சந்திரயான் - கோல் முதல் கோள் வரை..

சந்திரயான் - கோல் முதல் கோள் வரை..

’ஃபஸ்ட் சிங்கிள்’ போன்ற மிகைப்படுத்தல் எதுவும் இல்லாமல் சந்திரயான் பிரபலமாகிவிட்டது. மென்மையான தரையிறக்கம் (ஃசாப்ட் லேண்டிங்) செய்யும் அந்த தருணத்தை நேற்று இந்தியா முழுவதும் கடைசி பந்து சிக்ஸர் போன்று பார்த்து பரவசப் பட்டார்கள். இதுவே ஒரு சாதனையாக சொல்லலாம்.

சந்திரயான்  ஏதோ ‘ராக்கெட்’ சமாசாரம் என்று பலர் நினைக்கலாம் ஆனால் அதற்கும் மேலே.  

இன்னும் இரண்டே கிமீ தூரம் இருக்க சந்திரயான்-2  ‘சாஃப்ட் லேண்டிங்’ செய்ய முடியாமல் தொப் என்று கீழே விழுந்த போது பையன் நல்லா தான் படிச்சான், பரீட்சையில் மார்க் வாங்கவில்லை போன்ற மனோநிலைக்குச் சென்றோம். ஆனாலும், விண்வெளியை நாசா போன்ற பணக்கார நாடுகள் குத்தகைக்கு எடுத்துள்ளது என்பதை அந்த ஒரே இரவில் இந்தியா மாற்றியது. 

சில அடிப்படையைப் புரிந்துகொண்டால் சந்திரயானை நன்கு அனுபவிக்கலாம். இந்தக் கட்டுரையின் நோக்கமும் அதுவே.   

விண்வெளி என்பது பல நூற்றாண்டுகளைக் கடந்து இன்றும் பரவசமூட்டும் ஒரு சொல்லாக இருக்கிறது. புவி தனது அச்சிலே சுற்றிக்கொண்டு கதிரவனையும் சுற்றும் ஒரு கோளம் என்று ஆர்யபட்டா பொயு-499ல் கூறினார்.

இணை கோடுகளின் பண்புகள் (properties of parallel lines) என்ற பாடம் ஏழாம் வகுப்பு பாட புத்தகத்தில் இருக்கிறது. அதிலிருந்து இந்தக் கட்டுரையை ஆரம்பிக்கலாம். இந்த படத்தில் ‘A’ ‘B’ என்ற கோணங்களின் அளவு ஒன்றே என்று புரிந்துகொண்டு மேலே படிக்கவும்.

Properties of parallel lines

இந்த விஷயங்கள் எல்லாம் ஏதோ கட்டடம் கட்டும் கட்டட பொறியியலாளர்களுக்கு மட்டுமே பயன்படும் என்று நினைக்க வேண்டாம், இது புவியின் சுற்றளவை மிகத்துல்லியமாகக் கணக்கிட உதவும். மூன்றாம் நூற்றாண்டில் செயற்கைக் கோள்கள், கணினி இல்லாத காலத்தில் ஒரு கோல்மூலம் கண்டுபிடிக்க உதவியிருக்கிறது.

 எப்படி? எகிப்தில் வாழ்ந்த எரோடோஸ்தானிஸ் (Eratosthens) கோடையில் தன் வசிக்கும் இடத்தில் உள்ள கிணற்றில் சூரியன் நேராகப் பிரதிபலிப்பதைக் கண்டார். அப்போது நேர் வடக்கே உள்ள இன்னொரு இடத்தில் சூரியன் 7.2° கோணத்தில் நிழலை விழுவதைக் கண்டார்.

கிணறு தெரிகிறதா ?

 

கிரேக்க மேதை Syene (A) என்ற இடத்தில் கிணறு சூரிய பிம்பத்தைப் பிரதிபலித்தது. அதே நேரம் சுமார் 800 கிமீ தொலைவில் ஒரு கம்பத்தை வைத்து அது 7.2° கோணத்தில் நிழலைப் பிரதிபலித்த இடம் Alexndria (B) (படத்தில் α இரண்டு இடங்களில் இருப்பதைப் பார்க்கலாம் 

 இரு இடங்களுக்கும் உள்ள தொலைவை ஒட்டகத்தின் மூலம் பயணம் செய்து அளந்து, புவியின் சுற்றளவு 39,852 கிமீ என்று கணக்கிட்டார். இன்றைய செயற்கைக் கோள் பூமியின் சுற்றளவு 40,075 கிமீ என்று சொல்லுகிறது ஆனால் இரண்டாயிரம் வருடங்களுக்கு முன் வெறும் ஒரு விழுக்காடு வேறுபாட்டில் கணக்கிட்டுள்ளார்! 

