മുകളിലേക്ക് പോകുന്ന റോക്കറ്റ് കത്താതിരിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

പങ്കിടുക
ഉള്ളടക്കം വായിച്ചു കേൾപ്പിക്കുക : ശബ്ദം_10_സെക്കന്റിൽ 🔊

ഒരു റോക്കറ്റ് ബാഹ്യാകാശത്തുനിന്നു് താഴേയ്ക്കു വീഴുമ്പോൾ വായുവുമായുള്ള ഘര്‍ഷണംമൂലം നിശ്ശേഷം കത്തിപ്പോകുന്നു. പക്ഷേ അതേ വായുഘർഷണം മൂലം മുകളിലേക്കു് വിക്ഷേപിക്കുന്ന സമയത്തും അതുപോലെത്തന്നെ കത്തിനശിക്കേണ്ടതല്ലേ?

ഉത്തരം: ഇതു് ഒരു സൂപ്പർ ചോദ്യമാണു്. ഉത്തരം വിശദീകരിക്കാൻ കുറച്ച് കാര്യമായിത്തന്നെ റോക്കറ്റ് സയൻസ് എഴുതേണ്ടി വരും. എന്നാലും കാര്യകാരണങ്ങളൊക്കെ അധികം വലിച്ചുനീട്ടാതെ, സിംപിളാക്കാമോ എന്നു ശ്രമിക്കാം.

പലായനപ്രവേഗം

നാം സ്കൂളിൽ / കോളേജിൽ പലായനപ്രവേഗം(Escape velocity) എന്തെന്നു പഠിക്കുമ്പോൾ വലിയൊരു അബദ്ധം മനസ്സിലാക്കിവെക്കാറുണ്ടു്. ഭൂമിയിൽനിന്നു വിക്ഷേപിക്കുന്ന ബഹിരാകാശയാനങ്ങളെല്ലാം ഇത്രയും വേഗത്തിലാണു് കുതിച്ചുതുടങ്ങുന്നതെന്നാണു് പല അദ്ധ്യാപകരും വിദ്യാർത്ഥികളും ധരിച്ചുവെച്ചിരിക്കുന്നതു്. ഇതു ശരിയേ അല്ല.“അകത്തു സംഭരിച്ചുവെച്ചിരിക്കുന്ന ഇന്ധനത്തിന്റെ സഹായമില്ലാതെ“ ഒരു വസ്തു ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകർഷണബലത്തെ മറി കടന്നു് പുറത്തു് ബാഹ്യാകാശത്തേക്കു് കുതിക്കുവാൻ ആവശ്യമായ മിനിമം സ്പീഡ് ആണു് escape velocity. അതായതു് നാം ഒരു പന്തോ കല്ലോ വെടിയുണ്ടയോ നേരെ മുകളിലേക്കു് എറിഞ്ഞു എന്നു കരുതുക. അതു് കുറച്ചു മുകളിലേക്കു പോയി വീണ്ടും താഴേക്കുതന്നെ വീഴും. എത്ര വേഗത്തിലാണോ നാം അതു മുകളിലേക്കെറിഞ്ഞതു് അതിനനുസരിച്ച ഉയരത്തിലേക്കാവും അതു ചെന്നെത്തുക. കല്ലിന്റെ തൂക്കം എത്രയാണെന്നതു് ഒരു വിഷയമല്ല. വേഗമാണു് കാര്യം. ആ ഉയരത്തിലെത്തുമ്പോൾ അതിന്റെ ഗതികോർജ്ജവും (kinetic energy) ആക്കവും (momentum) പൂജ്യം ആയിട്ടുണ്ടാവും. ആ സമയം വരെ താഴോട്ടുള്ള ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വബലത്തിനേക്കാൾ കൂടുതലായിരുന്നു മുകളിലോട്ടുള്ള ഈ ആക്കം. അതുകൊണ്ടാണു് വസ്തു മുകളിലേക്കു് പോയ്ക്കൊണ്ടിരുന്നതു്.

