Alçak Dünya yörüngesi

Alçak Dünya Yörüngesi (ADY), Dünya'nın etrafında (Yörünge süresi 88 dakika olan) 160 km (99 mi) yüksekliğinden (Yörünge süresi 127 dakika olan) 2000 km (1200 mi) yüksekliğine kadar olan aralığa denk gelen bir yörüngedir. 160 km yüksekliğin altındaki nesneler çok hızlı bir şekilde yörüngesel çöküşe ve irtifa kaybına maruz kalırlar. Alçak Dünya yörüngesinde dengeli bir konum elde edebilmek için gerekli olan hız 7.8 km/s değerindedir ancak yörüngenin yüksekliğinin artmasıyla dengeli konum için gerekli bu hızın miktarı azalmaktadır.
Apollo projesindeki Ay uçuşlarındaki istisnai durum dışında şimdiye kadarki tüm insanlı uzay uçuşları ya Alçak Dünya yörüngesinde ya da yörünge-altı uzay uçuşu (İng:Sub-orbital spaceflight) olarak gerçekleştirildi. ADY içinde gerçekleşen uzay uçuşları içerisindeki irtifa rekoru 1.374,1 km ile Gemini 11'nindir. Günümüze kadarki tüm insanlı uzay istasyonları ve yapay uyduların büyük çoğunluğu ADY içerisinde konumlandırılmıştır.
Yörünge özellikleri
ADY'deki nesneler yörünge yüksekliğine bağlı olarak termosfer (yaklaşık 80500 km) veya ekzosferdeki (yaklaşık 500 km ve üzeri) gaz formundaki atmosferik sürükleme ile karşılaşırlar. Alçak Dünya yörüngesi, Dünya çevresinde atmosfer ile Van Allen radyasyon kuşağı iç bölgesi arasındaki yörüngedir. Yapay uydular için ADY yüksekliği genellikle 300 km'den daha az değildir çünkü daha az yüksekliklerde atmosferik sürüklenmeye karşı yörüngeyi sabitlemek fazladan yakıt harcanması gerekeceğinden uygun olmaz.
Alçak Dünya yörüngesinde dengeli bir konum elde edebilmek için gerekli olan hız 7.8 km/s değerindedir ancak yörüngenin yüksekliğinin artmasıyla dengeli konum için gerekli bu hızın miktarı azalır. Örneğin 200 km yükseklikteki dairesel bir yörünge için gerekli hız 7.79 km/s ve 1500 km yükseklikteki dairesel bir yörünge için gerekli hız 7.12 km/s olarak hesaplanır. Alçak Dünya yörüngesine erişmek için gerekli olan delta-v (hız değişimi) 9.4 km/s civarında başlar. ADY yörünge hızı olan 7.8 km/s (28,080 km/h) değerine ulaşmak için gerekli olan, fırlatma aracının delta-v değerinde Atmosferik ve yer-çekimi kaynaklı sürüklenme sebebiyle 1.52.0 km/s kadar artış olur.
Ekvatoral alçak Dünya yörüngeleri (EADY- İng: ELEO) ADY'nin alt kümesidir. Ekvator ile aralarında çok düşük eğim bulunan bu yörüngeler, çok hızlı tekrar-ziyaret sürelerine olanak tanır ve en az delta-v gereksinimlerine (Örn:yakıt harcaması) sahiptir. Ekvator ile aralarında çok yüksek eğim açısı bulunan yörüngelere genellikle kutup yörüngesi denir.
Daha yüksek yörüngeler arasında Orta Dünya yörüngesi (ODY) ve daha da yukarıda olan Yer sabit yörünge/Jeostatik Yörünge (YSY/JSY) vardır. ADY'nin yukarısındaki yörüngelerde elektronik bileşenlerde, yoğun radyasyon ve elektrik-yükü birikmesi sonucunda erken arıza olabilir.
ADY kullanımı
Yerçekimi nedeniyle Dünya'nın ADY'deki nesneler üzerindeki çekimi dünya yüzeyindeki çekiminden çok da az olmamasına rağmen, bu yörüngedeki insanlar ve nesneler serbest düşüşte olduklarından dolayı ağırlıksızlığı yaşarlar.
Alçak Dünya yörüngesi yapay uydu konumlandırmanın en kolayı ve en ucuzudur. Geniş bant aralığı ve az iletişim gecikme süresi (gecikme süresi- İng: latency) vardır ama ADY'deki yapay uydular dünyadaki herhangi bir noktadan her zaman görünür değildir.
