લેખક : શ્રી સી. એમ. નાગરાણી
છબી સૌજન્ય : Wikipedia
ગઇ તારીખ ૩૧ ઓગસ્ટ ૨૦૧૭ની સાંજે સાત વાગે ભારતના વિશ્વસનીય પી.એસ.એલ.વી (PSLV) શ્રેણીના C-39 નંબરના રોકેટે પોતાની શ્રેણીની લગાતાર ૪૧મી સફળતા માટે ઉડાન ભરી. ૨૦ સપ્ટેમ્બર ૧૯૯૩થી છેલ્લા ચોવીસ વર્ષમાં સતત સફળ તથા ઝડપથી (frequent- ફ્રીક્વન્ટ) થતાં પ્રક્ષેપણ (launch- લોન્ચ) ને કારણે PSLVને ઇસરોનું વર્ક-હોર્સ (work-horse), કમાઉ દીકરો ગણવામાં આવે છે.
શરૂઆતની સાડા ત્રણ મિનિટની એકદમ ખામીરહિત, કોપી-બુક (copybook) ઉડાન બાદ સંચાલન કરનાર ઇજનેરોની ટીમને કાંઇક અણઘટતું બની રહ્યાનો અંદેશો આવ્યો. આ સમયે મળવો જોઇતો ઉપગ્રહને ઢાંકી રાખતા ઉષ્મા-કવચ છૂટું પડ્યાનો સંકેત રોકેટની દૂરમાપી (telemetry- ટેલીમીટ્રી) પ્રણાલીમાં આવ્યો નહિં. રોકેટની બાકી બધી પ્રણાલી સુચારુ રીતે કાર્ય કરી રહી હતી તેથી ઇજનેરોએ આ ક્ષતિની નોંધ તો તુરતજ લીધી. પરંતુ તેમને આશા જરૂર હતી કે આ ક્ષતિનું –કદાચ વિલંબથી- પણ નિવારણ આવી જશે. કમનસીબે ઇજનેરોની આ આશા ઠગારી નીવડી, ઉષ્મા-કવચના રોકેટથી છૂટા નહિં પડવા ને કારણે ઉડાન નિષ્ફળ રહ્યું અને PSLV ની લગાતાર સફળતાની પરંપરાનો હાલ પૂરતો તો અંત આવી ગયો.
આ ઉષ્મા-કવચ શું છે? ઉપગ્રહને ઢાંકવાની શું જરૂર છે? આવા પ્રશ્ન જરૂરથી સૌના મનમાં ઊભા થાય. ચાલો થોડો સમજવાનો પ્રયાસ કરીએ.
ઇસરોનું PSLV ચાર ચરણ વાળું રોકેટ છે. પહેલા તથા ત્રીજા ચરણમાં ઘન, જ્યારે બીજા તથા ચોથા ચરણમાં પ્રવાહી ઇંધણનો ઉપયોગ થાય છે. જ્યારે ઉપગ્રહનું વજન વધુ હોય અથવા તેને કોઇ અઘરી કક્ષામાં મૂકવાનો હોય ત્યારે પ્રથમ ચરણની ફરતે ઘન ઇંધણ વાપરતા ચાર થી છ જેટલા વધારાના રોકેટ એન્જિન લગાવવામાં આવે છે, જેને “બુસ્ટર” (Booster) કહે છે. ઉપગ્રહ રોકેટની છેક ઉપર, ચોથા ચરણની ટોચ પર બેસાડવામાં આવે છે. પ્રક્ષેપણ દરમ્યાન લગભગ ચાર સો ટન વજન વાળા રોકેટને ગુરૂત્વાકર્ષણની વિરુદ્ધ ઊંચકવવા માટે પ્રથમ ચરણનું એન્જિન તથા જો બુસ્ટર લગાવેલ હોય તો તે એક સાથે પ્રજ્વલિત થાય છે. આ બધા એન્જિન સતત ધક્કો મારતા રહીને લગભગ દોઢેક મિનિટમાં રોકેટને ૨ કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડની ગતિ સાથે લગભગ ૧૦૦ કિલોમીટરની ઊંચાઇ પર પહોંચાડી દે છે. પોતાનું કામ પતાવીને બુસ્ટર તથા પ્રથમ ચરણ તબક્કાવાર રોકેટથી અલગ થઇ જાય છે, જેથી બાકીના ચરણને