പക്ഷേ ഒരു നിശ്ചിത ഉയരത്തിലെത്തുമ്പോൾ വേഗം കുറഞ്ഞു വന്നു് ആക്കം പൂജ്യമാവുന്നു. അപ്പോൾ ആ വസ്തുവിൽ പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്ന ആകെയുള്ള ബലം ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വബലം മാത്രമാണു്. അതുകൊണ്ടു് വസ്തു വിപരീതദിശയിൽ (താഴോട്ട്) ചലിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. താഴേക്കു് വീഴുമ്പോൾ ഭൂഗുരുത്വത്വരണം (acceleration due to gravity) മൂലം ഈ വേഗം ക്രമേണ കൂടിക്കൂടി വരുന്നു. ഒടുവിൽ, എത്ര വേഗത്തിലാണു് നിലത്തുനിന്നു് പുറപ്പെട്ടതു് അതേ വേഗത്തിൽ അതു നിലം തൊടുന്നു. അങ്ങനെയെങ്കിൽ, വേഗം വളരെ വളരെ കൂട്ടിയാൽ ഉയരവും വളരെ വളരെ കൂട്ടാൻ പറ്റില്ലേ? പറ്റേണ്ടതാണു്.

ഇനി ഈ ഭൂഗുരുത്വബലത്തിനുതന്നെ ഒരു പ്രത്യേകതയുണ്ടു്. ഭൂമിയിൽനിന്നു് അകലുംതോറും ആ ബലവും അതുമൂലമുള്ള ത്വരണവും (speed change) കുറഞ്ഞുവരും. ഉദാ: ഭൂതലത്തിൽ ഓരോ സെക്കൻഡിലും 10 മീറ്റർ എന്ന നിരക്കാണെങ്കിൽ, 2600 കിലോമീറ്റർ ഉയരെ അതു് 5 മീറ്റർ എന്ന നിരക്കിൽ വരും. ഏതാണ്ട് 7500 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ പോയാൽ 2 മീറ്റർ എന്നാവും.അപ്പോൾ, അത്രയും ഉയരത്തിലെത്താൻ തക്ക വേഗത്തിൽ ഒരു വെടിയുണ്ടയോ റോക്കറ്റോ താഴെനിന്നു തൊടുത്തുവിട്ടാൽ പോരേ?ആ വേഗമാണു് 11,000 മീറ്റർ / സെക്കൻഡ് അഥവാ 40,000 കി.മീ/ മണിക്കൂർ. (ഇതു് വലിയ ജെറ്റ് യാത്രാവിമാനങ്ങളുടെ വേഗതയുടെ 40 ഇരട്ടി വരും). മണിക്കൂറിൽ 40,000 കിലോമീറ്റർ വേഗത്തിൽ ഒരു പന്തോ അല്ലെങ്കിൽ മറ്റെന്തെങ്കിലും വസ്തുവോ നേരേ മുകളിലേക്കു തൊടുത്തുവിട്ടാൽ, അതു് ഭൂമിയുടെ ആകർഷണബലത്തെ മറികടന്നു് ബാഹ്യാകാശത്തേക്കു് രക്ഷപ്പെടും. തിരിച്ച് താഴോട്ടു വീഴുന്ന പ്രശ്നമേ ഉദിക്കുന്നില്ല. എന്നാൽ, ഇതിൽ ചില പ്രശ്നങ്ങളുണ്ടു്. ആകാശത്തേക്കു കുതിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിനെ പിന്നോട്ടു വലിക്കുന്നതു് ഭൂമിയുടെ ആകർഷണം മാത്രമല്ല. അന്തരീക്ഷത്തിലെ വായുതന്മാത്രകൾ അതിനെതിരെ ഘർഷണം പ്രയോഗിക്കുന്നുണ്ടു്. ഇതാകട്ടെ, വസ്തുവിന്റെ വേഗം എത്ര കൂടുതലാണോ അത്രതന്നെ വലുതാണു്. അതുകൊണ്ടു് ബാഹ്യാകാശത്തേക്കു രക്ഷപ്പെടാൻ വെറും എസ്കേപ് വെലോസിറ്റി മാത്രം പോരാ. വായുഘർഷണം മറികടക്കാനുള്ള അധികവേഗം കൂടി വേണം. അതു് അത്ര നിസ്സാരമല്ല താനും. വസ്തുവിന്റെ കുറുകേയുള്ള ആകൃതി അനുസരിച്ച് ഈ ഘർഷണബലവും ഏറിയും കുറഞ്ഞും ഇരിക്കാം. ഇതിനേക്കാൾ വലിയ മറ്റൊരു കുഴപ്പം കൂടിയുണ്ടു്. ഒരു കിലോഗ്രാം തൂക്കമുള്ള ഒരു വസ്തുവാണു് 11000 m/s വേഗത്തിൽ മുകളിലേക്കു് തൊടുത്തുവിടുന്നതെന്നു കരുതുക. അതിനു് എത്ര ഊർജ്ജം /ശക്തി ചെലവാക്കേണ്ടി വരും?നമുക്കു കണക്കുകൂട്ടാം.

