इस्रोची अस्मानी झेप : भारतीयांचा अभिमान उंचावणारा उपग्रह 'जीसॅट 19'

डॉ. अनिल लचके
शुक्रवार, 16 जून 2017

आपल्या देशाला नुकतच स्वातंत्र्य मिळालं होतं तेव्हा "भारत अजून सायकलयुगात आहे," असं म्हटलं जायचं. ते खरंय! भारताचा पहिला अग्निबाण 21 नोव्हेंबर 1963 रोजी केरळमधील थुंबा या छोट्या नारळीबनातील एका चर्चच्या आवारातून आकाशात सोडायचं ठरलेलं होतं. या सांदीकोप-यातील खेड्यात जायला धड रस्ता आणि एकही वाहन नव्हतं. सहाजिकच त्यावेळी सायकल सारख्या छोट्या आटोपशीर वाहनाच्या कॅरिअर वरून नियोजित रॉकेट दोन कर्मचा-यांनी आणलेलं होतं. आकाशात झेपावणारं हे रॉकेट जेमतेम 10 किलोग्रॅम वजनाचं होतं. त्याला "पेन्सिल रॉकेट" म्हटलं गेलं. तरीही त्याच्या प्रक्षेपण सोहळ्यासाठी शास्त्रज्ञ डॉ. होमी भाभा आवर्जून उपस्थित होते.

आपल्या देशाला नुकतच स्वातंत्र्य मिळालं होतं तेव्हा "भारत अजून सायकलयुगात आहे," असं म्हटलं जायचं. ते खरंय! भारताचा पहिला अग्निबाण 21 नोव्हेंबर 1963 रोजी केरळमधील थुंबा या छोट्या नारळीबनातील एका चर्चच्या आवारातून आकाशात सोडायचं ठरलेलं होतं. या सांदीकोप-यातील खेड्यात जायला धड रस्ता आणि एकही वाहन नव्हतं. सहाजिकच त्यावेळी सायकल सारख्या छोट्या आटोपशीर वाहनाच्या कॅरिअर वरून नियोजित रॉकेट दोन कर्मचा-यांनी आणलेलं होतं. आकाशात झेपावणारं हे रॉकेट जेमतेम 10 किलोग्रॅम वजनाचं होतं. त्याला "पेन्सिल रॉकेट" म्हटलं गेलं. तरीही त्याच्या प्रक्षेपण सोहळ्यासाठी शास्त्रज्ञ डॉ. होमी भाभा आवर्जून उपस्थित होते. देशी अग्निबाण प्रज्वलित होताच झपाट्याने सोडियमच्या पिंगट वाफा आणि धूर सोडत आकाशाकडे झेपावला आणि काही किलोमीटर वरती गेला. त्याच बरोबर आजूबाजूच्या खेड्यातील असंख्य गावक-यांचा माना आणि अभिमानही उंचावला. नंतर रॉकेट किंवा पार्टस काहीसे मोठे असल्याने बैलगाडीतून आणावे लागले. लवकरच सायकल आणि बैलगाडीयुग मागे पडून देशाने अवकाशयुगात प्रवेश केला.

या वाटचालीत अभिमान बाळगण्यासारखे अनेक टप्पे भारतीय अवकाश संस्थेने (इस्रोने) ओलांडले आहेत. चांद्रयान, मंगळयान तसेच पीएसएलव्हीच्या साहाय्याने एकाच उड्डाणात 104 उपग्रह नियोजित कक्षेत सोडण्याच्या अचाट तंत्रामुळे इस्रोबद्दल जगभरात आदर (किंवा दबदबा म्हणा हवं तर) वाढला आहे. इस्रोने 23 देशांचे 180 उपग्रह नियोजित कक्षेत सोडलेले आहेत आणि त्यात अमेरिकेसारख्या प्रगत देशाचे 115 उपग्रह आहेत. मात्र ते सर्व पीएसएलव्ही मार्फत सोडण्यात आले. यात भर म्हणून 5 जून 2017 रोजी गोरज मुहूर्तावर इस्रोने जीएसएलव्ही मार्क 3 मार्फत आता पर्यंतच्या वाटचालीतील सर्वांत जड (640 टन) प्रक्षेपकाचं यशस्वी प्रक्षेपण केलंय. दोनशे हत्तीचं वजन तेवढं असतं! इस्रोचे तंत्रज्ञ एवढ्या विशाल प्रक्षेपकाला गमतीने "फॅट बॉय" म्हणायचे. त्याच्यामार्फत भूसंलग्न कक्षेत पाठवायच्या जीसॅट-19 उपग्रहाचे वजन तीन हजार एकशे छत्तीस किलोग्रॅम आहे आणि हा आत्ता पर्यंतच्या सर्व उपग्रहात सर्वांत जड आहे. पण ही एक केवळ "वजनदार" कामगिरी आहे असं नाही, तर अवकाशात अंतराळवीर पाठविण्याच्या तयारीचा एक महत्त्वपूर्ण भाग आहे. जीसॅट-19 उपग्रह दळणवळणाशी संबंधित असून त्याला एचटीएस (हाय थ्रू पुट) म्हणतात कारण तो माहितीची देवाण-घेवाण उच्च क्षमतेने करतो. याचा अर्थ त्यातील ट्रान्सपॉण्डर शक्तिशाली आहे. तथापि ही "कामयाबी" हासील करताना आपल्या वैज्ञानिकांना हताश करणारे अनेक अपयशी प्रसंग समोर उभे ठाकले होते. भारतरत्न अब्दुल कलाम म्हणत असत, "अपयश या रोगावर मात करायची असेल तर आत्मविश्वास आणि कठोर मेहनत ही दोन औषधे हमखास उपयोगी पडतात". ते खरे ठरले.

