पाठीमागे किल्ले जीवधन, नाणेघाट

पाठीमागे किल्ले जीवधन, नाणेघाट

Sunday, September 8, 2013

प्रतिक्षा GSLV-D-5 च्या यशाची....



भारतीय अवकाश संशोधन संस्था म्हणजेच इस्त्रोच्या इतिहासातील एक अत्यंत महत्त्वाच्या अशा  GSLV-D-5, या प्रक्षेपकाचे ( सोप्या भाषेत रॉकेटचे ) प्रक्षेपण डिसेंबर पर्यंत पूढे ढकलण्यात आले आहे. 19 ऑगस्टच्या प्रक्षेपणाच्या दिवशी  इस्त्रोचे सर्व शास्त्रज्ञ प्रक्षेपकाच्या यशाची वाट बघत होते. मात्र  प्रक्षेपणाच्या काही मिनीटे आधी प्रक्षेपकाच्या दुस-या टप्प्यातून इंधन गळती होत असल्याचं लक्षात आलं आणि मोहिम पूढे ढकलण्यात आली. आता तारीख जरी जाहिर करण्यात आली नसली तरी डिसेंबर महिन्यात  GSLV-D-5 चे प्रक्षेपण निश्चित होणार आहे.

 GSLV-D-5 चे यश भारतीय अवकाश व संशोधन संस्था म्हणजेच इस्त्रोला भविष्यातील मोठया अवकाश मोहिमांचे दालन उघडून देणार आहे. कारण या प्रक्षेपकामध्ये आपण भारतीय बनावटीचे - स्वदेशी बनावटीचे
क्रायोजेनिक इंजिन (Cryogenic (Rocket ) Engine ) वापरत आहोत. यामुळे जास्त वजनदार कृत्रिम उपग्रह स्वबळावर वाहून नेण्याची क्षमता भारताला प्राप्त होणार आहे. तेव्हा क्रायोजेनिक इंजिन म्हणजे काय,याचा भारताला भविष्यात कसा फायदा मिळणारा आहे याची माहिती घेऊ.......

क्रायोजेनिक इंजिन म्हणजे काय ?

क्रायोजेनिक्स म्हणजे अतिशय कमी तापामानाला
मुलद्रव्याच्या बदलांचा केलेला अभ्यास. क्रायोजेनिक इंजिन म्हणजे जे इंजिन क्रायोजेनिक इंधन वापरते ते क्रायोजेनिक इंजिन. आता क्रायोजेनिक इंधन म्हणजे काय तर अतिशित किंवा अत्यंत कमी तापमानाला तयार केलेला द्रवरुप वायू, असे इंधन.

रॉकेट किंवा प्रक्षेपकाच्या इंधनासाठी वेगवेगळ्या टप्प्यांवर वेगवेगळ्या इंधनाच्या वापरायला सुरुवात झाली. विशिष्ट रसायने, विविध मुलद्रव्यांचा वापर करत कशा प्रकारे प्रक्षेपकाला जास्त धक्का ( Thrust )  मिळेल याचे असंख्य प्रयोग झाले.

विशेषतः तिसरा टप्पा जो पृथ्वीच्या वातावरणाच्या बाहेर सुरु होतो तिथे कशी जास्त उर्जा मिळेल यावर मोठी डोकेफोड शास्त्रज्ञांनी केली. पृथ्वीच्या वातावरणाच्या बाहेर इंधनाच्या ज्वलनासाठी आवश्यक असलेला ऑक्सिजन उपलब्ध नसतो. तेव्हा वातावरणाबाहेर जळणा-या , जास्त ऊर्जा देऊ शकणा-या इंधनाचा शोध सुरू झाला.

तेव्हा  द्रवरुप ऑक्सिजन आणि द्रवरुप हायड्रोजन याच्या मिश्रणाने अधिक ऊर्जा मिळू शकते, यांचे ज्वलन सहज होऊ शकते असे अवकाश शास्त्रज्ञांच्या लक्षात आले. तेव्हा हे वायू जर द्रव स्वरुपात हवे असतील तर अत्यंत कमी तापमानाला त्यांचे वायूंचे द्रवरुपात रुपांतर होते. कमी तापमान म्हणजे किती तर साधारण हायड्रोजन द्रवरुपात उणे म्हणजे - २५२ अंश सेल्सियसला मिळतो. तर ऑक्सिजनचे द्रवरुपात साधारणपणे उणे -१८२ अंश सेल्सियसला रुपांतर होते.