KE = ½mv²(KE) = ഗതികോർജ്ജം, m = പിണ്ഡം, v = `പ്രവേഗം)ഇവിടെ, ½ x 1 x 11,000 x 11000 = 60 മെഗാജൂൾ

ഇത്രയും ഊർജ്ജം ഒരൊറ്റ തള്ളലിലൂടെ (impulse) ആയാണു് നാം വസ്തുവിനു് കൊടുക്കേണ്ടതു്. ഒരു മില്ലിസെക്കൻഡുകൊണ്ടാണു് അതുചെയ്യുന്നതു് എന്നു കരുതുക. എങ്കിൽ 60 ജിഗാവാട്ട് ശക്തി വേണം. കേരളത്തിൽ സന്ധ്യനേരത്തു് എല്ലാ ഇലൿട്രിൿ ലോഡുകളും ഉപയോഗത്തിലിരിക്കേ ആവശ്യമുള്ളതിന്റെ 15 മടങ്ങാണു് ഈ പവർ. അത്രയും ശക്തി ഒരുമിച്ചെടുത്തു് ഒരു കിലോ തൂക്കമുള്ള ഒരു വസ്തുവിൽ ചെലുത്താൻ തൽക്കാലം ഒരു വഴിയുമില്ല. അത്രത്തോളം നമ്മുടെ ടെൿനോളജി വളർന്നിട്ടില്ല. മാത്രമല്ല, ഈ വേഗത്തിൽ പുറപ്പെടുന്ന ഒരു വസ്തു പത്തമ്പതുകിലോമീറ്റർ കഴിയുമ്പോഴേക്കും (അതായതു് ആദ്യത്തെ നാലഞ്ചുസെക്കൻഡിനുള്ളിൽ തന്നെ) അതിഭയങ്കരമായി ചൂടാവും. ചുട്ടുപഴുത്തു് ഉരുകിത്തുടങ്ങും. പുകയോ ആവിയോ ആയി അന്തരീക്ഷത്തിൽ വിലയം പ്രാപിക്കും. അത്രയും ചൂട് ഉല്പാദിപ്പിക്കാനുള്ള ഊർജ്ജം എവിടെനിന്നാണെടുക്കുക? അതും വസ്തുവിനു് കരുതലായുള്ള പ്രവേഗോർജ്ജത്തിൽനിന്നുതന്നെ. എന്നുവെച്ചാൽ, എത്ര ചൂടുണ്ടായോ അത്രയും, സ്പീഡ് കുറയും.അതായതു് ഒരു വസ്തുവിനെ, അതു ചെറിയൊരു വെടിയുണ്ടയായാലും കൊള്ളാം, വലിയൊരു റോക്കറ്റ് ആയാലും കൊള്ളാം, അതിനുവേണ്ട എസ്കേപ് സ്പീഡ് മുഴുവൻ ഒരൊറ്റ നിമിഷത്തിൽ ചെലുത്തി ഭൂനിരപ്പിൽ നിന്നു് ശൂന്യാകാശത്തേക്കു് പറഞ്ഞുവിടാൻ പ്രായോഗികമായി സാദ്ധ്യമല്ല.

