చంద్రయాన్-3 ల్యాండింగ్‌లో ఆ 15 నిమిషాలే ఎందుకు కీలకం... ‘ఫిఫ్టీన్ మినిట్స్ ఆఫ్ టెర్రర్’ అని ఇస్రో మాజీ చైర్మన్ ఎందుకన్నారు?

చంద్రయాన్-3 ల్యాండర్ త్వరలో చంద్రుడి దక్షిణ ధ్రువం 70వ అక్షాంశం దగ్గర ల్యాండ్ కానుంది. చంద్రుడి దక్షిణ ధ్రువం మీద ఆగస్ట్ 23 నుంచి పగలు మొదలవుతుంది. భారత కాల మానం ప్రకారం.. ఆ రోజు సాయంత్రం అయిదు గంటల తర్వాత చంద్రయాన్-3 ల్యాండర్ మాడ్యూల్‌ను చంద్రుడి ఉపరితలంపైకి పంపేందుకు ఇస్రో సన్నాహాలు చేస్తోంది.

జులై 14న శ్రీహరి కోట నుంచి నింగికెగిసిన చంద్రయాన్-3... 40 రోజుల సుదీర్ఘ ప్రయాణం తర్వాత... చంద్రుడి ఉపరితలంపై దిగేందుకు సిద్ధమవుతోంది. అయితే ఈ ల్యాండింగ్ ప్రక్రియ అత్యంత సునిశితంగా, సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది.

ఇంకా చెప్పాలంటే, చంద్రయాన్-3 ఈ 40 రోజుల ప్రయాణం ఒక ఎత్తయితే... ల్యాండింగ్ సమయంలో చివరి 15 నిమిషాలు మరో ఎత్తు. ఆ సమయాన్ని ఫిఫ్టీన్ మినిట్స్ ఆఫ్ టెర్రర్ అని ఇస్రో మాజీ ఛైర్మన్ కె.శివన్ అన్నారు.

నిజానికి 15 నిమిషాల సమయంలోనే చంద్రయాన్-3 సురక్షితంగా సాఫ్ట్ ల్యాండింగ్ చెయ్యాల్సి ఉంటుంది. 2019లో చంద్రయాన్ టూ ప్రయోగంలో ల్యాండర్ మాడ్యూల్ చంద్రుడి ఉపరితలానికి 2.1 కిలోమీటర్ల ఎత్తు వరకూ అంతా సవ్యంగా సాగినా... అక్కడే ఏర్పడిన చిన్న సాంకేతిక లోపం వల్ల... ల్యాండర్ మాడ్యూల్ క్రాష్ ల్యాండ్ అయ్యింది.

చంద్రయాన్-3 ల్యాండర్ మాడ్యూల్‌కు ఇలాంటి ప్రమాదం జరగకుండా అన్ని ఏర్పాట్లూ చేశామని, ఒకవేళ ఆ కాలిక్యులేషన్లలో ఏదైనా చిన్నపొరపాటు జరిగినా కూడా చంద్రయాన్ త్రీ ల్యాండర్ సాఫ్ట్ ల్యాండ్ అయ్యేలా శాస్త్రవేత్తలు అన్ని జాగ్రత్తలూ తీసుకున్నారని ఇస్రో ఛైర్మన్ ఎస్ సోమనాథ్ అన్నారు.

భూమ్మీద ల్యాండింగ్... చంద్రుడి మీద ల్యాండింగ్ ఒకటి కాదు

భూమ్మీద ఏదైనా విమానం, లేదా వస్తువు ల్యాండవ్వడం మీరు చూసే ఉంటారు. విమానం నెమ్మదిగా ఎత్తు నుంచి గ్లైడ్ అవుతూ... ముందుకు, కిందకి దిగుతూ రన్ వే మీద దిగుతుంది. విమానాల్లోంచి కింది దూకే స్కైడైవర్లు పారాషూట్ల సాయంతో సురక్షితంగా నేలమీదకు దిగుతారు.

