சந்திரயான்-3: நிலவில் என்னென்ன ஆய்வுகளை மேற்கொள்ளும்? அதன் முக்கிய 10 கட்டங்கள் என்ன? (கட்டுரை)

சந்திரயான் 3 விண்கலத்தை வருகின்ற ஜூலை 14ஆம் தேதியன்று இஸ்ரோ விண்ணில் ஏவுகிறது. நிலவில் சந்திரயான் 3 பத்திரமாகத் தரையிறங்குவதில் முக்கியமான பத்து கட்டங்கள் உள்ளன.

இந்தப் பத்து கட்டங்களும் வெற்றிகரமாக நடந்தால்தான், சந்திரயான் 3 வெற்றிகரமாக நிலவில் தரையிறங்க முடியும். அவை குறித்து இங்கு விரிவாகப் பார்ப்போம்.

அதற்குள் செல்வதற்கு முன்பாக, சந்திரயான் 3 விண்கலத்தில் என்ன இருக்கும், அதைச் சுமந்து செல்லப்போகும் ராக்கெட் எப்படிச் செயல்படும் என்பது பற்றியும் சுருக்கமாகத் தெரிந்துகொள்வோம்.

சந்திரயான் 3 விண்கலம் எப்படி இருக்கும்?

இந்த விண்கலத்தில் மூன்று பகுதிகள் உள்ளன. அதில் முதல் பகுதி ஒரு பொம்மை கார் போல இருக்கும். அதற்கு ஊர்திக்கலம்(Rover) என்று பெயர். இந்த ஊர்திக்கலம் அதன் நகர்வு மற்றும் இயக்கத்தின்போது, நிலவின் மேற்பரப்பில் ரசாயன பகுப்பாய்வை மேற்கொள்ளும்.

உச்சியில் உள்ள கூம்பு போன்ற பகுதி திறந்து, சந்திரயான் 3 விண்கலம் விண்வெளியை அடைந்த பிறகு வெளியே வரும்.

இந்த ஊர்திக்கலம், தரையிறங்கிக் கலம்(Lander) எனப்படும் இரண்டாவது பகுதியின் வயிற்றுக்குள் இருக்கும். இது நிலவின் தரைப்பரப்பில் மென்மையாக, பாதிப்பு ஏதுமின்றி தரையிறங்கி, அதன் வயிற்றுக்குள் இருக்கும் ஊர்திக்கலத்தை வெளியே அனுப்பும்.

இந்த இரண்டும் சேர்ந்து, மூன்றாவது பகுதியான உந்துக்கலம்(Propulsion unit) என்ற பகுதியின் தலைக்கு மேலே இருக்கும். இந்தப் பகுதிதான், நிலவின் சுற்றுவட்டப்பாதையில் 100 கி.மீ தொலைவு வரைக்கும் தரையிறங்கி கலம், ஊர்திக்கலம் இரண்டையும் கொண்டு செல்லும்.

இந்த மூன்றும் சேர்ந்ததுதான் விண்கலம். இந்த அமைப்பைக் கொண்ட சந்திரயான் 3 விண்கலம்தான், எல்.வி.எம் 3 என்ற ராக்கெட்டின் தலைக்குமேல் ஒரு கலசம் போல் தெரியும் பகுதியில் வைக்கப்பட்டிருக்கும்.

உச்சியில் உள்ள கூம்பு போன்ற பகுதி திறந்து, சந்திரயான் 3 விண்கலம் விண்வெளியை அடைந்த பிறகு வெளியே வரும்.

விண்கலம் புவியின் தரைப்பரப்பில் இருந்து 170 கி.மீ உயரத்திற்குச் சென்றதும், விண்வெளியில் அதற்கு ஓர் உந்துதலை வழங்குவார்கள்

முந்தைய சந்திரயான் விண்கலங்களை சுமந்து சென்ற ராக்கெட்டுகளை ஜி.எஸ்.எல்.வி மார்க் 3 என்று அழைத்தார்கள். தற்போது சுமந்து செல்லும் ராக்கெட்டுக்கு எல்.வி.எம் 3 என்று இஸ்ரோ பெயரிட்டுள்ளது.

இந்த ராக்கெட் மூன்று அடுக்குகளைக் கொண்டது. அதன் இருபுறமும் இரண்டு தூண்களைப் போல் தெரிவது S200 இன்ஜின். அவற்றில் திட எரிபொருள் நிரப்பப்பட்டிருக்கும்.

