சந்திரனுக்குப் போகும் விண்கலம்

ஒரு கனமான ஈர்ப்பு மண்டலத்தைத் தாண்டி மற்றோர் ஈர்ப்பு மண்டலத்துக்குள் போவது எளிதான விஷயம் அல்ல. சோவியத் யூனியனும் அமெரிக்காவும் பல பத்தாண்டுகளுக்கு முன்னரே செய்திருந்தாலும், இந்தியாவுக்கு இது பெரும் சாதனையாகவே இருக்கும்.

சந்திரயான் (சந்திராயணம் அல்ல) என்பது “சந்திரனுக்குப் போகும் விண்கலம்”.

புவிமீதுள்ள ஈர்ப்பு விசை காரணமாக, மேலே எறியப்பட்ட பொருள்கள் புவிப் பரப்பின்மீது விழுவதும், பூமியைச் சுற்றி சந்திரன் சுற்றிவருவதும் ஒரே அடிப்படையில் இயங்குவதே என்று நியூட்டன் சரியாகப் புரிந்துகொண்டார். சந்திரனும், பூமியின் ஈர்ப்பு விசையால் இழுக்கப்பட்டு, பூமியின்மீது விழுகிறது. ஆனால் அதற்கு பக்கவாட்டிலும் வேகம் இருப்பதால், சுற்றிச் சுற்றி வருகிறது.

பூமிக்கு மேல் சற்று உயரத்திலிருந்து ஒரு கல்லைக் கீழே போடுங்கள். பிறகு கொஞ்சம் கொஞ்சமாக அந்தக் கல்லின் பக்கவாட்டு வேகத்தை அதிகரியுங்கள். கல், தள்ளிப் போய் விழும்.

இப்போது, கொஞ்சம் கொஞ்சமாக வேகத்தை அதிகரியுங்கள். அதே நேரம் கல்லின் உயரத்தையும் அதிகரியுங்கள். இப்போது, கல் வெகு தொலைவில் தள்ளி விழும். ஆனால் அது, பூமியின் வளைவைத் தாண்டிப்போய் விழும். அப்படி விழுவது ஒரேயடியாக எங்கோ “கீழே” போய் விழாது. ஏனெனில், பூமி, அந்தக் கல்லை வளைத்துத் தன் பக்கம் இழுக்கும். எனவே அது பூமியை நோக்கித் திரும்பும். ஆனால், ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் பூமியின்மீது விழாமல், சுற்றிச் சுற்றி வந்தபடியே இருக்கும்.

இப்படிச் சுற்றி வரும் பாதை, ஒரு நீள் வட்டம். இதை நியூட்டனுக்குமுன், கெப்ளர் கண்டுபிடித்திருந்தார். அதற்குமுன்கூடச் சிலருக்கு இது தெரிந்திருக்கலாம். ஆனால் தெளிவாக இதனைக் குறிப்பிட்டவர் கெப்ளர்தான்.

டைகோ பிராஹி (1546-1601) என்ற டென்மார்க் நாட்டு வானவியல் அறிஞர் கோள்களின் சுற்றுப்பாதையை கவனமாக ஆராய்ந்து குறிப்பெடுத்து வைத்திருந்தார். இவரிடம் மாணவராக இருந்தவர்தான் ஜோஹானஸ் கெப்ளர் (1571-1630) என்ற ஜெர்மானியர். தனது ஆசிரியர் பிராஹி விட்டுச்சென்ற குறிப்புகளைக் கொண்டு, கோள்களின் சுற்றுப்பாதை நீள்வட்டமே என்பதை கெப்ளர் கண்டுபிடித்தார்.