 அடுத்து புவி ஈர்ப்பு பற்றிக் கொஞ்சம் தெரிந்துகொள்ளலாம். புவி ஈர்ப்பு என்றவுடன் ஆப்பிள் கீழே விழுந்த கதையை நினைத்துக்கொள்வோம். அதன் பயன்பாடு என்ன என்று கேட்டால் உடனே பதில் சொல்லத் தெரியாது. இந்தப் பூமியின் கடல், மலைகள், பாலைவனம், காடுகள் என்று இருக்கிறது பூமியின் ஈர்ப்பு விசையைத் துல்லியமாகத் தெரிந்தால் இந்தப் பூமியின் வடிவத்தையும் துல்லியமாகச் சொல்லலாம்! 

மெரினா கடற்கரையில் நின்று பார்த்தால் கடல் நீர் மட்டம் ஒரே மாதிரி இருப்பதைப் போல நமக்குத் தெரியும். கடலின் நீர் மட்டத்தின் கீழ் ஏற்றத் தாழ்வுகளைத் துல்லியமாக அறிந்துகொள்ள இந்தச் செயற்கைக்கோள்கள் உதவுகின்றன. அதற்கு உதவுவது புவி ஈர்ப்புதான்!

ஈர்ர்பு மாறும்!

ஈர்ப்பு விசையை எதற்கு அளக்க வேண்டும் அது அவ்வளவு முக்கியமானதா என்று நினைக்கலாம். நீல் ஆர்ம்ஸ்டிராங் நிலவில் இறங்கியபோது குறிப்பிட்ட இடத்தில் இறங்க வேண்டியவர், ஆறு கிமீ தள்ளி இறங்கினார். காரணம் நிலவின் ஈர்ப்பு விசையைச் சரியாக அறியாததால். 

பூமியின் ஈர்ப்பு விசை, நிலவின் ஈர்ப்பு விசை மிகச் சரியாக அளவிட்டால்தான் நாம் அனுப்பும் கோள்களைச் சரிவரச் செலுத்த முடியும்!

 அடுத்து நாம் தெரிந்துகொள்ள வேண்டியது சுற்றுப்பாதை (orbit). கோள்கள் பூமியை அதன் சுற்றுப்பாதையில் சுற்றுகிறது. கோள்கள் சுற்றும்போது பூமியின் வடதுருவம் தென் துருவம் பக்கம் வரும்போது புவி ஈர்ப்பு மாறுகிறது அந்தச் சமயத்தில் கோள்களை ஸ்டியரிங்கை வளைப்பது மாதிரி வளைத்து அதைச் சரி செய்ய வேண்டும்.

நாம் கார் ஓட்டுவது போல அதிகமாக வளைக்க முடியாது. 1° கீழ் வளைக்க வேண்டும். சுற்றுப்பாதை பயணம் என்பது திருமண வாழ்வு மாதிரி வாழ்நாள் முழுக்க ‘அட்ஜெஸ்ட்மெண்ட்’ தேவை. கார் ஓட்டுவது என்பது இரு பரிமாணத்தைக் கொண்டது. சாலை சரியாக இருந்தால் போதும், ஆனால் அந்தரத்தில் பறக்கும் கோள்களுக்கு மூன்று பரிமாணம். பல சவால்களை எதிர்கொள்ள வேண்டும் உதாரணமாகக் காற்றின் வேகம், சூரியனின் வெப்பம் போன்றவை. இந்தச் சவால்கள் இஸ்ரோவிலிருந்து கண்காணித்து கோள்களுக்குத் தகுந்த அறிவுரையைக் கொடுக்க வேண்டும். சூரியனின் வெப்பம் அதிகமானால் மூலக்கூறுகளின் அடர்த்தி (density) அதிகமாகும். இந்தச் சமயத்தில் கோள்களின் சாய்வைச் சரி செய்ய வேண்டும். சில சமயம் 0.15° அளவுக்குக் கூடத் திருப்ப வேண்டும், இல்லை என்றால் வழி தவறித் தொலைந்துவிடும்!

