இராக்கெட்டுகள்/ஈர்ப்பு ஆற்றல்

by பேராசிரியர் ந. சுப்புரெட்டியார்

7. ஈர்ப்பு ஆற்றல்

ஈர்ப்பு ஆற்றல் (Gravity) இன்ன தென்பதையும் அஃது இராக்கெட்டுத் துறையில் எங்ஙனம் பங்குபெறுகின்றது என்பதையும் மேலே குறிப்பிட்டோம். இதைச் சற்றுத் தெளிவாக ஈண்டு விளக்குவோம். ஈர்ப்பு ஆற்றல் இல்லையாயின் நாம் இப் பூமியில் நிலைபெற்றிருத்தல் முடியாது. கந்தருவர்கள் போல் வானத்தில் பறந்து கொண்டிருப்போம்! நாம் மட்டிலுமா? பூமியுடன் பொருத்தப்பெறாதிருக்கும் காற்று, நீர், தாமியங்கிகள், நாய்கள், மக்கள் முதலிய அனைத்தும் பூமியை விட்டு நீங்கி வானத்தில் அலைந்து திரிய நேரிடும். இன்னும் கூறப்போனால் பூமியின் நிலையும் அது தான் ; அதுவும் இப்பொழுது இயங்குவதுபோல் ஒரு. குறிப்பிட்ட அயனப் பாதையில் இயங்காமல் எங்கெங்கோ வானத்தில் நிலை கலங்கித் திரியும். ஈர்ப்பு ஆற்றல் மட்டிலும் இல்லையானால் பூமி இல்லை; சூரியன் இல்லை; சந்திரன் இல்லை. ஏன்? இந்த அகிலமே (Universe) இல்லாது போய்விடும். ஆகவே, பொருள்களிடையேயுள்ள கவரும் விசையாகிய ஈர்ப்பு ஆற்றலை நாம் பெற்றிருப்பது நமது நற்பேறு ஆகும்.

அகப்பற்று, புறப்பற்று என்ற இருவகைப் பற்றுக்களையும் நீக்கி வீடுபேற்றில் நாட்டம் செலுத்துவோர், இந்த இருவகைப் பற்றுக்களையும் நீக்குவது அவ்வளவு எளிதன்று என்பதை நன்கு உணர்வர். ஒன்றை நீக்க முயன்றால் பிறிதொன்று இறுகப் பற்றிக் கொள்வதையும் பற்றுக்கள் பஞ்சதந்திரக் கதைகள் போல் நீளுவதையும் நன்கு அறிவர். பொருள்களைப் பூமியினின்று அகற்றுவதிலும் சிரமம் உள்ளது; பூமியின் ஈர்ப்பு ஆற்றல் பொருள்களை இறுகப்

பற்றி நிற்கின்றன. அவை பூமியினின்றும் விடுபடுவது அவ்வளவு எளி தன்று. பூமியினின்றும் பொருள்களை அகற்றுவதற்கு வேலை அல்லது வினை (Work) ஆற்றப்பெறுதல் வேண்டும். பூமியோ மிகப் பெரியது; மிகவும் பளுவானது. பொருள்கள் யாவும் பூமியால் ஈர்க்கப் பெறுகின்றன. ஒரு சிறிய கல்லை எடுத்து வானத்தில் விட்டெறியலாம். மேலே

படம் 19: சிறுவர்கள் கற்களைத் தூக்குதல்

செல்லும் அச் சிறுகல் பூமி ஈர்ப்பதால் கீழே விழுந்து விடுகின்றது. ஒரு சிறிய கல்லை எடுப்பது எளிதாக இருக்கலாம். ஆனால், ஒரு பெரிய கல்லைத் தூக்குவது மிகவும் சிரமம். மேலேயுள்ள படத்தில் ஒரு சிறுவன் ஒரு கல்லைச் சிரமத்துடன் தூக்க முயல்வதைக் காண்க. பூமி அதனைத் திரும்பவும் தன்னை நோக்கி ஈர்ப்பதால் கல் மிகப் பளுவாக உள்ளது.