ஐசக் நியூட்டன் (1643-1727), இதற்கான கோட்பாட்டுச் சட்டகத்தை உருவாக்கினார். நியூட்டன் செய்த முதல் காரியம், சந்திரனும் பூமியின்மீது விழும் ஒரு கல் என்றால், அந்தக் கல் பூமியைச் சுற்றிவர எவ்வளவு நேரமாகும் என்பதை தனது கணிதமுறை மூலம் கண்டுபிடிப்பது. அவரது விடை சுமார் 27 நாள்கள் என்று வந்தது. இதுதான் நாம் பார்ப்பதும்கூட.

சந்திரன், பூமியைச் சுற்றும் நீள்வட்டப் பாதை, முழுவட்டப் பாதைக்கு மிக நெருக்கமான நீள்வட்டம். அதாவது கிட்டத்தட்ட ஒரு வட்டப்பாதை.

நீள்வட்டப் பாதைகளில் இரு குவியங்கள் (foci) உண்டு. இதில் ஒரு குவியத்தில்தான் கனமான பொருள் இருக்கும். இந்தப் பொருளைச் சுற்றித்தான் நீள்வட்டப்பாதையில் மற்றொரு கனம் குறைந்த பொருள் சுற்றிவரும். இந்த நீள்வட்டப் பாதையில், அண்மை நிலை (Perigee), தொலைவு நிலை (Apogee) என்று இரண்டு நிலைகள் இருக்கும். முதற்கோளுக்கு மிக அருகில் துணைக்கோள் இருக்கும் நிலைதான் அண்மை நிலை. மிகத் தொலைவில் இருக்கும் நிலைதான் தொலைவு நிலை.

பூமிக்கு மேல் அனுப்பப்படும் செயற்கைக்கோள்கள் அனைத்தும் இதேபோன்ற நீள்வட்டப் பாதையில்தான் சுற்றுகின்றன. ஒருசில சிறப்புச் செயற்கைக்கோள்கள், நிலநடுக்கோட்டுக்கு நேர் மேலே, வட்டப்பாதையில் சுற்றுகின்றன. இவற்றுக்கு இணைச்சுற்று செயற்கைக்கோள்கள் (geo-statinory satellites) என்று பெயர். இவைமூலம்தான் நமக்கு செயற்கைக்கோள் தொலைக்காட்சி சேவையும், தொலைபேசி இணைப்புகளும் கிடைக்கின்றன.

பூமிக்கு மேல் சுற்றும் செயற்கைக்கோள்கள், எந்த உயரத்தில் இருக்கின்றன என்பதைப் பொருத்து, அவை பூமியைச் சுற்றிவரும் வேகம் இருக்கும். பூமிக்கு அருகில் இருந்தால், வேகம் அதிகமாக இருக்கும். பூமியிலிருந்து விலகிப் போகப்போக, சுற்றுவேகம் குறையும். இதை அடிப்படையாக வைத்துத்தான் இணைச்சுற்று செயற்கைக்கோளின் உயரம் கணக்கிடப்படுகிறது.

இந்த உயரம், பூமிக்குமேல் சுமார் 36,000 கி.மீ உள்ளது.

செயற்கைக்கோள்களை பூமிக்கு மேல் எப்படிச் செலுத்துவது? இதற்கு லாஞ்ச் வெஹிகிள் - ஏவும் வாகனம் - ஒன்று தேவை. துருவங்களுக்கு மேல் கோள்களைச் செலுத்துவது சற்றே எளிது. ஆனால், நிலநடுக்கோட்டுக்கு மேல் செலுத்துவது கடினம். அதிக வலுவுள்ள வாகனம் தேவை. இந்தியாவின் PSLV (Polar Satellite Launch Vehicle) இந்தத் திறனை உடையது. ஆரம்பத்தில் துருவத்தின்மேல் செயற்கைக்கோளை ஏவ உருவாக்கப்பட்ட இந்த வாகனம் இன்று நிலநடுக்கோட்டுக்குமேல் இணைச்சுற்று செயற்கைக்கோளை ஏவினாலும், பழைய பெயரான ‘துருவப்பாதை செயற்கைக்கோள் ஏவு வாகனம்’ என்பதே நிலைத்துள்ளது.

