அம்புலிப் பயணம்/பயணத்திற்கேற்ற ஊர்தி
சந்திர மண்டலத்திற்குச் செல்வதற்கேற்ற ஊர்தி இராக்கெட்டு விமானம் ஆகும், இராக்கெட்டு விமானத்தை அமைத்துப் பூமியைச் சூழ்ந்து கொண்டிருக்கும் காற்று மண்டலத்தை ஊடுருவிச் சென்று விண்வெளி மண்டலத்தில் பயணம் செய்யலாம் என்று அறிவியலறிஞர்கள் கண்டறிந்துள்ளனர். இந்த விமானத்தின் அமைப்பு, அஃது இயங்கும் முறை, இயங்குவதன் அடிப்படைத் தத்துவங்கள் இவற்றைப் பற்றி ஏற்கெனவே நீங்கள் நன்கு. அறிவீர்கள்.[1] இந்த விமானத்தைக் கட்டுவதற்கு ஏராளமான பணம் வேண்டும். அணுகுண்டு ஆயத்தம் செய்வதற்கு ஆகும் செலவைவிடப் பன்மடங்கு ஆகும். என்று கணக்கிட்டுள்ளனர். இந்த ஊர்தியை இயற்றி முடிப்பதற்குப் பல ஆண்டுகள் ஆகும்.
விண்வெளிப் பயணத்தில் முதன் முதல் அடி எடுத்து வைத்தது இரஷ்ய நாடு. 1957 ஆம் ஆண்டு அக்டோபர் மாதம் 4ஆம் நாள் அன்று இரஷ்யா தனது முதல் செயற்கைச் சந்திரனை விண்வெளிக்கு அனுப்பி வரலாற்றுப் புகழ் பெற்றது. இச் செய்தியை வானொலியில் கேட்டு உலகம் வியப்புக் கடலில் ஆழ்ந்தது. அறிவியல் உலகம் திகைப்பில் மூழ்கிவிட்டது. அது முதல் இரஷ்யர்களும் அமெரிக்கர்களும் சந்திரனை எட்டிப் பிடிக்கும் முயற்சியில் ஈடுபட்டு வருகின்றனர். இரு நாடுகளும் பல ஆசாய்ச்சி இராக்கெட்டுகளை விண்வெளிக்கு அனுப்பி விண்வெளியைப்பற்றிய பல தகவல்களை அறிந்து வருகின்றன. இறுதியாக அமெரிக்கா மனிதனையே சந்திர மண்டலத்திற்கு அனுப்பி வெற்றி கண்டது.
பூமிக்குமேல் 320 கி.மீ. உயரம் உள்ள ஒருமலை இருப்பதாகவும், அங்கு பூமியின் காற்று மண்டலமே இல்லாததாகவும் கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள். இந்த மலையுச்சியின் மீது ஒரு பீரங்கி இருப்பதாகவும் மேலும் கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள். சாதாரணமாக இந்தப் பீரங்கியினின்றும் படுக்கை மட்டமாசுச் சுடப்பெறும் வெடிகுண்டு பூமியின் கவர்ச்சி ஆற்றலின் இழுப்பின் காரணமாக வீரைவில் பூமியின் மீது விழும். வெடிகுண்டின் வேகம் எவ்வளவுக் கெவ்வளவு அதிகமாக உள்ளதோ அஃது அவ்வளவுக்கவ்வளவு அதிக தூரம் பயணம் செய்த பிறகே பூமியின் மீது விழும். அதனுடைய நேர் வேகம் (Velocity) மிக அதிகமாக இருந்தால் அது செல்லும் பாதையின் வளைவு (Curvature) பூமியின் வளைவினுடன் பொருந்தும். இந் நிலையில் வெடிகுண்டு பூமியை அடையாது. ஆனால், அந்த குண்டு 320 கி.மீ. உயரத்தில் பூமியைச் சுற்றி விழுவதில் தொடர்ந்து சென்று கொண்டேயிருக்கும். இதனைப் படத்தில் (படம் - 6) கண்டு தெளிக.