Örnekler
Uluslararası Uzay İstasyonu, yaklaşık ila arasında bir ADY'de Dünya yüzeyinin üzerindedir, ve yörüngesel bozulma nedeniyle yılda birkaç kez yeniden takviye yapılması gerekir.
Iridium telefon sisteminin de bulunduğu bazı iletişim uyduları ADY'yi kullanır. Iridium telekom uyduları yaklaşık yörüngededir.
Uzaktan algılama uyduları olarak da bilinen casus uydular ve diğer Dünya görüntüleme uyduları da dahil olmak üzere Dünya gözlem uyduları, Dünya'ya daha yakın olarak daha net yüzeyini görebildikleri için ADY'ni kullanır. Yapay uyduların çoğu ADY'ye yerleştirilmiştir.
Uydular ayrıca yaklaşık yükseklikte ve kutup eğimine yakın Güneşle eşzamanlı ADY yörüngeleri aracılığıyla aşağıdaki yüzeyin tutarlı aydınlatmasından da yararlanabilir. Envisat (20022012) bunlara bir örnektir.
ADY içerisinde konumlandırılan yapay uyduların çoğu yörüngede Dünya etrafındaki bir tam dönüşü yaklaşık 90 dakikada tamamlar.
ADY'ye yapay uyduları yerleştirmek için daha az enerji gerektiğinden ve ADY uydularının iyi iletişim için daha az güçlü yükselticilere gerek duyduğundan ADY hala pek çok iletişim uygulamasında kullanılır.
ADY yörüngeleri yer-sabit türünde olmadıklarından devamlı kapsama sağlanabilmesi yapay uydu ağı (İng: Satellite constellation) gerekir. Pek çok iletişim uydusunun çalışabilmesi için yer sabit yörünge türündeki yörüngelerde olmaları ve Dünya ile aynı açısal hızda hareket etmeleri gerekir.
Hubble Uzay Teleskobu Dünya'nın yaklaşık üzerinde yörüngede döner.
Çin Tiangong uzay istasyonu, 2021 yılının Nisan ayında fırlatıldı ve halen yaklaşık ile arasında yörüngede dönmektedir.
Kurguda
2001: Bir Uzay Destanı filminde, Dünya'nın geçiş istasyonu ("Uzay İstasyonu V") "Dünya'nın 300 km yukarısı yörüngedeydi."
Öncekiler
Çin Tiangong 1 istasyonu 2018'de yörüngeden ayrılana kadar yaklaşık, yörüngedeydi.
Çin Tiangong-2 istasyonu, 2019'da yörüngeden ayrılana kadar yaklaşık yörüngedeydi.
Dünyanın yerçekimi alanını en yüksek hassasiyette ölçmek için (İng:GOCE (türkçe:Yerçekimi Alanı ve Kararlı Durum Okyanus Sirkülasyonu Kaşifi) gibi gravimetri görevleri için yaklaşık 'de yörüngede döndü.
Görev ömrü, atmosferik sürüklenme nedeniyle sınırlıydı. GRACE ve :en:GRACE-FO, yaklaşık 'de yörüngede dönüyordu.
Uzaydaki enkazlar/teknolojik çöpler
ADY ortamı, nesnelerin uzaya fırlatılışı çoğaldığından, uzaydaki enkazlarla ve teknolojik çöplerle dolmaya başlamıştır. Bu durum geçtiğimiz yıllarda sürekli artan bir endişeye sebep olmuştur, çünkü yörüngesel hızlardaki çarpışmalar kolayca çok tehlikeli hatta ölümcül olabilmektedir. Ayrıca çarpışmalar bu sırada daha çok uzay enkazı oluşturup Kessler Etkisi olarak da bilinen bir çeşit domino etkisine sebep olur. Birleşik Devletler İzlemsel Komutanlığının (İng:United States Strategic Command) bir parçası olan Ortak Uzay Operasyonları Merkezi (İng:Joint Space Operations Center), halen ADY'de bulunan 10 cm'den büyük 8500'den fazla nesneyi izlemektedir. Ancak sınırlı bir Arecibo Gözlemevi çalışması 2mm'den büyük olan nesnelerin sayısının yaklaşık olarak 1 milyon'dan fazla olabileceğini, bunların çoğunluğunun Dünya yüzeyindeki gözlemevleri tarafından gözlenemeyecek kadar küçük olduğunu belirtmiştir.