गुरुत्वाकर्षण आणि अग्निबाण या अवकाशाच्या संशोधनाशी निगडित असलेल्या विषयांच्या ज्ञानाची थोडी उजळणी करण्याचा प्रयत्न मी या आधीच्या दोन लेखांत केला होता. या लेखांना मिळालेल्या प्रतिसादांसाठी मी वाचकांचा आभारी आहे. चंद्रयानावरील लेखमालिकेतील यानंतरचा तिसरा भाग आज देत आहे. चंद्रयानाची माहिती समजण्यासाठी कांही पूर्वपीठिका असण्याची आवश्यकता आहे असे मला वाटत असल्यामुळे मी ती टप्प्याटप्प्याने देणार आहे.

सर आयझॅक न्यूटन यांनी ज्या काळात गुरुत्वाकर्षणाचा सिध्दांत मांडला तेंव्हा आगगाडीचे इंजिनसुध्दा अस्तित्वात आलेले नव्हते. जमीनीवर चालणारे कोठलेही स्वयंप्रेरित वाहन उपलब्ध नसतांना आभाळात उडणारे वाहन कोठून येणार ? त्यामुळे एस्केप व्हेलॉसिटीसाठी गणित मांडतांना त्या वस्तूला आकाशात गेल्यानंतर कोठलीही बाह्य प्रेरणा मिळणार नाही हे गृहीत धरले होते. त्याचप्रमाणे त्याला वाटेत होणार्‍या कसल्याही अडथळ्याचा विचार केलेला नव्हता. ही सगळीच बौध्दिक कसरत असल्यामुळे त्यासाठी त्यांची एवढी गरज नव्हती. जमीनीवरून एकाद्या वस्तूला एक जोराचा फटका देऊन दर सेकंदाला ११२०१ मीटर इतक्या वेगाने आभाळात उडवून दिले की तो कायमचा तिकडचा झाला. तो कांही पृथ्वीवर परत येण्याची शक्यता नव्हती. एवढाच निष्कर्ष त्यातून काढला गेला होता.

तात्विक चर्चा करीत असतांना कांही गोष्टी आपल्याला ठाऊक असतात तशा कांही नसतात, कांही काल्पनिक गोष्टी गृहीत धरल्या जातात, तर कांही अस्तित्वात असलेल्या अनिश्चित बाबींकडे दुर्लक्ष केले जाते. तरीही या विश्लेषणातून कांही चांगले नवे मुद्दे निघतात. यातूनच प्रगती होत असते. पण प्रत्यक्ष प्रयोग करायच्या वेळेस अस्तित्वात नसलेल्या गोष्टींचा मुळीसुध्दा आधार मिळत नाही, तसेच त्यातल्या अडचणीवर मात केल्याखेरीज तो प्रयोग सफल होत नाही. त्यामुळे प्रत्येक संबंधित गोष्टीचा सखोल विचार करावाच लागतो. यामुळेच विज्ञानाच्या अभ्यासात प्रत्यक्ष प्रयोगांना अनन्यसाधारण महत्व दिले जाते.