இரண்டுக்கும் நடுவே பெரிய ஒற்றைத் தூணாக இருப்பது, திரவ எரிபொருள் கொண்ட இன்ஜின். அதன் பெயர் L110.

அதற்கு மேலே தெரியும் இரண்டு கருப்பு பட்டைகளுக்கு இடையில்தான் உறைகுளிர் இன்ஜின் (Cryogenic Engine) இருக்கிறது.

உறைகுளிரில் ஆக்சிஜன், ஹைட்ரஜன் இரண்டுமே தண்ணீரை போன்ற திரவமாக மாறிவிடும். அந்த இரண்டையும்தான் அதில் வைத்துள்ளார்கள். அவைதான் அதில் எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தப்படும்.

அதற்கும் மேலே கலசம் போல் இருக்கும் இடத்தில்தான் விண்கலம் இருக்கும். இந்த இன்ஜின்கள் ஒவ்வொன்றாக எரிந்து ராக்கெட் விண்வெளிக்குச் செல்லும்.

நிலவில் சந்திரயான் 3 பத்திரமாகத் தரையிறங்குவதில் முக்கியமான பத்து கட்டங்கள் உள்ளன

முதலில், திட எரிபொருள் இன்ஜின்கள் எரிந்து ராக்கெட்டை மேலெழும்பச் செய்யும். அதன் வேலை முடிந்ததும் அது கழன்று கீழே விழுந்துவிடும். இரண்டாவதாக, திரவ எரிபொருள் எரிந்து இன்னும் உயரச் செல்ல உதவும். அதன் வேலை முடிந்ததும் அதுவும் கழன்றுவிடும். இந்த இரண்டின் செயல்பாடும் ராக்கெட்டை விண்வெளிக்குக் கொண்டு சென்றுவிடும்.

பிறகு விண்வெளியில், உறைகுளிர் இன்ஜின் தனது வேலையைச் செய்யும்.

இந்தச் செயல்முறைகளின் மூலமாக எல்.வி.எம் 3 ராக்கெட், பூமியின் தரைப்பரப்பில் இருந்து 170 கி.மீ உயரத்திற்கு சந்திரயான் 3 விண்கலத்தைக் கொண்டு சென்று நிறுத்தும். அதுதான் முதல் கட்டம்.

எல்.வி.எம் 3 ராக்கெட், பூமியின் தரைப்பரப்பில் இருந்து 170 கி.மீ உயரத்திற்கு சந்திரயான் 3 விண்கலத்தைக் கொண்டு சென்று நிறுத்தும். அதுதான் முதல் கட்டம்
விண்வெளிக்குச் சென்ற பிறகு என்ன நடக்கும்?

விண்கலம் புவியின் தரைப்பரப்பில் இருந்து 170 கி.மீ உயரத்திற்குச் சென்றதும், விண்வெளியில் அதற்கு ஓர் உந்துதலை வழங்குவார்கள். அதைத் தொடர்ந்து, விண்கலம் புவியின் நீள்வட்டப் பாதையில் சுற்றி வரும்.

அந்த நீள்வட்டப் பாதையில் பூமிக்கு மிக அருகில் இருக்கும்போது தரைப்பரப்பில் இருந்து 170 கி.மீ தூரத்தில் விண்கலம் இருக்கும். அதுவே தொலைவில் இருக்கும்போது, 36,500 கி.மீ. தூரத்தில் இருக்கும்.

விண்வெளிக்கு கொண்டு செல்லப்பட்ட சந்திரயான் 3 விண்கலத்தை இந்தப் பாதையில் சுற்ற வைப்பதுதான் இரண்டாவது கட்டம்.

அடுத்ததாக, புவியின் நீள்வட்டப் பாதையில் சுற்ற வைத்தால் மட்டும் போதாது, அந்தப் பாதையில் பூமிக்கு நெருக்கமான தூரத்தில் இருந்து, நெடுந்தொலைவுக்கு விண்கலத்தைத் தள்ளிவிட்டால்தான், நிலவின் சுற்றுப்பாதைக்கு அதைக் கொண்டுசெல்ல முடியும். அதுதான் மூன்றாவது கட்டம்.

இதை ஓர் எடுத்துக்காட்டு மூலம் எளிமையாக விளக்கலாம். தினசரி வீடுகளுக்கு நாளிதழ்களை விநியோகிப்பவரை சான்றாக எடுத்துக்கொள்வோம்.

அவர் ஒரு கட்டடத்தின் தரைத் தளத்தில் இருக்கும் வீட்டிற்கு நாளிதழைப் போடும்போது இயல்பாக கையை வீசி கதவுக்குள் எறிந்துவிடுவார். அதுவே வீடு இரண்டாவது மாடியில் இருந்தால், இரண்டாவது மாடிக்கே சென்று கொடுக்கமாட்டார், அதையும் கீழிருந்துதானே வீசுவார். அப்போது, தரைத்தள வீட்டிற்குள் நாளிதழை வீசும்போது எடுத்துக்கொண்ட ஆற்றலைவிட அதிக ஆற்றலைச் செலவழித்து, கையை நன்றாகச் சுழற்றி வீசுவார். நாளிதழ் இரண்டாவது மாடியில் வந்து விழும்.

இதேபோன்ற நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி தான் சந்திரயான் 3 விண்கலமும் நிலவுக்குச் செல்லப் போகிறது.

இந்த மூன்றாவது கட்டத்தை ‘பாதை உயரம் உயர்த்து கட்டம்(Orbit raising)’ என்பார்கள். அதாவது விண்கலம் பயணிக்கும் சுற்றுப்பாதையின் உயரத்தை உயர்த்திக்கொண்டே போக வேண்டும்.

அப்படி உயரத்தை உயர்த்துவதற்கு, விண்கலம் பூமிக்கு மிக நெருக்கமான இடத்தில், அதாவது 170 கி.மீ தொலைவுக்கு ராக்கெட் வந்ததும், அதை எரித்து உந்துவிசை கொடுக்க வேண்டும். அப்படிச் செய்யும்போது முந்தைய சுற்றில் இருந்ததைவிட இன்னும் கூடுதலான உயரத்திற்கு விண்கலம் தள்ளப்படும்.

அதேபோல் ஒவ்வொரு முறை சுற்றுவட்டப் பாதையில் புவிக்கு நெருக்கமான தொலைவுக்கு வரும்போதும் ராக்கெட்டை தொடர்ந்து எரித்து உந்துவிசை கொடுத்துக் கொண்டேயிருக்க வேண்டும். இப்படியாக சுமார் 20 நாட்களுக்கு பாதையை விண்கலத்தின் உயர உயர உயர்த்தும் வேலையைச் செய்வார்கள்.
சந்திரயான் 3 விண்கலம் பாதை மாறிவிடாமல் தடுக்க வேண்டும்

நான்காவது கட்டம் மிகவும் சுவையானது. பூமி, நிலா இரண்டையும் கற்பனையாக ஒரு நேர்கோட்டில் வைத்துக்கொள்ளுங்கள். இதில், பூமிக்கும் ஈர்ப்புவிசை உள்ளது, நிலவுக்கும் குறிப்பிட்ட அளவிலான ஈர்ப்புவிசை உள்ளது.

அப்படியென்றால், இரண்டுக்கும் இடையே ஏதாவது ஒரு புள்ளியில் பூமியின் ஈர்ப்புவிசையும் நிலவின் ஈர்ப்புவிசையும் சரிசமமாக இருக்கவேண்டும். அந்த சம ஈர்ப்பு விசைப் புள்ளி, நிலவில் இருந்து சுமார் 62,630 கி.மீ தொலைவில் இருக்கிறது.

பூமி, நிலா ஆகிய இரண்டுக்கும் இடையே ஏதாவது ஒரு புள்ளியில் பூமியின் ஈர்ப்புவிசையும் நிலவின் ஈர்ப்புவிசையும் சரிசமமாக இருக்கவேண்டும்

அந்தப் புள்ளிக்கு சந்திரயான் 3 விண்கலத்தைச் செலுத்துவதான் நான்காவது கட்டம்.

ஆனால், இது அவ்வளவு எளிதானதல்ல. இதை மிக மிகத் துல்லியமாகச் செய்யவேண்டும். அதற்குத்தான் ஐந்தாவது கட்டம் செயல்படுத்தப்படுகிறது.

அதாவது, அந்த சம ஈர்ப்புவிசை புள்ளியை நோக்கிய பாதையில் பிசிறுகள் ஏற்பட்டு, விண்கலம் பாதை மாறிவிடுவதற்கான வாய்ப்புகள் உள்ளன. அப்படி மாறாமல் இருக்க, அந்தப் பிசிறுகளைச் சரிசெய்துகொண்டே இருக்கவேண்டும். இதுதான் ஐந்தாவது கட்டம்.
புவியின் ஈர்ப்புவிசைப் பிடியில் இருந்து சந்திரயான் 3 விடுபட வேண்டும்

சந்திரயான் 3 விண்கலம் புவியின் நீள்வட்டப் பாதையில் சுற்றி வரும்போதெல்லாம், கொஞ்சம் கொஞ்சமாகத் தூரத்தை அதிகரித்து தொலைவாகச் செல்கிறது. ஆரம்பத்தில் கூறிய இரண்டாவது, மூன்றாவது கட்ட செயல்முறைகள் அப்படி பூமியை விட்டு தூரமாகச் செல்ல மட்டும்தான் வழி வகுத்தன.

ஆனால் பூமியைவிட்டுத் தொலைவாகச் சென்றுகொண்டிருந்தாலும், விண்கலம் பூமியின் ஈர்ப்புவிசைப் பிடியில்தான் இன்னமும் இருக்கிறது.

ஒவ்வொரு முறை சுற்றுவட்டப் பாதையில் புவிக்கு நெருக்கமான தொலைவுக்கு வரும்போதும் ராக்கெட்டை தொடர்ந்து எரித்து உந்துவிசை கொடுத்துக் கொண்டேயிருக்க வேண்டும்

இப்போது பூமியை சுற்றி வந்த விண்கலத்தை, நான்காவது, ஐந்தாவது கட்ட செயல்முறைகளின் மூலமாக பூமிக்கும் நிலவுக்கும் இடையில் உள்ள சம ஈர்ப்புவிசைப் புள்ளிக்கு விண்கலத்தை அனுப்பிவிட்டோம். ஆனாலும், அது இன்னமும் பூமியுடைய ஈர்ப்புவிசைப் பிடியில்தான் இருக்கிறது.

ஆகவே மேல்நோக்கி வீசிய கல் கீழே விழுவதைப் போல், அந்த சம ஈர்ப்புவிசைப் புள்ளிக்குச் சென்ற விண்கலம் மீண்டும் பூமியை நோக்கித் திரும்பிவிடக்கூடும்.

இந்த நிலையில், அந்தப் புள்ளிக்குச் சென்றதும் அங்கிருந்து உந்துவிசை கொடுத்து அதைத் தள்ளிவிட்டால், அதுவரைக்கும் அது இருந்த புவியின் ஈர்ப்புவிசைப் பிடியிலிருந்து விடுபட்டு, நிலவின் ஈர்ப்புவிசை வட்டத்திற்குள் சென்றுவிடும். இதுதான் ஆறாவது கட்டம்.
நிலாவின் நீள்வட்டப் பாதையில் விண்கலத்தை எப்படி செலுத்துவது?

ஆறாவது கட்டத்தின் முடிவில், சந்திரயான் 3 நிலவின் ஈர்ப்புவிசை வட்டத்திற்குள் வந்துவிடுகிறது. இப்போது, அதை நிலவின் நீள்வட்டப் பாதையில் சுற்ற வைக்கவேண்டும். அப்படிச் செய்யவில்லை என்றால், நிலவுக்கு அருகில் சென்றுவிட்டு பிறகு விலகி விண்வெளியில் சென்றுவிடும்.

அப்படிச் சென்றுவிடாமல், அதை நெறிப்படுத்தி நிலவின் சுற்றுவட்டப் பாதையில் சுற்ற வைக்கவேண்டும்.

அந்த நேரத்தில் விண்கலம் பயணிக்கும் நீள்வட்டப் பாதையைக் கொஞ்சம் கொஞ்சமாகச் சரிசெய்து, நிலவின் தரைப்பரப்பில் இருந்து சுமார் 100கி.மீ தொலைவில் விண்கலத்தைக் கொண்டு வந்து நிறுத்தவேண்டும். அப்படிக் கொண்டுவந்து, அதே தொலைவில் நிலவைச் சுற்றி வட்டமாகச் சுற்ற வைப்பதுதான் எட்டாவது கட்டம்.

விண்கலத்தில், உந்துகலம், தரையிறங்கி கலம் என இரண்டு முக்கியப் பகுதிகள் உள்ளன. இதில் உள்ள தரையிறங்கி கலத்தில்தான் ஊர்திக்கலமும் அமைந்துள்ளது. இவற்றை அப்படியே தரையிறக்க முடியாது. உந்துகலத்தையும் தரையிறங்கி கலத்தையும் பிரிக்க வேண்டும்.

அப்படிப் பிரித்து, தரையிறங்கி கலத்தை அதிகபட்சமாக 100 கி.மீ முதல் குறைந்தபட்சமாக 30 கி.மீ வரை நீள்வட்டப் பாதையில் செலுத்துவார்கள்.
நிலாவில் சந்திரயான் 3 எப்படி தரையிறங்கும்?

இதுவரை நாம் பார்த்த எட்டு கட்ட செயல்முறைகளை வெற்றிகரமாகக் கடந்த பிறகுதான், இந்த முயற்சியிலேயே மிக முக்கியமான சவால் தொடங்குகிறது.

நிலாவில் சந்திரயான் 3 விண்கலத்தைத் தரையிறக்குவதுதான் அந்தச் சவால்.

இந்த ஒன்பதாவது கட்ட செயல்முறை எடுத்துக்கொள்ளும் நேரம், வெறும் 15 நிமிடங்கள் மட்டுமே. ஆனால், அந்தப் பதினைந்து நிமிடங்களில்தான் இந்த முழு திட்டமும் வெற்றி பெறுமா இல்லையா என்பதே அடங்கியுள்ளது.

இருப்பதிலேயே மிகவும் கடினமான அம்சம் இதுதான். கடந்த முறை சந்திரயான் 2 திட்டம் தோல்வியடைந்ததும் இந்த இடத்தில்தான்.

இஸ்ரோ விஞ்ஞானிகள் இந்த முறை தரையிறங்கி கலத்தில் முன்பு நடந்த தவறுகளுக்கான காரணங்களைச் சரிசெய்து பல மேம்படுத்தல்களைச் செய்துள்ளார்கள்

இதற்காக, தரையிறங்கி கலத்தின் கீழே நான்கு குட்டி ராக்கெட்டுகள் உள்ளன. அந்த ராக்கெட்டுகளை எரித்து, தரையிறங்கி கலத்தை மெல்ல மெல்லத் தரையிறக்க வேண்டும்.

கடந்த முறை சந்திரயான் 2 திட்டத்தின்போதும் எட்டாவது செயல்முறை வரைக்கும் இதேபோலத்தான் சென்றது. ஆனால், ஒன்பதாவது கட்டத்தில் தரையிறங்கி கலத்தை நிலவின் தரைப்பரப்பில் இறக்கும்போதுதான் தவறு நிகழ்ந்து, தரையிறங்கி கலம் மெதுவாக இறங்காமல், கீழே விழுந்து உடைந்துவிட்டது.

ஆனால், இஸ்ரோ விஞ்ஞானிகள் இந்த முறை தரையிறங்கி கலத்தில் முன்பு நடந்த தவறுகளுக்கான காரணங்களைச் சரிசெய்து பல மேம்படுத்தல்களைச் செய்துள்ளார்கள். ஆகவே, பத்திரமாகத் தரையிறங்கும் என்று நம்புகிறார்கள்.

இந்தத் திட்டத்தின் இறுதிக்கட்டமாக, தரையிறங்கி கலத்தின் வயிற்றுக்குள் இருக்கும் ஊர்திக்கலத்தை வெளியே எடுத்து நிலாவின் தரையில் இயக்கவேண்டும். அதற்கு, தரையிறங்கி கலம் நிலவின் தரையில் இறங்கியதும், அதைச் சுற்றி அமைக்கப்பட்டிருக்கும் சுவர்களில் ஒன்று சாய்வுப் பலகையைப் போல் திறந்து கீழ்நோக்கி இறங்கும்.

அந்த சாய்வுப் பலகையின் வழியே உருண்டு இறங்கி, நிலவின் தரையில் தடம் பதிக்கும் ஊர்திக்கலம் தனது வேலையைத் தொடங்கும். இதுதான் பத்தாவது கட்டம்.

இந்த பத்து கட்டமும் கச்சிதமாக நடந்தால் மட்டுமே சந்திரயான் 3 திட்டம் முழு வெற்றியைப் பெறும். இந்த நீண்ட பயணத்திற்கான முதல் அடி வரும் ஜூலை 14ஆம் தேதியன்று தொடங்குகிறது.