റ്റ്സ്യോൾസ്കോവ്സ്കി റോക്കറ്റ് സമവാക്യം

പിന്നെ, എങ്ങനെയാണു് നാം റോക്കറ്റുകളും ഉപഗ്രഹങ്ങളും മറ്റും ബഹിരാകാശത്തേക്കു് എത്തിക്കുന്നതു്? അതറിയാൻ റോക്കറ്റ് ഈക്വേഷൻ പഠിക്കണം. Tsiolkovsky rocket equation എന്നാണു് അതിന്റെ പേരു്. നേരത്തെ പറഞ്ഞ വിക്ഷേപണരീതിയിൽ നാം ഭൂമിയിൽ നിന്നും ഒരൊറ്റ തള്ളിനെപ്പറ്റിയല്ലേ പറഞ്ഞതു്? ഒരിക്കൽ വസ്തു ഭൂമിയിൽനിന്നു പുറപ്പെട്ടാൽ, അതിനെ പുറമേനിന്നു പിന്നെയും പിന്നെയും തള്ളി അതിന്റെ ഊർജ്ജവും വേഗവും കൂട്ടാൻ നമുക്കു യാതൊരു വഴിയുമില്ല. എന്നാൽ, റോക്കറ്റിൽ തന്നെ കുറേ ഇന്ധനം സംഭരിച്ച്, അതു ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കേ ആ ഇന്ധനം കത്തിച്ച് കൂടുതൽ തള്ളൽ (propulsion) ഉണ്ടാക്കിയാലോ?എങ്കിൽ, തുടക്കത്തിൽ തന്നെ അതിഭയങ്കരമായ സ്പീഡിന്റെ ആവശ്യമില്ല. വേഗം ഇത്തിരി കുറഞ്ഞാലും വഴിമദ്ധ്യേ ആവശ്യമുള്ള പിൿ അപ് നടത്തിയാൽ മതി.അപ്പോൾ വേറെയും മെച്ചങ്ങളുണ്ടു്.

1. മുകളിലേക്കുപോവും തോറും അന്തരീക്ഷവായുവിന്റെ ഘനത്വം (മർദ്ദം) കുറയും. അതിനനുസരിച്ച് ഘർഷണം മൂലമുള്ള ഊർജ്ജനഷ്ടം കുറയും. 2. ഗുരുത്വാകർഷണവും കുറയും. (പക്ഷേ, ആദ്യത്തെ നൂറോ ആയിരമോ കിലോമീറ്റർ വരെ ഈ കുറവു് അത്ര കാര്യമായിട്ടൊന്നും ഇല്ല). 3. അതിവേഗത്തിൽ കത്തി ക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഇന്ധനത്തിന്റെ ഭാരം തന്നെ ഓരോ നിമിഷവും കുറഞ്ഞുകൊണ്ടിരിക്കും. ഒരേ സമയം ഒരു നിശ്ചിത അളവ് ആക്കവും (momentum) തള്ളലും (thrust) ഭാരക്കുറവും (reduction in mass) ഉണ്ടാവുമ്പോൾ സൂത്രവാക്യത്തിൽ അത്രത്തോളം, പ്രവേഗം കൂടിവരും. (ഇതിനെ specific impulse, Delta-v എന്നെല്ലാം പറയും). ഈ ഡെൽറ്റാ-വി ആണു് റോക്കറ്റുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ബഹിരാകാശത്തേക്കു് ഏതെങ്കിലും വസ്തുവിനെ വിക്ഷേപിക്കാൻ നമ്മെ സഹായിക്കുന്നതു്.അതുകൊണ്ടുതന്നെയാണു് റോക്കറ്റുകളിലെ ഇന്ധനത്തിന്റെ ഗുണമേന്മയും തൂക്കവും (specific energy density) വിക്ഷേപണശാസ്ത്രത്തിൽ ഏറ്റവും നിർണ്ണായകമായ ഘടകമായിരിക്കുന്നതു്.