భూమ్మీద సాధ్యమయ్యే ఈ రెండు విధానాలు చంద్రుడి మీద సాధ్యం కాదు. ఎందుకంటే చంద్రుడి మీద వాతావరణం ఉండదు కాబట్టి.. ల్యాండర్‌ను గాలిలో గ్లైడ్ చేస్తూ దింపడం కానీ, పారాషూట్ సాయంతో దింపడం కానీ కుదరదు.

కాబట్టి... న్యూటన్ మూడో గమన నియమం ఆధారంగానే చంద్రుడి ఉపరితలం మీద ల్యాండర్‌ను దించాలి.

అందుకు చంద్రయాన్-3 ల్యాండర్‌లో రాకెట్లను ఏర్పాటు చేశారు. వాటిని మండించడం ద్వారా... ల్యాండర్ వేగాన్ని నియంత్రిస్తూ... నెమ్మదిగా సాఫ్ట్ ల్యాండింగ్‌కి ప్రయత్నిస్తారు.

అదే అసలు సమస్య

ఎక్కడో లక్షల మైళ్ల దూరంలో ఉన్న మంగళయాన్‌ని కూడా భూమ్మీద ఉన్న డీప్ స్పేస్ నెట్‌వర్క్ నుంచి శాస్త్రవేత్తలు నియంత్రిస్తూ ఉంటారు.

చంద్రయాన్-3 నింగిలోకి ఎగిసిన దగ్గర్నుంచి... అది చంద్రుడి ఉపరితలంపై ల్యాండయ్యే ప్రయాణం మొదలు పెట్టే వరకూ శాస్త్రవేత్తలు దాని దిశను, గమనాన్ని, దానిలోని బూస్టర్లను మండించడం ద్వారా నియంత్రిస్తూనే ఉన్నారు.

కానీ ల్యాండింగ్ సమయంలో మాత్రం ఇలా దానిని నియంత్రించడం కుదరదు. అందుకే ఆటోమాటిక్‌గా అది దానంతట అది ల్యాండయ్యేలా ప్రోగ్రామ్ చేశారు.

చంద్రయాన్ 2లో కూడా ఇలాంటి ఏర్పాటే చేసినా... చివరి క్షణంలో సాంకేతిక లోపం కారణంగా అది క్రాష్ ల్యాండ్ అయ్యింది. ఇప్పుడు చంద్రయాన్-3లో అలాంటి ఇబ్బందులు తలెత్తకుండా ఏర్పాట్లు చేశామని ఇస్రో ఛైర్మన్ తెలిపారు.

నియంత్రించడం ఎందుకు కుదరదు?

చంద్రుడి చుట్టూ దీర్ఘ వృత్తాకార కక్ష్యలో పరిభ్రమించే చంద్రయాన్-3 ల్యాండర్... జాబిలి ఉపరితలానికి వంద కిలోమీటర్ల ఎత్తుకు వెళ్లిన తర్వాత.... దానిలోని బూస్టర్లను మండించడం ద్వారా దానిని చంద్రుడి గురుత్వాకర్షణ శక్తికి లోనయ్యేలా చేస్తారు. దీంతో అది చంద్రుడి ఉపరితలం వైపు వేగంగా పడిపోవడం ప్రారంభిస్తుంది.

అలా పడిపోయేటప్పుడు దాని వేగం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. భూమ్మీద నుంచి చంద్రుడి మీద ఒక రేడియో సిగ్నల్ పంపించడానికి సుమారు 1.3 సెకెన్ల సమయం పడుతుంది. తిరిగి అదే సిగ్నల్ భూమిని చేరడానికి మరో 1.3 సెకెన్ల సమయం పడుతుంది.