இந்தியாவின் வானியல் சாதனைகளில், இணைச்சுற்று செயற்கைக்கோள்களை அனுப்பக்கூடிய வாகனங்களை உருவாக்கியதை மிக முக்கியமானது என்று சொல்லலாம். அதற்கு அடுத்த கட்டம், இப்போது உருவாக்கியிருக்கும் சந்திரனுக்குச் செல்லும் வாகனம் (சந்திரயான்).

பூமியின் ஈர்ப்பு விசையைத் தாண்டிச் செல்லவேண்டும் என்றால், ஒரு வாகனத்துக்கு அதிகமான வேகம் இருக்கவேண்டும். பூமியின் மேல்பரப்பிலிருந்து ஒரேயடியாக இதனைச் செய்யவேண்டும் என்றால், விநாடிக்கு 11.2 கி.மீ வேகத்தில் பூமியின் மேல்பரப்பிலிருந்து கிளம்பவேண்டும். அந்த வேகத்தில் கிளம்பினால், பூமியின் காற்றுமண்டலம், கடுமையான உராய்வை ஏற்படுத்தி, பிரச்னையைக் கிளப்பும். வாகனம் எரிந்துவிடலாம்.


இதனால், ஆரம்பத்தில் வேகத்தைக் குறைத்து, முதலில் ஒரு சுற்றுப்பாதைக்குச் செல்வார்கள். சந்திரயான் முதலில் செல்லவிருக்கும் சுற்றுப்பாதைக்கு GTO (Geosynchronous Transfer Orbit - பூமியின் இணைச்சுற்று மாற்றல் பாதை) என்று பெயர். இந்தச் சுற்றுப்பாதையில் அண்மை நிலை பூமிக்கு மேல் 240 கி.மீ. தொலைவு நிலை 36,000 கி.மீ. என்று இருக்கும். ஆகா! 36,000 கி.மீ. என்பதை மேலே பார்த்தோமே? ஆம். இணைச்சுற்றுப் பாதையின் உயரம்தான் அது. ஆனால் ஓர் இணைச்சுற்று செயற்கைக்கோள், அதே உயரத்தில், வட்டப்பாதையில் சுற்றிவரும். இந்த GTO ஒரு புள்ளியில்தான் 36,000 கி.மீ.-ஐ அடையும். மற்றொரு பக்கம், அண்மை நிலையில் பூமிக்கு வெகு அருகில், 240 கி.மீ. தொலைவில் இருக்கும். இதுபோன்ற பாதையைத் தேர்ந்தெடுத்துதான் ஓர் இணைச்சுற்று செயற்கைக்கோளை விடுவிப்பார்கள். பிறகு சிறிது சிறிதாக, பாதையை மாற்றி, முழுவட்ட இணைச்சுற்று செயற்கைக்கோள் பாதைக்கு அந்தக் கோளைக் கொண்டுவருவார்கள்.

தரையிலிருந்து, GTO-வுக்கு சந்திரயானை எடுத்துச் செல்லத்தான் PSLV ஏவு வாகனம் பயன்படுகிறது. எரிபொருள், சந்திரயானில் இருக்கும் மோட்டார், கருவிகள் எல்லாம் சேர்த்து, சுமார் 1050 கிலோகிராம் எடையை, PSLV தூக்கிக்கொண்டுபோய் GTO-வில் விட்டுவிடும்.

சந்திரயான், இந்த GTO-விலிருந்து, மேலும் நீண்ட ஒரு நீள்வட்டப் பாதைக்குச் செல்லும். இதற்கு ETO (Earth Transfer Orbit - பூமியிலிருந்து வெளியே செல்வதற்கான மாற்றல் பாதை) என்று பெயர். இந்தப் பாதையின் அண்மை நிலை அதே 240 கி.மீ. ஆனால் தொலைவு நிலை 100,000 கி.மீ. GTO-விலிருந்து ETO-வுக்கு சந்திரயான் கலம், தானாகவே மாறிக்கொள்ளும்.