ഇനി നമുക്കു് ഒറിജിനൽ ചോദ്യത്തിലേക്കു വരാം: “പക്ഷേ അതേ വായുഘർഷണം മൂലം മുകളിലേക്കു് വിക്ഷേപിക്കുന്ന സമയത്തും അതുപോലെത്തന്നെ കത്തിനശിക്കേണ്ടതല്ലേ?“ ലോഞ്ച് ചെയ്യുന്ന സമയത്തു് റോക്കറ്റിന്റെ കുത്തനേയുള്ള വേഗം (vertical displacement) ആപേക്ഷികമായി വളരെ വളരെ കുറവാണു്. 10 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ പോലും അതു് സൂപ്പർസോണിൿ സ്പീഡ് (ശബ്ദത്തിന്റേതിനേക്കാൾ ഉയർന്ന വേഗം) എത്തുന്നില്ല. ഏകദേശം 60 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിലാണു് ഏറ്റവും ചെലവും ഭാരവും ശക്തിയുമുള്ള ഒന്നാംഘട്ട എഞ്ചിനും അതിലെ ഇന്ധനവും റോക്കറ്റിൽനിന്നു് വിമുക്തമാവുന്നതു്. അതിനുശേഷം അടുത്ത ഘട്ടങ്ങളിൽ ബൂസ്റ്ററുകളുടെ സഹായത്തോടെ, ആവശ്യമുള്ള വിവിധ ഉയരങ്ങളിലേക്കു് കൂടിക്കൂടിവരുന്ന പ്രവേഗത്തോടെ റോക്കറ്റ് സഞ്ചരിക്കുന്നു. ഒരു സമയത്തു് ഉയരത്തിലേക്കു പൊങ്ങുന്നതു് നിശ്ശേഷം അവസാനിപ്പിച്ച് റോക്കറ്റ് ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിനു തിരശ്ചീനകോണിൽ (tangential) പറന്നുതുടങ്ങുന്നു. ഉയരവും വേഗവും അനുസരിച്ച് ഇതു് ഏതെങ്കിലും ഒരു സ്ഥിര ഓർബിറ്റിലോ ഇടക്കാല ഓർബിറ്റിലോ ആവാം. ഇങ്ങനെ മുകളിലേക്കുപോവുന്നസമയത്തും തീർച്ചയായും റോക്കറ്റ് കുറേയൊക്കെ ചൂടുപിടിക്കുന്നുണ്ടു്. പക്ഷേ, താഴേയ്ക്കു വീഴുന്നതുമായി തട്ടിച്ചുനോക്കുമ്പോൾ ഇതൊന്നുമല്ല.