गेल्या शतकात जेंव्हा विमाने आकाशात उडू लागली आणि त्यापलीकडे पोचणारे अग्निबाण उडवण्याचे प्रयोग सुरू झाले तेंव्हा त्या संदर्भातल्या इतर बाबी लक्षात घेण्याची आवश्यकता भासू लागली. यातली सर्वात महत्वाची गोष्ट म्हणजे हवेचा विरोध. साधा वाळ्याचा पंखा जरी आपण खूप जोराने फिरवावा असे म्हंटले तरी त्यासाठी मनगटाने जास्त जोर लावावा लागतो. डोळ्यांना जरी हवा दिसत नसली तरी तिचे अस्तित्व यावेळी आपल्याला जाणवते. दर तासाला वीस पंचवीस किलोमीटर या वेगाने वारा आला तर आपले कपडे फडफडायला लागतात, डोक्यावरची टोपी उडते, एका जागी ताठ उभे राहणे आपल्याला कठीण होते. ताशी शंभर दीडशे किलोमीटर वेगाच्या वादळात मोठमोठे वृक्ष उन्मळून पडतात. सेकंदाला अकरा कि.मी. म्हणजे तासाला चाळीस हजार कि.मी. एवढ्या प्रचंड वेगाने एकादी वस्तू हवेतून जायला लागली तर त्याला हवेकडून केवढा निकराचा विरोध होईल याची कल्पना यावरून येईल. या विरोधामुळे त्या वस्तूची गती कमी होणारच. या विरोधाचे परिणाम मात्र गुरुत्वाकर्षणाच्या परिणामापेक्षा वेगळ्या प्रकारचे असतात. ती गतीमान वस्तू खालीवर, पूर्वपश्चिम, उत्तर दक्षिण अशा कोठल्याही दिशेने जात असली तरी पृथ्वी तिला फक्त खालच्या दिशेनेच ओढते. त्यामुळे वर जाणार्‍या वस्तूचा वेग कमी होत होत शून्यापर्यंत पोचतो आणि खाली पडतांना तो वाढत जातो. हवेचा विरोध त्याच्या गतिमानतेला असतो, त्याची जी कांही गती असेल ती या विरोधामुळे नेहमी कमीच होत जाते. दुसरी गोष्ट अशी आहे की गती कमी झाली तर विरोधही कमी होतो, त्यामुळे ती वस्तू पूर्णपणे न थांबता पुढे जातच राहते. हवेच्या या प्रकारच्या घर्षणातून ऊष्णता निर्माण होते आणि त्या वस्तूचे तापमान वाढत जाते. तापवल्यानंतर लोखंडसुध्दा मऊ होते, वितळते आणि जळून त्याचे भस्म होऊ शकते. अतिशय वेगाने पृथ्वीवर पडणार्‍या बहुतेक उल्का याच कारणाने हवेतच नष्ट होतात आणि जमीनीपर्यंत पोचतच नाहीत. त्याचप्रमाणे अतीशय वेगवान अग्निबाण वातावरणातून बाहेर निघण्यापूर्वीच नष्ट होण्याचा धोका असतो.

कोठलीही स्थिर वस्तू गतिमान होण्यासाठी थोडा वेळ लागतो. मोटार सुरू केली की लगेच सर्वाधिक वेग (टॉप स्पीड) पकडत नाही किंवा पंख्याचे बटन दाबताच लगेच तो फुल स्पीड घेत नाही. त्याचप्रमाणे अग्निबाण जमीनीवरून हवेत उडाल्यानंतर त्याने पूर्ण वेग घेण्यापूर्वी कमीत कमी कांही क्षण जातीलच. त्या अवधीत गुरुत्वाकर्षण आणि हवेच्या अवरोधाने त्याची गती कमी होणार असल्यामुळे ती घट भरून काढणे आवश्यक आहे.

एस्केप व्हेलॉसिटीएवढ्या वेगाने निघालेला अग्निबाण आणि त्याच्या आधाराने अवकाशात गेलेले यान पृथ्वीवर परत येणार नाही हे खरे असले तरी पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे अंतराळात उडण्याची त्याची गती कमी कमी होतच असते. त्यामुळे चंद्रापर्यंत पोहोचायला त्याला खूप वेळ लागेल आणि आपल्याला तर त्याने शक्य तितक्या लवकर पोहोचायला हवे असते. शिवाय चंद्राजवळ पोहोचेपर्यंत त्याची गती अगदी कमी झाली असेल तर ते चंद्राकडे खेचले जाऊन धाडदिशी त्यावर आदळेल. त्यामुळे चंद्राच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या तावडीत न सापडता ते यान चंद्राभोवती फिरत राहील अशी योजना करतात. त्यासाठी आधीपासूनच त्या यानाने पुरेसे वेगवान असणे आवश्यक आहे.

याशिवाय आपली पृथ्वी स्वतःभोवती प्रचंड वेगाने फिरत असते त्याबरोबर अग्निबाण आणि यानसुध्दा उडण्यापूर्वीही तितक्याच वेगाने फिरत असतातच. ज्या दिशेने ते आकाशात उडणार असतील त्यानुसार या वेगाचा परिणाम त्यांच्या अवकाशातल्या प्रवासावर होतो. सूर्याचे गुरुत्वाकर्षण पृथ्वीला त्याच्यापासून दूर जाऊ देत नाही. त्यामुळे त्याहूनही अधिक वेगाने पृथ्वी सूर्याभोवती फिरत असते. त्यामुळे पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या कचाट्यातून बाहेर पडल्यानंतर सुध्दा ते यान पृथ्वीबरोबर सूर्याभोवतीसुध्दा प्रदक्षिणा घालतच राहते. चंद्रसुध्दा याच वेगाने असाच सूर्याभोवती फिरत असल्यामुळे चंद्रापर्यंत जाण्यासाठी ही चांगली गोष्ट आहे, पण मंगळाकडे जायचे असल्यास सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षणावर मात करून पुढे जावे लागते. पृथ्वीचे स्वतःभोवती फिरणे आणि सूर्याभोवती भ्रमण हे वेगवेगळ्या 'प्लेन्स' मध्ये होत असल्याकारणाने या दोन्ही गतींचा एक संयुक्त परिणाम यानाच्या गती आणि दिशेवर होत असतो. या सर्व गोष्टींचा विचार करून त्यानुसार उपाययोजना करावी लागते. अशा प्रकारचे यान बनवणे अत्यंत कठीण तसेच खर्चिक असते आणि त्यापासून दृष्य असा कोणताच फायदा आपल्याला लगेच मिळत नाही. म्हणूनच सारे देश त्या भानगडीत पडत नाहीत.

अवकाशात एकादे यान पाठवायचे असेल तर अवकाशात गेल्यानंतर पुढील कामे करण्यासाठी आवश्यक असलेली उपकरणे त्यात ठेवली जातात. तसेच अनेक छोटी छोटी रॉकेट्स व रॉकेट इंजिने त्याला जोडलेली असतात. ते यान, त्याला उडवण्यासाठी आवश्यक असलेला मुख्य अग्निबाण आणि इतर कांही साधनसामुग्रीने युक्त असे एक खास प्रकारचे वाहन (सॅटेलाइट लाँच व्हेइकल) तयार केले जाते. वर दिलेल्या अनेक कारणांमुळे चंद्राकडे पाठवायच्या अग्निबाणाचा वेग एस्केप व्हेलॉसिटीपेक्षा बराच जास्त असावा लागतो. हवेच्या प्रखर विरोधामुळे निदान आज तरी ते अशक्य आहे. ही अडचण दूर करण्यासाठी अनेक उपाय केले जातात. हवेचा विरोध कमी करण्यासाठी त्या वाहनाला त्याचा विशिष्ट आकार दिला जातो. पाण्यात पोहणार्‍या माशांना आणि हवेत उडणार्‍या पक्षांना निसर्गाने जो आकार दिला आहे, तशाच प्रकाराने फक्त समोर टोकदार आणि त्याच्या मागे गोलाकार असा हा आकार असतो. घर्षण कमी करण्यासाठी अग्निबाणाचा आणि वाहनाचा पृष्ठभाग शक्य तितका गुळगुळीत केला जातो. त्याला कोठेही कडा नसतात. उच्च तापमानावरसुध्दा कणखर राहतील अशा विशिष्ट प्रकारच्या मिश्रधातूंचे कवच त्यांना सर्व बाजूंनी दिलेले असते. कोठलेही टोकदार भाग या कवचाच्या बाहेर आलेले दिसत नाहीत.

अशी शक्य असेल तितकी सर्व खबरदारी घेतल्यानंतर देखील पृथ्वीवरून उड्डाण घेऊन ते वाहन थेट तिच्या कक्षेच्या बाहेर जात नाही. अशा वाहनांच्या अग्निबाणांमध्ये दोन किंवा अधिक विभाग (स्टेजेस) असतात. जमीनीवरून उडतांना त्यातल्या पहिल्या स्टेजमधलासुध्दा सगळा जोर क्षणार्धात न लावता तो कांही कालावधीमध्ये सतत लावला जातो. त्यातून बाहेर पडणारा ऊष्ण वायूचा झोत त्याची गती वाढवत नेत त्याला पृथ्वीपासून दोनशे ते हजार किलोमीटर इतक्या उंचीवर नेतो. तोपर्यंत पहिल्या आणि सर्वात मोठ्या स्टेजचा भाग गळून पडतो. त्यामुळे त्या वाहनाचे वजन खूप कमी होते, तसेच हवा अत्यंत विरळ झालेली असल्यामुळे तिचा विरोध जवळ जवळ मावळलेला असतो. या उंचीवर हे वाहन पृथ्वीभोवती प्रदक्षिणा करीत राहते. त्याने तात्पुरती धारण केलेली ही पृथ्वीच्या उपग्रहाची अवस्था चांगली स्थिरस्थावर होईपर्यंत वाट पाहून योग्य त्या क्षणी त्याची दुसरी स्टेज कार्यान्वित केली जाते. त्यानंतर ते अधिक वेगाने पृथ्वीपासून दूर जात चंद्राकडे कूच करते. चंद्राच्या जवळ पोचल्यानंतर त्याला योग्य दिशा देऊन चंद्राभोवती फिरू दिले जाते आणि हळू हळू चंद्रापासून विशिष्ट उंचीवरील कक्षेत राहून विशिष्ट वेगाने त्याचे चंद्राभोवती भ्रमण सुरू राहते. यानाचे हे भ्रमण स्थिरस्थावर झाल्यानंतर त्यातून राष्ट्रध्वज, दुसरे एकादे प्रतीक, वैज्ञानिक उपकरणे, यासारख्या हव्या त्या वस्तू ठेवून एक छोटे यान चंद्राच्या पृष्ठभागावर पाठवले जाते. हे सारे नियंत्रण छोटी छोटी रॉकेट्स व रॉकेट इंजिने यांच्या सहाय्याने केले जाते.

ज्या यानामधून माणूस पाठवला जातो त्या यानाला परत आणून सुरक्षितपणे पृथ्वीवर पोचवण्याची व्यवस्था करावी लागते. तसेच त्या माणसांना जगण्यासाठी लागणारे अन्न, पाणी, हवा वगैरेचा पुरवठा बरोबर न्यावा लागतो. त्या यानाचे अंतर्गत तपमान, हवेचा दाब वगैरे गोष्टी त्या मानवाच्या शरीराला मानवतील इतपत राखाव्या लागतात. हे जास्तीचे काम अधिकच गुंतागुंतीचे असते. मनुष्यहीन यानाचे सर्व नियंत्रण तर इथे राहून करायचे असतेच, सोबत अंतराळवीर गेलेला असला तरी तो कांही इंजिन ड्रायव्हर नसतो, त्या यानाचेसुध्दा जवळ जवळ सर्व नियंत्रण दूरसंचार यंत्रणेने पृथ्वीवरील नियंत्रणकेंद्रातूनच करावे लागते. यासाठी जगाच्या पाठीवर निरनिराळ्या ठिकाणी निरीक्षण केंद्रे आणि संदेशवहनाची केंद्रे स्थापन करावी लागतात. त्याशिवाय त्या अंतराळवीराला सुरक्षितपणे त्यात राहण्याची सर्व तरतूद करावी लागते. इतके हे काम कठीण, गुंतागुंतीचे आणि खर्चिक असते.