అంతరిక్ష నౌక వేగం, భూ వాతావరణంలోకి రాగానే 39,000 కి.మీ నుంచి 800 కి.మీ‌కు ఎలా తగ్గుతుంది?

అంతరిక్ష ప్రయాణానికి సంబంధించిన అంశాల గురించి చరిత్రలో ఎక్కువగా చర్చించారు.

అంతరిక్షంలోకి వెళ్లిన తొలి వ్యక్తి ఎవరు? చంద్రునిపై మొదట ఎవరు కాలుమోపారు? అంతరిక్ష కేంద్రంలో అత్యధిక కాలం గడిపిందెవరు? వంటి ప్రశ్నల గురించి మీరు వినే ఉంటారు.

కానీ, అంతరిక్షంలోకి వెళ్లిన వ్యక్తులు భూమ్మీదకు తిరిగివచ్చే వార్తలకు చరిత్రలో పెద్దగా ప్రాధాన్యం దక్కలేదు.

అయితే, 2003 ఫిబ్రవరి 1తో ఈ పరిస్థితి మారిపోయింది. భారత సంతతికి చెందిన కల్పనా చావ్లాతో పాటు ఏడుగురు వ్యోమగాములు, అంతరిక్షంలో 17 రోజులు గడిపి ఇదే రోజున కొలంబియా అంతరిక్షనౌకలో భూమికి తిరుగు పయనం అయ్యారు.

అమెరికాలోని కెన్నెడీ అంతరిక్ష కేంద్రంలో దిగడానికి కొన్ని క్షణాల మందు కొలంబియా స్పేస్ షటిల్ పేలిపోయింది. అందులోని వారంతా చనిపోయారు. ఈ దిగ్భ్రాంతికర ఘటన తర్వాత, వ్యోమగాములను భూమిమీదకు తీసుకొచ్చే ప్రక్రియపై నాసా ఎక్కువ దృష్టి పెట్టడం ప్రారంభించింది.

స్టార్‌లైనర్ అంతరిక్షనౌకలో సాంకేతిక సమస్యల కారణంగా 9 నెలల నుంచి అంతర్జాతీయ అంతరిక్ష కేంద్రంలోనే సునీతా విలియమ్స్, బుచ్ విల్‌మోర్ చిక్కుకుపోవడం నిజానికి 2003 ప్రమాదం నుంచి నాసా నేర్చుకున్న పాఠాల ఫలితమే.

అంతరిక్ష నౌకలు భూమిపైకి ఎలా వస్తాయి?

నీల్ ఆర్మ్‌స్ట్రాంగ్.

ఈ పేరుకు పరిచయం అక్కర్లేదు. నీల్ ఆర్మ్‌స్ట్రాంగ్, ఆల్డ్రిన్‌లు మొదట చంద్రునిపై కాలుమోపి, అక్కడ మిషన్ పూర్తిచేసుకొని 1969 జులై 24న నాసాకు చెందిన అపోలో 11 అంతరిక్షనౌకలో భూమికి తిరిగి పయనం అయ్యారు.

వారు భూమి వాతావరణంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు గంటకు 24,000 మైళ్ల వేగంతో ప్రయాణించారు. నిమిషాల వ్యవధిలోనే అపోలో 11 క్యాప్సూల్ చుట్టూ ఉన్న గాలి దాదాపు 3000 డిగ్రీల ఫారన్ హీట్‌ (1650 డిగ్రీ సెల్సియస్) ఉష్ణోగ్రతకు చేరింది. 1,650 డిగ్రీల సెల్సియస్ అంటే, మరుగుతున్న లావా కంటే ఎక్కువ వేడిగా ఉంటుంది.

అయితే, కొన్ని నిమిషాల్లో ఆ అంతరిక్షనౌక భద్రంగా పసిఫిక్ సముద్రంలో దిగి వెంటనే పైకి తేలింది. అక్కడికి 13 మైళ్ల దూరంలో సహాయక చర్యల కోసం యూఎస్‌ఎస్ హార్నెట్ అనే నౌక సిద్ధంగా ఉంది. ఈ నౌక వెంటనే వెళ్లి అపోలో 11 అంతరిక్షనౌకలోని నీల్ ఆర్మ్‌స్ట్రాంగ్‌తో సహా ముగ్గురు వ్యోమగాములను సురక్షితంగా తీసుకొచ్చింది.