તેમનો ભાર વહન ન કરવો પડે. ત્યાર બાદ રોકેટના ચરણ એક પછી એક પ્રજ્વલિત થઇ રોકેટને ગતિ આપે છે તથા પોતાનું કાર્ય સમાપ્ત થતાં રોકેટથી અલગ થઇ જાય છે. છેલ્લે ચોથું ચરણ ઉપગ્રહને જરૂરી ગતિ આપી તેના થી છૂટું થઇ જાય છે અને ઉપગ્રહ પૃથ્વીની કક્ષામાં ભ્રમણ શરૂ કરે છે. મીશનની જરૂરત મુજબ ઉપગ્રહના રોકેટથી છૂટા પડવાની આ ઘટના, જેને ઑરબીટ ઇન્જેક્શન (Orbit Injection) કહે છે, પૃથ્વીની સપાટીથી ૨૫૦ કિલોમીટર થી શરૂ કરી લગભગ ૯૦૦ કિલોમીટર સુધીની ઊંચાઈ પર બને છે.
ઉડાનની શરૂઆતમાં રોકેટને પૃથ્વીના વાતાવરણમાં થી પસાર થવું પડે છે. પ્રચંડ વેગથી ગતિ કરતાં રોકેટના વાતાવરણ સાથેના ઘર્ષણના કારણે ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા રોકેટની ટોચ પર રાખેલા ઉપગ્રહના સંવેદનશીલ ઉપકરણ માટે હાનિકારક છે તેથી ઉડાનની શરૂઆતના સમય દરમ્યાન ઉપગ્રહ તથા ચોથા ચરણનો મોટાભાગનો હિસ્સો એક ઉષ્મા-કવચ ( Heat Shield- હીટ શિલ્ડ) ની અંદર સુરક્ષિત હોય છે. બે ઊભા ભાગમાં બનેલા ઉષ્મા-કવચનો આકાર વાતાવરણનો અવરોધ ઓછો કરે તેવો, એરોડાયનેમિક (Aerodynamic) બનાવવામાં આવે છે. તે નીચેના ભાગમાં નળાકાર અને ટોચ પર શંકુ આકારનું હોય છે. ઉષ્મા-કવચ બનાવવા માટે ખાસ પ્રકારના ઉષ્મા- પ્રતિરોધક પદાર્થનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જેથી રોકેટનું વાતાવરણ સાથેનું ઘર્ષણ ઓછું થાય અને સાથે-સાથે ઉષ્મા-કવચના ઉષ્મા પ્રતિરોધક પડની અંદર સંવેદનશીલ ઉપકરણ વાળું ઉપગ્રહ ઘર્ષણથી ઉત્પન્ન થતી અત્યધિક ગરમીથી રક્ષાયેલું રહે!
છબી: By Rameshng (Own work) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons
રોકેટ જેમ ઊંચે જાય તેમ વાતાવરણ પાતળું થતું જાય અને તેથી વાતાવરણ સાથેનું ઘર્ષણ ઓછું થાય. આ સામે રોકેટની ઊંચાઇ સાથે તેની ગતિ વધતી જાય, અને ઘર્ષણ વધતું જાય. પરંતુ છેવટે લગભગ ૧૨૫ થી ૧૩૫ કિલોમીટરની ઊંચાઇ પર વાતાવરણ એટલું પાતળું છે કે ત્યાર બાદ રોકેટનું તેની સાથેનું ઘર્ષણ નહિવત્ થઇ જાય છે અને તેથી ઉષ્મા-કવચની જરૂર રહેતી નથી. આ ઊંચાઇ બાદ એક થી સવા ટનનું ઉષ્મા-કવચ રોકેટ માટે એક નકામો ભાર બની જાય છે તેથી ઇંધણ બચાવવા, કવચના બે ઊભા ફાડિયાને સંચિત વિસ્ફોટક (explosive- એક્ષપ્લોઝીવ) દ્વારા જુદા પાડી, ધક્કો મારી, રોકેટથી અલગ કરી પૃથ્વી પર (ઘણું કરીને સમુદ્રમાં) પડવા દેવાય છે.