जीएसएलव्हीच्या साहाय्याने भूसंलग्न किंवा भूस्थिर उपग्रह पृथ्वीपासून 36 हजार किलोमीटर अंतरावरील कक्षेत सोडायचा असतो. तो 24 तासांमध्ये एक पृथ्वी-प्रदक्षिणा पूर्ण करतो. पृथ्वीलाही स्वतःभोवती एकदा फिरण्यासाठी 24 तास लागतात. सहाजिकच या कक्षेत फिरणारे उपग्रह जणू आहे तिथेच आहेत, म्हणजे भूस्थिर आहेत असं वाटतं. याचा अर्थ जीएसएलव्ही मार्क-3 मार्फत सोडलेला जीसॅट-19 उपग्रह भारताच्या भूमीवरील अवकाशात जणू "अढळपद" मिळवून निदान 10 वर्षे तरी सेवा देणार आहे. या कक्षेत सोडलेला प्रक्षेपणाच्या पहिल्या टप्प्यातील इंजिन घनइंधन प्रज्वलित करून मोठा रेटा देईल. दुस-या टप्प्यातील इंजिन "विकास" नावाचे आहे. ते द्रवरूप इंधन वापरते. अखेरच्या तिस-या टप्प्यातील कक्षेत मात्र उपग्रह अतिशय तंतोतंतपणे सोडणं, हा एक तंत्रज्ञानातील कलात्मक भाग असतो. त्यासाठी क्रायोजेनिक इंजिन अत्यावश्‍यक आहे. अंतराळ तंत्रज्ञानात भारताची घोडदौड रोखण्यासाठी अमेरिका आणि रशिया यांनी आपल्याला क्रायोजेनिक इंजिन (विकत) देण्यास नकार दिला. इस्रोच्या संशोधकांनी ही "इष्टापत्ती" मानून कंबर कसली. खूप वेळ लागला पण संपूर्ण स्वदेशी बनावटीचे क्रायोजेनिक इंजिन तयार झालं. काही वर्षं इस्रोला यशापयशाचा लपंडाव खेळावा लागला. दरम्यान जीएसएलव्हीची 7 प्रक्षेपणे झाली होती, त्यातील 4 अपयशी ठरली, 2 यशस्वी झाली आणि एका प्रक्षेपणास अंशतः यश मिळाले.

क्रायोजेनिक इंजिन म्हणजे काय?
घन इंधन (प्रॉपेलंट) वापरून जे अग्निबाण अंतराळात झेपावतात त्यावर पूर्णतः नियंत्रण ठेवणं तांत्रिकदृष्टीनं अवघड असतं. असे इंजिन वजनाने जड आणि त्या प्रमाणात अग्निबाणाला पुरेसा रेटा देणारे नसते. द्रवरूप इंधनावर कार्य करणारी इंजिने अग्निबाणावर नियंत्रण करण्यासाठी तुलनेने सुलभपणे वापरता येतात. तथापि हायड्रोजन आणि ऑक्‍सिजन (प्राणवायू) हे दोन वायू इंधन म्हणून कमालीचे कार्यक्षम असतात. हायड्रोजन वायूला द्रवरूप स्थितीत ठेवायला उणे दोनशे त्रेपन्न आणि ऑक्‍सिजसाठी उणे एकशे त्र्याऐंशी अंश सेल्सिअस तापमान लागते. दोन्ही वायू एकत्र आले की, क्षणात पाणी (वाफ) तयार होऊन प्रचंड ऊर्जा तयार होते. प्रसरण पावलेली वाफ रॉकेट मधून बाहेर पडते. न्यूटनचा तिसरा नियम आहे. प्रत्येक क्रियेला तितकीच (पण उलट दिशेने) प्रतिक्रिया असते. या क्रियेतून रॉकेट गुरुत्वकर्षणाच्या विरुद्ध "पुढे" झेपावते.

ज्या रॉकेटमधून द्रवरूप हायड्रोजन आणि द्रवरूप ऑक्‍सिजन घेऊन जायचा आहे, त्या मधील सिलिंडर खास उष्णतारोधक आवरणात ठेवावी लागतात. क्रायोजेनिक इंजिनातील सर्वांत गुंतागुंतीचा भाग म्हणजे जोरदार रेटा देऊ शकणा-या पोकळीची रचना करणे. याला थ्रस्ट असेम्ब्ली म्हणतात.