റോക്കറ്റ് തലകുത്തി താഴോട്ടു വീഴുമ്പോൾ

ഇനി താഴേക്കു വീഴുമ്പോൾ എന്താണു സംഭവിക്കുന്ന തെന്നുനോക്കാം. ഓർബിറ്റിലൂടെ പോയ്ക്കൊണ്ടിരിക്കുമ്പോൾ (അല്ലെങ്കിൽ ചന്ദ്രനിൽനിന്നോ ചൊവ്വയിൽനിന്നോ മറ്റോ വിദൂരതയിൽനിന്നു വന്നുവീഴുമ്പോൾ) അതിഭയങ്കരമായ വേഗമാണു് വാഹനത്തിനുള്ളതു്. ഉദാ: Long March 5B എന്ന ചൈനീസ് റോക്കറ്റിന്റെ ഇന്ധനം ഒഴിഞ്ഞുകാലിയായ ഉരുക്കുഡബ്ബയ്ക്കു് 27000 km/hr സ്പീഡാണു് അപ്പോൾ ഉണ്ടായിരുന്നതു്. (വാസ്തവത്തിൽ 100 ടണ്ണിലേറെ ലിക്വിഡ് ഓക്സിജനും അതിനൊത്ത ലിക്വിഡ് ഹൈഡ്രജനും കൂട്ടത്തിൽ ഒരു എഞ്ചിനും അടങ്ങിയ 30 മീറ്റർ നീളവും 5 മീറ്റർ വ്യാസവുമുള്ള ഒരു കൂറ്റൻ ഓക്സിജൻ സിലിണ്ടറാണു് ഈ ഡബ്ബ. ഇതിന്റെ തന്നെ കൊച്ചുവേർഷനുകളാണു് നാം ആശുപത്രികളിൽ കോവിഡ് രോഗികൾക്കുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്നതു്!) 23,000 കിലോഗ്രാം തൂക്കമുള്ള ഒരു വസ്തുവിനു് ഇത്രയും വേഗത്തിൽ ചലിയ്ക്കുമ്പോൾ എത്ര ഊർജ്ജം ഉണ്ടായിരിക്കും? 0.5*(27000*1000/3600)^2*23000/3600/1000= 180 MWhഇത്രയും ഊർജ്ജമുണ്ടെങ്കിൽ KSEBയ്ക്കു് അഞ്ചുസെക്കൻഡ് നേരത്തേക്കു് സപ്ലൈ ചെയ്യാനുള്ള ഇലൿട്രിസിറ്റി ആയി. അഥവാ, 2000 വാട്ടിന്റെ ഒരുലക്ഷം ഇലൿട്രിൿ ഹീറ്ററുകൾ ഒരു മണിക്കൂർ നേരം കൊണ്ടുണ്ടാക്കുന്നത്രയും ഊർജ്ജമാണു് ആ റോക്കറ്റ് ഭൂമിയിലെത്തുന്നതിനുമുമ്പ് ചൂടിന്റെ രൂപത്തിൽ പുറന്തള്ളേണ്ടതു്. അതു് എത്ര പെട്ടെന്നു നടക്കുന്നോ അത്രയും ഉയർന്നതായിരിക്കും റോക്കറ്റിന്റെ താപനില. അപ്പോൾ പിന്നെ, ബാഹ്യാകാശത്തുനിന്നും സഞ്ചാരികൾ എങ്ങനെയാണു് സുരക്ഷിതമായി തിരിച്ചിറങ്ങുന്നതു്?100 കിലോമീറ്റർ വേഗത്തിൽ പോയ്ക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു കാർ 0 കിലോമീറ്റർ സ്പീഡിൽ എത്തി നിശ്ചലമാകണമെങ്കിൽ അതിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഗതികോർജ്ജം മുഴുവൻ എങ്ങനെയെങ്കിലും നഷ്ടപ്പെടുത്തണം. ബ്രേക്ക് ഉപയോഗിച്ചാണു് ഇതുചെയ്യുക. പക്ഷേ അതിവേഗത്തിൽ അങ്ങനെ ചെയ്താൽ (ഉദാ: ഒരൊറ്റ സെക്കൻഡിൽ) അത്രയും ഊർജ്ജം ബ്രേക്കിനോ ടയറിനോ താങ്ങാനാവില്ല. അതിനുപകരം കൂടുതൽ സമയമെടുത്തു് മെല്ലെ മെല്ലെ വേഗം കുറച്ചുകൊണ്ടുവരികയാണെങ്കിൽ ഇതൊരു ലളിതമായ പ്രശ്നമാണു്. അവിചാരിതമായി ഒരു കൂട്ടിയിടി നടക്കുമ്പോൾ സംഭവിക്കുന്നതു് ഇക്കാര്യം തന്നെയാണു്. എത്ര വേഗവും തൂക്കവുമുണ്ടോ അത്രയും ഊർജ്ജം എവിടെയെങ്കിലുമൊക്കെ വ്യയം ചെയ്താലേ കാർ നിശ്ചലമാവൂ. അതു് വഴിയരികിലെ ഏതെങ്കിലും മരത്തിലോ മറ്റൊരു വാഹനത്തിലോ ആവാം. അതിന്റെ ഒരു ഭാഗം യാത്രക്കാരുടെ തലയിലോ തണ്ടെല്ലിലോ ആവാം. അങ്ങനെ അതൊരു ജീവാപായദുരന്തമായി മാറുന്നു. പുറമേനിന്നോ ഉള്ളിൽനിന്നോ പ്രത്യേകിച്ച് നിയന്ത്രിക്കാൻ സംവിധാനങ്ങളൊന്നുമില്ലാതെ താഴേക്കു് കുതിച്ചുവീഴുന്ന ഒരു ഖഗോളവസ്തുവിനെ സംബന്ധിച്ച് അന്തരീക്ഷത്തിലെ വായു മാത്രമാണു് ഇങ്ങനെ ബ്രേയ്ക്കായി ഉള്ളതു്.അതാകട്ടെ, അത്ര നിസ്സാരമൊന്നുമല്ല.റോക്കറ്റിന്റെ മുന്നിൽ ചെന്നുപെടുന്ന വായുവിലെ ഏതാനും തന്മാത്രകളെ മാത്രം പരിഗണിച്ചുനോക്കാം. വശത്തോട്ട് ഒഴിഞ്ഞുമാറാൻ പറ്റാത്തറ്റത്ര വേഗത്തിലാണു് അവയെ റോക്കറ്റിന്റെ മുന്നറ്റം കൂട്ടിയിടിക്കുന്നതു്. ഇതു് ഒരു കമ്പ്രസ്സറിനുള്ളീൽ ഇട്ട് അവയെ കൂട്ടിഞെരുക്കുന്നതു പോലെയാണു്. അതായതു് അവിടത്തെ വായുമർദ്ദം അസാമാന്യമായി വർദ്ധിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെ വായുമർദ്ദനം നടത്തിയാൽ അത്രയും വായുകണങ്ങൾ ചൂടാവും (adiabatic compression and heating). അവയുടെ താപനില ഉയരും. അത്തരമൊരു വായുകുംഭത്തിലൂടെ തുടർച്ചയായി നീങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന റോക്കറ്റിന്റെ ഉപരിതലതാപനിലയും വർദ്ധിക്കും.ക്രമേണ റോക്കറ്റ് ഉരുകിത്തീരും. അതിന്റെ ഉരുക്കുകവചമടക്കം എല്ലാം ആദ്യമാദ്യം ദ്രാവകമായും പിന്നെ ബാഷ്പമായും ഒടുവിൽ കുറേയൊക്കെ പ്ലാസ്മ എന്ന അത്യന്തതപ്തമായ അവസ്ഥ വരെയും എത്തും. എന്നാൽ, പ്രാരംഭവേഗം കഴിയുന്നത്ര കുറച്ചുകൊണ്ടുവന്നാലോ? അതുപോലെ, വലിയ പാരച്യൂട്ടുകൾ ഉപയോഗിച്ച് റോക്കറ്റിന്റെ പ്രതലവ്യത്യാസം കാര്യമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചാലോ? അതാണു് നിയന്ത്രിത അവരോഹണം.

ചന്ദ്രനിൽ നിന്നും ബഹിരാകാശനിലയങ്ങളിൽനിന്നും മറ്റ് ഓർബിറ്റ് അധിഷ്ഠിതപേടകങ്ങളിൽ നിന്നും തിരിച്ചുവരുന്നവർ, സ്പേസ് ഷട്ടിൽ യാത്രക്കാർ തുടങ്ങിയവരെ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ബാഹ്യാകാശയാനങ്ങൾ ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിലെത്തുന്നതിനുമുമ്പ്, വളരെയധികം സമയമെടുത്തു്, re-entry മോഡിലേക്കു് പ്രവേശിക്കുന്നു. കുത്തനെ താഴേക്കിറങ്ങുന്നതിനുപകരം അന്തരീക്ഷത്തിനുചുറ്റും (ഭൂമിയ്ക്കുചുറ്റും) നിരവധി തവണ ഭ്രമണം ചെയ്തുകൊണ്ട്, ആവശ്യമെങ്കിൽ വിവിധ ദിശകളിൽ ക്രമീകരിച്ചുവെച്ചിട്ടുള്ള ചെറിയ ബൂസ്റ്റർ ജെറ്റുകൾ വേണ്ടത്ര ശക്തിയിൽ വേണ്ടത്ര സമയങ്ങൾ മാത്രം ജ്വലിപ്പിച്ചുകൊണ്ടു് ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ വേഗത്തിലേക്കെത്തുകയാണു് ഈ ഘട്ടത്തിലെ ലക്ഷ്യം. ഇതിനൊടുവിൽ വാഹനത്തിന്റെ ലംബപ്രവേഗം (vertical fall velocity) മിക്കവാറും നിശ്ശേഷം ഇല്ലാതാവും. തുടർന്നു് free fall എന്ന അവസ്ഥയിലേക്കു മാറും. നാം മുകളിലേക്കെറിഞ്ഞ ഒരു കല്ലു് അതിന്റെ പ്രവേഗോർജ്ജം മുഴുവൻ നശിച്ച് താഴേക്കു് തിരിച്ചുവീഴാൻ തുടങ്ങുന്ന അവസ്ഥയാണു് free fall state. ഫ്രീ ഫാൾ അവസ്ഥയിൽ താഴേക്കു വീണുകൊണ്ടിരുന്നാലും വാഹനത്തിന്റെ ലംബപ്രവേഗം സെക്കൻഡിൽ 10 മീറ്റർ വെച്ച് കൂടിക്കൊണ്ടിരിക്കും. അതായതു് ഏതാണ്ട് രണ്ടര മിനിട്ടുകൊണ്ടു് 5200 km/hr സ്പീഡിൽ വാഹനം ഭൂമിയിൽ ഇടിച്ചിറങ്ങും!പക്ഷേ, ഇതു സംഭവിക്കില്ല. കാരണം അന്തരീക്ഷവായുവിന്റെ പ്രതിരോധം മൂലം ഈ വേഗത്തിനു് ഒരു പരിധിയുണ്ടു്. അതാണു് ടേർമിനൽ വെലോസിറ്റി. വസ്തുവിന്റെ തൂക്കം, വായുമർദ്ദം, ഉയരം, പതനദിശ അനുസരിച്ചുള്ള ഘർഷണാങ്കം, പതനകോണിനു് അഭിമുഖമായുള്ള വസ്തുവിന്റെ പ്രതലവിസ്തീർണ്ണം (projected area / cross-sectional area) എന്നിവയനുസരിച്ച് ഈ വേഗം വ്യത്യാസപ്പെടാം.

ഇതിൽ രണ്ടു കാര്യങ്ങൾ നമുക്കു് നിയന്ത്രിക്കാവുന്നതായുണ്ടു്. ഘർഷണാങ്കവും (drag coefficient) പ്രതലവിസ്തീർണ്ണവും.എത്ര ചെരിവിലാണു് വീണുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതു് എന്നതിനനുസരിച്ച് ഡ്രാഗ് ക്രമീകരിക്കാം. (വിമാനം പറത്തുന്നതിലും ഇതേ തത്വമാണു്). പ്രതലവിസ്തീർണ്ണം കൂട്ടാൻ പാരച്യൂട്ടുകളും ഉപയോഗിക്കാം.

വിശ്വപ്രഭ

Reference https://en.m.wikipedia.org/wiki/Tsiolkovsky_rocket_equationhttps://en.wikipedia.org/wiki/Escape_velocity

 1,834 കാഴ്ച ; പുതിയ ആലേഖനങ്ങൾ അറിയിക്കുന്നതിന് താഴെയുള്ള ബെൽ അടയാളം അമർത്തുക

മറുപടി രേഖപ്പെടുത്തുക

താങ്കളുടെ ഇമെയില്‍ വിലാസം പ്രസിദ്ധപ്പെടുത്തുകയില്ല. അവശ്യമായ ഫീല്‍ഡുകള്‍ * ആയി രേഖപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു