உலகைக் கண்காணிக்கும் செயற்கைக் கோள்கள்!

விண்ணில் ஒரு நண்பன்-03

இஸ்ரோ விஞ்ஞானி முனைவர் பெ.சசிக்குமார்

உயரத்தில் ஒரு கருவியை நிறுவி அங்கு செய்திகளை அனுப்பித் திரும்பப் பெற்றுக் கொள்வது என்பது செயற்கைக்கோள் இயக்கத்தின் தத்துவம் என்பதைச் சென்ற அத்தியாயங்களில் இருந்து புரிந்து இருப்பீர்கள். எந்த உயரத்தில் செயற்கைக்கோள்கள் நிலைநிறுத்தப்பட வேண்டும் என்பது எந்தப் பயன்பாட்டிற்காக அந்தச் செயற்கைக்கோள் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது என்பதைப் பொறுத்து மாறுபடும் என்பதையும் விரிவாகப் பார்த்தோம்.

கண்காணிப்பு கோபுரங்கள்

500 கிலோ மீட்டர் உயரத்திலிருந்து 36,000 கிலோமீட்டர் வரை செயற்கைக்கோள்கள் நிலை நிறுத்தப்படுகிறது. இது இல்லாமல் சற்றே உயரம் குறைவான இடத்தில், வேறு சில தேவைகளுக்காக நம்மால் கருவிகளை நிலை நிறுத்த முடியாதா? என்ற சந்தேகம் நம் அனைவருக்கும் எழும்.

நெருக்கமான சாலையில் என்ன நடக்கிறது என்பதைப் பார்க்க சாலையின் நடுவே நாம் நடந்து கொண்டிருந்தால் தெரியாது. அதற்குப் பதிலாக அந்தச் சாலை தெளிவாகத் தெரியும் ஒரு கட்டடத்தின் மேல் அமர்ந்து கொண்டு கீழே நடப்பவற்றைத் தெளிவாகப் பார்த்தால், யார் நடந்து செல்கிறார்கள்? எந்த வேகத்தில் நடந்து செல்கிறார்கள்? என்னென்ன பொருட்களை எடுத்துக் கொண்டு செல்கிறார்கள்? என்பதை எளிதாகக் கணிக்க இயலும்.

ஒரு திருடன் பொருட்களைத் திருடிக் கொண்டு ஓட ஆரம்பிக்கிறான் என்று வைத்துக் கொள்வோம். அவன் எந்தத் திசையில் ஓடுகிறான், எந்தக் கடையில் ஒளிந்து கொள்கிறான், என்பதை உயரமான கட்டிடத்தின் மேலே இருக்கும் ஒரு நபரால் தெளிவாகப் பார்க்க இயலும். அதுவும் செயற்கைக்கோள் செய்யும் பணியைத்தானே செய்கிறது அப்படி என்றால் அது போன்று சற்று உயரம் குறைவான இடத்தில் வைக்கப்படும் கருவிகள் எப்படி வேலை செய்கின்றன என்பதையும் பார்த்து விடுவோம்.

பழங்காலங்களில் அரசர்கள் கோட்டைகள் அமைத்து வாழ்ந்து வந்தனர். கோட்டையைச் சுற்றி நான்கு புறங்களிலும் இருந்து யாராவது வருகிறார்களா? என்பதை உறுதி செய்து கொள்ளக் கண்காணிப்புக் கோபுரங்கள் அமைக்கப்பட்டு இருக்கும். கண்காணிப்புக் கோபுரத்தில் ஒருவர் எப்பொழுதும் அமர்ந்து கொண்டு தொலைதூரத்தில் இருந்து யாராவது வருகிறார்களா? என்பதைக் கவனித்துக் கொண்டே இருப்பார்.

இது சில நூறு மீட்டர் முதல் சில கிலோமீட்டர் வரை கண்காணிக்கப் போதுமானதாக இருக்கும். ஆனால் நாம் பல நூறு கிலோமீட்டரில் இருந்து பல ஆயிரம் கிலோமீட்டர் சதுர பரப்பளவு உள்ள இடத்தைக் கண்காணிக்க இது போதுமானதாக இருக்காது. அதற்குச் செயற்கைக்கோளை நாம் பயன்படுத்துகிறோம். சென்ற அத்தியாயத்தில் செயற்கைக்கோள் புவிக்கு அருகில் நிலை நிறுத்தப்பட வேண்டும் என்றால் புவியின் ஈர்ப்பு விசையால் புவியின் மீது விழுந்து விடாமல் இருப்பதற்காக அதிக வேகத்தில் சுற்றிவர வேண்டும் என்பதைப் பார்த்தோம்.

செயற்கைக்கோள் நிலைநிறுத்தப்படும் உயரங்கள்

புவியிலிருந்து தூரம் அதிகமாக அதிகமாகச் சுற்றும் வேகமும் குறைந்து கொண்டே செல்கிறது. உதாரணத்திற்கு 36,000 கிலோ மீட்டர் உயரத்தில் நிலைநிறுத்தப்படும் செயற்கைக்கோள் மணிக்குத் தோராயமாகப் பத்தாயிரம் கிலோ மீட்டர் என்ற வேகத்தில் நகர்ந்தால் போதுமானதாக இருக்கும். அதுவே 500 கிலோ மீட்டரில் இருந்து ஆயிரம் கிலோமீட்டரில் உள்ள புவியின் கீழ் சுற்றுப் பாதையில் நிலை நிறுத்தப்படும் செயற்கைக்கோள் புவியின் மீது விழாமல் இருப்பதற்கு மணிக்கு 25 ஆயிரம் முதல் 30,000 கிலோ மீட்டர் என்ற வேகத்தில் சுற்றிவர வேண்டி இருக்கும்.

ஒரு குறிப்பிட்ட உயரத்திற்குக் கீழே செயற்கைக்கோளை நிலை நிறுத்துவது பயனுள்ளதாக இருக்காது. 150-250 கிலோ மீட்டர் உயரத்தில் நிலை நிறுத்தப்படும் செயற்கைக்கோள் புவியின் ஈர்ப்பு விசை காரணமாக அதி விரைவாக இழுக்கப்பட்டுப் புவியின் மீது விழுந்து விடும். செயற்கைக்கோளிலுள்ள இயந்திரத்தை பயன்படுத்திச் செயற்கைக்கோள் விடப்பட்ட சுற்றுவட்ட பாதையிலேயே நிலைநிறுத்த முடியாதா என்ற சந்தேகம் ஏற்படலாம். கண்டிப்பாக அதைச் செய்யலாம் ஆனால் அதற்கு அதிகப்படியான எரிபொருள் தேவை இருக்கும். அதனால் புவியிலிருந்து 150-ல் இருந்து 250 கிலோ மீட்டர் தொலைவில் நிலை நிறுத்தப்படும் செயற்கைக்கோள் தன்னுடைய இருப்பிடத்தில் செயற்கைக்கோளை நிறுத்தி வைப்பதற்காக அதிக முறை இயந்திரத்தை பயன்படுத்துவதால் அதனிடம் இருக்கும் எரிபொருள் அதிவிரைவாகத் தீர்ந்துவிடும்.

பலூன் பறக்க வைத்தல்

10-15 கிலோ மீட்டர் உயரத்தில் பறக்கும் விமானங்களில் கருவிகள் பொருத்தப்பட்டு அவை கண்காணிப்புக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆனால் தொடர்ந்து விமானம் அந்த உயரத்திலேயே இருக்க வேண்டும் என்றால் அதற்கும் அதிக எரிபொருள் தேவை ஏற்படும். அதற்குப் பதிலாகக் காற்று நிரப்பிய பறக்கும் பலூன்கள் வெகுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

வளிமண்டல காற்றின் அடர்த்தி 1.21 g/cc . ஹீலியத்தின் அடர்த்தி (0.166 g/cc) வளிமண்டல காற்றின் அடர்த்தியில் ஏழில் ஒரு பங்கு தான்.பலூனை ஹீலியத்தால் அடைக்கும் பொழுது அடர்த்திக் குறைந்த பலூன் மேல் நோக்கி பறக்க ஆரம்பிக்கும். அப்படி 40 கிலோமீட்டர் உயரம் வரை பலூன்களைப் பறக்க விட்டு அவற்றில் தேவையான கருவிகளை வைத்து ஆராய்ச்சி செய்ய இயலும்.

 சவுண்டிங் ராக்கெட்

50 இல் இருந்து 120 கிலோமீட்டர் வரை உயரத்தில் உள்ள வளிமண்டலத்தை ஆராய்ச்சி செய்வதற்குச் சவுண்டிங் ராக்கெட் (Sounding rocket) எனப்படும் சிறிய ஏவு வாகனங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த உயரத்தில் பலூன்கள் மற்றும் செயற்கைக்கோள்களை நம்மால் அனுப்ப இயலாது. இதற்கு உதாரணமாகத் திருவனந்தபுரம் தும்பா விண்வெளி நிலையத்தைக் கூறலாம். காந்தவிசைக் கோடுகள் கடந்து செல்லும் இடத்தில் தொடர்ச்சியாக இந்தச் சிறிய வகை ஏவு வாகனங்களைச் செலுத்தி வளிமண்டலத்தில் நடைபெறும் மாற்றங்கள் ஆராய்ச்சி செய்யப் படுகின்றன.

150 கிலோ மீட்டரில் விடப்படும் ஆராய்ச்சிக் கருவிகள் பாராசூட் போன்ற அமைப்பைக் கொண்டிருக்கும். அவை ஏவு வாகனத்தில் இருந்து பிரிக்கப்பட்டவுடன் பாராசூட் பிரிந்து பொறுமையாக வளிமண்டலத்தில் இறங்கி வரும். இப்படி வளிமண்டலத்தில் இறங்கி வரும் கருவிகள் புவியின் தரையை வந்தடைவதற்குச் சில மணி நேரங்கள் எடுத்துக் கொள்ளும். அந்த நேரத்தில் கருவிகள் தேவையான ஆராய்ச்சிகளைச் செய்து கொள்ளும்.

 உயர்தள இயங்குதளங்கள்

சமீப காலங்களில் ஆளில்லா விமானங்கள் மற்றும் சூடோ செயற்கைக்கோள் (High Altitude Pseudo Satellites) எனப்படும் முறையும் ஆராய்ச்சியில் இருக்கின்றன. ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதியில் கண்காணிக்க அந்த இடத்தில், குறிப்பிட்ட உயரத்தில் கருவியை நிலை நிறுத்த வேண்டும். அது ஒரு கடற்கரையாக இருக்கலாம், ராணுவம் பயன்பாட்டிற்குப் பயன்படும் நாட்டின் எல்லைகளாக இருக்கலாம், திருவிழா போன்ற கூட்டம் அதிகமாகச் சேரும் இடங்களில் மக்கள் நடமாட்டத்தைக் கண்காணிக்கும் கருவியாகவும் இருக்கலாம்.

செயற்கைக்கோள் அதிக உயரத்தில் கொண்டு செல்ல ராக்கெட் என்ற ஏவு வாகனம் தேவைப்படுகிறது. அந்த ஏவு வாகனத்திற்கு அதிகச் செலவு ஆகிறது. ஒரு கிலோ எடை உள்ள பொருளை கன்னியாகுமரியில் இருந்து டெல்லிக்கு பார்சல் அனுப்புவதற்கு இந்திய அஞ்சல் துறை 75 ரூபாய் மட்டுமே கட்டணமாக வசூல் செய்யும். அதுவே ஒரு கிலோ எடையுள்ள பொருளை ஆயிரம் கிலோ மீட்டர் உயரத்தில் பூமியைச் சுற்றிவர நிலை நிறுத்துவதற்கு ராக்கெட் பயன்படுத்தினால், அதற்கு 5 லட்சத்திலிருந்து 10 லட்சம் ரூபாய் வரை செலவாகும்.

செலவு அதிகம் இல்லாமல் ஒரு குறிப்பிட்ட கிலோமீட்டர் உள்ள இடத்தை மட்டும் பார்க்க, பலூனைப் பயன்படுத்துவது போல் ஆளில்லாத விமானங்கள் ஆராய்ச்சியில் உள்ளன. விமானம் ஓடுதளத்தில் இருந்து உயரே பறந்து செல்வது போல் ஒரு தளத்தைப் பயன்படுத்தியோ அல்லது வேறு விதமான தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி அவை பறக்க வைக்கப்படுகின்றன. பத்தாயிரம் அடி உயரத்திலிருந்து 70 ஆயிரம் அடி உயரம் வரை செல்லும் வகையில் அவை வடிவமைக்கப்படும். ஒரு குறிப்பிட்ட உயரத்திற்குச் சென்றவுடன் அந்த உயரத்தில் மிதந்து கொண்டு இருக்கவும் அடுத்தடுத்த பகுதிகளுக்கு நகரவும் தேவையான ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.

அந்த ஆற்றல் மின்சாரத்தின் மூலம் கொடுக்கப்படுகிறது. தேவையான மின்சாரம் சூரிய ஒளியிலிருந்து உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. அதற்காகச் சூரிய தகடுகள் அதன் இறக்கைகளில் பொருத்தப்பட்டு இருக்கும். இவை 20 நாட்கள் முதல் 50 நாட்கள் வரை வானில் வலம் வரும் வகையில் வடிவமைக்கப்படும். அப்படித் தொடர்ந்து இவை வானில் வேலை செய்ய இயலாது.

அதனால் ஒரு குறிப்பிட்ட இடைவெளியில் உதாரணமாக மாதத்திற்கு ஒருமுறை இவை மீண்டும் தரைக்குக் கொண்டுவரப்பட்டுக் கருவிகள் சரியாக இருக்கின்றனவா? என்று சோதிக்கப்பட்டு மீண்டும் அனுப்பி வைக்கப்படும். அந்த நேரத்தில் வேறு ஆளில்லா விமானங்கள் செலுத்தப்படும் ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட பல விமானங்கள் சில கிலோமீட்டர் உயரத்தில் செலுத்தப்படும் பொழுது அவை பல நூறு கிலோ மீட்டரை புகைப்படங்கள் எடுப்பதற்கும் மற்ற தொலைத்தொடர்புக்கும் பயன்படுத்த இயலும். ஆனால் இவை அனைத்தும் விலை குறைவான முறை என்றாலும் சில நூறு கிலோமீட்டர் இவற்றை உபயோகிக்க இயலும்.

ட்ரோன் எனப்படும் பறக்கும் பறவைகள் சிறிய ஹெலிகாப்டர்கள் என்று வைத்துக் கொள்ளலாம். ஹெலிகாப்டர் போன்று மின்விசிறிகள் பல சுற்ற வைக்கப்பட்டு இவை உயரே எழுப்பப்படுகின்றன. சில நூறு மீட்டர் உயரம் வரை சென்று புகைப்படங்கள் எடுப்பதற்கும் கண்காணிப்புத் தேவைகளுக்காகவும் இவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆனால் இவை பேட்டரியில் இயங்குவதால் அதிகத் தூரம் செல்வதற்கும், அதிக நேரம் வானில் வைத்திருப்பதற்கும் சற்று சிரமமாகஇருக்கும். ஹெலிகாப்டரின் சிறிய வடிவம் ட்ரோன் என்கிறோம், அதேபோல் விமானத்தின் சிறிய வடிவத்திலும் கண்காணிப்புக் கருவிகள் ஆராய்ச்சியில் உள்ளன.

சிறிய விமானத்தைச் செய்து அவற்றைச் சிறிய கட்டிடங்களுக்கு இடையே பறவை பறந்து செல்வது போல் பறக்க வைத்து கண்காணிக்க முடியும். பறவை போல் ஒரு இடத்தில் நிறுத்தியும் பின்னர்ப் பயணத்தைத் தொடங்கவும் முடியும். இவை அனைத்தும் ஆராய்ச்சியில்தான் உள்ளன.

செயற்கைக்கோள் போல் பரவலான பயன்பாட்டில் இல்லை என்பதை இங்கே நாம் தெரிந்து கொள்வது நல்லது. 36,000 கிலோமீட்டர் உயரத்திற்குச் சென்று தொலைத் தொடர்புக்காகச் செயற்கைக்கோளை நிலை நிறுத்தி அங்கிருந்து தொலைத் தொடர்பை உருவாக்கலாம் என்ற வடிவமைப்பும் இப்பொழுது மறு உருவம் பெறத் தொடங்கியுள்ளது. ஒரு எடை அதிகமான செயற்கைக்கோளை உருவாக்குவதற்கும் அவற்றைப் புவியிலிருந்து அதிகத் தூரம் கொண்டு சென்று குறிப்பிட்ட சுற்றுவட்ட பாதையில் நிலை நிறுத்துவதற்கும் நிறையச் செலவு ஆகிறது.

செயற்கைக்கோள் வலைதள அமைப்பு

இவ்வளவு செலவு செய்து செயற்கைக்கோளை 36,000 கிலோமீட்டர் உயரத்தில் நிலை நிறுத்தி விட்டோம் என்று வைத்துக்கொள்வோம். ஏதாவது காரணத்தால் செயற்கைக்கோள் பழுதாகி விட்டால் இழப்பு மிகவும் அதிகமாக இருக்கும். அதற்குப் பதிலாகப் பல செயற்கைக்கோள்களை ஒன்றிணைத்து ஒரு செயற்கைக்கோள் தொடர் இணைப்பை உருவாக்குவதன் மூலம், அதே செயலைச் செய்ய முடியும்.

பெரிய லாரியில் பொருட்களைக் கொண்டு செல்வதை விட இரு சக்கர வாகனத்தில் கொஞ்சம் கொஞ்சமாகக் கொண்டு செல்வது போல் இதைக் கற்பனை செய்து கொள்வோம். இங்கே ஏதாவது ஒரு இருசக்கர வாகனம் செயலிழந்து விட்டாலும் இழப்புப் பெரிதாக இருக்காது. அந்த ஒரு வாகனத்தை மட்டும் மாற்றினால் போதுமானதாக இருக்கும். இதற்கு அதிகத் தூரம் செல்லாமல் அதிக எடையும் இல்லாமல் குறைந்த எடையில் புவியிலிருந்து சில கிலோமீட்டர் உயரத்தில் செயற்கைக்கோள்கள் ஏவப்படுகின்றன.

அவை தம்மில் ஒரு தொடர்பை உருவாக்கிக் கொள்கின்றன. அந்தத் தொடர்பை பயன்படுத்தித் தொலைத் தொடர்பு, இருப்பிடத்தைக் கண்டறிதல், போன்றவற்றை எளிதில் செய்ய இயலும். அமெரிக்காவில் எலன் மாஸ்க் நிறுவனம் செயல்படுத்தி உள்ள ஸ்டார்லிங்க் என்ற செயற்கைக்கோள் வலைதள அமைப்பை இதற்கு உதாரணமாகக் கொள்ளலாம். வெறும் 250 கிலோ எடையுடைய பத்தாயிரத்திற்கும் மேற்பட்ட செயற்கைக்கோள்களைத் தோராயமாக 500 கிலோ மீட்டர் தொலைவில் நிலை நிறுத்தி தொலைத்தொடர்பு, வலைதள இணைப்பு எனப் பல்வேறு பயன்களுக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இப்படி விண்ணுக்குச் செயற்கைக்கோள்களைக் கொண்டு செல்வதால் அங்கே குப்பை ஏற்பட்டு விடாதா? அந்தக் குப்பையை நாம் எப்படிச் சரி செய்ய முடியும் விண்வெளிக் குப்பை என்றால் என்ன என்பதை அடுத்தக் கட்டுரையில் தெரிந்து கொள்வோம். =