சிறுவனும் கல்லைத் தூக்கமுடியாமல் திண்டாடுகின்றான் பூமியின் ஈர்ப்பு ஆற்றல் தான் 'எடை' என்று வழங்கப் பெறுவதாக மேலே கூறினோம் அல்லவா? அதனை ஈண்டு நினைவு கூர்க.

நாம் ஒரு பந்தினை மேல் நோக்கி விட்டெறிகின்றோம். அது மீண்டும் பூமியை வந்தடைகின்றது. நாம் எவ்வளவுக் கெவ்வளவு சிரமப்பட்டுப் பந்தினை மேல் நோக்கி எறிகின்றோமோ அஃது அவ்வளவுக் கவ்வளவு மிகவும் உயரத்தில் செல்வதை அறிகின்றோம். புவியின் ஈர்ப்பு ஆற்றலை முற்றிலும் வெல்ல வேண்டுமானால், அஃதாவது அப்பந்து மீண்டும் பூமிக்குத் திரும்பாது மேலேயே போய்க் கொண்டிருக்கவேண்டுமானால், அதனை எவ்வளவு வேகமாகத் தூக்கியெறிய வேண்டும்? அதனை மணிக்கு 25,000 மைல் வேகம் செல்லுமாறு தூக்கி யெறிய வேண்டும்!

பேஸ் பந்தினைத் (Base ball) தூக்கியெறியும் கைதேர்ந்த நிபுணராலும் பந்தினை அவ்வளவு வேகமாகத் தூக்கி யெறிய முடியாது. அவர் மிக உச்ச வேகத்தில் பந்தினைத் தூக்கியெறிந்தாலும் அதன் வேகம் மணிக்கு 100 மைலுக்கு மேற் போகாது. மிக உயர்ந்த ஆற்றல் வாய்ந்த துப்பாக்கியும் குண்டினை மணிக்கு 1,800 மைலுக்கு மேல் சுடும் திறனை அடையவில்லை. ஆகவே, ஏதாவது ஒரு பொருளை அது புவியீர்ப்பு ஆற்றலினின்றும் விடுபடும் அளவுக்கு மிகவும் உயரமாகச் செல்லுமாறு தூக்கியெறிய வேண்டுமாயின் அஃது ஒரு பெரிய பிரச்சினையாக இருப்பதை நாம் நன்கு உணரலாம். இதனை எதிரேயுள்ள படம் விளக்குகின்றது. ஒரு பொருளை மணிக்கு 25,000 மைல் வேகத்தில் செல்லுமாறு அனுப்பக்கூடுமாயின், அது பூமியின் இழுப்பின் எல்லையைக் கடந்து விடும்; இந்த வேகம் "விடுபடும் நேர் வேகம்" (Escape velocity) என்று வழங்கப்பெறுகின்றது.

படம் 20: பந்தினை மேல் நோக்கி எறிதல்

இராக்கெட்டுகள் மேற்கூறிய செயலை நிறைவேற்றுதல் கூடும். அறிவியலறிஞர்கள் இதனை உறுதியாக நம்புகின்ற னர். தேவையான உந்து விசையைப் பெறுவதற்கேற்றவாறு போதுமான அளவு எரிபொருளை ஓர் இராக்கெட்டு எரிக்கக் கூடுமாயின், அஃது இராக்கெட்டின் வேகத்தைத் தொடர்ந்து அதிகரிக்கச் செய்கின்றது. ஓர் இராக்கெட்டு தன்னுள்ளே வளர்த்துக் கொள்ளக்கூடிய “தள்ளும்” அளவே உந்து விசை என்பது. அஃது இராத்தல்களில் அளக்கப் பெறுகின்றது. செருமானியர் நிருமாணித்த வி-2 இராக்கெட்டின் எடை 28,000 இராத்தல்கள்; அதன் உந்து விசை 56,000 இராத்தல்கள். அதன் உந்து விசை அதனைப் பூமியினின்றும் உயரே தூக்குவதற்குப் போதுமானது. உந்து விசையின் அளவு (1) எரிபொருள்கள் எரியும் வேகத்தையும், (2) அதனால் விளையும் வெப்ப வாயுக்கள் வெளியேறும் நேர் வேகத்தையும் பொறுத்தது. ஓர் இராக் கெட்டு பீறிடும் வாயுக்களைக் கூர் நுனிக் குழல் வழியாக வெளிப்படுத்தக்கூடிய வேகமே அதன் வெளியேறு நேர் வேகம் (Exhaust velocity) என்பது. வி-2 இராக்கெட்டின் வெளியேறு நேர்வேகம் வினாடிக்கு 6000 மைல்கள். நவீன இராக்கெட்டுப் பொறிகளின் வெளியேறு நேர் வேகம் இதனைவிட மிக அதிகமாகவே உள்ளது.