ఇలా చంద్రయాన్ ల్యాండర్ ఒక సిగ్నల్ భూమికి పంపి, సమాధానంగా మరో సిగ్నల్ దానికి చేరడానికి మరో 1.3 సెకెన్ల సమయం పడుతుంది. అంటే వెరసి సుమారుగా రెండున్నర సెకెన్ల సమయం పడుతుంది. అంటే గంటకు కొన్ని వందల కిలోమీటర్ల వేగంతో చంద్రుడి మీదకు పడే ల్యాండర్‌ని నియంత్రించాలంటే.. రెండున్నర సెకెన్ల సమయం పడుతుంది. కాబట్టి అది సాధ్యమయ్యే పని కాదు.

అందుకే ల్యాండర్ స్వయంగా నిర్ణయాలు తీసుకుంటూ... ల్యాండవుతుంది. ఇలాంటి ప్రయత్నాల్లో టెక్నికల్‌గా అంతా సవ్యంగా సాగాలి. ఏ మాత్రం చిన్న తేడా జరిగినా ఇబ్బందులు తప్పవు.

8 దశల్లో ల్యాండింగ్ ప్రక్రియ

చంద్రయాన్ 3 ముందుగా వంద కిలోమీటర్ల ఎత్తులో తిరుగుతున్నప్పుడు దానిలోని బూస్టర్లను మండించడం ద్వారా దానిని చంద్రుడి ఉపరితలం వైపు పడేలా చేస్తారు. అక్కడి నుంచి అది వేగంగా చంద్రుడి ఉపరితలంపై పడిపోతుంది.

అలా అది కిందకు దిగే సమయంలో ల్యాండర్ మాడ్యూల్ చంద్రుడి ఉపరితలానికి 90 డిగ్రీల కోణంలో ఉండాలి. అది ఏమాత్రం పక్కకి వంగి ఉన్నా చంద్రయాన్ 3కి అమర్చిన నాలుగు కాళ్లూ నిటారుగా చంద్రుడి ఉపరితలాన్ని తాకలేవు.

అప్పుడు చంద్రయాన్ పక్కకు పడిపోయే ప్రమాదముంది. అదే జరిగితే... దాని నుంచి రోవర్ బయటకు రావడం కూడా కుదరదు.

ల్యాండర్ మాడ్యూల్ చంద్రుడి ఉపరితలంపై సాఫ్ట్ ల్యాండ్ అయిన తర్వాత భూమికి సిగ్నల్ పంపిస్తుంది. కొద్దిసేపటికే దానిలో ఉన్న ర్యాంప్ తెరుచుకుని... దాని మీదుగా రోవర్ ప్రజ్ఞాన్ చంద్రుడి ఉపరితలంపైకి దిగి అక్కడి ఫోటోలను బెంగుళూరు దగ్గర్లో ఉన్న ఇండియన్ డీప్ స్పేస్ నెట్‌వర్క్‌కు పంపిస్తుంది.

వంద కిలోమీటర్ల ఎత్తు నుంచి చంద్రుడి ఉపరితలం మీదకు ల్యాండర్ దిగే 15 నిమిషాల ప్రక్రియ ఎనిమిది దశల్లో జరుగుతుందని సైంటిఫిక్ ప్రెస్ ఆర్గనైజేషన్ మాస్టర్ సైంటిస్ట్ డాక్టర్ టి.వి. వెంకటేశ్వరన్ బీబీసీకి వివరించారు.

ఇందులో చంద్రయాన్ 100 కిలోమీటర్ల ఎత్తు నుంచి 30 కిలోమీటర్లకు దిగేంత వరకూ దాని కాళ్లు చంద్రుడి ఉపరితలానికి అడ్డంగానే ఉంటాయి. ఆపై ల్యాండర్లోని రాకెట్లను మండి వేగం మరింత తగ్గుతుంది.

ల్యాండర్ 30 కిలోమీటర్ల ఎత్తులో ఉన్నప్పుడుదాని వేగం చాలా ఎక్కువ ఉంటుంది. ఆ వేగాన్ని అదుపు చేస్తూ... దానిని చంద్రుడి ఉపరితలానికి 7.4 కిలోమీటర్ల ఎత్తు వరకూ వస్తుంది. వంద కిలోమీటర్ల ఎత్తు నుంచి ఇక్కడి వరకూ రావడానికి పది నిమిషాల సమయం పడుతుంది. దీనిని మొదటి దశగా చెప్పుకోవచ్చు.