 சூரியனுடன் இணைந்து சில கோள்கள் சுற்றுகின்றன. எவ்வளவு உயரத்தில் எவ்வளவு சாய்ந்த நிலையில் கோணத்தின் சுற்றுப்பாதை அமைத்தால் ஒரு நாளைக்கு எத்தனை முறை பூமியைச் சுற்றலாம் போன்ற கணக்குகளை விஞ்ஞானிகள் கணக்கு செய்து அனுப்புகிறார்கள். 

நாம் தீபாவளி ராக்கெட் விடும்போது அதன் தலையில் ஒரு சின்னக் கல்லைக் கட்டினால் அது மேலே செல்லாமல் நம் மீது பாயும். இதற்கு ராக்கெட் எடை கூடுதலாக இருப்பதுதான் காரணம். அதை மேலே அனுப்ப அதற்கு அதிக எரிபொருள் தேவை.

ஐந்து டன் ஏவுகணையை ஐந்து டன் விசையால் (force) மேலே செலுத்த முடியாது. அதைவிட அதிகமாக வேண்டும். விண்ணில் செலுத்தப்படும் ராக்கெடுக்கு எவ்வளவு எரிசக்தி, விசை, உந்து திறன் (thrust) என்று எல்லாம் முன்கூட்டியே சரியாகக் கணக்கிட்டுச் செயல்படுத்த வேண்டும். உந்துதிறன் ராக்கெடுக்கு பூமியின் புவி ஈர்ப்பைச் சமாளிக்க வேண்டிய வலிமை தேவை என்பதைக் குறிக்கும்.

புறப்படும் சமயம் (lift-off mass) சந்திரயான்-1 நிறை - 1380 கிலோ. சந்திரயான்-2ன் நிறை 3850 கிலோ. அதனால் மேலே செல்லச் செல்ல அதற்கு அதிக வலிமை தேவைப்படும். அப்படி மேலே செல்லும்போது, அதன் உள் இருக்கும் எரிபொருள் குறைவாகி, புவி ஈர்ப்பு மாறும். அப்போது அதன் வலிமையைச் சரியாகக் கணக்கிட்டு அதைக் கீழே இருந்து சரி செய்ய ஆணை பிறப்பிக்க வேண்டும்.

இன்று 3850 கிலோ கொண்ட ராக்கெட் அனுப்பும் நாம் 1967ல் முதல் ராக்கெட் அனுப்பியபோது அதன் எடை 70 கிலோதான். குறுக்களவு வெறும் 75மிமீ தான். மேலே சென்ற தூரம் 4.2 கிமீ. அன்று பலர் இந்தியா ஏதோ ஒரு விளையாட்டுப் பொருளை மேலே அனுப்பியது என்று கேலி பேசினார்கள். 

 மற்றவர்கள் கேலி பேசியபோது இந்திய விஞ்ஞானிகள் மேலே சென்ற ராக்கெட் தங்கள் வைத்திருந்த குறிப்புகளுடன் ஒத்துப் போகிறதா என்று பார்த்தார்கள். அவை யாவும் சரியாக இருந்ததைக் கண்டு, அடிப்படையைக் கற்றுக்கொண்டு விட்டோம் என்ற சந்தோஷப்பட்டு, தங்களிடம் பெரிய ராக்கெட்செய்யும் வசதி இருந்தால் இன்னும் அதிக தூரம் அனுப்பலாம் என்று முடிவுக்கு வந்தார்கள். படிப்படியாக ராக்கெட் செய்து ஐம்பது ஆண்டுகளில் சந்திரயான் என்ற பெரிய சாதனையைப் படைத்திருக்கிறார்கள்.

பொதுவாக ராக்கெட் எல்லாம் இயற்பியல் சம்பந்தப்பட்டது என்று நினைத்திருப்போம். ஆனால் ராக்கெட்டுக்கு வேண்டிய எரிபொருள் எல்லாம் வேதியியல் சம்பந்தப்பட்டது. ராக்கெட்டுக்கு வேண்டிய உந்து சக்தியைத் தருவது புரொப்பலண்ட் எனப்படும் உந்து அமைப்பு. இது திட அல்லது திரவமாக இருக்கலாம். பல ரசாயனங்கள் எப்படி எவ்வளவு எரிக்க வேண்டும், எந்த வெப்ப நிலை என்று எல்லாம் சரியாகக் கணக்கிட வேண்டும். 

 நாளை மனிதனை அனுப்பும்போது இதில் மருத்துவமும் சேர்ந்துகொள்ளும். மனிதன் விண்வெளியை நோக்கிப் போகும் உடம்பில் பல அடிப்படை மாற்றங்கள் நிகழ்வுகளைப் பற்றி ஆராய்ச்சி செய்து அதற்கேற்றாற் போலத் திட்டமிடவேண்டும். 

சுமார் இரண்டு லிட்டர் ரத்தம் மற்றும் திசு திரவம் விரைவாக இடம்பெயர்ந்து, கீழ் முனைகளிலிருந்து உடலின் மேல் பகுதிகளை நோக்கிப் போகும்போது, மத்திய நரம்பு மண்டலம் மற்றும் இதயம் பாதிக்கப்படுகிறது. இந்த மாற்றத்தால் இதயம் மட்டும் இல்லை, சிறுநீரகங்களின் உப்பு மற்றும் நீர் வெளியேற்றத்தில் மாறுதல்கள் ஏற்படுகின்றன. மனிதனும், மைகிரோ கிராவிட்டியும் என்று தனியாகக் கட்டுரையே எழுதலாம். 

துப்பிவிடும்!

GLSV என்ற சொல் நமக்கு மிகவும் பழக்கப்பட்ட சொல். SLV - என்றால் Satellite Launch Vechile. இது மூன்று அல்லது நான்கு நிலை வாகனமாகும். சர்க்கஸில் கோமாளி மேலே ஏற ஏற தன் சட்டையைக் கழட்டிப் போடுவது போல, இதில் ஒவ்வொரு பாகமாக! அப்படிச் செல்லும்போது இதன் இடை குறைந்து கடைசியில் செயற்கைக் கோள் மட்டும் மேலே சுற்றுப்பாதையில் துப்பிவிடும்.

 இதன் ஒவ்வொரு பாகத்திலும் திரவ எரிபொருளைப் பற்றவைத்தல் முறைகளில் இஸ்ரோ நல்தேர்ச்சி அடைந்தது, அமெரிக்கா ரஷ்யா போன்ற நாடுகளுக்கு இணையாக! ஆனால் அதே சமயம் அவர்களைவிடச் செலவு மிக குறைவாகச் செய்கிறது. சந்திரயான் என்ன சிறப்பு?

 சந்திரயான் மேலே கூறிய SLV சமாசாரம்தான் இது. ஆர்பிட்டர் என்ற ஒன்றை அடிக்கடி கேள்விப்பட்டிருப்பீர்கள். ஆர்பிட்டரை மற்ற செயற்கைக்கோள் மாதிரி நிலவைச் சுற்றவிட்டுவிட்டு அதிலிருந்து ‘விக்ரமை’ நிலவுக்கு அனுப்பி, அதன் மேற்பரப்பில் தரையிறங்கும் அதுவும் நிலவின் தென் துருவத்தில் இறங்கும் முயற்சி, இதுவரை யாரும் செய்யாதது. 

பூமியிலிருந்து சந்திரயான் எப்படிச் சென்றது என்று அறிந்துகொண்டால் நம் இந்திய விஞ்ஞானிகளின் சாதனையை வியக்கலாம். 

சந்திரயான்-1 சில ஆண்டுகளுக்கு முன் சென்று நிலவில் தண்ணீர் மூலக்கூறுகள் இருப்பதைக் கண்டுபிடித்து வரலாறு படைத்தது. ஆனால் சந்திரயான்வின் முக்கிய விஷயம் ‘சாஃப்ட் லேண்டிங்’ என்பதுதான். சந்திரனில் மனிதன் இறங்க இது ஒரு ‘Proof of concept’ என்று கூடச் சொல்லலாம்.