மேற்கூறியவற்றை நோக்கும் பொழுது இராக்கெட்டினுள் போதுமான அளவு எரி பொருள்களை (Fuels) அடைப்பது முதல் பிரச்சினையாகின்றது. இன்று நமக்குக் கிடைத்துள்ள எரிபொருள்களைக் கொண்டு ஓர் ஒற்றை இராக் கெட்டு ‘விடுபடும் நேர் வேகத்தை’ அடைய முடியாது என்று அறிவியலறிஞர்கள் ஒப்புக்கொள்ளுகின்றனர். இராக்கெட்டின் பத்தில் ஒன்பது பாகம் எரிபொருள்களும், அதன் ஒருபாகம் எரிபொருள் தொட்டிகள், பொறிகள் தங்குமிடம் முதலியவைகளும் அடங்குமாறு ஓர் இராக் கெட்டு அமைக்கப்பெற்றாலும், பாதியளவு ‘விடுபடும் நேர் வேகத்தைக்’கூட அஃது அடைதல் இயலாது. அத்ததைய இராக்கெட்டு ஒன்று தன்னுடைய எரிபொருள்கள் முற்றி லும் தீர்ந்து போவதற்குள் மணிக்கு 10,000 மைல்களுக்குக் கீழுள்ள வேகத்தையே அடைகின்றது.

எனினும், இராக்கெட்டுகளைக்கொண்டு புவியீர்ப்பு ஆற்றலை நாம் வென்று விடலாம். ஒன் றன்மீது ஒன்றாக இரண்டு அல்லது மூன்று இராக்கெட்டுகளை அமைத்து இதனை எளிதில் நிறைவேற்றலாம். இவ்வாறு அமைக்கப் பெறும் இராக்கெட்டு பல்நிலை இராக்கெட்டு (Multi-staged) எனப்படும். பெரும்பாலான எரி பொருள்களையும் எடையையும் சுமந்துகொண்டுள்ள முதல் இராக்கெட்டு சுடப் பெறுகின்றது; இந்நிலையில் இஃது ஏனைய இராக்கெட்டுகளைத் தன்மீது வலித்துக் கட்டப்பெற்ற நிலையிலிருக்கும். இந்த முதல் இராக்கெட்டு காற்றின் பெரும்பாலான உராய்வினையும் (Friction) பூமியின் கவர்ச்சியாலுண்டாகும் இழுப்பினையும் வெல்லுகின்றது. இதிலுள்ள எரி பொருள்கள் முடிவுறும் தறுவாயில் இரண்டாவது இராக்கெட்டு சுடப் பெறுகின்றது. முதல் இராக்கெட்டு தானாகக் கழன்று கொண்டு அதனுடன் பொருத்தப்பெற்றுள்ள மெல்லிய உருக்குக் கம்பிவலையால் செய்யப்பெற்றுள்ள குதி குடை (Parachate) விரிந்து கொள்ளுகின்றது. இந்த இராக்கெட்டுப் பகுதியைப் பெரும்பாலும் கடலில் விழும்படி செய்து அதைப் பழுது பார்த்து மீண்டும் பயன்படுத்துகின்றனர். இது கழற்றப் பெற்றவுடன் பலநிலை இராக்கெட்டின் மொத்த எடையின் அளவும் பருமனும் குறைந்து போகின்றன. இரண்டாவது இராக்கெட்டு எரிந்து முடிந்ததும் அதுவும் முதலாவதைப் போலவே கழற்றப்பெற்று நீக்கப்