ஒரு வட்டப்பாதையில் இருந்து மற்றொரு வட்டப்பாதைக்கு எப்படிச் செல்வது? விண்கலத்தில் உள்ள ஆன் - போர்ட் மோட்டார்கள்மூலம் வேகத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் கூட்டுவதன்மூலம் அல்லது குறைப்பதன்மூலம் வட்டப்பாதைகளை மாற்றலாம். எவ்வளவு கூட்டினால், குறைத்தால், நீள்வட்டப்பாதையின் அண்மை நிலை, தொலைவு நிலை எப்படி மாறும் என்பதற்குச் சமன்பாடுகள் உள்ளன.

ETO-வில் இருக்கும்போது, விண்கலத்தின் திசையை சற்றே மாற்றி, சந்திரனை நோக்கி, LTT (Lunar Transfer Trajectory - சந்திரனுக்கான மாற்றல் பாதை) என்ற பாதையில் செலுத்துவார்கள். இதையும் சந்திரயானின் ஆன்-போர்ட் மோட்டார்கள்மூலமே செயல்படுத்துவார்கள்.

இதற்கிடையே, ஏவு வாகனம் கிளம்பிய நேரத்திலிருந்து இப்போதைக்குள் சந்திரன் ஒரு குறிப்பிட்ட தொலைவு நகர்ந்திருக்கும் (ஐ.எஸ்.ஆர்.ஓ கொடுத்துள்ள படத்தில் காணவும்). அதைக் கணக்கில் எடுத்து, சந்திரயான், சரியான வழியில் நகர்ந்து, சந்திரனின் சுழற்சி மண்டலத்துக்குள் வரும். இந்தச் செயல்பாட்டுக்கு LOI (Lunar Orbit Insertion - சந்திரனைச் சுற்றும் பாதைக்குள் செலுத்துதல்) என்று பெயர்.

இங்கு, ஆரம்பத்தில், 1000 கி.மீ. உயரத்தில் உள்ள ஒரு நீள்வட்டத்துக்குள் சுற்றும் சந்திரயான், சிறிது சிறிதாக வேகத்தை மாற்றி, 100 கி.மீ. உயரத்துக்குள் வந்துசேரும். சந்திரனின் துருவங்களுக்கு மேலாகச் சுற்றிவரும். இந்த இடத்தில் சுற்ற ஆரம்பிக்கும்போது சந்திரயானின் எடை 523 கிலோகிராமாக இருக்கும். அதில் 83 கிலோகிராம் எரிபொருள். இரண்டு வருடங்களில் இந்த திரவ எரிபொருள் முற்றிலுமாகத் தீர்ந்துபோகும். அதன்பிறகு, இந்தக் கலம், கொஞ்சம் கொஞ்சமாக நகர்ந்து, வான்வெளியில் உடைந்து நொறுங்கிப் போகலாம். அதற்குமேல் அதனைக் கட்டுப்படுத்துவது முடியாததாகிவிடும்.

இந்த உயரத்தில், சுமார் இரண்டு வருடங்கள் சந்திரனைச் சுற்றப்போகும் இந்த வாகனம், பல செயல்களைச் செய்யும். சந்திரனில் என்னென்ன உலோகங்கள் உள்ளன, எந்த அளவுக்கு உள்ளன என்பதைக் கண்டறிய முற்படும். என்ன தாதுக்கள் உள்ளன என்று பார்க்கும். சந்திரனின் மேல்பரப்பு எப்படி ஏறி இறங்கியிருக்கிறது, மலைகளா, முகடுகளா, பள்ளங்களா என்று ஆராய்ந்து படம் பிடிக்கும்.

நாளை தொடங்க உள்ள இந்தப் பயணம் வெற்றியடைய வாழ்த்துக்கள்.