రెండో దశ నుంచి ల్యాండింగ్ వరకూ అంతా ఉత్కంఠే...

7.4 కిలోమీటర్ల ఎత్తు నుంచి దశల వారీగా దిగుతూ 6.8 కిలోమీటర్ల ఎత్తుకు వస్తుంది. అప్పటి వరకూ అడ్డంగా ఉన్న ల్యాండర్ కాళ్లు చంద్రుడి ఉపరితలానికి 50 డిగ్రీల వరకూ ఉండేలా తిరుగుతాయి.

ఆపై ల్యాండర్ తాను దిగాల్సిన చోటుకే వెళ్తోందా లేదా అన్నది అందులోని పరికరాలు నిర్థారించుకుంటాయి. 6.8 కిలోమీటర్ల ఎత్తు నుంచి 800 మీటర్ల ఎత్తుకు దిగడం మూడో దశ.

ఈ దశలో 50 డిగ్రీలు అడ్డంగా ఉన్న ల్యాండర్ చంద్రుడి ఉపరితలానికి నిటారుగా వచ్చేస్తుంది. పైగా రాకెట్లు మండి వేగం కూడా తగ్గుతుంది. అక్కడి నుంచి నాలుగో దశలో 150 మీటర్ల ఎత్తుకు దిగుతుంది.

ఈ ఎత్తులో ల్యాండర్ దిగబోయే స్థలం పూర్తి సమతలంగా ఉందో లేదో నిర్థారించుకుంటుంది. అక్కడి నుంచి ఐదో దశలో 150 మీటర్ల నుంచి 60 మీటర్ల ఎత్తుకు దిగుతుంది. అక్కడి నుంచి ల్యాండర్ వేగం మరింత తగ్గుతుంది. అలా ఆరో దశలో 60 మీటర్ల నుంచి 10 మీటర్ల ఎత్తుకు వస్తుంది.

కొత్త పరికరం

ఈ సారీ ఇస్రో ఈ ల్యాండర్‌లో లేజర్ డాప్లర్ వెలోసిమీటర్ అనే ఒక కొత్త పరికరం చేర్చింది.. అది చంద్రుడి ఉపరితలంపైకి లేజర్ పల్స్ పంపిస్తుంది. అది తిరిగి దాన్ని చేరుతాయి. అలా అది తాను ఎంత వేగంతో కిందికి దిగుతున్నాను అనేది క్షణం క్షణం లెక్కిస్తుంది.

అవసరమైన వేగంలో దిగాలి అనేది ల్యాండర్‌లో కంప్యూటర్ చూసుకుంటుంది. అలా 60 నుంచి 10 మీటర్ల ఎత్తుకు అలా తీసుకురావడమే ఆరో దశ. ఆ పది మీటర్ల ఎత్తు నుంచి ల్యాండర్ చంద్రుడి మీద సాఫ్ట్ ల్యాండ్ చేయడమే ఏదో దశ.

ఈ దశలో రాకెట్లు మండటం ఆగిపోతుంది. ఎందుకంటే.. ఇలా రాకెట్లు మండుతూ దిగడం వల్ల చంద్రుడి ఉపరితలం మీద ఉన్న ధూళి పైకి రేగి, అది ల్యాండర్ మీద ఉన్న సోలార్ ప్యానెళ్ల మీద పడితే, అవి విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేయలేని ప్రమాదం ఉంది.

ఇలా ఈ పది మీటర్ల ఎత్తు నుంచి పడేటప్పుడు.. ల్యాండర్ మాడ్యూల్ వేగం సెకెన్‌కు పది మీటర్లు ఉంటుంది. అంటే ఆ చివరి దశ ఒక్క సెకెన్‌లోనే పూర్తవుతుంది.

ఒకవేళ సాంకేతిక లోపం తలెత్తి ల్యాండర్ సెకెన్‌కు వంద మీటర్ల వేగంతో పడినా సరే... పరికరాలు చెక్కు చెదరకుండా ఉండేంత దృఢంగా వాటి కాళ్లను రూపొందించారు. ఇలా 800 మీటర్ల ఎత్తు నుంచి 10 మీటర్ల ఎత్తు వరకూ ల్యాండర్ చేరడానికి నాలుగున్నర నిమిషాలు పడుతుంది.

ఈ టైంలో ఏం జరిగినా ఎవరూ ఏం చేయలేని పరిస్థితి. ఇక ల్యాండర్ సురక్షితంగా దిగిన తర్వాత... ర్యాంప్ తెరుచుకుని, రోవర్ ప్రజ్ఞ్యాన్ బయటకు వచ్చి చంద్రుడిపై దిగి, అది ల్యాండర్ ఫోటోలు తీసి భూమ్మీదకు పంపిస్తుంది. ఇది ఎనిమిదో దశ. అక్కడి నుంచి 14 రోజుల పాటు ల్యాండర్ విక్రమ్, రోవర్ ప్రజ్ఞ్యాన్‌లు చంద్రుడి దక్షిణ ధ్రువంపై పరిశోధనలు చేస్తాయి.

గత అనుభవం నేర్పిన పాఠం

చంద్రయాన్-2 ల్యాండింగ్ సమయంలోనే వైఫల్యం చెందింది. కాబట్టి అలాంటి వైఫల్యాలు జరగకుండా చంద్రయాన్ 3‌లో అధునాతక సాంకేతికతను అమర్చారు. ఇవి ల్యాండర్‌ సురక్షితంగా ల్యాండయ్యేందుకు సహకరిస్తాయి. వీటిలో ల్యాండర్ మాడ్యూల్‌లో అమర్చిన ఏడు ప్రధాన సాంకేతికతల గురించి చెప్పుకోవాలి.

వాటిలో మొదటిది అల్టీమీటర్స్. ఇవి చంద్రయాన్ 3 కిందికి దిగేటప్పుడు దాని ఎత్తును అనుక్షణం నియంత్రిస్తాయి. ఇవి లేజర్, రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ సాయంతో పనిచేస్తాయి. రెండోది వెలోసీ మీటర్స్. ఇవి చంద్రయాన్-3 వేగాన్ని నియంత్రిస్తాయి. ఇందులో లేజర్ డాప్లర్ వెలోసీ మీటర్, ల్యాండర్ హారిజాంటల్ వెలాసిటీ కెమెరా ఉంటాయి. ఈ రెండూ చంద్రుడి ఉపరితలాన్ని ఫోటోలు తీస్తూ.. వాటిని నిత్యం పరిశీలిస్తూ ల్యాండర్ మాడ్యూల్ సురక్షితంగా లాండయ్యేలా చూస్తాయి.

ఇక మూడోది ఇనర్షియల్ మెజర్‌మెంట్. ఇది ల్యాండర్ ఇనర్షియాను లెక్కిస్తుంది. లేజర్ గైరోస్కోప్ ఆధారంగా పనిచేసే ఇనర్షియల్ రిఫరెన్స్‌తో పాటు, యాక్సిలరో మీటర్లు ఇందులో ఉంటాయి.

నాలుగోది ప్రొపల్షన్ సిస్టమ్. ఇందులో అత్యాధునిక 800N థ్రోటబుల్ లిక్విడ్ ఇంజిన్లు, 58N యాటిట్యూట్ థ్రస్టర్లు, థ్రోటబుల్ ఇంజిన్ కంట్రోల్ ఎలక్ట్రానిక్స్ ఉంటాయి. ఇవి ఏ ఎత్తులో ల్యాండర్ మాడ్యూల్ వేగాన్ని ఎంత నియంత్రించాలో మిగిలిన సెన్సర్ల నుంచి సమాచారం అందుకుంటూ పనిచేస్తాయి.

