उपग्रह

गुरुत्वाकर्षण , अग्निबाण आणि अंतरिक्षात भ्रमण या अवकाशाच्या संशोधनाशी निगडित असलेल्या विषयांच्या ज्ञानाची थोडी उजळणी करण्याचा प्रयत्न मी या आधीच्या तीन लेखांत केला होता. चंद्रयानावरील लेखमालिकेतील यानंतरचा चौथा भाग आज देत आहे. चंद्रयानाला घेऊन जाणारे वाहन पृथ्वीवरून निघाल्यानंतर आधी कांही काळ पृथ्वीभोवती प्रदक्षिणा करीत राहते असे मी मागील लेखात सांगितले होते. म्हणजे आधी त्याला पृथ्वीचा उपग्रह बनावे लागते. याचा अर्थ अधिक चांगल्या प्रकारे समजण्यासाठी या लेखात कृत्रिम उपग्रहांची थोडक्यात माहिती दिली आहे.

शेकडो वर्षांपासून अग्निबाणांचा उपयोग लढायांमध्ये करण्यात येत असला, त्यांच्या मार्‍याचा पल्ला दूरवर आणि जास्त भेदक असला तरीही त्यात अचूकपणा नसल्यामुळे त्यांचा उपयोग मर्यादित प्रमाणातच केला जायचा. दिवाळीतला आकाशबाण उडल्यानंतर तो नेमका कोणत्या दिशेने आणि किती उंच जाईल ते सांगता येत नाही, किंबहुना ते पाहण्यातच त्यातली मजा असते. त्याचप्रमाणे शत्रूसैन्याच्या दिशेने रॉकेट सोडले की ते त्याच्या आसपास कोठे तरी जाऊन कोसळायचे आणि जिथे पडेल तिथे भयानक विध्वंस व्हायचा. त्यामुळे शत्रूसैन्याचा नाश व्हायचा, त्यांचे हत्ती, घोडे, उंट वगैरे प्राणी उधळून इतस्ततः पळायचे, आसमानातून अकस्मातपणे अंगावर कोसळणार्‍या या संकटाला तोंड देणे अशक्य असल्यामुळे गांगरून जाऊन सैनिकांचे मनोधैर्य खच्ची व्हायचे. अशा प्रकाराने तिथे अनागोंदी माजल्यानंतर पारंपरिक शस्त्रास्त्राने सज्ज असलेले सैनिक शत्रूवर हल्ला करायचे. दुसर्‍या महायुध्दानंतर मात्र विज्ञान व तंत्रज्ञानात, विशेषतः इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये विलक्षण वेगाने प्रगती झाली आणि अग्निबाणांची निर्मिती आणि त्यांचे नियंत्रण या क्षेत्रात कल्पनातीत घोडदौड झाली. पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणावर मात करून अग्निबाणांना अवकाशात सोडणे आणि त्याच्या सोबत पाठवलेल्या उपकरणांनी अवकाशातून पाठवलेले संदेश पृथ्वीवर ग्रहण करणे शक्य झाल्यानंतर ते किती उंच गेले हे समजणे शक्य झाले. तसेच पृथ्वीकडे दुरून पाहण्याची एक नवी दृष्टी मानवाला प्राप्त झाली. अंतराळात राहून आणि या दृष्टीचा उपयोग करून घेऊन पृथ्वीवरील माहिती मिळवण्यासाठी प्रयत्न सुरू झाले. दुसर्‍या महायुध्दानंतरच्या काळात अमेरिका आणि रशिया या महासत्तांमध्ये जागतिक वर्चस्वासाठी चुरस लागली होती. १९५७ साली रशियाने स्पुटनिक-१ हा पहिला मनुष्यनिर्मित उपग्रह अवकाशात सोडला. त्याच्या पाठोपाठ स्पुटनिक -२ या उपग्रहासोबत लायका नामक कुत्रीला अंतरिक्षात पाठवून दिले. तिची बिचारीची ती अखेरचीच यात्रा होती. अमेरिकेनेही थोड्याच दिवसांनी म्हणजे १९५८ साली एक्स्प्लोअरर -१ आणि व्हँगार्ड-१ हे उपग्रह एका पाठोपाठ सोडले. त्यानंतर इतर देशांनी आपापले उपग्रह सोडणे सुरू केले आणि ते वाढतच चालले आहे.

आज सुमारे चाळीस देशांनी पाठवलेले तीन हजारावर कृत्रिम उपग्रह वेगवेगळ्या कक्षांमधून पृथ्वीची प्रदक्षिणा करीत आहेत. या कार्यक्रमाची सुरुवात सरकारी प्रयोगशाळांनी केली होती आणि त्यांनी पाठवलेल्या उपग्रहांकडून मिळालेल्या माहितीचा उपयोग मुख्यतः संरक्षण, हवामान, भूसर्वेक्षण आदि सरकारी विभागांनाच होत असे. संदेशवहनाचा उपयोग दूरचित्रवाणी, दूरध्वनी, आंतर्जाल वगैरे माध्यमातून आम जनतेसाठी होऊ लागल्यानंतर त्या कामासाठी अनेक निमसरकारी आणि खाजगी क्षेत्रातल्या संस्था पुढे आल्या किंवा निर्माण झाल्या. त्यांच्या गरजेनुसार विशिष्ट प्रकारांचे उपग्रह तयार करणे आणि त्यांना अंतराळात नेऊन सोडणे हे काम व्यावसायिक तत्वावर होऊ लागले. त्यामुळे आज चाळीस देशांचे उपग्रह अवकाशात असले तरी त्यांची संरचना, आरेखन, निर्माण, उड्डाण वगैरे करण्यात स्वयंपूर्ण असलेले देश कमीच आहेत. त्यांत भारताचा समावेश होतो ही अभिमानाची गोष्ट आहे. याबद्दल कोणाच्या मनात शंका असलीच तर चंद्रयानाच्या यशस्वी उड्डाणाने ती दूर केली आहे.

"रोजचाच चंद्र आज वाटतो नवा नवा " असे प्रेमिकांना वाटत असले आणि रोज दिसणारा चंद्र खरोखरच अल्पशा फरकाने नवा असला तरी तो एकासारखा एकच आहे. हे सर्व कृत्रिम उपग्रह मात्र एकमेकाहून वेगळे असतात. त्यांच्या उद्दिष्टानुसार त्यांची निरनिराळ्या प्रकारांनी वर्गवारी करण्यात आली आहे. बहुतांश उपग्रह मनुष्यविरहित असतात. त्यात उपकरणे आणि यंत्रे मांडून ठेवण्यासाठी पॅनेल्स आणि त्यांना धरून ठेवणारा एक सांगाडा एवढ्या गोष्टी पुरेशा असतात. त्यात फक्त स्वयंचलित सामुग्री ठेवता येते. मानवचलित उपग्रहांमध्ये बसलेले अंतराळवीर त्यातल्या कांही उपकरणांचा वापर करून अधिक माहिती मिळवू शकतात, तिचे संकलन करू शकतात. अशा उपग्रहामध्ये त्या लोकांसाठी बंद खोली (केबिन) असावी लागते त्याचप्रमाणे त्यांच्यासाठी खास प्रकारची खाद्ये व पेये बरोबर न्यावी लागतात. त्यांना एक अगदी वेगळ्या प्रकारचा सूट अंगावर धारण करावा लागतो आणि तो एकदा अंगावर चढवला की पृथ्वीवर परत येऊन सुखरूप पोहोचेपर्यंत तो अंगातून काढतासुध्दा येत नाही.

हे मानवनिर्मित उपग्रह वेगवेगळ्या आकारांच्या कक्षांमधून पृथ्वीभोवती घिरट्या घालतात. कांही कक्षा वर्तुळाकार असतात, कांही थोड्या लंबगोलाकार असतात, तर कांही खूप मोठ्या अंड्याच्या आकारात असतात. कांही उपग्रह पृथ्वीपासून २५० किलोमीटर इतकेच दूर राहून फिरतात, तर कांही तीस बत्तीस हजार कि.मी.पेक्षा दूर जातात. पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण आणि उपग्रहाचा वेग यांमध्ये समतोल राखून हे अंतर राखले जाते. यातील पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण अबाधित असते, पण उपग्रहाचा वेग कांही कारणांमुळे कमी होऊ शकतो. अत्यंत विरळ हवेतसुध्दा त्यातले कांही तुरळक अणु परमाणु त्याला धडकत असतात, तसेच सूर्याचे प्रकाशकिरण सुध्दा त्याने शोषले जातांना किंवा त्याच्यावरून परावर्तित होतांना त्याला अत्यल्प असा धक्का देतात हे आपल्याला खरेसुध्दा वाटणार नाही. अशा कारणाने त्याची गति किंचित जरी मंदावली तरी तो पृथ्वीकडे ओढला जातो, पृथ्वीच्या जवळ येताच वातावरणाशी घर्षण होऊन तो तापत जातो आणि नष्ट होतो. हे व्हायला नको असेल तर त्याची गती पुन्हा किंचित वाढण्याची व्यवस्था करावी लागते.

उपग्रहाला पृथ्वीपासून दूर असलेल्या कक्षेत पाठवण्यासाठी अधिक शक्तीशाली अग्निबाणांची आवश्यकता असते आणि लहान कक्षेत पाठवणे तुलनेने सोपे असते. पृथ्वीपासून दूर असलेले उपग्रह जवळच्या उपग्रहाच्या मानाने कमी वेगाने तिच्याभोवती फिरतात. एकाद्या मोठ्या गोलाच्या जवळ जाऊन पाहिल्यास त्याचा जेवढा भाग आपल्याला दिसतो त्यापेक्षा दूर जाऊन पाहिल्यास त्याचा जास्त भाग दिसतो. त्याचप्रमाणे पृथ्वीपासून दूर असलेल्या कक्षेतील उपग्रह पृथ्वीच्या मोठ्या भूभागाशी संदेशवहनाने संपर्क करू शकतात. अशा सर्व बाजूने विचार करून उपग्रहाला कोणत्या कक्षेत ठेवायचे हे ठरवले जाते. पृथ्वीवरून उड्डाण केल्यावर लगेच तो बरोबर आपल्या ठरलेल्या कक्षेत जाऊन स्थिरावू शकत नाही. त्याला आपल्या कक्षेत राहण्यासाठी आवश्यक तितक्याच नेमक्या वेगाने भ्रमण करणे गरजेचे असते. यासाठी लागणारी वेगातली थोडीशी दुरुस्ती करण्यासाठी उपग्रहाबरोबर थ्रस्टर रॉकेट जोडलेले असतात.

बाहेरच्या विश्वाचे निरीक्षण करण्यासाठी हबल टेलिस्कोप ही महाकाय दुर्बिण पृथ्वीच्या जवळ म्हणजे सुमारे ६०० कि.मी. अंतरावर ठेवली आहे. ती आपली पृथ्वीप्रदक्षिणा ९७ मिनिटात पूर्ण करते. संदेशवहनासाठी उपयोगात येणारे उपग्रह विषुववृत्ताच्या बरोबर वर सुमारे छत्तीस हजार कि.मी. अंतरावरून पृथ्वीच्या अक्षासभोवती पृथ्वीइतक्याच वेगाने फिरत असतात. त्यामुळे पृथ्वीवरून पाहता ते एकाच जागी स्थिर असल्यासारखे (जिओस्टेशनरी)दिसतात. ते कधीही उगवत नाहीत की मावळत नाहीत. त्यामुळे एका जागी स्थिर असलेल्या पृथ्वीवरील अँटेनावरून त्या उपग्रहांबरोबर संदेशांची सतत देवाण घेवाण करता येते. या उपग्रहांनी दिवसातून एकच प्रदक्षिणा करणे आवश्यक असल्यामुळे असे उपग्रह सर्वात दूर ठेवावे लागतात. जवळ आणि दूर यांच्या मध्यावर सुमारे वीस हजार कि.मी. अंतरावरील कक्षांमध्ये फिरणारे उपग्रह दर बारा तासात एक प्रदक्षिणा घालतात. अशा उपग्रहांचा उपयोग नेव्हिगेशनसाठी प्रामुख्याने होतो. याशिवाय सनसिन्क्रॉनस नांवाचा एक चौथा प्रकार आहे. हे उपग्रह उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवावरून पृथ्वीला प्रदक्षिणा घालतात. ते पृथ्वीच्या जवळून इतक्या वेगाने फिरतात की विषुववृत्तावरून निघून एक प्रदक्षिणा पूर्ण करून पुन्हा विषुववृत्तावर येतील तेंव्हा त्या जागी स्थानिक वेळेनुसार नेमके तेवढेच वाजलेले असतात. हे उपग्रह उत्तरदक्षिण फिरतात तेंव्हाच पृथ्वी पूर्वपश्चिम फिरत असते त्यामुळे पृथ्वीचा संपूर्ण पृष्ठभाग त्यांच्या नजरेखालून जात असतो. वातावरणाच्या अभ्यासासाठी अशा उपग्रहांचा वापर केला जातो. याशिवाय इतर उपग्रहांचेच निरीक्षण करण्याचे काम कांही उपग्रह करतात तर कांही उपग्रह राष्ट्रीय संरक्षणासाठी लागणारी माहिती गोळा करतात. असे उपग्रह सर्वच प्रकारच्या कक्षांमध्ये असतात.

चंद्रयानाचा उद्देश वरीलपैकी कोणताच नसतो. त्याला ना पृथ्वीचे निरीक्षण करायचे असते ना अंतराळाचे. त्याचे मुख्य कार्य चंद्राजवळ पोचल्यानंतर सुरू होते. शेतकरी ज्याप्रमाणे हातातल्या गोफणीचा फिरण्याचा वेग वाढवत नेतो आणि तो पुरेसा वाढल्यानंतर त्यातला दगड दूरवर फेकतो, त्याप्रमाणे चंद्रयानाचे वाहन आपला वेग वाढवत अधिकाधिक लंबवर्तुळाकार कक्षेत पृथ्वीभोंवती फिरत राहते. पुरेसा वेग घेऊन आणि दूर जाऊन चंद्राजवळ पोचेपर्यंत आणि त्यानंतरसुध्दा त्याला पृथ्वीवरील निरीक्षणकेंद्राशी संपर्क तेवढा ठेवायचा असतो. त्यासाठी पृथ्वीवर ठिकठिकाणी केंद्रे स्थापन करावी लागतात.