ചന്ദ്രയാൻ-3 യാത്ര: റോക്കറ്റ് സയൻസും അടിസ്ഥാന തത്വവും
വിക്ഷേപണം മുതല്‍ സോഫ്റ്റ് ലാന്‍ഡിങ് വരെ നിര്‍ണായക കടമ്പകള്‍ മറികടന്നാണ് ചന്ദ്രയാന്‍ മൂന്നിന്റെ സഞ്ചാരം. പാര്‍ക്കിങ് ഓര്‍ബിറ്റലിലെത്തല്‍, അവിടെ നിന്ന് തുടര്‍ച്ചയായി ഭ്രണപഥമുയര്‍ത്തല്‍, പിന്നീട് ട്രാന്‍ലൂണാര്‍ ഇന്‍ജെക്ഷന്‍, ലൂണാര്‍ ഓര്‍ബിറ്റ് ഇന്‍സേര്‍ഷന്‍, ഭ്രമണപഥം താഴ്ത്തല്‍ അവസാനം സോഫ്റ്റ് ലാന്‍ഡിങ്. ഇങ്ങനെ നീളുന്ന ആ സഞ്ചാരത്തിന്‌റെ ഓരോ ഘട്ടവും കൃത്യമായ കണക്കുകൂട്ടലുകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിലാണ് നിശ്ചയിക്കുന്നത്. ഒരു ചെറിയ മാറ്റം ദൗത്യത്തെ ആകെ അപകടത്തിലാക്കും.
To every action there is an equal on opposite reaction. എല്ലാ പ്രവര്‍ത്തനത്തിനും തുല്യവും വിപരീതവുമായ ഒരു പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം ഉണ്ട്; ന്യൂട്ടന്റെ മൂന്നാം ചലന നിയമം. അതാണ് റോക്കട്രിയുടെ ഹൃദയം. ഉപഗ്രഹങ്ങളെയും പേടകങ്ങളെയും നിശ്ചിത ഭ്രമണപഥത്തിലെത്തിക്കുന്ന ചുമതലയാണ് വിക്ഷേപണവാഹനങ്ങളായ റോക്കറ്റുകള്‍ക്ക്.
റോക്കറ്റ് എഞ്ചിനിലെ ഇന്ധനം ഒരു ഓക്‌സിഡൈസറിന്റെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ ജ്വലിപ്പിക്കുകയും അതിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ബൈപ്രോഡക്റ്റുകളെ ബെല്‍ ആകൃതിയിലുള്ള നോസില്‍ വഴി ഉയര്‍ന്ന സ്പീഡില്‍ പുറത്തേക്ക് തള്ളുകയും ചെയ്യുന്നു. പുറത്തേക്കുള്ള ശക്തമായ ഈ തള്ളല്‍ തിരിച്ച് അതിശക്തമായ ബലം എതിര്‍ദിശയില്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഇതാണ് റോക്കറ്റിനെ മുന്നോട്ടേക്ക് നയിക്കുന്നത്. ശൂന്യാകാശത്ത് റോക്കറ്റ് സയന്‍സ് കുറച്ചു കൂടി എളുപ്പമാണ്. അതല്ല ശക്തമായ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണമുള്ള ഭൂമിയിലെ സ്ഥിതി. ഭൂഗുരുത്വം മറികടന്ന് വേണം സഞ്ചാരം.
ഗ്രാവിറ്റി സംബന്ധിച്ച സർ ഐസക് ന്യൂട്ടന്റെ പീരങ്കി ചിന്താപരീക്ഷണം ഏറെ പ്രധാനപ്പെട്ടതാണ്. ഉയരത്തിലുള്ള ഒരു പര്‍വതത്തിന് മുകളില്‍ നിന്ന് പന്ത് തിരശ്ചീനമായി തൊടുത്താല്‍ ഗ്രാവിറ്റിയോ വായുവിന്റെ ഫ്രിക്ഷനോ ഇല്ലെങ്കില്‍ അത് നേരെ പോകേണ്ടതാണ്. എന്നാല്‍ ഗ്രാവിറ്റിയുടെ സ്വാധീനത്തില്‍ പന്ത് ചെറിയ ദൂരം സഞ്ചരിച്ച് താഴെ വീഴുന്നു. വേഗത കൂട്ടിയാല്‍ ഭൂമിയില്‍ കൂടുതൽ ദൂരം സഞ്ചരിച്ച് ഭൂമിയിൽ. ആ ഉയരത്തിലെ ഓര്‍ബിറ്റല്‍ വെലോസിറ്റിക്ക് തുല്യമാണ് പന്തിന്റെ പ്രവേഗമെങ്കില്‍ പന്ത് വൃത്താകൃതിയില്‍ ഭൂമിയെ ചുറ്റും. ഓര്‍ബിറ്റല്‍ വെലോസിറ്റിക് മുകളിലാണെങ്കില്‍ ദീര്‍ഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ള പാതയില്‍ ഭൂമിയെ ചുറ്റും. ഭൂഗുരുത്വ ബലത്തിന്റെ സ്വാധീനത്തില്‍ നിന്ന് പുറത്തുകടക്കാനുള്ള എസ്‌കേപ് വെലോസിറ്റിക്ക് മുകളിലാണ് പന്തിന്റെ വേഗതയെങ്കില്‍ അത് ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടുന്നു.
ഗ്രാവിറ്റേഷണല്‍ മോഷനുമായി ബന്ധപ്പെട്ട കെപ്ലര്‍ നിയമങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയാണ് ഓര്‍ബിറ്ററി മോഷന്‍. ഒരു ഉപഗ്രഹത്തിന്റെ പിരീഡും സ്പീഡും കെപ്ലര്‍ നിയമത്തിലൂടെ കണ്ടെത്താം. ഭൂമിയുടെ കേന്ദ്രത്തില്‍ നിന്ന് ഭ്രമണപഥത്തിലേക്കുള്ള ദൂരത്തെ മാത്രം ഇത് ആശ്രയിക്കുന്നു. ഉപഗ്രഹത്തിന്റെ ഭാരമടക്കം വിഷയമല്ല. ഇതനുസരിച്ച് ഒരു ഭൂസ്ഥിര ഉപഗ്രഹത്തിന്റെ ഭ്രമണപഥം ഭൂമധ്യ രേഖയില്‍ നിന്ന് 35,786 കിലോമീറ്റര്‍ ഉയരത്തിലാണ്. മണിക്കൂറില്‍ 11,052 കിലോ മീറ്റര്‍ ആണ് വേഗത. പിരീഡ് 23 മണിക്കൂര്‍ 56 മിനിറ്റാണ്.
ഒരുഭ്രമണപഥത്തില്‍ തുടരാന്‍ പേടകത്തെയോ ഉപഗ്രഹത്തെയോ അതിന്റെ കൃത്യമായ വേഗതയില്‍ നിലനിര്‍ത്തേണ്ടതുണ്ട്. ഭൂമിക്ക് അടുത്ത ഭ്രമണപഥത്തിലാണെങ്കിൽ അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഫ്രിക്ഷന്‍ മൂലം പേടകത്തിന്റെ (ഉപഗ്രഹത്തിന്റെ) വേഗത കുറയുന്നു. ഇത് സഞ്ചരിക്കുന്ന ഓര്‍ബിറ്റ് താഴുന്നതിന് ഇടയാക്കുന്നു. പതിയെ അവ ഭൂമിയില്‍ പതിക്കും. ഇത് ഒഴിവാക്കാന്‍ പേടകങ്ങള്‍ക്ക് പിരിയോഡിക് ബൂസ്റ്റിങ് ആവശ്യമാണ്. എന്നാൽ അന്തരീക്ഷമില്ലാത്ത ഇടങ്ങളിൽ ഇത് പ്രശ്നമല്ല.
ഇനി പേടകങ്ങളുടെ വേഗത കൂട്ടിയെന്ന് ഇരിക്കട്ടെ സഞ്ചാര പാത വലുതാകുന്നു. അങ്ങനെ കൃത്യസമയത്ത് കൃത്യമായ ഊര്‍ജം നല്‍കിയാല്‍ ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ വലയത്തില്‍ നിന്ന് പുറത്തുകടക്കാനാകും. അടുത്തുവരുന്ന മറ്റൊരു ഗ്രഹത്തിന്റെയോ ഗോളത്തിന്റെയോ ഭ്രമണപഥം ഇന്റർസെക്റ്റ് ചെയ്യാന്‍ പേടകങ്ങള്‍ക്ക് സാധിക്കുന്നു. ഹോഹ്‌മാന്‍ ട്രാന്‍സ്ഫര്‍ അപ്രോച്ച് എന്ന് ഇത് അറിയപ്പെടുന്നു. ചന്ദ്രയാന്‍ മൂന്നില്‍ മാത്രമല്ല വോയേജര്‍ അടക്കം വിദൂര ഗ്രഹാന്തര പര്യവേഷണങ്ങള്‍ക്ക് അടക്കം ഇത്തരം അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങളാണ് പ്രയോജനപ്പെടുത്തുന്നത്.
