അഞ്ച് പതിറ്റാണ്ടുകൾക്ക് മുമ്പ് സോവിയറ്റും യുഎസും ആരംഭിച്ച ദൗത്യങ്ങൾ ഏതാനും ദിവസങ്ങൾക്കുള്ളിൽ ചന്ദ്രോപരിതലത്തിലെത്തി, ചന്ദ്രയാൻ- 3 ഒരു മാസത്തിൽ കൂടുതൽ എടുക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ട് ?

എഴുതിയത് : Asim Asim കടപ്പാട് : നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചം ചന്ദ്രനിലേക്കുള്ള ചരിത്ര ദൗത്യമായ ചന്ദ്രയാൻ -3 ശ്രീഹരിക്കോട്ടയിലെ സതീഷ് ധവാൻ ബഹിരാകാശ കേന്ദ്രത്തിൽ നിന്ന് ജൂലൈ 14 ന് വിക്ഷേപിക്കുന്നത് കണ്ടിട്ട് തിരിച്ചു സ്കൂളിൽ എത്തിയതാണ് അപ്പവും .ചാന്ദ്രയാൻ 3 ആയിരുന്നു അപ്പുവിന്റെ മനസ്സിൽ മുഴുവനും. അപ്പോഴാണ് അപ്പുവിന്റെ മനസ്സിൽ ഒരു സംശയം തോന്നിയത് .അത് അവൻ ഫിസിക്സ് അധ്യാപകനുമായ വേണു മാഷിനോട് ചോദിച്ചു അപ്പു: മാഷേ ചന്ദ്രയാൻ-3 ചന്ദ്രനിൽ എത്താൻ 48 ദിവസമെടുക്കുകയും എന്നാൽ അഞ്ച് പതിറ്റാണ്ടുകൾക്ക് മുമ്പ് യുഎസ്എസ്ആറും യുഎസും ആരംഭിച്ച ദൗത്യങ്ങൾ ഏതാനും ദിവസങ്ങൾക്കുള്ളിൽ ചന്ദ്രോപരിതലത്തിലെത്തിയെന്ന് എന്ന് ഒരു വാരികയിൽ വായിച്ചു .അതെന്തു കൊണ്ടാണ് മാഷേ ചന്ദ്രയാൻ-2ഒരു മാസത്തിൽ കൂടുതൽ എടുക്കുന്നത് ? വേണു മാഷ് :നോക്ക് അപ്പു ഇത് ഒരു നല്ലൊരു ചോദ്യമാണ് . ഇതിന്റെ ഉത്തരം ഞാൻ നിനക്ക്‌ മനസിലാക്കാൻ കഴിയുന്ന രീതിയിൽ ഒരു ഉദാഹരണത്തിൽ സഹായത്തോടെ പറഞ്ഞുതരാം . നിനക്ക് ഒരു 50 km ദൂരമുളള സ്ഥലത്ത് 30 മിനിറ്റിനുള്ളിൽ എത്തണമെന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക. അപ്പോൾ നീ എന്തൊക്ക ശ്രമിക്കും അവിടെ എത്താൻ? അപ്പു :അത്തരമൊരു സാഹചര്യത്തിൽ ഞാൻ ഉയർന്ന പവർ ഉള്ള ഒരു കാർ എടുത്ത് ആ സ്ഥലത്തേക്ക് പോകും വേണു മാഷ് : ഇതുപോലെ തന്നെയാണ് ബഹിരാകാശത്തും അവിടെ ലക്ഷ്യസ്ഥാനത്ത് വേഗമെത്താൻ ഉയർന്ന വേഗതയും അതിന് ആവശ്യമുള്ള ധാരാളം ഇന്ധനവും ആവശ്യമാണ്. ഇനി നിൻ്റെ ചോദ്യത്തിലേക്ക് കടക്കാം അപ്പോളോ-11-ന് വേണ്ടി, മണിക്കൂറിൽ 39,000 കിലോമീറ്ററിലധികം സഞ്ചരിക്കാൻ നാസ സൂപ്പർ ഹെവി ലിഫ്റ്റ് ലോഞ്ചിങ് റോക്കറ്റായ Saturn V യാണ് ഉപയോഗിച്ചിരുന്നത്. ലൂണാർ മോഡ്യൂൾ, സർവീസ് മൊഡ്യൂൾ, ക്രൂ ക്യാപ്‌സ്യൂൾ ഘടിപ്പിച്ച കമാൻഡ് മോഡ്യൂൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ 43 ടൺ ഭാരം ഈ റോക്കറ്റിന് ഉയർത്താനുള്ള ശേഷിയുണ്ടായിരുന്നു. അതിനാലാന് വെറും നാല് ദിവസം കൊണ്ട് 3.8 ലക്ഷം കിലോമീറ്റർ താണ്ടി ചന്ദ്രനിൽ എത്താൻ അപ്പോളോ-11 യാത്രക്കാർക്ക് എത്താൻ കഴിഞ്ഞത്. എന്നാൽ ഇങ്ങനെ ചന്ദ്രനിലേക്കുള്ള നേരിട്ടുള്ള യാത്രയ്ക്ക് ഉപയോഗിക്കാൻ തക്ക ശക്തിയുള്ള റോക്കറ്റ് ഇന്ത്യയുടെ പക്കലില്ല. ആകെയുള്ള വലിയ റോക്കറ്റ് Bahubali എന്നറിയപ്പെടുന്ന വെറും 10 ton ഭാരം ഉയർത്താൻ കഴിയുന്ന Medium lift റോക്കറ്റായ LVM 3 ആണ്. ഇത് 10 ton എന്നത് ലോ ഏർത്ത് ഓർബിറ്റിലേക്കുള്ളതാണ് . ഇനി ദൂരം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് അതിന് ഉയർത്താൻ കഴിയുന്ന ഭാരം കുറഞ്ഞുവരും . പക്ഷെ ചില ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമമായ പ്രകിയകൾ ചെയ്യുന്നത് വഴി ചന്ദ്രൻ്റെ അടുത്തെത്താൻ കഴിയും. എന്നാൽ അതിന് മൂന്ന് വ്യത്യസ്ത ഘട്ടങ്ങൾ അവശ്യമാണ്. അപ്പു :അതെന്തൊക്കെയാണ് മാഷേ ? മാഷ്: തിരക്ക് കൂട്ടല്ലേ അത് ഞാൻ പറയാം https://youtu.be/q2ueCg9bvvQ ഒന്നാം ഘട്ടം :Earth Parking Orbit Insertion (EPOI) ജിയോസിൻക്രണസ് ട്രാൻസ്ഫർ ഭ്രമണപഥത്തിലേക്ക് 4 ടൺ ലിഫ്റ്റിംഗ് ശേഷി മാത്രമുള്ള ഇന്ത്യയുടെ LVM 3 യുടെ പങ്ക് ചന്ദ്രയാൻ 3 (3.9 ടൺ)യെ ജിയോസിൻക്രണസ് ട്രാൻസ്ഫർ ഭ്രമണപഥത്തിൽ എത്തിക്കുന്നതിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു.അത് കൊണ്ട് തന്നെ ഇത് യാത്രയുടെ ദൈർഘ്യം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. ആദ്യം LVM 3 ചാന്ദ്രയാൻ 3 പേടകത്തെ ഒരു ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള ജിയോസിൻക്രണസ് ട്രാൻസ്ഫർ ഭ്രമണപഥത്തിൽ എത്തിക്കും .അതിനെ parking orbit എന്നും പറയാം. ഇതിന്റെ apogee ഏകദേശം 35000km– 45000 km ആണ് അത് പോലെ perigee ഒരു 100km -300km വരെ പോകും . ഒരു 24 hr പേടകത്തെ ഈ ഭ്രമണപഥത്തിൽ നിർത്തും ഈ സമയം isro chandrayan 3 ൻ്റെ propulsion system , thrusters, navigation system etc .. എന്നിവ പരിശോധിച്ചു പ്രവർത്തനക്ഷമമാണെണ് ഉറപ്പ് വരുത്തും. ഇനിയാണ് ചന്ദ്രനിലേക്കുളള യാത്രയുടെ തുടക്കം. രണ്ടാം ഘട്ടം: Trans Lunar Insertion (TLI) ചന്ദ്രനിൽ എത്താൻ വേണ്ടി ഈ പേടകത്തിന്റെ ഭ്രമണപഥം ക്രമാനുഗതമായി ഉയർത്തണം. അതിനു വേണ്ടി isro hohmann transfer എന്ന സങ്കേതിക വിദ്യ ഉപയോഗപ്പെടുത്തും . ബഹിരാകാശ ശാസ്ത്രത്തിൽ , ഹോഹ്മാൻ ട്രാൻസ്ഫർ ഓർബിറ്റ് എന്നത് ഒരു ബഹിരാകാശ പേടകത്തെ ഒരു കേന്ദ്ര ബോഡിക്ക് ചുറ്റുമുള്ള വ്യത്യസ്ത ഉയരങ്ങളിലുള്ള രണ്ട് ഭ്രമണപഥങ്ങൾക്കിടയിൽ കൈമാറാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പരിക്രമണ തന്ത്രമാണ് . ഇത് എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കുന്നുഎന്ന് കാണിച്ചു തരാൻ ചിത്രം നോക്കുക . ഉപഗ്രഹം ഭ്രമണപഥത്തിന്റെ പെരിജിയിൽ (ഭൂമിയോട് ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള പോയിന്റ്) എത്തുമ്പോൾ, അതിന്റെ റോക്കറ്റ് എഞ്ചിൻ ജ്വലിപ്പിക്കുന്നു ഇതിന്റെ ഫലമായി ഇത് അതിന്റെ ഊർജ്ജം കൂട്ടുന്നതിനും അപ്പോജി (ഭൂമിയോട് ഏറ്റവും ദൂരയുളള പോയിന്റ്) ഉയർത്തുന്നതിനും കാരണമാകും .ചിത്രത്തിൽ കാണുന്നത് പോലെ മുൻ ഭ്രമണപഥത്തെയും അപ്പോജിയെയും അപേക്ഷിച്ച് ഇപ്പോൾ ഉപഗ്രഹം വളരെ ദൂരെ കൂടിയ അപ്പോജിയും എന്നാൽ മുമ്പ് ഉള്ള അതേ പെരിജിയുളള ഒരു പുതിയ ഭ്രമണപഥത്തിൽ കൂടി സഞ്ചരിക്കും . ജർമ്മൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ വാൾട്ടർ ഹോമാന്റെ പേരിലാണ് ഈ പ്രകിയയക്ക് പേര് നൽകിയിരിക്കുന്നത് , അദ്ദേഹം 1925-ൽ തന്റെ പുസ്തകമായ Die Erreichbarkeit der Himmelskörper ( The Attainability of Celestial Bodies ) എന്ന പുസ്തകത്തിൽ അതിന്റെ വിവരണം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു . അപ്പു: പക്ഷേ മാഷേ എന്തുകൊണ്ടായിരികും അതിന്റെ perigee ൽ മാത്രം കുറച്ചു നേരത്തേക്ക് ജ്വലിപ്പിക്കുന്നത് ? മാഷ്‌ : നല്ല ചോദ്യം , നമ്മുക്കറിയാമല്ലൊ എല്ലാം വസ്തുക്കളും സൂര്യന്റെ അടുത്തെത്തുമ്പോൾ നല്ലൊരു വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുമെന്ന് . അതുപോലെ ഭൂമിയെ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന വസ്തുക്കൾക്ക് അതിന്റെ ഓർബിറ്റിൽ പെരിജിയിൽ നല്ല വേഗതയാണ് .ഒരു റോക്കറ്റ് അതിന്റെ പെരിജിയിൽ ആയിരിക്കുമ്പോൾ, അത് അതിന്റെ ഏറ്റവും വേഗത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു . അതുകൂടാതെ ആ റോക്കറ്റ് അതിന്റെ എഞ്ചിനുകൾ ജ്വലിപ്പിക്കുമ്പോൾ അതിന് അതിന്റെ അപ്പോജി ഉയർത്താൻ കൂടുതൽ ഊർജം കിട്ടും അഥവാ ലളിതമായ ഭാഷയിൽ പറഞ്ഞാൽ അവസാനം പേടകത്തിന്റെ അപ്പോജി ഭൂമിയിൽ നിന്നും അത് കുറേ ദൂരത്തേക്ക് മാറും . ഇതിനെ Oberth effect എന്ന് പറയും.മുകളിൽ പറഞ്ഞ ഇത്തരം പ്രകിയകൾ ഭൂമിയിൽ നിന്നും പേടകത്തെ ദൂരം കൂട്ടാൻ ആണല്ലൊ അതിനാൽ ഇതിനെ വിളിക്കുന്ന ഒരു പൊതു വാക്ക് ആണ് earth orbit-raising manoeuvres .മുകളിൽ പറഞ്ഞ earth orbit-raising manoeuvres ഏകദേശം 6-7 വട്ടം ഉണ്ടാകും . ഓരോ തവണയും ഈ പേടകത്തിന്റെ അപ്പോജി കൂടി അവസാനം ചന്ദ്രൻ്റെ ഗ്രാവിറ്റി അനുഭവപെടുന്ന ദൂരത്തെത്തും .ഇങ്ങനെ ബഹിരാകാശ പേടകത്തെ ഒരു ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഭൗമ ഭ്രമണപഥത്തിൽ പ്രവേശിച്ച് അതിന്റെ വേഗതയും ഊർജ്ജവും ക്രമേണ വർദ്ധിപ്പിച്ച് ക്രമേണ ബഹിരാകാശ പേടകത്തെ ചന്ദ്രൻ്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ മണ്ഡലത്തിൽ എത്തിക്കുന്നതിനാൽ ഇതിനെ മൊത്തത്തിൽ ട്രാൻസ്-ലൂണാർ ഇൻജക്ഷൻസ് (TLIs) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. മൂന്നാം ഘട്ടം : Lunar Orbit Insertion (LOI) പേടകം ചന്ദ്രന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണ മണ്ഡലത്തിൽ പ്രവേശിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, അതിന്റെ ഉയരം ക്രമേണ താഴ്ത്തി ചന്ദ്രനുചുറ്റും ഒരു വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഭ്രമണപഥത്തിൽ പ്രവേശിക്കുന്നതിനുള്ള ഭ്രമണപഥം കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പരമ്പരയ്ക്ക് വിധേയമാകും. മുകളിൽ പറഞ്ഞ hohmann transfer orbit ഉപയോഗിക്കുന്നു . പക്ഷേ ഇവിടെ പേടകത്തിന്റെ ഭ്രമണപഥത്തിന്റെ ഉയരം കുറയ്ക്കാൻ ഇവിടെ മുകളിൽ പറഞ്ഞതിന് നേരേ തിരിച്ചാണ് പ്രവർത്തനം. അതായത് പേടകം Apogee ൽ എത്തുമ്പോൾ ആണ് അതിന്റെ എൻജിൻ ജ്വലിപ്പിക്കുന്നത് . ഇത് ബഹിരാകാശ പേടകത്തിന്റെ പെരിജിയെയിലെ ഉയരം കുറച്ചു ദീർഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള പുതിയ ഓർബിറ്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു . ബഹിരാകാശ പേടകത്തിന്റെ ഭ്രമണപഥം വൃത്താകൃതിയിൽ ആക്കണമെങ്കിൽ ബഹിരാകാശ പേടകത്തിന്റെ എഞ്ചിൻ പെരിജിയിൽ അത് സഞ്ചരിക്കുന്ന ദിശക്ക് വിപരീതമായി പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ അതിന്റെ അപ്പോജി താഴും .തൽഫലമായി അതിന്റെ ഭ്രമണപഥത്തിന്റെ ഉയരംകുറയും. ഏകദേശം 100×100 km ഭ്രമണപഥത്തിൽ ആണ് പേടകത്തിന്റെ ലാൻഡർ ചന്ദ്രനിൽ ഇറങ്ങുന്നതിന് മുമ്പ് ചന്ദ്രനെ ചുറ്റുക. ഇങ്ങനെ പേടകത്തെ മന്ദഗതിയിലാക്കാനും ചന്ദ്രന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണത്താൽ പിടിച്ചെടുക്കാൻ അനുവദിക്കാനും കൃത്യമായ എഞ്ചിൻ ഫയറിംഗ് ഉൾപ്പെടുന്നതിനെയാണ് ലൂണാർ ഓർബിറ്റ് ഇൻസെർഷൻ (LOI) എന്നറിയപ്പെടുന്നത്, .ചന്ദ്രന്റെ ഭ്രമണപഥത്തിലേക്കുള്ള പ്രവേശനത്തിന് ശേഷം, ലാൻഡിംഗ് നടപടിക്രമങ്ങൾ ഇസ്രോ ആരംഭിക്കും. ലാൻഡർ പ്രൊപ്പൽഷൻ മൊഡ്യൂളിൽ നിന്ന് ദൗത്യം വേർപെടുത്തുകയും ലാൻഡർ-റോവർ കോമ്പിനേഷൻ ചന്ദ്രന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് soft landing വഴി ഇറക്കുകയും ചെയ്യും. അപ്പു : ഇത്രയും ലളിതമായണോ ചന്ദ്രനിൽ ഇറങ്ങുന്നത് മാഷ് : അല്ല ,ലാൻഡിങ്ങിൻ്റെ സമയത്ത് ലാന്‍ഡറിനുള്ളിലുള്ള ത്രസ്റ്റ് എന്‍ജിനുകള്‍ നേര്‍ വിപരീത ദിശയില്‍ പ്രവര്‍ത്തിപ്പിച്ചാണു വേഗം നിയന്ത്രിക്കുന്നത്. ഇങ്ങനെ നിയന്ത്രിച്ചു സോഫ്റ്റ് ലാന്‍ഡിങ് നടത്തുന്നതിനിടെചന്ദ്രോപരിതലവും പേടകവും തമ്മിലുള്ള അകലം ഇസ്റോയുടെ സോഫ്റ്റ് വെയറിന് പറ്റിയ കുഞ്ഞ് അബദ്ധമാണ് ചന്ദ്രയാന്‍ രണ്ടിനെ പരാജയ ദൗത്യമാക്കി മാറ്റിയത്… പ്രവചനാതീതമാണു ചന്ദ്രോപരിതലം. സോഫ്റ്റ് ലാന്‍ഡിന് തിരഞ്ഞെടുത്ത സ്ഥലത്തിന്റെ സ്വഭാവം അവസാന നിമിഷം മാറി മറിഞ്ഞേക്കാം മണ്ണും കല്ലും കുഴഞ്ഞു കിടക്കുന്ന ലിഗോലിത്തെന്ന അവസ്ഥയുണ്ടായാല്‍ കാര്യമായി ഒന്നും ചെയ്യാനില്ല. അതിനാൽ ചന്ദ്രയാന്‍ മൂന്നിന്റെ ലാന്‍ഡറില്‍ രണ്ട് ഹസാര്‍ഡ് ഡിറ്റക്ഷന്‍ക്യാമറയും അവോയിഡന്‍സ് ക്യാമറയുമുണ്ട് ഇറങ്ങുന്നതിന് മുന്‍പു പ്രതലത്തെ കുറിച്ച് കൃത്യമായ വിവരം നല്‍കാന്‍ ഇവയ്ക്കാകും… അങ്ങനെ ലാന്‍ഡിങ് സ്പോട്ട് അവസാന നിമിഷം മാറ്റി പ്ലാന്‍ ബി നടപ്പാക്കാനും ചന്ദ്രയാന്‍–3ല്‍ സാങ്കേതിക സംവിധാനമുണ്ട്. അപ്പു:എനിക്കു ഒരു സംശയം കൂടി ഉണ്ട് മാഷേ എങ്ങനെയാണ് ഇത്രയും ദൂരമുളള പേടകത്തിന്റെ എഞ്ചിൻ ജ്വലിപ്പിക്കുന്നത്. മാഷ്: ഇത്തരം കാര്യങ്ങൾ ചെയ്യാൻ isro യ്ക്ക് സ്വന്തമായി ഒരു deep space tracking command and control stations ഉണ്ട്. ഇവിടെ നിന്നും കൊടുക്കുന്ന command ന് അനുസരിച്ച് പേടകത്തിന്റെ onboard computer ഇത്തരം കാര്യങ്ങൾ ചെയ്യും . അപ്പു :ചന്ദ്രയാൻ-3 എപ്പോഴാണ് ചന്ദ്രനിൽ എത്തുക? മാഷ് :ജൂലൈ 14 ന് വിക്ഷേപണം നടന്നാൽ ഓഗസ്റ്റ് അവസാനത്തോടെ ചന്ദ്രയാൻ-3 ചന്ദ്രനിൽ എത്തുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. പേടകം 45-48 ദിവസം എടുത്ത് ഓഗസ്റ്റ് 23-നോ 24-നോ ചന്ദ്രനിൽ എത്തും. അപ്പു :നന്ദിയുണ്ട് മാഷേ ഇത്തരം കാര്യങ്ങൾ പറഞ്ഞതിന് . ഇന്ത്യയുടെ ചന്ദ്രയാൻ 3 ഇപ്രാവശ്യം ചന്ദ്രനിൽ ഇറങ്ങി ചരിത്രം സൃഷ്ടിക്കട്ടെ . ആശംസകൾ