இராக்கெட்டுகள்/பூமியின் துணைக்கோள்கள்
11. பூமியின் துணைக்கோள்கள்
நினைப்பிற்கெட்டாத நெடுங்காலமாகவே பூமியைச் சந்திரன் தொடர்ந்து சுற்றிக்கொண்டுவருகின்றான். சந்திரன் இயற்கையிலுள்ள ஒரு துணைக்கோள். 1957ஆம் ஆண்டு அக்டோபர் 4ஆம் நாளிலிருந்து பூமிக்கு இரண்டு சந்திரர்கள் அமைந்தனர். இரஷ்யர்கள் அனுப்பிய ஸ்புட்னிக்-I என்ற செயற்கைச் சந்திரன் பூமிக்கு மற்றொரு பிள்ளையாக, இயற்கைச் சந்திரனுக்கு ஒரு தம்பி போல, அமைந்தது. அது பூமியை நாள்தோறும் சுற்றிவரத் தொடங்கியது.
அந்த நாளிலிருந்து மனிதனால் படைக்கப்பெற்ற எந்தப் பொருளும் மணிக்கு 6,800 மைல் வீதம் பிரயாணம் செய்யவில்லை. ஆயினும், சூரியனது மறைவிற்குப் பிறகு அல்லது விடியற்காலத்திற்கு முன்பதாகச் சூரியனது ஒளி பளபளப்பான அதன் புறப்பரப்பின்மீது படுங்கால் அது நமது ஊனக் கண்ணுக்கே தென்பட்டது; யாதொரு பொறியினாலும் இயக்கப்பெறாது தானாகவே அது மணிக்கு 18,000 மைல் வீதம் கீற்றுப் போடுவதுபோல் நகர்ந்து கொண்டிருந்தது.
அஃது அந்த இடத்தை எங்ஙனம் அடைந்தது? எது அதனை விழாமல் தாங்கியது? இதனைச் சிறிது விளக்குவோம்.
பூமிக்குமேல் 200 மைல் உயரம் அளவு ஒரு மலை இருப்பதாகவும், அங்குப் பூமியின் வளி மண்டலம் இல்லாததாகவும் கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள். இந்த மலையுச்சியின் மீது ஒரு பீரங்கி இருப்பதாகவும் கற்பனை செய்து கொள்ளுங்கள். பூமியின் கவர்ச்சி ஆற்றலின் இழுப்பின்
படம் 35: மலையுச்சியினின்றும் சுடப்பெறும்
வெடிகுண்டு விழும் பாதையைக் காட்டுவது
காரணமாக இந்தப் பீரங்கியினின்றும் படுக்கை மட்டமாகச் சுடப்பெறும் வெடி குண்டு (Slhell) விரைவில் பூமியின் மீது விழும். வெடிகுண்டின் வேகம் எவ்வளவுக் கெவ்வளவு அதிகமாக இருக்கின்றதோ அஃது அவ்வளவுக் கவ்வளவு அதிக தூரம் பிரயாணம் செய்த பிறகே பூமியின் மீது விழும். அதனுடைய நேர் வேகம் அல்லது வேகம் மிக அதிகமாக இருந்தால் வெடிகுண்டின் பாதையின் வளைவு (Curvature) பூமியின் வளைவினுடன் பொருந்தும். இந்நிலையில் வெடிகுண்டு பூமியை அடையாது. ஆனால், அந்தக் குண்டு 200 மைல் உயரத்தில் பூமியைச் சுற்றி விழுவதில் தொடர்ந்து சென்று கொண்டேயிருக்கும்.
அது கிட்டத்தட்ட வினாடிக்கு ஐந்து மைல் வீதம் (மணிக்கு 18,000 மைல் வீதம்) செல்லும்பொழுது பூமியின் கவர்ச்சி ஆற்றலுடன் சமனிலையாகி விடுகின்றது. இந்த வேகத்தில் அது கீழே விழாது, அது பூமியைச் சுற்றி அயனப் பாதையில் (Orbit) பிரயாணம் செய்துகொண்டிருக்கும். எனினும், பூமிக்கு 200 மைலுக்குமேல் 600 மைல் வரையிலும் கூடச் சில காற்றுத் துகள்கள் உள்ளன; இக் காற்றுத் துகள்கள் மனிதனால் படைக்கப் பெற்றுள்ள இந்தச் செயற்கை துணைக்கோளின் வேகத்தை மட்டுப்படுத்தும். 600 மைலுக்கு அப்பால், காற்றின் உராய்வே இல்லாத வெளியில், இத்தகைய செயற்கைத் துணைக்கோள் காலவரையறையின்றி அயனப்பாதையில் செல்ல வேண்டும். செயற்கைத் துணைக்கோளின் வேகம் வினாடிக்கு ஐந்து மைலுக்குக் கீழ்க் குறைக்கப் பெற்றால், அது பூமியின் கவர்ச்சி ஆற்றலால் கவரப்பெற்றுக் கீழே விழுந்து விடும். அத்தகைய ஒரு பொருள் பூமியின் வளி மண்டலத்தினூடே விழும்பொழுது அது காற்றின் மீது உராய்வதால் ஏராள மான அளவு வெப்பம் உண்டாகின்றது. அப் பொருள் பூமியின்மீது விழுவதற்குள் இந்த வெப்பம் அதனை முற்றிலும் எரித்து விடுவதற்கும் காரணமாகலாம்.
கிட்டத்தட்ட வினாடியொன்றுக்கு ஏழு மைல் வேகத்தில் (கிட்டத்தட்ட மணிக்கு 25,000 மைல் வேகத்தில்) ஓர் இராக்கெட்டு அல்லது ஏதாவது ஒரு பொருள் பூமிக்கு அப்பால் செல்லும்பொழுது அது பூமியின் கவர்ச்சி ஆற்றலின் இழுப்பினின்றும் தப்பித்து விடும். இத்தகைய இராக்கெட்டு சந்திரனுக்கும் பிரயாணம் செய்தல் கூடும். பூமிக்கு அருகில் வளி மண்டலத்தின் உராய்வு மிக அதிகமாக இருப்பதால் பூமிக்கு 100 மைல் அல்லது அதற்குக் குறைந்த உயரத்தில் ஒரு துணைக் கோளின் ஆயுள் ஒரு மணி அல்லது அதற்கும் குறைந்த காலம் ஆகும் என மதிப்பிடப்பெற்றுள்ளது. 200 மைல் உயரத்தில் ஒரு துணைக்கோள் பல வாரங்கள் வரை அயனப்பாதையில் தங்கலாம். 300 மைல், அல்லது அதற்கும் மேற்பட்ட உயரத்தில் மிக மிகக் குறைந்த காற்றே இருப்பதால் அஃது அதிக உராய்வினைத் தருதல் இயலாது. ஆகவே, அங்கு ஒரு துணைக்கோள் ஓர் ஆண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட காலம் வரையில் அயனப் பாதையில் தங்குகின்றது.
இவற்றை நினைவில் வைத்துக் கொண்டு ஸ்புட்னிக் - 1[1] சென்ற முறையைக் காண்போம். ஸ்புட்னிக்-1 மூன்றடுக்கு, இராக்கெட்டின் மீது வைக்கப்பெற்றிருந்தது. முதல் இராக்கெட்டு சுடப்பெற்றதும், அஃது ஒன்றேகால் மைல் உயரம் சென்றது; அதன் பிறகு அது திட்டப்படி அமைக்கப்
பெற்றுள்ள ஒரு வழிகாட்டி அமைப்பினால் கட்டுப்படுத்தப் பெற்று ஒரு புறமாகச் சாயத் தொடங்கியது. அதன் பிறகு அது பூமியின் மேற்பரப்பிற்கு 45° சாய்வில் மணிக்கு 4.500 மைல் வீதம் பிரயாணம் செய்து முதல் நிலை மோட்டார் நின்று கீழே விழுந்தது.
படம் 38: ஸ்புட்னிக் - I.
இந்நிலையில் அதன் வேகத்தைத் தணிக்கும் வளிமண்டலம் இல்லை : இப்பொழுது இரண்டாம் நிலை மோட்டார் இயங்கி அதன் வேகத்தை 11, 250 மைலிலிருந்து 12,500 மைல் வரை விரைவாக முடுக்கி விட்டு அதுவும் கழன்று விழுந்தது. அதன்பிறகு தன்னுடைய மூக்கின் மீது சிறிய ஸ்புட்னிக்கைச் சுமந்து கொண்டிருந்த மூன்றாவது (இறுதி) நிலை மோட்டார் ஓர் ஆற்றலற்ற வளை வாகவுள்ள பாதையில் பிரயாணம் செய்தது. இவ்வாறு நூற்றுக்கணக்கான மைல் உயரத்தில் பூமியின் மேற்பரப்பிற்கு இணையாக இருக்குமாறு மேலும் மேலும் சென்றது.
இராக்கெட்டு அனுப்பப்பெற்ற இடத்திலிருந்து 600 மைல் தூரத்திற்குமேல் சென்றதும் குறிப்பிடப்பெற்ற நேரம் வந்தது. இஃது அயனப்பாதையில் நுழைவதற்கேற்ற தருணமாகவே இருந்தது. ஆனால், அது போதுமான
படம் 37: செயற்கைத் துணைக்கோள்
தூக்கி எறியப் பெறுவதைக் காட்டுவது
இப்பொழுது மூன்றாவது நிலை மோட்டார் செயற்படத் தொடங்கியது. இதன் இயக்கம் நிற்கும் தருணத்தில் அது ஸ்புட்னிக்கை வானவெளியில் தூக்கி எறிந்தது. அதன்பிறகு ஸ்புட்னிக் தனியாக வளி மண்டலத்திற்கு மிக உயரத்தில் ஒலியின்றி வேகமாகச் சுற்றத் தொடங்கியது. இனி, இந்தச் சிறிய துணைக்கோள் பூமியின் மீது விரைவாக விழுவதற்குக் காரணமே இல்லை. அப்படி விழுமென்று நினைத்தால் அது நமது தலையின்மீது ஒருநாள் சந்திரனே விழுந்து விடும் என்று நினைப்பது போலாகிவிடும்.
சந்திரன் செல்லும் அயனப்பாதை பூமியிலிருந்து கிட்டத்தட்ட 2,38,000 மைல் உயரத்தில் உள்ளது. அந்த உயரத்திடல் மணிக்கு 2,000 மைல் வேகத்திற்குச் சற்று அதிகமான வேகமே பூமியின் ஈர்ப்பு ஆற்றலை ஈடு செய்வதற்குப் போதுமானது. ஆனால், பூமிக்குமேல் ஸ்புட்னிக்குகள் செல்லும் 100 மைலுக்கும் 3,000 மைலுக்கும் இடைப் பட்ட உயரங்களில் மணிக்கு 18,000 மைல் வேகம் தேவைப்படுகின்றது. ஏனெனில், ஒருவர் பூமிக்கு அருகே நெருங்க நெருங்க ஈர்ப்பு ஆற்றலின் வன்மை மிக அதிகமாக உள்ளது.
நாம் எவ்வளவுக் கெவ்வளவு தொலைவாக (உயரமாக)த் துணைக்கோள்களை அனுப்புகின்றோமோ அவ்வளவுக் கவ்வளவு அவை அதிகமாகப் பயன்படுகின்றன என்பது வெளிப்படை. ஸ்புட்னிக்-1 தோன்றுவதற்கு முன்னதாகவே பூமிக்கு அருகிலுள்ள நிலைமைகளைப்பற்றி ஏராளமான தகவல்களை அறிந்திருந்தோம். ஆனால், வளி மண்டலத்திற்கு அப்பாலுள்ள நிலைமைகளைப்பற்றி ஒரு சிறிதும் நமக்குத் தெரியாதிருந்தது. நாம் துணைக்கோள்களை மிக உயரத்திற்கு அனுப்பினால், அவை அங்கேயே தங்கி விடும்; 400 மைல் உயரத்திலும் மிகச் சிறிய அளவுகள் வளி மண்டலம் இருப்பதால், அவை துணைக்கோள்களின் வேகத்தைப் படிப்படியாகத் தணிப்பதற்குப் போது மானது. வேகம் தணியத் தணியப் பூமியின் ஈர்ப்பு ஆற்றலின் இழுப்பு அவற்றின் உயரத்தையும் இழக்கச் செய்கின்றது. நாளடைவில் அவை படிப்படியாகப் பூமிக்கு அண்மையில் வந்து, இறுதியாக வளி மண்டலத்தில் எரிந்தே போகின்றன.
துணைக்கோள்களை மிகச் சரியான வட்டப் பாதையில் செல்லும்படி செலுத்துவதே முதல் தடையாக இருந்தது. எடுத்துக்காட்டாக, ஸ்புட்னிக்-1இன் உயரம் மிகத் தொலைவான உயரத்தில் (apogee) பூமிக்குமேல் 588 மைலும், அதன் மிக அண்மையான உயரத்தில் (perigee)142 மைலும் தான் இருந்தது. இதனால் ஒவ்வொரு சுற்றிலும் அஃது இறுதியான குறைந்த அளவு காற்று உள்ள வளி மண்டலத்திற்கு வந்து மூன்று மாதகாலமே தங்கும் வாய்ப்பு நேரிட்டது. ஆனால், அதற்குப் பின்னர் அமெரிக்கர்களால் அனுப்பப் பெற்ற வரன்கார்டு-1 (Vanguard-I)[2] என்ற துணைக்கோள் ஒரு நீள்வட்ட அயனப்பாதையில் நுழைந்தது. பூமியினின்றும் மிகத் தொலைவான இடத்தில் பூமி மட்டத்திற்குமேல் அதன் உயரம் 2,453 மைலும், அதன் மிக அண்மையான தூரத்தில் அதன் உயரம் 409 மைலும் இருந்தன. மிக அண்மையான தூரத்திலுள்ள அதன் உயரமே கணக்கிற்கு எடுத்துக் கொள்ளப்பெறாத மிகக் குறைந்த அளவில் அதன் வேகம் தணிந்து கொண்டிருப்பதால், அது கிட்டத் தட்ட ஆயிரம் ஆண்டுகள் விண்வெளியில் தங்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்பெறுகின்றது. அமெரிக்காவும் இரஷ்யாவும் அனுப்பிய துணைக் கோள்கள் பருமனிலும் நோக்கத்திலும் பெரிதும் வேறுபட்டவை. வான்கார்டு-I மிக மிகச் சிறிய ஒரு கோளம். அதன் குறுக்களவு 6½ அங்குலம்; எடையும் 4 இராத்தலுக்குக் குறைவாகவே இருந்தது. ஆனால், அஃது ஒரு விளையாடும் பொம்மையன்று. மிக்க அறிவு நுட்பம் வாய்ந்த பொறியியல் துணையால் 6½ அவுன்ஸ் எடையுள்ள மிகச் சிறிய வானொலியின் அனுப்பும் கருவியும், சூரியனின் கதிர் வீச்சினை அளக்கக்கூடிய 2½ அவுன்ஸ் எடையுள்ள பொறி அமைப்பும் (device), வேறு பல நுண்ணிய கருவியமைப்புக்களும் அதனுள் அமைக்கப்பெற்றன. அந்தத் துணைக் கோளின் ஒரு பகுதியில் ஞாயிற்று மின்கலங்களின் (Solar batteries) வரிசைகள் அமைந்திருந்தன. இவை சூரியனின் ஒளியை உறிஞ்சி அதன் உதவியால் சாதாரண மின்கலங்களைத் திரும்பவும் மின்னூட்டம் பெறச் செய்தன. இதனால் வான்கார்டு-I தொடர்ந்து பூமிக்கு வானொலி எடுகோள்களை (Radio data) அனுப்பிக்கொண்டே இருக்க முடிகின்றது.
ஸ்புட்னிக் II³ ஐப்பற்றி அதிக விளம்பரம் இருந்தது. ஏனெனில், அது தன்னுள் லைக்கா (Laika) என்ற நாயை ஏற்றிக்கொண்டு சென்றது. வான்வெளியில் பிராணிகள் சாகாமல் பிழைத்து வாழுமா என்ப்தைக் கண்டறிவதே. இதன் நோக்கம். லைக்கா ஒரு சிறிய பாதுகாப்பான அறையிலிருந்து கொண்டு (Pressurized cabin) மணிக்கு , 18,000 மைல் வேகத்தில் செல்லுங்கால் அதன் இதயத் துடிப்புக்கள், உடலின் வெப்ப நிலை, பிற நிலைகள் யாவும் அது பாதிக்கப்பெறாத நிலைமையையே காட்டின. ஆயினும், அந்தச் சமயம் இரஷ்யர்கள் அச்சிறு பிராணி திரும்பவும் காற்று மண்டலத்திற்கு வருவதற்குரிய ஒரு நுட்ப முறையைக் கண்டறியாததால், எட்டு நாட்கள் கழித்து வலியற்ற முறையில் அப் பிராணி இறக்கவேண்டிய நிலை ஏற்பட்டது.
இக்காரணத்தால் அப் பிராணி பின்னர்க் கதிர் வீச்சின் விளைவுகளால் மரித்ததா என்று சொல்லுவதற்கு வேறு வழியே இல்லை. அது சிறிது காலம் பிழைத்திருந்தது போல் பிழைத்திருந்திருக்கலாம் என்ற நம்பிக்கையும் பின்னர் அமெரிக்கா அனுப்பிய டார்ப்பிடோ-வடிவ எக்ஸ்புளோரர்-1[3] என்ற துணைக்கோள் ஒரு சில நூறு மைல்களுக்கு அப்பால் வளிமண்டலத்தில் திண்ணிய கதிர் வீச்சு அடுக்கு அமைந்துள்ளது என்று காட்டிய மெய்ம்மையால் இல்லா தொழிந்தது. இந்த அடுக்கு ஒரு சில ஆயிரம் மைல்கள் பரவியுள்ளது என்றும், 600 மைலுக்குமேல் இது மிகத் திண்மையாக உள்ளது என்றும் இன்று நம்பப்பெறுகின்றது. 600 மைல் உயரத்தில் 2 மணி நேரத்தில் ஒரு மனிதன் தாங்கக்கூடிய உச்ச அளவு கதிர் வீச்சினைத் தரும் என்றும், இதற்கு மேலுள்ள உயரங்களில் கதிர் வீச்சின் திண்மை அதிகரிக்கின்றது என்றும், தக்க பாதுகாப்பின்றி இதனூடே செல்லும் எந்த உயிர்ப் பிராணியும் மரித்துவிடும் என்றும் கூறுகின்றனர்.
விளங்காப் புதிராகவுள்ள ‘வான் அல்லென் கதிர் வீச்சு வளைசூழல்’ (Van Allen Radiation Belt) என்ற மண்டலம். தான் முதலில் அனுப்பப்பெற்ற துணைக்கோள்கள் காட்டிய தகவல்களுள் மிக முக்கியமானது. இன்னும் ஆராய்ச்சிகளால் எல்லையற்ற வானவெளியைப்பற்றிய இரகசியமாகவுள்ள பல வியப்புக்குரிய செய்திகளை எதிர் காலத்தில் நாம் பெறப் போகின்றோம்.