செயற்கைக் கோள் பற்றிப் படிக்கும் போது ‘பேலோட்’ என்ற ஒரு வார்த்தையை அடிக்கடி கேட்டிருக்கலாம். இதைப் புரிந்துகொள்ள ஒரு சின்ன உதாரணம் தருகிறேன். ஒரு தபால் அனுப்புகிறீர்கள். என்ன செய்வீர்கள்? ஒரு கவர் மீது பெறுநர் முகவரி; உள்ளே கடிதமோ பொருளோ வைத்து அனுப்புகிறீர்கள். பெறுநர் என்ன செய்கிறார், கவரைப் பிரித்து போட்டு விட்டு உள்ளே இருக்கும் கடிதத்தை எடுத்துக்கொள்கிறார். 

உள்ளே இருக்கும் அந்த சமாசாரத்துக்குப் பெயர் தான் பேலோடு. ஒரு கவர் அதற்குள் இன்னொரு கவர் அதற்குள் இன்னொரு கவர் என்று… இருந்தால்?

கவருக்குள் இருக்கும் இன்னொரு முதல் கவருக்கு பேலோட் அதற்குள் இருக்கும் இன்னொரு கவர் அதற்கு பேலோட்…. இப்படி. சந்திரயான்விலும் இப்படித்தான் பல பேலோட் இருக்கிறது. சந்திரயான்ல் ஆர்பிட்டர், லேண்டர் (விக்ரம்), ரோவர் (பிரக்யான்) என்ற மூன்று விஷயங்களை உள்ளடக்கியுள்ளது. மூன்று கருவிகள் என்று வைத்துக்கொள்ளுங்கள்.

பேலோட் ( படம் இஸ்ரோ)

ஆர்பிட்டர் ஒரு கவர் அதற்குள் விக்ரம் என்ற கவர் அதற்குள் ரோவர் என்று வைத்துக்கொள்ளுங்கள். ராக்கெட் மேலே சென்றவுடன் ஆர்பிட்டரை பூமியின் நீள்வட்ட சுற்றுப்பாதையில் புகுத்தும். படத்தில் 170 x 39120கிமீ என்று இருப்பதைக் கவனிக்கலாம். பூமிக்கு அருகில் 170 கிமீ தூரமும் அதிகபட்ச தூரமாக 39120 கிமீ புரிந்துகொள்ள வேண்டும். இப்படிச் சுற்ற வேண்டும் என்று இஸ்ரோவிலிருந்து ஆர்பிட்டரைக் கட்டுப்பாடு செய்வார்கள். 

பூமியை ஐந்து முறை சுற்றி பிறகு நிலவின் சுற்றுப்பாதையில் நகர்த்திவிடும். மீண்டும் சில நாட்கள் சந்தினை சுற்றி சுற்றி அதன் அருகில் செல்லும். நிலவுக்கு அருகில் சென்றவுடன் 100கிமீ சுற்றுப்பாதையில் சுற்ற ஆரம்பித்தவுடன், ஆர்பிட்டரிலிருந்து விக்ரம் கழன்று கொள்ளும். விக்ரம் நிலவைச் சுற்றி 30 கிமீ தூரத்தில் சுற்ற ஆரம்பிக்கும். (ஆர்பிட்டரின் பேலோட் விக்ரம் என்று புரிந்திருக்கும்). 

விக்ரம் நான்கு நாட்கள் சந்திரனைச் சுற்றிய பிறகு அதிலிருக்கும் உயர் தெளிவுத்திறன் கேமரா ஒன்று வெளியே வந்து ‘எந்த இடத்தில் தரையிறங்கலாம்’ என்று பொருத்தமான இடங்களைப் படம் பிடித்து அனுப்பும்.

 இஸ்ரோ விஞ்ஞானிகள் அந்தப் படங்களை ஆராய்ந்து பொருத்தமான இடம் எது என்று தேர்வு செய்து அந்த வரைபடத்தை விக்ரத்துக்கு, வாட்ஸ் ஆப்பில் ‘லொகேஷன்’ அனுப்புவது போல, அனுப்புவார்கள். விக்ரம் அதைப் புரிந்துகொண்டு அந்த இடத்தில் தரையிறங்கத் திட்டமிட்டுத் தரையிறங்கும். இது தான் ‘சாஃப்ட் லேண்டிங்’ என்பார்கள். 

நேற்று 150 மீட்டர் உயரத்தில் இருந்த போது தரையிறங்குவதாக இருந்த இடத்தின் தரைப்பகுதியில் இடர் இருப்பதை உடனடியாக உணர்ந்த விக்ரம் லேண்டர், பக்கவாட்டில் நகர்ந்தது என்பதை நேற்று கவனித்திருக்க முடியாது. 

சந்திரயான்-2 வின் விக்ரம் படங்களை அனுப்பி இஸ்ரோ தேர்ந்தெடுத்து அனுப்பிய பின் அது தரையிறங்கும் போது சுமார் 2 கிமீ தூரத்தில் தகவல் அனுப்புவது துண்டிக்கப்பட்டு ‘தொப்’ என்று கீழே விழுந்தது. 

விக்ரம் லாண்டிங் செய்த பிறகு, அதிலிருந்து ஒரு சருக்கு மரம் மாதிரி ஒன்று வெளியே வந்து பிரக்யான் என்ற சின்ன வண்டியை வெளியே அனுப்பும். இதை ரோவர் என்பார்கள்.

ரோவரில் இதே போல உயர் திறன் படக்கருவி மற்றும் எஸ்ரே போன்ற கருவிகள் ரசாயனம், சுற்றுப்புறம், சூழ்நிலையைச் சோதிக்க மீட்டர், மானிட்டர் என்று பல கருவிகள் அதில் இருக்கும். இது எல்லாம் அதன் பேலோட். 

விக்ரம், பிரக்யான் இரண்டும் ஒரு ‘நிலவு நாள்’ வேலை செய்யும். ஒரு நிலவு நாள் என்பது நமக்கு 14 நாட்கள். ரோவர் சந்திரனை சுமார் 500கிமீ சுற்றும். ஆர்பிட்டர் நிலவை ஒரு வருடம் சுற்றும். 

ராக்கெட் அனுப்புவது என்பது எவ்வளவு கடினம் என்று புரிந்திருக்கும். சுமார் 0.9டிகிரீ தப்பு செய்தாலும் சுற்றுப்பாதை மாறிவிடும் அபாயம் இருக்கிறது. ஈர்ப்பு விசை, உந்து சக்தி என்று எல்லாம் சரியாகக் கணக்கிட்டுச் செய்ய வேண்டும். இதில் எல்லாம் இஸ்ரோ தேர்ச்சி பெற்றுவிட்டது. மொத்தம் 3,84,000 கிமீ சென்று கடைசி ‘சாப்ட் லேண்டிங்’ மட்டும்தான் செய்ய வேண்டும். அதிலும் நேற்று முதல் வெற்றி! (இதுவரை மொத்தம் 38 மென்மையான தரையிறங்கும் முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன. வெற்றி விகிதம் 52%.) 

அடுத்த விண்வெளிக்கு விக்ரமிலிருந்து அனுப்பும் பேலோட் ஒரு இந்தியனாக இருப்பான். 2059ல் அத்திவரதர் வெளிவருவதற்குள் இந்தியா பல முறை நிலவைத் தொட்டுவிட்டு வந்துவிடும்!

பொதுவாக நாம் வெள்ளையரைப் பார்த்தால் நம்மைவிட அவர்கள் ஒரு படி மேலே என்ற மனப்பான்மை நம்மையும் அறியாமல் நம்மிடம் இருக்கும்.  வெளிநாடு சென்றவர்கள் இதை கூடுதலாக அனுபவித்திருக்கலாம். கடந்த சில வருடங்களாக நம் பாரதப் பிரதமர் மோடியின் ஆட்சியில் அந்த மனப்பான்மை படிப்படியாகக் குறைந்து வருகிறது. நேற்று நிலவை மென்மையாக முத்தமிட்ட போது அந்த மனப்பான்மை முழுவதும் மறைந்து  ’மதி நிறைந்த நன்னாளானது’  

நேற்று தரையிரங்கிய பின் என் நண்பரை அழைத்தேன் “சார் ’ஜெயிலர்’ படம் பார்த்துக்கொண்டு இருக்கிறேன் திரும்ப கூப்பிடுகிறேன்’ என்றான்.  

 - சுஜாதா தேசிகன்
வலம் அக்டோபர் 2019ல் எழுதிய கட்டுரை சில மாற்றங்களுடன். 
குழந்தைத்தனமான படங்கள் :  சுஜாதா தேசிகன்