வெடிகுண்டு கிட்டத்தட்ட விநாடிக்கு எட்டு கி.மீ. வீதம் (மணிக்கு 28,800 கி.மீ. வீதம்) செல்லுங்கால் அதன் வேகம் பூமியின் கவர்ச்சி ஆற்றலுடன் சமநிலையாகி விடுகின்றது. இந்த வேகத்தில் அது கீழே விழாது ; பூமியின் சுற்று: வழியில் (Orbit) தொடர்ந்து சென்றுகொண்டே இருக்கும். எளினும், பூமிக்கு 320 கி. மீட்டருக்குமேல் 960 கி.மீ. வரையிலும்கூடச் சில காற்றுத் துகள்கள் உள்ளன. இவை குண்டின் வேகத்தை மட்டுப்படுத்துகின்றன ; இதனாலும் பூமியின் கவர்ச்சி ஆற்றலாலும் குண்டு பூமியில் விழுகின்றது. விண்வெளிக்கலம் இவற்றினூடே செல்லும் பொழுது அதற்கும் இதே நிலை ஏற்படுகின்றது. ஆகவே, விண்வெளிக்கலம், 960 கி. மீட்டருக்கப்பால், காற்றின் உராய்வே இல்லாத வெளியில், கால வரையறையின்றிச் சுற்று வழியில் செல்லவேண்டும். அதன் வேகம் விநாடிக்கு எட்டு கி. மீட்டருக்குக்கீழ் குறைக்கப்பெற்றால், அது பூமியின் கவர்ச்சி ஆற்றலால் கவரப்பெற்றுக் கீழே விழுந்து விடும்.
கிட்டத் தட்ட விநாடியொன்றுக்கு 11.2 கி.மீ. வேகத்தில் (கிட்டத்தட்ட மணிக்கு 40,000 கி.மீ. வேகத்தில்). விண்வெளிக்கலம் பூமிக்கு அப்பால் செல்லும் பொழுது அது பூமியின் கவர்ச்சி ஆற்றலின் இழுப்பினின்றும் தப்பித்து விடும். இத்தகைய கலம் சந்திர மண்டலத்திற்கும் பயணம். செய்தல் கூடும். பூமிக்கு அருகில் காற்று மண்டலத்தின் உராய்வு மிக அதிகமாக உள்ளது. சாதாரணமாகப் பூமிக்கு 160 கி.மீ. அல்லது அதற்குக் குறைந்த உயரத்தில் ஒரு துணைக்கோளின் ஆயுள் ஒரு மணி அல்லது அதற்கும் குறைந்த காலம் ஆகும் என்று மதிப்பிடப் பெற்றுள்ளது. 320 கி.மீ. உயரத்தில் அது பல வாரங்கள் வரை சுற்று வழியில் தங்கலாம். 480 கி.மீ. அல்லது அதற்கும் மேற்பட்ட உயரத்தில் மிகமிகக் குறைந்த காற்றே இருப்பதால் அஃது அதிக உராய்வினைத் தருதல் இயலாது. ஆகவே, அங்கு ஒரு துணைக்கோள் ஓர் ஆண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட காலம் வரையில் சுற்று வழியில் தங்குகின்றது. இரஷ்யர்களும் அமெரிக்கர்களும் இதுகாறும் விண்வெளியில் மிக உயரத்தில் செலுத்திய ஆராய்ச்சித் துணைக்கோள்கள் விண்வெளியின் பல்வேறு தகவல்களை அனுப்பிய வண்ணம் உள்ளன.
