अब तक कहानी:
एमप्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले लाखों माइक्रोमीटरोइड्स और ऑर्बिटल डेब्रिस (एमएमओडी) पृथ्वी की परिक्रमा करते हैं, जो सभी अंतरिक्ष यान और अंतरिक्ष स्टेशनों के लिए लगातार खतरा पैदा करते हैं। इस खतरे ने हाल ही में वैश्विक ध्यान आकर्षित किया जब मलबे का एक टुकड़ा चीनी चालक दल के वाहन शेनझोउ-20 से टकराया, जिससे इसके रिटर्न कैप्सूल की खिड़की में एक छोटी सी दरार आ गई, जिससे यह चालक दल की यात्रा के लिए अनुपयोगी हो गया।
एमएमओडी क्या है?
माइक्रोमेटोरॉयड आमतौर पर बेहद छोटे होते हैं, जिनका आकार कुछ माइक्रोमीटर (एक मीटर का दस लाखवां हिस्सा) – धूल के एक कण के अनुमानित आकार – से लेकर लगभग दो मिलीमीटर तक होता है। प्रत्येक का वजन सूखे अंगूर से भी कम है। उनमें से अधिकांश (लगभग 80 से 90%) क्षुद्रग्रह बेल्ट (मंगल और बृहस्पति के बीच) में क्षुद्रग्रहों के बीच टकराव से उत्पन्न होते हैं और एक छोटा सा हिस्सा धूमकेतुओं से आता है। वे अत्यधिक उच्च वेग (लगभग 11 से 72 किमी/सेकेंड) से भी यात्रा करते हैं।
कक्षीय मलबा (जिसे अंतरिक्ष मलबा, अंतरिक्ष कबाड़ या अंतरिक्ष कचरा भी कहा जाता है) में पृथ्वी की कक्षा में मानव निर्मित वस्तुएं शामिल हैं जो अब किसी उपयोगी उद्देश्य की पूर्ति नहीं करती हैं। सभी कक्षीय मलबे मुख्य रूप से विस्फोटित रॉकेट चरणों, उपग्रहों, आकस्मिक टकरावों और जानबूझकर उपग्रह-रोधी हथियार परीक्षणों से उत्पन्न हुए हैं। कक्षीय मलबे की सामान्य औसत गति लगभग 10 किमी/सेकेंड है। अंतरिक्ष मलबे के घनत्व में वृद्धि के साथ, एक सैद्धांतिक परिदृश्य हो सकता है जिसमें उनके बीच टकराव आगे टकराव का एक झरना बना सकता है, अंततः अंतरिक्ष यात्रा को असंभव बना सकता है, एक घटना जिसे केसलर सिंड्रोम के रूप में जाना जाता है।
अंतर-एजेंसी अंतरिक्ष मलबा समन्वय समिति (आईएडीसी) – नासा, ईएसए, इसरो, जेएक्सए आदि जैसी प्रमुख अंतरिक्ष एजेंसियों का एक अंतरराष्ट्रीय मंच – अंतरिक्ष मलबे के शमन के लिए मूलभूत मानकों को तैयार करके एक महत्वपूर्ण तकनीकी भूमिका निभाता है। ये तकनीकी मानक बाहरी अंतरिक्ष के शांतिपूर्ण उपयोग पर संयुक्त राष्ट्र समिति (यूएनसीओपीयूओएस) द्वारा अपनाए गए अंतरिक्ष मलबे शमन दिशानिर्देशों का आधार बनाते हैं। हालाँकि, दिशानिर्देशों को “नरम कानून” माना जाता है जिसका अर्थ है कि वे स्वैच्छिक हैं, और देशों को उन्हें अपनाने के लिए मजबूर करने के लिए कोई कानूनी रूप से बाध्यकारी प्रवर्तन तंत्र नहीं है।
MMOD को अंतरिक्ष में कैसे वितरित किया जाता है?
कक्षीय मलबा पृथ्वी के चारों ओर लगभग 200 किमी से लेकर 2,000 किमी की ऊंचाई तक की निचली कक्षा (एलईओ) में एक “खोल” में केंद्रित है। इसके विपरीत, सूक्ष्म उल्कापिंड अंतरिक्ष में हर जगह मौजूद हैं, लेकिन पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के कारण हमारे ग्रह के पास उनका वितरण थोड़ा अधिक है। LEO में कक्षीय मलबे के लाखों टुकड़े हैं – अनुमानित 34,000 वस्तुएं 10 सेमी से बड़ी हैं (और सटीक रूप से ट्रैक की गई हैं) और 1 मिमी से बड़े आकार के 128 मिलियन से अधिक टुकड़े हैं। पृथ्वी के कक्षीय वातावरण में सूक्ष्म उल्कापिंड प्रभावी रूप से अनगिनत हैं और वे प्रति वर्ष परिक्रमा करने वाले अंतरिक्षयानों पर अरबों प्रभाव डालते हैं।
MMOD प्रभाव के लिए अंतरिक्ष प्रणालियाँ कैसे डिज़ाइन की गई हैं?
LEO में MMOD की चपेट में आने का जोखिम एक समान नहीं है; यह अत्यधिक दिशात्मक है. यात्रा की दिशा में अंतरिक्ष यान का मुख अधिकतम समग्र खतरे का अनुभव करता है क्योंकि मलबा उच्चतम सापेक्ष गति से सीधे टकराता है। मलबे के बहुत तेज़ वेग के कारण, यहां तक कि छोटे टुकड़ों में भी इतनी गतिज ऊर्जा होती है कि जहाज पर मौजूद प्रणालियों में भयावह विफलता या गंभीर क्षति हो सकती है।
अंतरिक्ष एजेंसियां जटिल इंजीनियरिंग मॉडल का उपयोग करती हैं जो एमएमओडी फ्लक्स को निर्धारित करने के लिए ट्रैकिंग और सांख्यिकीय डेटा को संसाधित करती हैं, जो किसी दिए गए आकार के कणों की अपेक्षित संख्या है जो एक अंतरिक्ष यान को उसके मिशन जीवनकाल के दौरान प्रभावित करेगी। अन्य प्रासंगिक जानकारी के साथ इस डेटा को भेद्यता विश्लेषण करने और एमएमओडी के प्रभाव के तहत महत्वपूर्ण घटकों की हानि या विफलता की संभावना की गणना करने के लिए विशेष रूप से विकसित सॉफ़्टवेयर टूल में फीड किया जाता है। यदि गणना किया गया जोखिम स्थापित सुरक्षा मानक से अधिक है, तो अंतरिक्ष यान को प्रभाव के खिलाफ भौतिक परिरक्षण द्वारा संरक्षित किया जाता है।
उपग्रहों को MMOD से कैसे सुरक्षित किया जाता है?
डिज़ाइन और परिचालन विधियों की रणनीति का उपयोग करके एमएमओडी खतरों का मुकाबला किया जाता है। अंतरिक्ष यान को एमएमओडी से बचाने के लिए इंजीनियर व्हिपल ढालों पर भरोसा करते हैं जहां ऊर्जा अपव्यय विखंडन और अशांति के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो टेट्रा पॉड्स के खिलाफ समुद्री लहरों के टूटने और इसकी ऊर्जा को विभाजित करने के समान है। व्हिपल ढालों में एक बाहरी “बम्पर” और भीतरी “पिछली दीवार” होती है जिसमें दोनों के बीच एक स्टैंड-ऑफ या गैप होता है। बम्पर आने वाले उच्च-वेग वाले मलबे को टुकड़ों के बादल में तोड़ देता है। जैसे ही बादल गतिरोध दूरी पर फैलता है, गति एक विस्तृत क्षेत्र में वितरित हो जाती है, जिससे पीछे की दीवार बिना किसी असफलता के ऊर्जा को अवशोषित कर लेती है।
बड़े मलबे से खतरे से बचने के लिए, अंतरिक्ष एजेंसियां 10 सेमी से बड़ी वस्तुओं की विस्तृत ट्रैकिंग कैटलॉग बनाए रखती हैं। जब किसी ट्रैक करने योग्य वस्तु के साथ संभावित टकराव का अनुमान लगाया जाता है, तो अंतरिक्ष यान के थ्रस्टर्स को फायर करके उसकी कक्षा को थोड़ा बदलने और अनुमानित प्रभाव क्षेत्र से बाहर जाने के लिए एक मलबे से बचाव पैंतरेबाज़ी को अंजाम दिया जाता है।
गगनयान दल की सुरक्षा कैसे की जाती है?
अन्य चल रहे मानव अंतरिक्ष मिशनों की तुलना में गगनयान में मुख्य अंतर यह है कि यह एक स्टैंडअलोन मिशन है क्योंकि इसमें कोई अंतरिक्ष स्टेशन नहीं है जहां कक्षीय मॉड्यूल डॉक कर सके और कक्षीय चरण के दौरान किसी भी आपात स्थिति में मदद मांग सके। चूंकि मिशन की अवधि बहुत कम (एक सप्ताह से भी कम) है, सूचीबद्ध अंतरिक्ष मलबे से प्रभावित होने की संभावना बेहद कम है, हालांकि छोटे गैर-सूचीबद्ध, उच्च-वेग वाले टुकड़ों से जोखिम अभी भी सुरक्षात्मक उपायों की आवश्यकता है।
गगनयान के लिए एमएमओडी सुरक्षा योजना अंतरराष्ट्रीय स्तर पर स्वीकृत मानकों पर आधारित है, जैसे व्हिपल शील्ड्स जैसे निष्क्रिय सुरक्षा को नियोजित करना। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ये ढालें कठोर मानव-रेटिंग आवश्यकताओं को पूरा करती हैं, इसरो डिजाइन और सत्यापन के लिए विशेष सुविधाओं और सॉफ्टवेयर टूल का उपयोग करता है। डीआरडीओ की टर्मिनल बैलिस्टिक रिसर्च लेबोरेटरी (टीबीआरएल), चंडीगढ़ में गैस गन सुविधा, डिज़ाइन को मान्य करने के लिए उपयोग की जाने वाली सुविधाओं में से एक है, जहां 7 मिमी गोलाकार प्रक्षेप्य को 5 किमी/सेकेंड तक के प्रभाव वेग को प्राप्त करने के लिए त्वरित किया जा सकता है।
चंद्रमा से परे मानव उपस्थिति का विस्तार करने का युग, दोनों देशों और वाणिज्यिक संस्थाओं द्वारा संचालित, केवल तभी सुरक्षित किया जा सकता है जब वैश्विक समुदाय सामूहिक रूप से मलबे के जोखिमों को संबोधित करता है और भविष्य के सभी प्रयासों के लिए एक सुरक्षित, टिकाऊ कक्षीय राजमार्ग सुनिश्चित करने के लिए एमएमओडी खतरे को कम करने के लिए कठोर शून्य-जंक प्रथाओं को अपनाता है।
उन्नीकृष्णन नायर एस. पूर्व निदेशक, वीएसएससी और आईआईएसटी हैं; संस्थापक निदेशक, एचएसएफसी; और प्रक्षेपण यान प्रणालियों, कक्षीय पुनः प्रवेश और मानव अंतरिक्ष उड़ान प्रौद्योगिकियों में विशेषज्ञ।
