हम हमेशा अंतरिक्ष में मानवयुक्त मिशनों के लिए तत्पर रहते हैं, लेकिन आज हम इस बारे में बात करने जा रहे हैं कि पृथ्वी पर कर्मीदल की वापसी अभी भी एक बड़ी चुनौती क्यों है।
अंतरिक्ष ने हमेशा लोगों को आकर्षित किया है, यह कुछ रहस्यमय, बेरोज़गार था। भोर, दूर के ग्रह हमें आकर्षित करते हैं, हमें अनुसंधान, प्रयोग और अंतरग्रहीय उड़ानों के लिए प्रोत्साहित करते हैं। यह कहने योग्य है कि हाल ही में अंतरिक्ष उड़ानें, हालांकि हम अभी भी प्रथम श्रेणी में यात्रा नहीं करते हैं, ऐसा लगता है कि बुनियादी मात्रा में महारत हासिल है। चंद्रमा के लिए आर्टेमिस 1 मिशन पहले से ही उड़ान भरने वाला था, लेकिन मौसम की स्थिति के कारण प्रक्षेपण को 2 सितंबर तक के लिए टाल दिया गया था। और जब हम प्रक्षेपण की उत्सुकता से प्रतीक्षा कर रहे हैं, तो हमें यह समझना चाहिए कि वापसी भी एक महत्वपूर्ण क्षण होगा, इस तथ्य के बावजूद कि यह एक मानव रहित मिशन है।
अंतरिक्ष मिशनों को दो वर्गों में विभाजित किया जा सकता है। जिन लोगों में अंतरिक्ष यान किसी दिन पृथ्वी पर लौटेगा, वे ज्यादातर मानवयुक्त मिशन हैं, और जिन्हें एकतरफा टिकट मिलता है। यहां हम भविष्य के मानव मिशनों का भी उल्लेख कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, एलोन मस्क द्वारा मंगल ग्रह पर, जो जरूरी नहीं कि पृथ्वी पर लौट आए। लेकिन हकीकत में ऐसे विमान को भी कहीं उतरना पड़ता है। यह पता चला है कि लैंडिंग चरण ऐसे मिशनों का सबसे कठिन हिस्सा है। आज हम इसका पता लगाने की कोशिश करेंगे।
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चालक दल और उपकरण सुरक्षा
जब से मनुष्य ने पहली बार अंतरिक्ष में उड़ान भरी है, हम उसके स्वास्थ्य और उड़ान की समग्र सफलता के बारे में चिंतित हैं। मानवयुक्त उड़ानों के मामले में कोई भी क्षण महत्वपूर्ण हो सकता है। जहाज पर चालक दल और उपकरणों की सुरक्षा, यदि यह एक मानव रहित मिशन है, तो हमेशा प्राथमिकता रही है। ऐसे मिशनों के इंजीनियरों और नेताओं, साथ ही साथ अंतरिक्ष यात्री या अंतरिक्ष यात्री, ऐसी उड़ानों के सभी जोखिमों को समझते थे। ये सभी मिशन सफल नहीं थे, विशेष रूप से पहले वाले, लेकिन निष्कर्ष निकालना, गलतियों को सुधारना और भविष्य में उन्हें न दोहराना महत्वपूर्ण था।
उदाहरण के लिए, अपोलो अंतरिक्ष यान के पहले मिशन के दौरान, प्री-लॉन्च परीक्षणों के चरण में सब कुछ दुखद रूप से समाप्त हो गया। प्रसिद्ध अपोलो 13 मिशन में उड़ान के दौरान एक दुर्घटना हुई, जिसके परिणामस्वरूप चंद्रमा की सतह पर उतरना असंभव हो गया। यह अच्छा है कि चालक दल को बचाना और जहाज को इवो जिमा विमानवाहक पोत से 7,5 किमी दूर सफलतापूर्वक लाना संभव था। निष्कर्ष निकाला गया, और अगले मिशन जहाज को केवल 5 महीने बाद अंतरिक्ष में भेजा गया। यहां तक कि सबसे सफल अपोलो 11 मिशन चंद्रमा की सतह पर अंतरिक्ष यात्रियों के उतरने और उसके बाद के टेकऑफ़ और पृथ्वी पर लौटने के दौरान तनावपूर्ण क्षणों से भरा था। सोवियत सोयुज अंतरिक्ष यान को भी कई दुर्घटनाओं का सामना करना पड़ा। यह, दुर्भाग्य से, अंतरिक्ष उद्योग में आदर्श था और है।
हां, ये ज्यादातर एकल, अप्रत्याशित स्थितियां हैं। हालांकि, पृथ्वी पर वापसी से जुड़े किसी भी मानवयुक्त अंतरिक्ष मिशन में, एक ऐसा क्षण होता है जो हमेशा आश्चर्यजनक होता है। आप शायद उन अप्रत्याशित समस्याओं को जानते हैं जो मंगल पर मानव रहित वाहनों को उतारते समय उत्पन्न होती हैं, लेकिन मानव मिशन के मामले में, मानव जीवन दांव पर है। हम सभी को 2003 की आपदा याद है - लैंडिंग के दौरान, कोलंबिया शटल बस वातावरण की घनी परतों में जल गई, सात लोगों के पूरे दल की दुखद मृत्यु हो गई।
नीचे फिल्म "अपोलो -13" का एक अंश है, जो पृथ्वी पर अंतरिक्ष यात्रियों के उतरने की प्रक्रिया को प्रदर्शित करता है। बेशक, यह एक ऐसी फिल्म है जिसके अपने नियम हैं, यह जरूरी नहीं कि वास्तविकता को सटीक रूप से प्रतिबिंबित करे, लेकिन यह इससे बहुत अलग भी नहीं है।
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अंतरिक्ष से पृथ्वी पर सुरक्षित वापसी क्यों हो रही है ऐसी समस्या?
ऐसा लगता है कि गुरुत्वाकर्षण को यहां मदद करनी चाहिए, इसलिए रॉकेट को धीमा करने के लिए संघर्ष करने की आवश्यकता नहीं है। लेकिन इसकी गति दसियों हज़ार किलोमीटर प्रति घंटा है - यह वह गति है जो डिवाइस के लिए या तो पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में जाने के लिए आवश्यक है (तथाकथित पहली ब्रह्मांडीय गति, यानी 7,9 किमी/सेकेंड), या उससे आगे जाने के लिए भी ( दूसरी ब्रह्मांडीय गति, यानी 11,2 किमी/सेकेंड) और उड़ान भरी, उदाहरण के लिए, चंद्रमा के लिए। और यह उच्च गति है जो समस्या है।
पृथ्वी पर लौटते समय या किसी अन्य ग्रह पर उतरते समय मुख्य बिंदु ब्रेक लगाना है। यह उतना ही मुश्किल है जितना कि टेकऑफ़ के दौरान जहाज को तेज करना। आखिरकार, टेकऑफ़ से पहले रॉकेट पृथ्वी के सापेक्ष नहीं चला। और न ही यह उसके उतरने के बाद होगा। जैसा कि विमान के साथ हम हवाई अड्डे पर सवार होते हैं। हालांकि यह उड़ान में 900 किमी/घंटा (मध्यम आकार के यात्री विमान की परिभ्रमण गति) की गति तक पहुंच जाता है, यह लैंडिंग के बाद फिर से रुक जाता है।
इसका मतलब यह है कि एक रॉकेट जो पृथ्वी पर उतरने वाला है, उसे अपनी गति शून्य कर देनी चाहिए। यह आसान लगता है, लेकिन ऐसा नहीं है। एक हवाई जहाज जिसे पृथ्वी के सापेक्ष 900 किमी/घंटा से 0 किमी/घंटा तक धीमा करना पड़ता है, लगभग 28 किमी/घंटा की यात्रा करने वाले रॉकेट की तुलना में बहुत आसान काम होता है। इसके अलावा, रॉकेट न केवल एक पागल गति से उड़ता है, बल्कि वायुमंडल की घनी परतों में लगभग लंबवत रूप से प्रवेश करता है। हवाई जहाज की तरह कोण पर नहीं, बल्कि पृथ्वी की कक्षा से निकलने के बाद लगभग लंबवत।
केवल एक चीज जो किसी विमान को प्रभावी ढंग से धीमा कर सकती है वह है पृथ्वी का वायुमंडल। और यह बाहरी परतों में भी काफी घना है, और अवरोही उपकरण की सतह पर घर्षण का कारण बनता है, जो प्रतिकूल परिस्थितियों में इसके अति ताप और विनाश का कारण बन सकता है। इसलिए, अंतरिक्ष यान के पहले अंतरिक्ष यान की तुलना में थोड़ी कम गति के बाद, यह पृथ्वी पर गिरते हुए उतरना शुरू कर देता है। वातावरण में उपयुक्त उड़ान पथ का चयन करके, यह सुनिश्चित करना संभव है कि भार अनुमेय मूल्य से अधिक न हो। हालांकि, उतरते समय, जहाज की दीवारें बहुत अधिक तापमान तक गर्म हो सकती हैं और होनी चाहिए। इसलिए, पृथ्वी के वायुमंडल में सुरक्षित उतरना तभी संभव है जब बाहरी आवरण पर एक विशेष थर्मल सुरक्षा उपकरण हो।
यहां तक कि मंगल ग्रह का वातावरण, जो पृथ्वी की तुलना में 100 गुना अधिक पतला है, एक गंभीर बाधा है। यह लाल ग्रह की सतह पर उतरने वाले सभी उपकरणों द्वारा महसूस किया जाता है। अक्सर उनके साथ दुर्घटनाएं होती हैं, या वे बस मंगल के वातावरण में जल जाती हैं।
कभी-कभी ऐसी ब्रेकिंग उपयोगी होती है, जैसा कि उन मिशनों से पता चलता है जिनमें वातावरण एक अतिरिक्त ब्रेक के रूप में कार्य करता है, जिससे वाहनों को ग्रह की लक्षित कक्षा में प्रवेश करने में मदद मिलती है। लेकिन ये बल्कि अपवाद हैं।
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वायुमंडलीय ब्रेक लगाना प्रभावी है, लेकिन इसमें बड़ी कमियां हैं
हां, वायुमंडलीय ब्रेकिंग काफी प्रभावी है, लेकिन इसमें बड़ी कमियां हैं, हालांकि प्रभावी ब्रेकिंग के लिए यह आवश्यक है।
अन्य ग्रहों के लिए कक्षीय मिशन के मामले में ऐसा मंदी पूर्ण नहीं है, और पृथ्वी पर वापसी पूर्ण मंदी के साथ जुड़ी हुई है। यही बात मंगल पर रोवर के उतरने पर भी लागू होती है। अपनी कक्षा में प्रवेश करने वाली एक जांच पूरी तरह से बंद नहीं होनी चाहिए, अन्यथा यह लाल ग्रह की सतह पर गिर जाएगी।
अंतरिक्ष में उपकरण, पृथ्वी की परिक्रमा करते हुए या चंद्रमा से लौटते हुए, उस भारी गति से चलते हैं जो उन्हें टेकऑफ़ के समय दी गई थी। इसलिए, उदाहरण के लिए, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन समय-समय पर इसे बढ़ाकर कक्षा को समायोजित करता है, क्योंकि यह जितना अधिक होगा, कक्षा में रहने के लिए आवश्यक गति उतनी ही कम होनी चाहिए।
चूंकि इन गतियों को प्रदान करने के लिए ऊर्जा के एक समान व्यय की आवश्यकता होती है, ब्रेकिंग को ऊर्जा के समान व्यय के साथ जोड़ा जाना चाहिए। इसलिए, यदि वातावरण में प्रवेश करने से पहले डिवाइस को धीमा करना, कम गति से उड़ान भरना या धीरे-धीरे पृथ्वी पर गिरना संभव होता, तो यह इतना गर्म नहीं होता और चालक दल के लिए खतरा नगण्य होता।
यहीं पर पकड़ है। अंतरिक्ष उड़ानों के लिए भारी ऊर्जा लागत की आवश्यकता होती है। रॉकेट के पेलोड का द्रव्यमान रॉकेट के कुल टेक-ऑफ द्रव्यमान का एक छोटा सा हिस्सा है। अधिकांश भाग के लिए, रॉकेट के बीच में ईंधन होता है, जिसमें से अधिकांश को वायुमंडल की निचली परतों के माध्यम से पारित होने के पहले चरण में जलाया जाता है। जहाज के उपकरण या चालक दल को अंतरिक्ष में भेजना आवश्यक है। लैंडिंग के दौरान पृथ्वी की कक्षा से बाहर निकलने के लिए भी ईंधन की आवश्यकता होती है, और इसकी एक बहुत बड़ी मात्रा में। इसलिए, ब्रेक लगाते समय, एक जोखिम होता है कि ईंधन के कारण जहाज में आग लग जाएगी। ज्यादातर मामलों में, यह ईंधन टैंक है जो लैंडिंग के दौरान उच्च तापमान से फट जाता है।
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लैंडिंग, टेक-ऑफ के समान, केवल विपरीत दिशा में
वायुमंडल में प्रवेश करने से पहले वाहन को लगभग पूरी तरह से धीमा करने के लिए, यह मानते हुए कि मिशन के दौरान वाहन का द्रव्यमान महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलता है, टेकऑफ़ के दौरान उतनी ही मात्रा में ईंधन का उपयोग करना आवश्यक होगा। हालांकि, जब हम जहाज को उठाने के लिए और बाद में ब्रेक लगाने के लिए जहाज के वजन के लिए आवश्यक ईंधन जोड़ते हैं, तो यह कई गुना अधिक हो जाता है। और यह ठीक यही दुखद आर्थिक गणना है जिसका अर्थ है कि पृथ्वी के वायुमंडल के निषेध पर भरोसा करना अभी भी आवश्यक है।
उदाहरण के लिए, स्पेसएक्स फाल्कन 9 रॉकेट को उतारते समय, ईंधन का उपयोग किया जाता है, लेकिन यहां रॉकेट स्वयं बहुत हल्का है (ज्यादातर केवल ईंधन टैंक पृथ्वी पर लौटता है), और दूर की कक्षा से वापसी नहीं की जाती है।
इंजीनियरों ने गणना की है कि पृथ्वी पर उतरने के लिए कक्षा में उड़ान भरने के लिए प्रति किलोग्राम समान ईंधन संसाधनों की आवश्यकता होती है। यानी यह लगभग एक टेकऑफ की तरह है, केवल विपरीत दिशा में।
और, शायद, लंबे समय तक ऐसा ही रहेगा। न केवल आर्टेमिस 1 मिशन के दौरान, बल्कि मानव के लाल ग्रह पर पहुंचने के बाद भी। जब कुछ हद तक यह बाधा दूर हो जाएगी, तब यह कहना संभव होगा कि हमने आखिरकार अंतरिक्ष उड़ानों में महारत हासिल कर ली है। क्योंकि हर कोई उड़ान भर सकता है, लेकिन लैंडिंग में समस्या हो सकती है।
लेकिन इतिहास ऐसे कई उदाहरण जानता है जब हमारे वैज्ञानिक और इंजीनियर जटिल समस्याओं को हल करने में कामयाब रहे। हमें उम्मीद है कि बहुत जल्द चंद्रमा या मंगल की उड़ान न्यूयॉर्क से कीव की उड़ान से ज्यादा कठिन नहीं होगी। सुखद और सुरक्षित लैंडिंग के साथ।
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