అంత అసాధారణ వేగంతో భూమి పైకి దూసుకొచ్చే అంతరిక్షనౌక వేగం కొన్ని క్షణాల్లోనే ఎలా తగ్గుతుంది. భగ్గుమనే ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకొని సురక్షితంగా ఎలా ల్యాండ్ అవుతుంది?

ఈ ప్రక్రియను 'అట్మాస్ఫియరిక్ రీ-ఎంట్రీ' అని పిలుస్తారు. అంతరిక్ష ప్రయాణంలోని అత్యంత ప్రమాదకరమైన దశల్లో ఇదొకటి.

ఈ ప్రక్రియలో పటిష్టమైన ఉష్ణ కవచాలు, పారాచూట్ వ్యవస్థలు, కచ్చితమైన మార్గదర్శక సాంకేతికతలు కీలక పాత్ర పోషిస్తాయని నాసా పేర్కొంది.

భగ్గుమనే వేడిని అంతరిక్షనౌక ఎలా తట్టుకుంటుంది?

భూమి మీదకు తిరిగొస్తున్న స్పేస్‌క్రాఫ్ట్‌ల వీడియోలు మీరు చూసినట్లయితే, మండుతున్న ఒక అగ్నిగోళం భూమిమీదకు వస్తున్నట్లుగా కనిపిస్తుంది. వాతావరణంలోని వేడి కారణంగా ఇలా అవుతుంది. భూమికి తిరిగొస్తున్న అంతరిక్షనౌకను ప్రభావితం చేసే మొదటి విషయం ఈ తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రతలే.

దీన్నుంచి అంతరిక్షనౌకను రక్షించడానికి ప్రత్యేకంగా ఉష్ణ కవచాలను రూపొందిస్తున్నారు. ఈ స్పేస్‌క్రాఫ్ట్‌ల భద్రత కోసం ఏఎంఈఎస్ వంటి పరిశోధనా సంస్థలపై నాసా ఆధారపడుతుంది.

ఏఎంఈఎస్ కంపెనీ, ఉష్ణ కవచాలకు సంబంధించి వివిధ రకాల మెటీరియల్స్, డిజైన్లు తయారు చేసింది. నాసా అపోలో ప్రోగ్రామ్ (1961-1972) కోసం ప్రత్యేకంగా అవ్‌కోట్ ఉష్ణకవచాన్ని తయారుచేసింది.

మరో ముఖ్యమైన హీట్ షీల్డ్ 'ఫినోలిక్ ఇంప్రెగ్నేటెడ్ కార్బన్ అబ్లేటర్' (పీఐసీఏ). 1990లలో అభివృద్ధి చేసిన ఈ ఉష్ణ కవచాన్ని నేటికి కూడా ఉపయోగిస్తున్నారు.

ఎలాన్ మస్క్‌కు చెందిన స్పేస్‌ఎక్స్ సహకారంతో పీఐసీఏను మరింత అభివృద్ధి చేసి పీఐసీఏ-ఎక్స్ అనే కొత్త రకాన్ని సృష్టించి ప్రస్తుతం ఉపయోగిస్తున్నారు.

సూర్యుడు లేదా కొత్త గ్రహాలను సమీపించేప్పుడు ఎదురయ్యే తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రతలను తట్టుకునే ఉష్ణ కవచాలపై పరిశోధనలు సాగుతున్నాయి.

ఈ హీట్ షీల్డ్‌లను కృత్తిమంగా సృష్టించి, పరీక్షిస్తారు. భూమికి తిరిగొచ్చేప్పుడు అంతరిక్షనౌక ఎదుర్కొనే ఉష్ణోగ్రతను లెక్కించి దానికి తగినట్లుగా ఈ హీట్‌షీల్డ్‌ను అమర్చుతారు.

అంతరిక్ష నౌక వేగం ఎలా తగ్గుతుంది?

ఈ తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రతల బారి నుంచి తప్పించుకున్నాక అంతరిక్షనౌకకు ఎదురయ్యే మరో సమస్య వేగాన్ని తగ్గించుకొని, సురక్షితంగా కిందకు దిగడం.

ఒకసారి భూ వాతావరణంలోకి ప్రవేశించాక అంతరిక్షనౌక వేగం క్రమంగా తగ్గడం మొదలవుతుంది. గాలి నిరోధకత కారణంగా ఇలా జరుగుతుంది. గాలిలో ప్రయాణించే వస్తువును నిరోధించే శక్తిని గాలి నిరోధకత అంటారు.

