağı istasyonlar ile ufki görüş açısını kaybetmiş olabilir. Alçak irtifada da aynı şekilde yoğunluk değişmesi olabilir ancak Helyum gazının düşük irtifa nedeniyle nispeten daha sıcak ortamda bulunması, bunun yanında sürüklenme hızı düşmesini engellemiş olabilir.

Uçuş anlık izlendiği için bu kısım hakkında kesim yorum yapmak zor. Eğer ki bu çalışmaya bir uçuş bilgisayarı ve veri kaydedici (datalogger) eklenmiş olsaydı kesinti süreci verilerinin tıpkı bir kara kutu gibi sonradan incelenmesi mümkündü. Tabi tüm bunlar uçuş planlayıcılarının o görevin amacı ve gereksinimlerini belirlemeleri ile ilgili olan konular. Elbette amaca göre donanım farklı olabilir.

Kontrolsüz Sürüklenme

Balonlar serbest uçuş balonları olduğu için herhangi bir şekilde yönlendirilmeleri mümkün değil. En büyük problemlerin bir de zaten bu konudur. Yüksek irtifalardaki rüzgar hızları sizin de dikkatinizi çekmiştir sanırım. Sürüklenme ve düşüş noktaları ise bir nebze de olsa öngörülebiliyor. Ancak tüm bunları çok önceden kestirmek mümkün değil ve 180 saat öncesinden sürekli analiz yapmak gerekiyor. İzleme sisteminin ise çok iyi planlanması yetmiyor. Burada en önemli hususlardan birini de uçuş kontrol bilgisayarıdır.

Yüksek İrtifa ve İzleme Sistemleri

Uçuş kontrol bilgisayarının bulunması ve işlevsel programlanması önemli çünkü örnek çalışmada birden fazla ülke ve hava koridoru geçilmiş, geçiş esnasında irtifadan dolayı yerdeki birçok Digipeater’in (tekrarlayıcıların) sinyal almasından dolayı APRS ağında yoğunluğa neden olmuştur. Buna engel olmak adına GPS verisi ile kontrol edilen belirli bir yükseklikte (örneğin 18 bin metrede) verici gönderiminin geçiciolarak durdurulması, ulaşılan maksimum irtifadan sonra patlamanın (burst) gerçekleşmesi ile birlikte yeniden 18 bin metre altına inişe geçtiği an yeniden aktif edilmesi birinci çözüm olarak düşünülebilir.

Birinci çözümde işletimin geçici olarak durdurulması “sivil hava koridoru ve bu koridorları kullanan yolcu uçakları için sakıncalı değil mi?” şeklinde bir soruyu beraberinde getirebilir. Yolcu uçakları normal şartlarda uçuş rotasına göre 10-14 bin metre yükseklikte seyretmektedirler. Bazı uzun mesafeli uçuşlarda yakıt tasarrufu nedeniyle biraz daha yüksek irtifalara çıkılıyor olsa da örnek verdiğim yüksekliğe ulaşılmamaktadır.

Örneğin “daha kolay izleme için iletişimi geçici durdurma noktasını 10-11 bin metreye planlayalım” diyebilirsiniz.  Ancak bu çözümde bu şekilde donanımla uçuşta her şey lehinize değildir. Resimlere dikkat ederseniz kural gereği 200-2700 MHz. arasında işlev görecek herhangi bir radar reflektörü kullanılmamıştır. Bu durumda 18 bin metre sınırı altına inildiğinde izleme operatörleri için ilk sinyal alınıp nokta belirlendiğinde şöyle bir durum ortaya çıkar.

Balon yükünüz patlamadan sonra saniyede 5-7 metre hızla inişe geçeceği için; sivil uçuş koridoru olan yaklaşık 10 bin metre irtifaya ulaşması 18 – 22 dakikalık bir sürede ulaşacaktır. Eğer siz yukarıdaki gibi bu irtifayı daha da aşağı çeker (örneğin 11 bin metre) hava koridoruna tekrar girişiniz yaklaşık 3 dakika süreniz vardır. Bu sürede de kimseyi uyarmaya vaktiniz yok demektir.

Uçuş koridorunda olan ve radar reflektörü taşımayan bir balonun 2 metre genişliğinde olduğunu var sayarsak; bir yolcu uçağının pilotu olarak saatte 700-800 Km. hızla ilerlerken görsel temasta onu kaç metreden fark edebileceğinizi ve manevra için ne kadar zamanınız kaldığını bir hayal edin. Hatta o an muhtemelen otomatik pilot uçuşunda olan uçağın kumandalarını devralmada geçecek süreyi de buna ekleyin, tüyleriniz diken diken olur. İşte bu ve buna benzer sebeplerden dolayı bu konular maceradan öte ciddi sorumluluk gerektirir.

İkinci çözüm ise vericinin APRS frekansını standart frekanstan başka uygun bir frekansa ayarlamaktır. Nitekim bu çalışmada da Amerika için 144.390 MHz.’ e ayarlanmış ancak bu kez de Avrupa tarafındaki radyo amatörlerinin yoğun ilgisi ve uçuşu takip etmek amacıyla Digipeater’lerini o frekansa ayarlamaları yoğunluk yaşanmasına sebep olmuştur. Verilere dikkat ederseniz iletişim yeniden başladığı andaki istasyonlar da normalde 144.800 MHz. de beklemelerine rağmen aynı frekanstadır. Sonuç olarak yine iyi bir uçuş bilgisayarına gereksinim duyulmaktadır.

1. CNSP-11 (K6RPT-11) ve ileriki çalışmalardaki yazıların, resim ve video gibi materyallerin Türkçe olaraksizlere sunabilmemiz için yazılı izin aldığımız California Near Space Project (CNSP) ekibine ve KD6IRE çağrı işaretli radyo amatörü Don Ferguson’a teşekkür ederim. TAMSAT tarafından California Near Space Project (CNSP) ekibinden izin alınarak hazırlanan bu yayından yapılacak alıntılarda; içerik ve kullanılan materyallerin telif haklarına saygı gösterilmesi, isim ve kaynak belirtilmesi gerekmektedir.

2. This publication was made possible through support provided to the TAMSAT by the California Near Space Project Team. We like to thank CNSP and Don Ferguson for all the support and the permission to use their media.

3. APRS: Otomatik Pozisyon Raporlama Sistemi’nin kısaltmasıdır. (Automatic Packet Reporting System)

4. Gateway (I-Gate): Mobil istasyonlardan gelen APRS paket haberleşme verilerini radyo frekans (RF) üzerinden alıp İnternet ağ yapısına gönderen sistemin kısa adı.

5. Mobil APRS veya APRS Digipeater ile ilgili ilgili merak ettiklerinizi veya bu konuda TAMSAT üyelerinden TA2VG çağrı işaretli Ferhat BOZOKLU ve TA8L çağrı işaretli Enver İLİKÇİOĞLU beylerin çalışmalarına buraya tıklayarak ulaşabilirsiniz.

Kaynaklar:

http://californianearspaceproject.com
http://blog.californianearspaceproject.com
http://www.aprs.org
http://aprs.fi/?call=K6RPT-11
http://enricaok.blogspot.com/
http://www.db0anf.de/