आता एवढ्या कमी तापमानाला इंधन तयार करणे सोपे आहे. मात्र असे इंधन अवकाशात नेत त्याचा इंजिनात वापर करणे  हे अत्यंत अवघड असे तंत्रज्ञान आहे. नेमके हेच इंजिन आणि त्याची प्रणाली भारताने स्वबळावर विकसित केली आहे. त्याचा प्रत्यक्ष पहिला वापर आपण डिसेंबरच्या मोहिमत करणार आहोत.


क्रायोजेनिक इंजिनाच्या बाबतीत भारताला एवढा उशीर का लागला ?

मुळात हे तंत्रज्ञान अतिशय क्लिष्ट आहे. तंत्रज्ञान एवढे अवघड आहे की जगात फक्त पाच देशांकडे किंवा संस्थांकडे हे तंत्रज्ञान आहे. अमेरिका, रशिया, युरोपियन स्पेस एजन्सी, जपान आणि चीन. यापैकी युरोपियन स्पेस एजन्सी, जपान आणि चीनलाही हे तंत्रज्ञान अवगत करायला बराच काळ लागला. शीत युद्धाच्या स्पर्धेत अमेरिका आणि रशियाने या तंत्रज्ञानावर केव्हाच हुकूमत मिळवली होती.

1991 नंतर आर्थिक संकटात सापडलेल्या रशियाने बक्कळ पैशाच्या बोलीवर हे तंत्रज्ञान भारताला देऊ केले होते.  भारत मित्र असल्यानेच हे तंत्रज्ञान देण्याची जोखीम रशियाने सहज उचलली होती. हे सर्व अंतिम टप्प्यात असतांना भारताने 1998 ला 5 अणु चाचण्या घेतल्या आणि अमेरिका नावाची माशी शिंकली.

अमेरिकेने जागतिक दबाव टाकत अनेक आर्थिक निर्बंध भारतावर लादले. फक्त आर्थिक नाही तर  संरक्षण, वैज्ञानिक क्षेत्रातील अनेक उपकरणांच्या आयातीवर भारतावर बंदी घालण्यात आली. भारताला क्रायोजेनिक इंजिन देऊ नये यासाठी रशियावर मोठा दबाव आणला. शेवटी आर्थिक गर्तेत असलेल्या रशियाने अमेरिकच्या दबावाखाली क्रोयोजेनिकचे तंत्रज्ञान भारताला न देण्याचा निर्णय घेतला.

यामुळे भारताच्या भविष्यातील अवकाश मोहिमांच्या कल्पनांना मोठा झटका बसला. असं असलं तरी 7 क्रायोजेनिक इंजिन आपल्याला देत रशिया आपल्या मैत्रीला जागला.

भूस्थिर उपग्रहांचे महत्व

भूस्थिर उपग्रह म्हणजे काय तर जमिनीवरुन एखादा उपग्रह आपल्याला स्थिर दिसेल, सतत अवकाशात दिसेल म्हणजेच त्याचे संदेश न थांबता सहज पकडता येतील असा उपग्रह. तेव्हा यासाठी दोन गोष्टी आवश्यक असतात. एक म्हणजे या उपग्रहाचा वेग हा पृथ्वीच्या स्वतः भोवती फिऱण्याच्या वेगाएवढा असावा लागतो. दुसरी गोष्ट यासाठी उपग्रहाला पृथ्वीपासून तब्बल 35,786 कि.मी एवढे उंच जावे लागते. त्यामुळे भूस्थिर उपग्रहातून मिळणारे संदेश पृथ्वीवरच्या संबंधित भागावर सतत, 24 तास येत रहातात.

साधारण भूस्थिर उपग्रह हे 2 टन किंवा 2000 किलोपेक्षा जास्त वजनाचे असतात. अर्थात जेवढी कामगिरी जास्त तेवढा उपग्रह मोठा, त्याचा आकार मोठा, पसारा मोठा आणि वजन मोठे. या उपग्रहांचा उपयोग मुख्यतः वाहिनांच्या प्रक्षेपणासाठी ( Channel Telecast ) , संबंधित भागाच्या हवामानाच्या अभ्यासासाठी , संदेशवहनासाठी, वैज्ञानानिक आणि संरक्षण क्षेत्रासाठी वापरला जातो. म्हणनूच देशातील वाहिन्यांची मागणी मोठी असल्यानं ,  संरक्षण क्षेत्रासाठी बदलत्या समिकरणाने मोठ्या प्रमाणात, जास्त वजनाच्या भूस्थिर उपग्रहांची गरज भविष्य काळात भारताला भासणार आहे.