ముఖ్యంగా, ఒక స్పేస్‌క్రాఫ్ట్ భూమి నుంచి 10 కి.మీ- 50 కి.మీ ఎత్తులో ప్రయాణించినప్పుడు దాని వేగం గణనీయంగా తగ్గుతుంది.

ఈ విధంగా ఒక అంతరిక్షనౌక వేగం గంటకు 39,000 కి.మీ నుంచి 800 కి.మీ వేగానికి నిమిషాల వ్యవధిలో పడిపోతుంది.

అయితే, గంటకు 800 కి.మీ వేగంతో ప్రయాణించడం కూడా ల్యాండింగ్‌కు అనుకూలం కాదు. అందుకే అంతరిక్షనౌక భూమిని సమీపిస్తున్న కొద్ది దాని వేగాన్ని తగ్గించడానికి వివిధ దశల్లో పారాచూట్లను ఏర్పాటు చేస్తారు.

ఉదాహరణకు, రష్యాకు చెందిన సూయజ్ అంతరిక్షనౌక భూమికి చేరుకున్న విధానాన్ని పరిశీలిద్దాం. ఈ స్పేస్‌క్రాఫ్ట్ 10.5 కి.మీ -9.5 కి.మీ ఎత్తులో ఉన్నప్పుడు తొలి దశ పారాచూట్లు తెరుచుకుంటాయి. ఫలితంగా దాని వేగం గంటకు 828కి.మీ నుంచి 360 కి.మీకు తగ్గుతుంది. తర్వాత ఇది 8 కి.మీ -7.5 కి.మీ ఎత్తు వరకు రాగానే తదుపరి దశ పారాచూట్లు తెరుచుకుంటాయి. పర్యవసానంగా స్పేస్‌క్రాఫ్ట్ వేగం గంటకు 25 కి.మీకు చేరుతుంది.

చివరగా, చిన్న రాకెట్లను ఉపయోగించి అంతరిక్షనౌక వేగాన్ని గంటకు 2 నుంచి 1.5 మీటర్లకు తగ్గించి సురక్షితంగా నేలపై దించుతారు. ఈ చిన్న రాకెట్లు, అంతరిక్షనౌకను వ్యతిరేక దిశలోకి నెడుతూ వేగాన్ని తగ్గిస్తాయి.

అంతరిక్షనౌక దిగే ప్రాంతాన్ని ఎలా ఎంచుకుంటారు?

స్పేస్‌క్రాఫ్ట్‌ను లేదా దాని క్యాప్సూల్‌ను సముద్రంలో దించడాన్ని ఒక సురక్షితమైన మార్గంగా భావిస్తారు.

కానీ, అంతరిక్షనౌకను ఒక కచ్చితమైన ప్రదేశంలో దించడానికి వాతావరణ పరిస్థితులు, సముద్రపు ఆటుపోట్లు, అంతరిక్షనౌక గతిశీలతను అంచనా వేయాలి. కాబట్టి ఇదొక క్లిష్టమైన పని.

అందుకే, స్పేస్‌క్రాఫ్ట్‌ను ల్యాండ్ చేసే ప్రదేశాన్ని నిర్ధరించడం కోసం నాసా, స్పేస్‌ఎక్స్ వంటివి జీపీఎస్, ఐఎన్‌ఎస్, ప్రెడెక్టివ్ మోడల్స్ వంటి అధునాతన సాంకేతికతలను వాడతాయి.

అయితే, చివరి దశల్లో ఇందులోనూ మార్పులు సంభవించవచ్చు.

ఉదాహరణకు, చంద్రుని నుంచి నీల్ ఆర్మ్‌స్ట్రాంగ్‌ను తీసుకొని వస్తున్న అపోలో 11 నౌక ముందుగా పసిఫిక్ సముద్రంలో దిగాల్సి ఉంది. కానీ, వాతావరణం అనుకూలంగా లేకపోవడంతో ముందు అనుకున్న చోటుకు 400 కి.మీ దూరంలో ఉన్న మరో చోటును ల్యాండింగ్ కోసం ఎంపిక చేశారు.

2003 కొలంబియా స్పేస్ షటిల్ ప్రమాదం నుంచి నాసా నేర్చుకున్న పాఠాలేంటి?

1986 జనవరి 28 అనేది నాసా చరిత్రలోనే కాదు, మానవ అంతరిక్ష పరిశోధనల్లో మరిచిపోలేని ఒక విషాదకర రోజు.

ఎందుకంటే, ఆరోజున ఏడుగురు వ్యోమగాములతో కూడిన చాలెంజర్ స్పేస్ షటిల్ బయల్దేరిన 73 సెకన్ల తర్వాత, 14,000 మీటర్ల ఎత్తులో ప్రపంచం అంతా చూస్తుండగా ఒక్కసారిగా పేలిపోయింది. ఈ ఘటనలో అంతరిక్షనౌకలో ఉన్నవారంతా చనిపోయారు.

అప్పటి నుంచి, ఏళ్ల పాటు పరిశోధనలు చేసి ఒక అంతరిక్షనౌకను భూమిపై నుంచి ప్రయోగించేటప్పుడు, కిందకు సురక్షితంగా దించే విషయంలో గొప్ప సాంకేతిక పురోగతిని సాధించారు.

అయినప్పటికీ, 2003 కొలంబియా పేలుడు ప్రమాదంలో కల్పనా చావ్లాతో సహా ఏడుగురు వ్యోమగాములు మరణించడంతో అనేక ప్రశ్నలు ఉత్పన్నమయ్యాయి.

కొలంబియా అంతరిక్షనౌక ప్రయోగించే సమయంలోనే ఒక సాంకేతిక సమస్యను గుర్తించారు. కానీ, దాన్ని సరిచేయలేదు. దీంతో భూమి వాతావరణంలోకి తిరిగి వస్తున్న సమయంలో అది పేలిపోయింది. ఆ తర్వాత నాసా పురాతన కార్యక్రమమైన 'ద స్పేస్ షటిల్ ప్రోగ్రామ్'ను ఆపేశారు. దీనికి ప్రధాన కారణం కొలంబియా ప్రమాదం.

1981 నుంచి చేపడుతున్న ఈ ఆపరేషన్‌లో స్పేస్‌షటిల్, భూ వాతావరణంలోకి వచ్చే సమయంలో పారాచూట్లతో వేగాన్ని తగ్గించుకుంటుంది. తర్వాత, విమానాల తరహాలో రన్‌వే మీద ల్యాండ్ అవుతుంది. ఇందులో వాడే స్పేస్ షటిల్‌ను పునర్వినియోగిస్తారు.

అంతర్జాతీయ అంతరిక్ష కేంద్రం ఏర్పాటులో స్పేస్ షటిల్ ప్రోగ్రామ్ కీలక పాత్రను పోషించింది. 1986, 2003లలో జరిగిన రెండు ప్రమాదాలు మినహా నాసా విజయవంతంగా 133 స్పేస్ మిషన్లను నిర్వహించింది. స్పేస్ షటిల్ ప్రోగ్రామ్‌ను 2011లో పూర్తిగా నిలిపేశారు.

2003 నాటి ఘటన తర్వాత, వ్యోమగాముల భద్రత కోసం అంతరిక్ష కార్యక్రమాల్లో నాసా చాలా మార్పులు చేసింది.

అందులో ఒకటి, ప్రయోగ సమయంలో అంతరిక్ష నౌకలో ఏవైనా లోపాలు కనబడితే, సహాయక బృందం వచ్చేవరకు వ్యోమగాములు అక్కడే అంతర్జాతీయ అంతరిక్ష కేంద్రంలో ఉండేలా ఏర్పాట్లు చేసింది.

ఈ కారణంగానే సునీతా విలియమ్స్, బుచ్ విల్‌మోర్ ఇప్పుడు 9 నెలలుగా అంతర్జాతీయ అంతరిక్ష కేంద్రంలోనే ఉన్నారు. భూమిపైకి తిరిగి రావడానికి ఎదురు చూస్తున్నారు.

(బీబీసీ కోసం కలెక్టివ్ న్యూస్‌రూమ్ ప్రచురణ)

(బీబీసీ తెలుగును వాట్సాప్‌,డి ఫేస్‌బుక్, ఇన్‌స్టాగ్రామ్‌, ట్విటర్‌లో ఫాలో అవ్వండి. యూట్యూబ్‌లో సబ్‌స్క్రైబ్ చేయం.)