பூமிக்கு வரும் விண்கலத்தின் வேகம் 39,000 கிலோமீட்டரில் இருந்து சில நிமிடங்களில் 800 கி.மீ.யாக குறைவது எப்படி?

விண்வெளிக்கு முதலில் சென்ற மனிதர், நிலவில் முதலில் கால் வைத்தவர், விண்வெளி நிலையத்தில் அதிக நாட்கள் தங்கியவர் என விண்வெளிக்குச் செல்வது குறித்தே வரலாற்றில் அதிகம் விவாதிக்கப்பட்டது. ஆனால், அந்த வீரர்கள் பூமிக்குத் திரும்புவது குறித்த செய்திகளுக்கு வரலாற்றில் அதிக முக்கியத்துவம் தரப்பட்டதில்லை.

அந்த வர்ணனை, 2003ஆம் ஆண்டு பிப்ரவரி 1ஆம் தேதி முற்றிலுமாக மாறியது. 17 நாட்கள் பணிக்காக விண்வெளிக்குச் சென்றிருந்த, இந்திய வம்சாவளியைச் சேர்ந்த கல்பனா சாவ்லா உள்பட நாசாவின் விண்வெளிக் குழுவினர் ஏழு பேர், அன்று கொலம்பியா விண்கலத்தில் பூமிக்கு திரும்பிக் கொண்டிருந்தனர்.

அமெரிக்காவின் கென்னடி விண்வெளி நிலையத்தில் தரையிறங்குவதற்குச் சில நிமிடங்களே இருந்த நிலையில், அந்த விண்கலம் வெடித்துச் சிதறியது. விண்கலத்தில் இருந்த அனைவரும் உயிரிழந்தனர். பெரும் அதிர்வலைகளை ஏற்படுத்திய இந்தச் சம்பவத்திற்குப் பிறகு, விண்வெளி வீரர்களை பூமிக்கு அழைத்து வருவதில் நாசா அதிக கவனம் செலுத்தத் தொடங்கியது.

ஸ்டார்லைனர் விண்கலத்தில் ஏற்பட்ட தொழில்நுட்பக் கோளாறுகள் காரணமாக, சுனிதா வில்லியம்ஸ் மற்றும் புட்ச் வில்மோர் சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்திலேயே 9 மாதங்களுக்கும் மேலாக தங்கியிருப்பதும், 2003 விபத்தில் நாசா கற்றுக்கொண்ட பாடத்தின் ஒரு விளைவுதான் என்று சொல்லலாம்.

விண்கலங்கள் பூமிக்கு திரும்புவது எப்படி?

நீல் ஆர்ம்ஸ்ட்ராங்.

இந்தப் பெயருக்குத் தனி அறிமுகம் தேவையில்லை. இவரும், ஆல்ட்ரினும் நிலவில் முதல்முறையாகத் தரையிறங்கி, ஆய்வுப் பணிகளை முடித்துவிட்டு, ஜூலை 24, 1969 அன்று, நாசாவின் அப்பல்லோ 11 விண்கலத்தில் பூமிக்குத் திரும்பிக் கொண்டிருந்தனர்.

அவர்கள் பூமியின் வளிமண்டலத்தில் நுழையும்போது, மணிக்கு 39,000கி.மீ வேகத்தில் பயணம் செய்தனர். சில நிமிடங்களில், அப்பல்லோ 11 காப்ஸ்யூலை சுற்றியிருந்த காற்று கிட்டத்தட்ட 3,000 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட் (1650 டிகிரி செல்சியஸ்) என்ற வெப்பநிலையை அடைந்தது. இந்த 1650 டிகிரி செல்சியஸ் என்பது கொதிக்கும் எரிமலைக் குழம்பின் வெப்பநிலையைவிட அதிகம்.

ஆனால் சில நிமிடங்களில், பசிபிக் பெருங்கடலில் அந்த விண்கலம் பத்திரமாகத் தரையிறங்கி, மிதந்தது. 13 மைல்கள் தூரத்தில் தயாராக நின்றிருந்த யுஎஸ்எஸ் ஹார்னெட் எனும் மீட்புக் கப்பல், நீல் ஆம்ஸ்ட்ராங் உள்பட மூன்று விண்வெளி வீரர்களை பத்திரமாக மீட்டது.

இத்தகைய அசாதாரண வேகத்தில் பூமியை நோக்கி வரும் ஒரு விண்கலம் அதன் வேகத்தைக் குறைத்து, கடுமையான வெப்பநிலையையும் தாங்கி பத்திரமாகத் தரையிறங்குவது எப்படி?

வளிமண்டல மறுநுழைவு (Atmospheric re-entry) என்று அழைக்கப்படும் இந்தச் செயல்முறை, விண்வெளிப் பயணங்களில் மிகவும் ஆபத்தான கட்டங்களில் ஒன்று.

நாசாவின் கூற்றுப்படி, அதிநவீன வெப்பக் கவசங்கள், பாராசூட் அமைப்புகள் மற்றும் துல்லியமான வழிகாட்டுதல் தொழில்நுட்பங்கள் இந்தச் செயல்முறையில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கின்றன.

விண்கலம் அதீத வெப்பத்தை எப்படி எதிர்கொள்கிறது?

விண்கலம் பூமிக்குத் திரும்புவது குறித்த காணொளிகளைப் பார்த்தால், ஒரு நெருப்புப் பந்து நிலத்தை நோக்கி வருவது போலத் தோன்றும். இதற்குக் காரணம் வளிமண்டலத்தின் வெப்பம். பூமிக்குத் திரும்பும் ஒரு விண்கலத்தை முதலில் பாதிக்கக்கூடிய விஷயம் இந்த அதீத வெப்பம்தான்.

இதிலிருந்து விண்கலங்களைப் பாதுகாக்க பிரத்யேக வெப்பக் கவசங்கள் வடிவமைக்கப்படுகின்றன. நாசா தனது விண்கலங்களின் பாதுகாப்பிற்கு ஏஎம்இஎஸ் எனும் ஆய்வு நிறுவனத்தைச் சார்ந்துள்ளது.

இந்த நிறுவனம், பல்வேறு வகையான வெப்பக் கவசப் பொருட்கள் மற்றும் வடிவமைப்புகளைக் கண்டுபிடித்துள்ளது. அதில் நாசாவின் அப்பல்லோ திட்டத்திற்காக (1961- 1972) முதலில் உருவாக்கப்பட்ட அவ்கட் (Avcoat) எனும் வெப்பக் கவசமும் ஒன்று.

மற்றொரு முக்கிய வெப்பக் கவசம், பீனாலிக்-இம்ப்ரெக்னேட்டட் கார்பன் அப்லேட்டர் அல்லது பிகா (PICA,பிஐசிஏ). முதலில் 1990களில் உருவாக்கப்பட்ட இந்த பிகா இன்றும் பயன்படுத்தப்படும் ஓர் அடிப்படை வெப்பக் கவசப் பொருளாக உள்ளது.

ஈலோன் மஸ்க்கின் ஸ்பேஸ் எக்ஸ் நிறுவனத்தினுடைய பங்களிப்பு மூலம், இந்த பிகா வெப்பக்கவசம் மேலும் மேம்படுத்தப்பட்டு, PICA- X எனும் புதிய வகை வெப்பக் கவசமும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

புதிய கோள்கள் அல்லது சூரியனுக்கு அருகே செல்லும்போது நிலவும் அதீத வெப்பநிலைகளைத் தாங்குவதற்கும், வெப்ப கவசங்கள் தொடர்பான துறையில் தொடர்ச்சியாக ஆய்வுகள் மேற்கொள்ளப்பட்டு வருகின்றன.

ஒரு விண்கலம் பூமிக்குத் திரும்பும்போது எவ்வளவு வெப்பநிலையை எதிர்கொள்ளும் என்று கணக்கிட்டு, அதைச் செயற்கையாக உருவாக்கி இந்த வெப்பக் கவசங்கள் சோதனை செய்யப்பட்டு பின் விண்கலங்களில் பொருத்தப்படுகின்றன.

விண்கலத்தின் வேகம் எப்படி குறைக்கப்படுகிறது?

அதீத வெப்பத்திலிருந்து தப்பினாலும்கூட, ஒரு விண்கலம் எதிர்கொள்ள வேண்டிய அடுத்த பிரச்னை, பாதுகாப்பாகத் தரையிறங்க அதன் வேகத்தைக் குறைக்க வேண்டும்.

பூமியின் வளிமண்டலத்திற்குள் நுழைந்தவுடன் ஒரு விண்கலத்தின் வேகம் படிப்படியாகக் குறையத் தொடங்கும். காரணம், வளிமண்டலத்தில் நிலவும் காற்று எதிர்ப்பு (Air resistance- காற்றின் ஊடாகப் பயணிக்கும் ஒரு பொருளைத் தடுக்கும் விசை).

குறிப்பாக பூமியிலிருந்து 50 கிலோமீட்டர் முதல் 10 கிலோமீட்டர் உயரத்தில் விண்கலம் பயணிக்கும்போது, இந்த வேகம் பலமடங்கு குறையும். ஒரு விண்கலம் மணிக்கு 39,000 கிமீ என்ற வேகத்தில் இருந்து மணிக்கு 900 முதல் 800 கிமீ என்ற நிலையை சில நிமிடங்களில் அடைவது இப்படித்தான்.

ஆனால், மணிக்கு 800 கிமீ என்ற வேகம்கூட தரையிறங்குவதற்கு ஏற்றது அல்ல. எனவே தரையிறங்குவதற்கான இடத்தை விண்கலம் நெருங்கும்போது வேகத்தைக் குறைக்க பல்வேறு கட்டங்களாக பாராசூட்கள் பயன்படுத்தப்படும்.

உதாரணத்திற்கு ரஷ்யாவின் சோயுஸ் விண்கலம் 10.5 முதல் 9.5 கிமீ என்ற உயரத்தில் இருக்கும்போது, முதல் தொகுதி பாராசூட்கள் விரியும். இதனால் விண்கலத்தின் வேகம் மணிக்கு 828 கிமீ என்பதில் இருந்து, 360 என்று குறையும். பிறகு 8 முதல் 7.5 கிமீ என்ற உயரத்தில் அடுத்த தொகுதி பாராசூட்கள் விரியும். அதன் தொடர்ச்சியாக விண்கலத்தின் வேகம் மணிக்கு 25 கி.மீ என்ற நிலையை எட்டும்.

இறுதியாக, சிறு ராக்கெட்டுகளை (இவை விண்கலத்தை எதிர்திசையில் தள்ளி, வேகத்தைக் குறைக்கும்) பயன்படுத்தி, விண்கலத்தின் வேகம் குறைக்கப்பட்டு (மணிக்கு 2 முதல் 1.5 மீட்டர்கள் என்ற மிகக் குறைந்த வேகத்தில்), பத்திரமாக நிலத்தில் தரையிறக்கப்படும்.

விண்கலம் தரையிறங்குவதற்கான பகுதி தேர்வு செய்யப்படுவது எப்படி?

ஒரு விண்கலம் அல்லது அதன் கேப்சுயூலை (Capsule) கடலில் தரையிறக்குவது பெரும்பாலும் பாதுகாப்பான ஒரு வழியாகக் கருதப்படுகிறது.

ஆனால், விண்கலத்தை ஒரு துல்லியமான இடத்தில் தரையிறக்க வளிமண்டல நிலைமைகள், கடல் நீரோட்டங்கள் மற்றும் விண்கல இயக்கவியல் ஆகியவற்றைக் கணிக்க வேண்டும். எனவே இதுவொரு சிக்கலான பணி.

நாசா, ஸ்பேஸ் எக்ஸ், ஆகியவை விண்கலங்கள் தரையிறங்கும் பகுதிகளைக் கண்டறிய ஜிபிஎஸ், இனர்ஷியல் நேவிகேஷன் சிஸ்டம்ஸ் (INS) போன்ற அதிநவீன தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் முன்கணிப்பு மாதிரிகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஆனாலும், இதில் இறுதிக் கட்டங்களில் சில மாற்றங்களும் நிகழலாம்.

உதாரணமாக நிலவுக்கு முதன்முதலாகச் சென்று திரும்பிய நீல் ஆர்ம்ஸ்ட்ராங் குழுவினரின் அப்பல்லோ 11 விண்கலத்தை பசிபிக் பெருங்கடலில் தரையிறக்கத் திட்டமிட்டபோது, முதலில் நிர்ணயிக்கப்பட்ட பகுதியில் நிலவிய மோசமான வானிலை காரணமாக, அங்கிருந்து 400 கி.மீ தொலைவில் வேறொரு பகுதி நிர்ணயிக்கப்பட்டது.

2003 கொலம்பியா விண்கல விபத்தில் இருந்து நாசா கற்றுக்கொண்ட பாடம் என்ன?

நாசாவின் வரலாற்றில் மட்டுமல்ல, மனித விண்வெளி ஆய்விலும் ஜனவரி 28, 1986 மறக்க முடியாத நாள்களில் ஒன்றாகிப் போனது ஒரு துரதிர்ஷடமே. அதற்குக் காரணம், நாசாவின் 7 விண்வெளி வீரர்களுடன் விண்ணில் பாய்ந்த சேலஞ்சர் விண்கலம், ஏவப்பட்ட 73 வினாடிகளில், 14,000 மீட்டர் உயரத்தில், உலகம் பார்த்துக் கொண்டிருக்கும்போதே வெடித்துச் சிதறியது. அதில் இருந்த ஏழு பேரும் அந்த விபத்தில் உயிரிழந்தனர்.

அதன் பிறகு ஒரு விண்கலத்தை விண்வெளியில் பாதுகாப்பாகச் செலுத்துவது மற்றும் பூமியில் பத்திரமாகத் தரையிறக்குவதற்கான தொழில்நுட்பத்தில், பல ஆண்டுகளாகச் செய்த ஆய்வுகளால் முன்னேற்றங்கள் ஏற்பட்டிருந்தது. ஆனால், அதற்குப் பிறகும்கூட, 2003ஆம் ஆண்டு ஏற்பட்ட கொலம்பியா விண்கலத்தின் விபத்து மற்றும் அதில் கல்பனா சாவ்லா உள்பட ஏழு விண்வெளி வீரர்கள் மரணித்தது பல கேள்விகளை எழுப்பியது.

கொலம்பியா விண்கலத்தை பூமியில் இருந்து ஏவும்போதே ஒரு தொழில்நுட்பக் கோளாறு கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. ஆனால் அது சரிசெய்யப்படாததால் பூமியின் வளிமண்டலத்திற்குள் நுழையும்போது விபத்து ஏற்பட்டது. இந்த விபத்து, ஸ்பேஸ் ஷட்டில் ப்ரோக்ராம் (Space shuttle program) எனும் நாசாவின் பழமையான திட்டத்தின் முடிவுக்கு முக்கியக் காரணமாக அமைந்தது.

கடந்த 1981ஆம் ஆண்டு முதல் செயல்பாட்டில் இருந்த இந்தத் திட்டத்தில், ஸ்பேஸ் ஷட்டில் எனும் மீண்டும் பயன்படுத்தக்கூடிய விண்கலங்கள், பூமிக்குத் திரும்பும்போது பாராசூட்கள் மூலம் வேகம் குறைக்கப்பட்டு, பிறகு ஒரு விமானம் போல ஓடுபாதையில் இறக்கப்படும்.

சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்தை உருவாக்குவதில் இந்த 'ஸ்பேஸ் ஷட்டில் திட்டம்' பெரும் பங்காற்றியது. 1986 விபத்து மற்றும் 2003 விபத்து எனும் இரு சோக நிகழ்வுகள் தவிர்த்து, நாசாவின் 133 விண்வெளிப் பயணங்களில் இந்த வகை விண்கலங்கள் வெற்றிகரமாக ஈடுபடுத்தப்பட்டன. 2011இல் 'ஸ்பேஸ் ஷட்டில் திட்டம்' முழுமையாக நிறுத்தப்பட்டது

விண்வெளி வீரர்களை பத்திரமாக அழைத்துச் செல்ல, மீண்டும் பூமிக்குக் கொண்டு வர ஸ்பேஸ் எக்ஸ் போன்ற தனியார் நிறுவனங்கள் நாசாவுடன் இணைந்து செயல்படவும், 2003 கொலம்பியா விண்கலத்தின் விபத்து வழிவகுத்தது.

அந்த விபத்திற்குப் பிறகு, தனது விண்வெளி திட்டங்களில் வீரர்களின் பாதுகாப்பு கருதி பல்வேறு மாற்றங்களை நாசா கொண்டு வந்தது. அதில் ஒன்றுதான் விண்வெளியில் இருந்து புறப்படும் ஒரு விண்கலத்தில் கோளாறுகள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டால், ஒரு மீட்புக்குழு வரும் வரை வீரர்களை சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்தில் தங்க வைப்பது என்ற திட்டம்.

அதன் விளைவாகவே, இப்போது 9 மாதங்களுக்கும் மேலாக அங்கு தங்கியிருந்து பூமிக்குத் திரும்பக் காத்திருக்கிறார்கள், சுனிதா வில்லியம்ஸும் புட்ச் வில்மோரும்.

- இது, பிபிசிக்காக கலெக்டிவ் நியூஸ்ரூம் வெளியீடு

(சமூக ஊடகங்களில் பிபிசி தமிழ் ஃபேஸ்புக், இன்ஸ்டாகிராம், எக்ஸ் (டிவிட்டர்) மற்றும் யூட்யூப் பக்கங்கள் மூலம் எங்களுடன் இணைந்திருங்கள்.)