மேற்கூறியவற்றை நினைவில் வைத்துக்கொண்டு பல்வேறு விண்வெளிக் கலங்கள் மேலே சென்ற முறையைக் காண்போம். விண்கலத்தை இயக்குவதற்கு அதனை
இயக்கும் இராக்கெட்டு மிகக் கடும் வேகத்தை அடைதல் வேண்டும். இதற்கு மூன்று அடுக்கு இராக்கெட்டினைப் பயன்படுத்துகின்றனர். இந்த அமைப்பில் மூன்று இராக்கெட்டுகள் ஒன்றன் மேல் ஒன்றாகச் செருகி வைக்கப் பெற்றிருக்கும். உணவு கொண்டு செல்லும் பாத்திரத்தில் அடுக்குகள் செங்குத்தாகச் செருகி நிறுத்தப்பெற்றிருப்பது போல் இந்த இராக்கெட்டுகளும் ஓர் உயர்ந்த தரங்கியுடன் பொருத்தப்பெற்று நிறுத்தப்பெற்றிருக்கும். உச்சியிலுள்ள மூன்றாவது இராக்கெட்டின் நுனியில் தான் விண்கலம் பொருத்தப் பெற்றிருக்கும். விண்கலம் இயக்கப்பெறுவதற்கு முன்ளர்ப் பல பொறியியல் வல்லுநர்கள் அதிலுள்ள பொறிகள் யாவும் செம்மையாக இயங்குகின்றனவா என்று சோதித்துப் பார்ப்பர். அவர்கள் யாவரும் "சரி" என்று சொன்னதும் முதல் அடுக்கு இராக்கெட்டு இயக்கப்பெறும்; இது சரியாக இயங்கிக் கொண்டிருக்கும் பொழுது, தாங்கியினின்றும் விடுபடும் ; இராக்கெட்டு அமைப்பு விண்ணை நோக்கிப் பாய்ந்து விரையும்.
மூன்று அடுக்கு இராக்கெட்டு. சற்றேறக்குறைய நாற்பத்தெட்டு கி.மீ. உயரம் செல்லும்பொழுது அதன் வேகம் மணிக்குச் சுமார் 4,800 கி.மீ. இருக்கும். அதிலுள்ள எரிபொருள் தீர்ந்ததும் அது கழன்று கீழே விழுந்து விடுகின்றது. ஒரே இராக்கெட்டாக இருப்பின் பயனற்ற இதன் கவசத்தை இறுதிவரை வீணாகச் சுமந்து செல்ல வேண்டும் அல்லவா? இதனை நழுவவிட்டு விடுவதால், மொத்த அமைப்பின் எடை மிகக் குறைந்து. அது மேலே செல்வதற்கு எளிதாகின்றது. முதல் இராக்கெட்டு நழுவுவதற்கு முன்னர். இரண்டாவது அடுக்கு இராக்கெட்டு அதிலுள்ள தானியங்கு அமைப்பால் இயக்கப்பெறுகின்றது. இது செல்லும் திசையில் ஒரு மாற்றம் உள்ளது. இதுமேல் நோக்கிச் செங்குத்தாகச் செல்லாமல் சுமார் 45° சாய்வில் விரைந்து செல்கின்றது. இங்ஙனம் செல்வதற்கேற்றவாறு இதன் திறந்த வால்பகுதி சாய்வாக அமைக்கப் பெற்றிருக்கும். இதன் வழியாக வெளியேறும் வாயுக்கள் சாய்வாகப் பீறிடுவதால் இராக்கெட்டு அதே சாய்வில் எதிரான திசையில் பாய்ந்து செல்லும். இச் செயல் நியூட்டனின் விதியைத் தழுவியது என்பதை நாம் அறிவோம்.[2] இராக்கெட்டின் அமைப்பு அடர்த்திமிக்க காற்றைக் கடந்துவிட்டபடியால், இரண்டாவது அடுக்கு இராக்கெட்டு அதிக வேகத்தை எய்துகின்றது. கிட்டத்தட்ட 160 கி.மீ. உயரத்தில் அதன் வேகம் மணிக்கு 19,200 கி.மீ. ஆதிவிடுகின்றது.