பெறுகின்றது. பிறகு மூன்றாவது இராக்கெட்டு சுடப்பெறுகின்றது. அஃது எரிந்து முடியும் சமயத்தில் அதன்மீது வைக்கப்பெற்றுள்ள பொருள் (எ-டு. துணைக் கோள் )சுடப் பெறுகின்றது. இப்பொருளே பூமியைச் சுற்றி வருகின்றது. இராக்கெட்டுகள் பூமியில் விழும் இடங்களை இராடார் (Radar) என்ற கருவிகளால் கண்டறிகின்றனர்.

படம் 21; பல நிலை ரொக்கெட்டின் தத்துவத்தை விளக்குவது.
எவரெஸ்டுக்குச் செல்லும் முயற்சியும் பல நிலை இராக்கெட்டின்
அமைப்பும் படத்தில் ஒப்பிட்டு விளக்கப்பெற்றுள்ளது.

உயர்ந்த மலைச்சிகரத்தின்மீது ஏறுவோர் கையாளும் துறை நுணுக்கத்தை (Technique) அறிந்து கொண்டால் பல நிலை இராக்கெட்டின் தத்துவம் தெளிவாகப் புலனாகும். சர் ஜான் ஹண்ட் குழுவினர் 1953 இல் இளவேனிற் காலத்தில் (Spring) எவரெஸ்டுக் கொடுமுடியின் உச்சியை அடையப் புறப்பட்டபொழுது அக்குழுவில் மலையேறுவோர் பதின்மூன்று பேரும் அவர்களுக்கு உணவு, தேவை யான பிறபொருள்கள் இவற்றைச் சுமந்து செல்ல மூட்டை முடிச்சுக்களைத் தூக்குவோர் பேரெண்ணிக்கையிலும் இருந்தனர். இம்முறையில் தான் 24,000 அடி உயரத்தில் நன்முறையிலமைந்த பாடிவீடு அமைப்பதற்கு அவர்கட்கு இயலுவதாக இருந்தது. அந்த இடத்திலிருந்து மூவர் மட்டிலும் ஒரு சிறு அளவு உணவினையும் தளவாடத்தையும் சுமந்து கொண்டு 27,900 அடி வரை சென்று அதன்பிறகு கைவிட்டனர். ஹில்லாரியும் டென்சிங்கும் இவற்றை எடுத்துக்கொண்டு தம்மைத் தளராதிருக்கச் செய்துகொண்டபடியால் அவர்கள் புத்துணர்ச்சியுடன் இருந்து எவரெஸ்டு உச்சியினை அடைந்தனர். அவர்களும் தமக்கு வேண்டிய பொருளையும் தளவாடத்தையும் சுமந்து செல்லும்படி நேரிட்டிருந்தால் அவர்கள் எவரெஸ்டின் உச்சியினை அடைந்திருத்தல் இயலாது. இதனைப் படம் (படம்-21) விளக்குகின்றது.

இந்தத் தத்துவத்தின் அடிப்படையில் தான் பல நிலை இராக்கெட்டு அமைந்தது. ஒரு சிறு இராக்கெட்டு ஒரு பெரிய இராக்கெட்டின்மீது அமைக்கப்பெற்றது; இப்பெரிய இராக்கெட்டு இதனை விடப் பெரிய இராக்கெட்டின்மீது அமைக்கப்பெற்றது. கொள்கையளவில் எத்தனை நிலைகள் தாம் அமையவேண்டும் என்பதற்கு எல்லைக்கோடு ஒன்றும் இல்லை. ஆனால், மூன்றடுக்கு இராக்கெட்டின் பருமனே நமக்கு ஓரளவு அச்சந்தரும் நிலையிலுள்ளது.