ఇక ఐదోది నేవిగేషన్, గైడెన్స్ అండ్ కంట్రోల్. ఇందులో ల్యాండింగ్ మార్గాన్ని నిర్దేశించే ట్రాజెక్టరీ డిజైన్, సాఫ్ట్ వేర్ అంశాలు కలసి ఉంటాయి. ఆరోది హాజార్డియస్ డిటెక్షన్ అండ్ అవాయిడెన్స్. ఇందులో ల్యాండర్ హజార్డ్ డిటెక్షన్ అండ్ అవాయిడెన్స్ కెమెరా అండ్ ప్రాసెసింగ్ అల్గారిథమ్ ఉంటాయి.

ఇక ఏడోది ల్యాండింగ్ లెగ్ మెకానిజం. ఇవి చివరి క్షణంలో ల్యాండర్ సురక్షితంగా చంద్రుడి ఉపరితలాన్ని స్థిరమైన వేగంతో తాకేందుకు ఇవి ఉపయోగపడతాయి. ఇలా ఈ ఏడు టెక్నాలజీలు ఒకదానితో ఒకటి అనుక్షణం సమాచారాన్ని మార్పిడి చేసుకుంటూ.... స్వయంగా నిర్ణయాలు తీసుకుంటూ.. ల్యాండింగ్ ప్రక్రియ చివరి 15 నిమిషాలు సవ్యంగా సాగి సాఫ్ట్ ల్యాండింగ్ అయ్యేందుకు సహకరిస్తాయి.

‘‘సమస్యలు తలెత్తినా... సమర్థంగా సాఫ్ట్ ల్యాండింగ్’’

చంద్రయాన్ 2లో తలెత్తిన సాంకేతిక లోపాలను పూర్తి స్థాయిలో విశ్లేషించి... అలాంటి సమస్యలు మళ్లీ తలెత్తితే ఎలా స్వయంగా నిర్ణయాలు తీసుకోవాలో ల్యాండర్ మాడ్యూల్‌లో ఏర్పాట్లూ చేశారు.

చంద్రయాన్ 3 కిందికి దిగేటప్పుడు.. ల్యాండర్ మాడ్యూల్ ఉన్న హారిజాంటల్ పొజిషన్ నుంచి 90 డిగ్రీలు వెర్టికల్ పొజిషన్‌కి సరిగ్గా రావడం, సాఫ్ట్ ల్యాండ్ అయ్యే వరకూ అదే స్థితిని కొనసాగించడమే కీలకమని, దీని మీదే ఈసారి ఎక్కువ శ్రద్ధ వహించామని ఇస్రో ఛైర్మన్ సోమనాథ్ అన్నారు.

చంద్రయాన్ 3 ల్యాండర్ చంద్రుడి ఉపరితలంపైకి దిగేటప్పుడు అందులో రెండు ఇంజిన్లు ఫెయిలైనా, కొన్ని సెన్సర్లు పనిచేయకపోయినా... సమర్థంగా సాఫ్ట్ ల్యాండింగ్ అయ్యేందుకు అవసరమైన అన్ని ఏర్పాట్లూ చేశామని సోమనాథ్ అన్నారు.

ల్యాండింగ్ సమయంలో తలెత్తే సమస్యలను పరిష్కరించుకునేలా అల్గారిథమ్ రూపొందించామని చెప్పారు. ల్యాండర్‌లోని ఇంధనాన్ని సమర్థంగా వినియోగించుకుంటూ, దూరాన్ని కచ్చితంగా లెక్కవేసుకుంటూ ల్యాండర్ సాఫ్ట్ ల్యాండ్ అయ్యేలా చేయడమే కీలకమైన సవాల్ అని అన్నారు.

ఇవి కూడా చదవండి:

(బీబీసీ తెలుగును ఫేస్‌బుక్, ఇన్‌స్టాగ్రామ్‌, ట్విటర్‌లో ఫాలో అవ్వండి. యూట్యూబ్‌లో సబ్‌స్క్రైబ్ చేయండి.)