ઉડાન શરૂ થવાની સાડા ત્રણ મિનિટ પછી ૧૩૦ કિલોમીટરની ઊંચાઇ પર PSLV C-39 રોકેટમાં રહેલા કમ્પ્યુટરે ઉષ્મા-કવચ જુદું કરવાનો આદેશ આપી દીધો પરંતુ તે જુદું પડ્યું નહિં. બીજા ચરણનું એન્જિન અને ત્યાર બાદ ત્રીજા તથા ચોથા ચરણના એન્જિન પણ પોતાના કામ કરતા રહ્યા. પરંતુ છૂટા નહિં પડેલા ઉષ્મા-કવચના વધારાના વજનને કારણે રોકેટ ઉપગ્રહને તેની નિર્ધારિત કક્ષામાં પહોંચાડવામાં અસફળ રહ્યું. નિર્ધારિત કક્ષા અંડાકાર હતી જેમાં ઉપગ્રહનું પૃથ્વી થી સૌથી નજીકનું અંતર (Perigee- પેરીજી) ૨૮૫ કિલોમીટર તથા સૌથી દૂરનું અંતર (Apogee- એપોજી) ૨૦,૬૫૦ કિલોમીટર (૨૮૫ કિ.મી X ૨૦,૬૫૦ કિ.મી કક્ષા) નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું તેની સામે ઉપર ઉષ્મા-કવચ તથા નીચે રોકેટના ચાથા ચરણ વચ્ચે પુરાઈ રહેલા ઉપગ્રહની કક્ષા ૧૬૦ કિ.મી X ૬,૫૫૫ કિ.મી રહી. આવી બિન-ઉપયોગી કક્ષામાં રહેલા અને બંધિયાર બની ગયેલા ઉપગ્રહનો કોઇ ઉપયોગ શક્ય ન હતો.
ઉષ્મા-કવચ કયા કારણસર છૂટું ન પડ્યું એનો ઝીણવટ ભર્યો અભ્યાસ કરવા માટે તજજ્ઞોની ટીમ કામ કરી રહી છે. સતત ચાલીસ જેટલી ઉડાનની સફળતા દર્શાવે છે કે ઉષ્મા-કવચને રોકેટથી છૂટી પાડતી પ્રણાલીની રચનામાં, તેની ડિઝાઈનમાં કોઇ મૂળભૂત ક્ષતિ નથી. બની શકે કે C-39માં વપરાયેલ ભાગને બનાવતી વખતે તેમાં કોઇ ભૂલ રહી ગઇ હોય અથવા તો તેની રચનામાં કોઇ નાનો ફેરફાર કરાયો હોય જેની ચકાસણી જેટલી ઝીણવટથી થવી જોઇએ, ન થઇ હોય. માત્ર રેડીઓ દ્વારા મળેલી દૂરમાપી માહિતી અથવા ડેટા (data) નો ઉપયોગ કરીને આટલી જટિલ સમસ્યાનો તાગ મેળવવો એ સરળ કામ તો નથી જ; પરંતુ અંતરિક્ષ ઇજનેરો કુશળ ગુના-શોધક, ડીટેક્ટિવ હોય છે. તેઓ જરૂર C-39માં રહી ગયેલી ક્ષતિના મૂળ કારણને શોધી કાઢશે તથા ભવિષ્યની ઉડાનમાં આવી ક્ષતિ ફરી વાર ન આવે તેને માટે ઉપાય શોધી કાઢશે.