असे मोठे उपग्रह सोडण्याची क्षमता भारताकडे नसल्याने भारताने INSAT इन्सॅट,  GSAT मालिकेतील वजनदार उपग्रह हे अमेरिका, युरोपियन स्पेस एजन्सी आणि रशिया या देशांच्या प्रक्षेपकांच्या सहाय्याने अवकाशात आत्तापर्यंत पाठवले आहेत. नुकताच खास नौदलासाठीचा GSAT -7 हा उपग्रह 30 ऑगस्टला युरोपियन स्पेस एजन्सीच्या मदतीने अवकाशात पाठवला.

मात्र असे अत्यंत महत्वाचे उपग्रह अवकाशात सोडण्यासाठी दुस-या देशांवर अवलंहबून राहणे भारताला कधी परवडणारे नाही. म्हणूनच आपण जास्त वजनाचे उपग्रह, उपकरण वाहून नेऊ शकणा-या GSLV च्या निर्मितीकडे वळलो.

GSLV  (Geosynchronous Satellite Launch Vehicle )चे महत्व

भारताने PSLV या अत्यंत भरवशाच्या प्रक्षेपकाच्या सहाय्याने
पहिल्या चार मधील 2 मोहिमा वगळता आत्तापर्यंत तब्बल 22 मोहिमा यशस्वी केल्या असून तब्बल 63 विविध उपग्रह अवकाशात पाठवले आहेत. मात्र या प्रक्षेपकाने जास्तीत जास्त 1.5 टन किंवा 1500 किलोपर्यंत वजनाचे उपग्रह किंवा उपकरणे तीसुद्धा पृथ्वीपासून जास्तीत जास्त 600 किमी उंचीपर्यंत पाठवली आहेत. त्यामुळे  PSLV जरी खात्रीचा प्रक्षेपक असला तरी हा प्रक्षेपक जास्त वजनाचे उपग्रह किंवा भूस्थिर उपग्रह भूस्थिर कक्षेत नेऊ शकत नाही. म्हणनूच जास्त वजन वाहू  नेणा-या GSLV च्या निर्मितीकडे भारताने लक्ष केंद्रीत केले.

जास्त वजनाचे उपग्रह किंवा उपकरणे अवकाशात सोडण्यासाठी क्रायोजेनिक इंजिन महत्त्वाची भूमिका बजावते.  क्राजोजेनिक इंजिनाचा वापर तिस-या टप्प्याला केला जात असल्याने जास्त वजनाची उपकरणे अवकाशात सोडता येऊ शकतात. म्हणनूच जास्त वजनाचे उपग्रह सोडू शकरणा-या GSLV या प्रक्षेपकाच्या निर्मितीला आणि त्यामध्ये क्रायोजेनिक इंजिनाच्या वापराला भारताने सुरुवात केली.

अर्थात क्रायोजेनिक इंजिनाचे तंत्रज्ञान भारताकडे नव्हते. तेव्हा भारताने रशियाने दिलेली क्रायोजेनिक इंजिन वापरायला सुरुवात केली. पहिल्या पाच GSLV च्या उड्डाणात रशियाची 5 क्रायोजेनिक इंजिन वापरण्यात आली. यापैकी फक्त 2 उड्डाणे यशस्वी झाली तर 2 मध्ये अपयश आले. तर एका उड्डाणात उपग्रहाला योग्य उंची गाठता आली नाही. तो विशिष्ट कक्षेत आणण्यासाठी उपग्रहावरील काही इंधन वापरावे लागले. त्यामुळे 10 वर्ष आयुष्य असलेला उपग्रहाचा कालावधी 5 वर्षावर म्हणजे निम्म्यावर आला.

मात्र तोपर्यंत रशियाच्या क्रोयोजेनिक इंजिनाच्या वापराच्या सहाय्याने क्रायोजेनिक इंजिनचे तंत्रज्ञान समजून घेण्यास भारताने सुरुवात केली होती.  तसे तंत्रज्ञान स्वतः विकसित केले, त्याच्या चाचण्या घेतल्या. अखेर 15 एप्रिल 2010 च्या GSLV च्या सहाव्या उड्डाण्यात स्वदेशी क्रायोजेननिक इंजिन वापरण्याचा निर्णय घेतला.