या भागातच द्रवरूप वायू घेऊन येणा-या नळ्या असतात. त्यासाठी प्रतिसेकंद साडेसहाशे आवर्तन करणा-या पंपाची गरज असते. येथील तापमान तीन हजार अंश सेल्सिअसपर्यंत वाढतं त्या बहुतांशी ताम्र धातूच्या किंवा कधीही न गंजणा-या मिश्रधातूच्या असतात. या भागात किरकोळ दोष राहिला तर स्फोट होणं शक्‍य असतं. भारताने बनवलेल्या अतिशय गुंतागुंतीची बांधणी असलेल्या सीई- 20 या स्वदेशी क्रायोइंजिनाने दिलेली कामगिरी सफाईदारपणे पार पाडली आहे.

जगात भूस्थिर उपग्रहांना योग्य कक्षेत सोडण्यासाठी युरोपियन स्पेस एजन्सी "निष्णात" आहे. भारताची क्षमता काहीशी कमी असली तरी उपग्रह लॉन्च करण्याचा खर्च मात्र बराच कमी आहे. आपलं व्यवस्थापनही उच्च दर्जाचं होतंय.

जीएसएलव्हीच्या अजून चार-पाच यशस्वी मोहिमा पार पाडल्या की आपण अंतराळातील बाजारपेठेत ठसा उमटवू शकतो. भारताचे पहिले उड्डाण 18 डिसेंबर 2014 रोजी झाले. इएसए यांचं पहिले उड्डाण 4 जून 1996 रोजी झाले. आपण सव्वादोन टन वजनाचा उपग्रह भूस्थिर कक्षेत पाठवू शकतो. त्यांचा अनुभव आपल्यापेक्षा जास्त असून ते आता 5 टन वजनाचा उपग्रह घेऊन जाणा-या 'एरियन-6' ची बांधणी करीत आहेत. त्यांची आणि इस्रोच्या क्षमतेची आपण तुलना करून पाहू:-

इस्रो इ एस ए
जी एस एल व्ही एरिअन

उंची 43.3 मीटर 50.5 मीटर
व्यास 4 मीटर 5.4 मीटर
वजन 640 टन 780 टन
पेलोड 8 टन 20 टन
व्हेईकल टप्पे 3
खर्च (युएस डॉलर) 46 ते 62 165 ते 220

अंतराळ-तंत्रज्ञानात छोटी कामगिरी पार पाडण्यासाठीही भली मोठी गुंतवणूक करावी लागते. मूलभूत सेवा-सुविधा आणि औद्योगिक संस्थानचे पाठबळ असेल, तरच या क्षेत्रात अस्मानी झेप घेता येते. एखाद्या पक्ष्याला आकाशात मोठी झेप घ्यायची असेल तर त्याचे पंख बळकट असावे लागतात. अंतराळ तंत्रज्ञानातील सर्व सामग्री कठोर परीक्षणातून तावून-सुलाखून वापरावी लागते. इस्रोला हे सर्व मोजक्‍या साधन संपत्तीतून पार पाडावं लागतं. उपग्रहांमार्फत मूल्याधिष्ठित सेवा व्यवसाय ऊर्जितावस्थेत येण्याची बरीच करणे आहेत. मुलकी विकासासाठी पाईप लाइन टाकण्यापासून ते भूजल सर्वेक्षण, मत्स्यशेती, सुदूर संवेदन, लष्करी सेवे पासून ते वेगवान इंटरनेट सेवेपर्यंतची माहिती आपल्याला उपग्रहांकडून मिळते. माहिती पाठ्‌वणा-या आधीच्या उपग्रहांची क्षमता प्रतिसेकंद एक गिगाबाईट आहे. जीसॅट-19ची क्षमता त्याच्या चौपट आहे. यामुळे ब्रॉडबॅंड, डायरेक्‍ट टू होम (डीटीएच), मोबाईल सेवा, सुदूर संवेदन अशा अनेक सेवांमध्ये दर्जा प्राप्त होईल. इस्रोची "अँट्रिक्‍स" (अंतरिक्ष) ही एक व्यावसायिक संस्था आहे. त्यांनी गेल्या वर्षी काही सेवा आणि परदेशांचे उपग्रह अंतराळातील विविध कक्षांमध्ये पाठवून 2000 कोटी रुपयांचा फायदा मिळवला होता. येत्या काही वर्षात अंतराळातील जागतिक बाजारपेठेत 300 कोटी डॉलरची उलाढाल होणार आहे. त्यातील निदान 15 टक्के भाग भारताला मिळू शकेल. अंतराळातील असे उत्तुंग उड्डाण घेता घेता भारत एक उत्तुंग आर्थिक झेपही घेऊ शकतो, असं म्हणायला हरकत नाही!

('साप्ताहिक सकाळ'च्या सौजन्याने)