இந்நிலையில் இராக்கெட்டு அமைப்பின் நுனியிலுள்ள கூம்பிய வடிவத்திலுள்ள மூக்குப் பகுதியும் விடுபட்டுக் கீழே விழுந்து விடுகின்றது. காற்றைத் துளைத்துக்கொண்டு விரைவதற்காக அமைக்கப்பெற்ற இப் பகுதிக்குக் காற்றே இல்லாத அந்த உயரத்தில் வேலை இல்லை அல்லவா? தவிர, இங்ஙனம் இது கழன்று விழுந்து அமைப்பின் எடையைக் குறைப்பதால் அதன் வேகம் மேலும் அதிகரிப்பதற்கு வழி ஏற்படும் அன்றோ? இரண்டாவது அடுக்கு இராக்கெட்டிலுள்ள எரி பொருள் தீர்ந்ததும் அதுவும் கழன்று நழுவுகின்றது. இப்போது எஞ்சியுள்ள மூன்றாவது அடுக்கு இராக்கெட்டு தானியங்கு அமைப்பால் இயங்கத் தொடங்குகின்றது. அது தான் செல்லும் திசையில் சிறிது சிறிதாக மாறிக் கொண்டே செல்லும். இறுதியாக அது பூமிக்குக் கிடைமட்டமான திசையில் செல்லுங்கால் அதன் வேகம் மணிக்கு 28,800 கி.மீ. ஆகி விடுகின்றது. இந்நிலையில் அதிலுள்ள வேருெரு தானியங்கு அமைப்பு இயங்கி அதன் பிடியிலுள்ள துணைக்கோளை விண்கலத்தை விடுவிக்கின்றது.
துணைக்கோளுக்கும் மூன்றாவது அடுக்கின் வேகம் இருப்பதால் அது பூமியைச் சுற்றி ஓடி வருகின்றது. அது வட்டவழியில் சுற்றி வரவேண்டுமானால் அதன் வேகம் அதன் உயரத்திற்கேற்ற சுற்றுவழி வேகமாக (Orbital velocity) அமைதல் வேண்டும். மேலும், அது பூமிக்குக் கிடைமட்டமான திசையில் வீசப் பெறுதல் வேண்டும். இந்த இரண்டு கூறுகளிலும் ஒரு சிறிது மாறுதல் ஏற்படினும் அது நீள் வட்டச் சுற்று வழியிலேயே +Elliptical orbit) சுற்றிவரும். மூன்றாவது அடுக்கு இராக்கெட்டிலுள்ள எரி பொருள் தீர்ந்ததும் அதுவும் துணைக்கோளுடன் சுற்றி வருவதுண்டு. ஆனால், அதிலிருந்து எவ்விதமான எடு கோள்களும் நமக்குக் கினடப்பதில்லை. சாதாரணமாக இதுவும் நழுவிக் கீழே வீழ்ந்துவிடுகின்றது. இங்ஙனம் துணைக்கோளின் - விண்கலத்தின் வேகம் அதிகரிக்க எல்லா வழிகளும் மேற்கொள்ளப் பெறுகின்றன. அகப்பற்றையும் புறப்பற்றையும் நீக்கிய ஆன்மா வீட்டுலகத்தை நோக்கி விரைவதுபோல், மூன்று அடுக்கு இராக்கெட்டுக் கவசங்களையும் மூக்குப் பகுதியையும் நீக்கிய விண்கலம் விண்வெளியில் விரைந்து செல்லு கின்றது.
மேற்கூறிய வகையில் தான் இதுகாறும் இயக்கப்பெற்ற ஆராய்ச்சித் துணைக்கோள்களும், விண்வெளி வீரர்களை ஏற்றிச் சென்ற விண்கலங்களும் இயக்கப்பெற்றன. இராக்கெட்டுப் பொறிஞர்கள் பல்வேறு பொறியியல் நுணுக்கங்களை ஆய்ந்து விண்கலத்தின் வேகம் அதிகரிப்பதற்கேற்றவாறு இராக்கெட்டு அமைப்பினை உருவாக்கி வருகின்றனர்.
இவ்விடத்தில் இன்னொரு முக்கியச் செய்தியையும் நினைவில் கொள்ள வேண்டும். பூமியினின்றும் திங்களுக்கு ஏகுவதையும், அங்கிருந்து மீண்டும் நிலவுலகிற்குத் திரும்புவதையும் முன் இயலில் விளக்கினோம் அல்லவா? இந்தச் செயல் முழுவதிலும் மேற்கொள்ளப் பெறும் ஊர்தியின் நேர்வேக அளவைப்பற்றி ஒரு சிறிது அறிந்துகொள்வோம். ஒருவழிப் பயணத்திற்கு மட்டிலும் நமக்குத் தேவையான குறைந்த வேகம் மணிக்கு 40,000+8,400=48,400 கி.மீ. ஆகின்றது. பயணம் - முழுவதற்கும் இந்த வேகத்தின் இரண்டு மடங்கும், அதற்குமேல் சேம நிலையில் சிறிதும் இருக்க வேண்டியது இன்றியமையாததாகின்றது. எனவே, ஒரே சமயத்தில் தேவையிராவிடினும் மணிக்கு 1,12,000 கி.மீ. நேர் வேகம் இல்லாது இப்பணியை - நாம் மேற்கொள்ள இயலாது. இந்த நேர் வேகத்தை உண்டாக்குவதற்கேற்ற எரி பொருள் முழுவதையும் நாம் ஊர்தியில் சுமந்து செல்ல முடியாது.
நம் அன்றாட வாழ்விலும் மேற்கூறியது போன்ற நிலை குறுக்கிடுகின்றது. நாம் வடக்கே இமயமலையின் அடிவாரத்தி விருந்து 'நித்தம் தவம்புரி குமரி எல்லைக்கு' மோட்டார் காரில் பயணம் செய்வதாகக் கொள்வோம். இவ்வளவு நெடுந்தொலைவிற்குத் தேவையான பெட்ரோலைக் கொள்ளக் கூடிய கொள்கலன் எந்தக் காரிலும் இருக்கமுடியாது. ஆகவே, நாம் என்ன செய்கின்றோம் ? வழியில் பல இடங்களில் அமைக்கப்பெற்றிருக்கும் பெட்ரோல் நிலையங்களில் அதனைப் பெறுகின்றோம். இங்ஙனமே சந்திரனை நோக்கிப் பயணம் செய்யும் விண்வெளிக்கலமும் பூமிக்கும் திங்களுக்கும் இடையில் எங்கோ விண்வெளியில் நிறுவப் பெற்றுள்ள விண்வெளி எரி பொருள் நிலையத்தில் தனக்குத் தேவையான எரி பொருள்களைப் பெற்றுக்கொள்ள வேண்டிய நிலை ஏற்படுகின்றது. இரஷ்யர்களும் அமெரிக்கர்களும் இதனைச் சமாளிக்க வேறுபட்ட இரண்டு திட்டங்களில் பணியாற்றி வருகின்றனர். பூமியைச் சுற்றியுள்ள விண்வெளியில் ஏதோ ஒரு சுற்றுவழியில் விண்வெளி நிலையத்தை அமைத்துத் தேவையான எரி பொருள்களை அங்குச் சேமித்து வைக்க எண்ணுகின்றனர் இரஷ்யர்கள். அமெரிக்கர்களோ முதலில் சந்திரனைச் சுற்றி வட்டமிடவும் (அப்போலோ - 8 சுற்றியதைப்போல்) அதன் பிறகு சந்திரனது தரையில் ஒரு சிறிய விண்வெளிக்கலத்தின் மூலம் இறங்க வேண்டும் எனவும் (அப்போலோ - 11இல் நடைபெற்றதுபோல்) திட்டமிடுகின்றனர். எதிர்காலத்தில் இவை அன்றாட நிகழ்ச்சிகளாகப் போவதை நாம் காணத்தான் போகின்றோம்.