पंतप्रधानही या उड्डाणाच्या यशाची बातमीकडे लक्ष ठेवून होते. प्रक्षेपकाने उड्डाण घेतले , पहिला टप्पा पूर्ण झाला, मात्र दुसरा टप्पा सुरु होतांना काही तांत्रिक कारणांमुळे प्रक्षेपक समुद्रात कोसळला.स्वदेशी क्रायोजेनकि इंजिन हे 3 -या टप्प्यामध्ये होते. मात्र  अपघात हा दुसरा टप्प्याच्या वेळी झाल्याने स्वदेशी क्रायोजेनिक इंजिनाची परिक्षाच झाली नाही, इंजिनाच्या प्रज्वलनाला सुरुवात न होता तेही बंगालच्या उपसागरात कोसळले. त्यामुळे बनवलेले स्वदेशी क्रायोजेनिक इंजिन किती योग्य बनवले आहे हे सिद्धच झाले नाही.

त्यानंतर पुन्हा त्याच वर्षी डिसेंबर महिन्यात सहावे रशियाचे क्रायोजेनिक इंजिन वापरत आपण GSAT -5P हा उपग्रह सोडण्याचा प्रयत्न केला तो पण अयशस्वी झाला.

थोडक्यात PSLV एकीकडे यशाचा विक्रम करत असतांना GSLV च्या 7 मोहिमत 4 वेळा अपयश आले आहे. आता भारताकडे रशियाने दिलेल्या क्रायोजेनिक इंजिनांपैकी एकच उरले आहे.

म्हणनूच  19 ऑगस्टच्या GSLV च्या मोहिमेकडे इस्त्रोच्या मोहिमेकडे सर्वांचे लक्ष लागले होते. ज्यामध्ये स्वदेशी बनावटीचे क्रायोजेनिक इंजिन वापरले जाणार होते. आता इंधन गळतीमुळे ही मोहिम डिसेंबरमध्ये होणार आहे.


GSLV-D-5 मोहिमचे यश का महत्त्वाचे

भारताने GSLV च्या 5 व्या मोहिमेत इस्त्रोने आत्तापर्यंतच्या स्वबळावरच्या मोहिमेतील सर्वात जास्त वजनाचा 2.1  टन म्हणजेच 2100 किलो वजनाचा उपग्रह पाठवला होता पण रशियाच्या क्रायोजेनकि इंजिनाच्या सहाय्याने. म्हणजेच आपण जास्तीत जास्त 2.1 टन वजनाचा उपग्रह पाठवण्यापर्यंत मजल मारली आहे. तेही 1980 मध्ये पहिला उपग्रह सोडल्यानंतर.

तेव्हा जगातील बाकीचे अवकाश तंत्रज्ञानातील बलाढ्य देश कुठे आहेत ते पाहूया.

देश                        भूस्थिर कक्षेत ( 35,786 कि.मी )
                               उपग्रह पाठवण्याची क्षमता 
                                      ( टनमध्ये )  

अमेरिका                                 13 
रशिया                                     12 
युरो                                           9 
जपान                                       8
चीन                                        3.3 

एवढंच नाही तर स्पेस शटल ज्या कक्षेत फिरते त्या म्हणजे जास्ती जास्त 900 किमी उंचीपर्यंत, रशिया आणि अमेरिकेकडे तब्बल 20 टनापेक्षा जास्त वजनाची उपकरणे वाहून नेण्याची  क्षमता आहे. यावरुन भारत किती मागे आहे याचा अंदाज लावता येईल.

डिसेंबर मध्ये GSLV-D-5 च्या मोहिमेत 1.9850 टन वजनाचा GSAT -14 उपग्रह वाहून नेला जाणार आहे. ही मोहिम यशस्वी झाली तर भारताचं स्वदेशी क्रायोजेनिक इंजिनाचे तंज्ञत्रान सिद्ध होईल. यामध्ये गुणात्मक फरक करत आपल्याला क्षमता सहज वाढवता येणार आहे. यामुळे पुढील फायदे भविष्यात भारताला होतील.

1..संदेशवहन, संरक्षण, विज्ञान संशोधनासाठी आवश्यक असे मोठे उपग्रह स्वतःच्या गरजेनुसार
    केव्हाही पाठवता येतील.

2..इतर देशांच्या मदतीने स्वतःचा उपग्रह पाठवण्यासाठी होणारा मोठा खर्च वाचेल.

3.. अवकाशातील मानवी मोहिम स्वबळावर राबवता येईल.

4..भविष्यात अवकाश स्थानक स्थापन करण्यासाठी ताकद मिळेल.

5.. इतर देशांचे जास्तीत जास्त उपग्रह एकाच वेळी, स्वस्तात पाठवता येतील.


त्यामुळेच डिसेंबरची मोहिम आणि त्यामधील स्वदेशी क्रायोजेनिकचे इंजिनचे तंत्रज्ञान यशस्वी होणं गरजेचं आहे. त्यासाठी इस्त्रोला शुभेच्छा.



1 comment: