क्या उपग्रह अंतरिक्ष में समस्या बन सकते हैं?
जवाब
कक्षा में उपग्रहों की बढ़ती संख्या हमारे ग्रह के चारों ओर के स्थान को प्रक्षेपण और कक्षा में उपस्थिति बनाए रखने दोनों के लिए अधिक खतरनाक जगह बना रही है। जानबूझकर वहां रखी गई वस्तुओं (उपग्रह और अन्य कक्षीय प्लेटफॉर्म) और अंतरिक्ष कबाड़ (खर्च किए गए रॉकेट के टुकड़े, नट और बोल्ट आदि) के साथ टकराव की संभावना हर समय बढ़ रही है। स्पेसएक्स एक वैश्विक इंटरनेट बनाने के लिए सैकड़ों उपग्रहों को कक्षा में स्थापित कर रहा है, साथ ही उन हजारों वस्तुओं को भी जोड़ रहा है जिन्हें हमारी अमेरिकी वायु सेना लगातार ट्रैक करने की कोशिश कर रही है।
इसके अलावा, इन सभी वस्तुओं की कक्षाएँ ज़मीन-आधारित खगोलीय अवलोकनों में हस्तक्षेप कर सकती हैं क्योंकि वे अनुसंधान कार्य के लिए उपयोग की जा रही दूरबीनों के दृश्य से गुज़रती हैं।
हमारे पास पहले से ही ऐसी घटनाएं हैं जहां अंतरिक्ष यान अंतरिक्ष कबाड़ की चपेट में आ गए हैं। इसमें ज्यादा कुछ नहीं लगता...यदि आप 17,000 मील प्रति घंटे की रफ्तार से यात्रा कर रहे एक ढीले पेंच की चपेट में आ जाते हैं, तो यह आपके अंदर एक छेद कर देगा। यहां तक कि पेंट चिप्स में भी उस गति से अंतरिक्ष यान या उपकरण को नुकसान पहुंचाने की क्षमता होती है।
एक उपग्रह कई कारणों से गति में रहता है। पहला यह कि इसे धीमा करने के लिए थोड़ा घर्षण होता है। इसे कक्षा में स्थापित करने के लिए आपको इसे बहुत अधिक वेग देना होगा। कोई भी उपग्रह कक्षा में तेज़ गति से यात्रा कर रहा है और उपग्रहों को आम तौर पर पृथ्वी के निकट अंतरिक्ष में केवल एक चीज़ से बहुत कम घर्षण का सामना करना पड़ता है, और वह है वायुमंडल।
उपग्रह जितना नीचे होगा, यात्रा के दौरान उतने ही अधिक वायुमंडलीय अणु उपग्रह से टकरा रहे होंगे। उपग्रह डी-ऑर्बिट (पृथ्वी पर गिरना) तब होता है जब वे अधिक वायुमंडल से टकराने के लिए पर्याप्त धीमे हो जाते हैं और इससे उनकी गति और भी तेज हो जाती है और उनकी कक्षा का क्षय हो जाता है क्योंकि वे अब अपनी मूल कक्षा में रहने के लिए पर्याप्त मोटे नहीं रह जाते हैं।
जैसे-जैसे आप पृथ्वी की सतह से आगे बढ़ते हैं, वायुमंडल पतला होता जाता है, इसलिए जियोसिंक्रोनस उपग्रह पृथ्वी की निचली कक्षा के उपग्रहों की तुलना में कक्षा में अधिक समय तक रह सकते हैं, बिना वायुमंडल के उन्हें धीमा किए।
इस उत्तर का अगला भाग न्यूटन के प्रथम नियम से संबंधित है। उसे याद रखें. इसमें कहा गया है कि सभी द्रव्यमान एक सीधी रेखा में चलते रहेंगे जब तक कि उन पर कोई बल न लगाया जाए। इसलिए, अंतरिक्ष में, जहां वायुमंडल से कोई घर्षण बल बहुत कम है, यदि आप एक उपग्रह को कक्षीय ऊंचाई पर गति में सेट करते हैं, तो वह उपग्रह अंतरिक्ष में जाने वाली एक सीधी रेखा में संभवतः हमेशा के लिए चलता रहेगा।
लेकिन यह एक सीधी रेखा में क्यों नहीं चलता? गुरुत्वाकर्षण।
उपग्रह को कक्षा में स्थापित करने के लिए हम जो वेग देते हैं वह उसे सीधे अंतरिक्ष में भेजना चाहता है लेकिन साथ ही गुरुत्वाकर्षण उसे पृथ्वी की ओर खींच रहा है।
और वह इसकी परिक्रमा करता है।
कल्पना कीजिए कि समय की गति धीमी हो गई है और आप देख रहे हैं कि उपग्रह अपने सीधे रास्ते पर बहुत ही कम मात्रा में आगे बढ़ रहा है और ठीक उसी समय गुरुत्वाकर्षण उपग्रह को बहुत ही कम मात्रा में वापस पृथ्वी की ओर खींचता है। संयुक्त प्रभाव उपग्रह के पथ को मोड़कर उसे दीर्घवृत्त या वृत्त में बदल देता है। एक विशाल पिंड के रूप में उपग्रह का जड़त्व गुण चाहता है कि वह सीधा चले और पृथ्वी के प्रति गुरुत्वाकर्षण आकर्षण उसे पृथ्वी की ओर मोड़ना चाहता है।
सीधे शब्दों में कहें तो, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के खिंचाव के विरुद्ध संतुलित गति के कारण उपग्रह का संवेग उपग्रह को कक्षा में बनाए रखता है।
और मेरी चर्चा का आरंभिक भाग याद है? वायुमंडल का छोटा सा हिस्सा ही एकमात्र ऐसी चीज़ है जो उपग्रह को धीमा कर रही है। जब यह धीमा होता है, तो इसकी गति कम हो जाती है, जिसका अर्थ है कि पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के प्रभाव को संतुलित करने के लिए गति कम हो जाती है और उपग्रह थोड़ा कम हो जाता है। हर थोड़ा सा धीमा होने पर यह गिरता है और हर थोड़ा सा गिरने पर यह अधिक वायुमंडल का सामना करता है और अंततः सभी पृथ्वी उपग्रह कक्षा से बाहर गिर जाएंगे।
तो इससे आप अनुमान लगा सकते हैं कि किसी उपग्रह को उच्च कक्षा में स्थापित करने के लिए आपको क्या करना होगा?
आप इसकी कक्षा में इसके पीछे एक थ्रस्टर को फायर करने जैसा कुछ करके इसे अतिरिक्त वेग देते हैं। पृथ्वी की ओर नहीं बल्कि उसके कक्षा पथ पर पीछे की ओर ताकि उपग्रह की गति तेज हो जाए। उपग्रह की गति तेज हो जाती है, इसमें गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध संतुलन बनाने की अधिक गति होती है और यह ऊंची कक्षा में चला जाएगा।
यदि आप किसी उपग्रह को कक्षा से बाहर लाना चाहते हैं, तो आपको बस थोड़ा ब्रेक लगाना होगा और उसकी कक्षा में गति धीमी करने से वह निचली और निचली कक्षा में गिरेगा जब तक कि घना वातावरण उसे पकड़ न ले और फिर वह वास्तव में तेजी से गिरेगा।