स्पेडेक्स : ‘इस्रो’ची महत्त्वाकांक्षी मोहीम

 

 

 

 

स्रो’ अर्थात ‘भारतीय अंतराळ संशोधन संस्थे’ने गेल्या काही वर्षांमध्ये देदीप्यमान यश मिळवले आहे. 2024 वर्ष सरता सरता दि. 30 डिसेंबर रोजी ‘स्पेडेक्स’ मोहीम प्रक्षेपित करून सर्व खगोलप्रेमींना ‘इस्रो’ने आनंदाची भेट दिली. ‘स्पेडेक्स’ (डरिऊशद) हे ‘स्पेस डॉकिंग एक्सप्रिमेन्ट’ या शब्दांचे लघु स्वरूप होय. अंतराळात स्थित असलेल्या स्थानकांवर अनेक प्रयोग होत असतात. त्यामध्ये अंतराळवीर आणि शास्त्रज्ञ यांचे वास्तव्यही असते. अशावेळी प्रयोगांसाठी उपकरणे, अन्नपाणी आणि इतर सामग्री पोहोचवण्यासाठी आणि तेथील उपकरणे, सामान किंवा अंतराळवीरांना आणण्यासाठी विविध कार्गो नेले व आणले जातात. यांना स्थानकाशी ‘डॉकिंग’ करावे लागते. ‘डॉकिंग’ म्हणजे अशी जागा जेथे सामानाची आवकजावक केली जाते. अंतराळात ‘डॉकिंग’ म्हणजे अवकाशातील दोन वस्तू विशेष उद्देशासाठी एकत्र जोडणे. हा खूप महत्त्वाचा टप्पा असतो. आजपर्यंत अमेरिका, रशिया आणि चीन या तीन देशांनी अंतराळामध्ये दोन अंतराळयान किंवा उपग्रहांचे ‘डॉकिंग’ करण्याची क्षमता सिद्ध केली आहे. आता भारत स्वतःला सिद्ध करण्यासाठी सज्ज आहे.

 

‘टार्गेट’ आणि ‘चेसर’ या दोन लहान उपग्रहांचा किंवा अंतराळयानांचा वापर करून ‘पीएसएलव्ही’च्या साहाय्याने हे प्रक्षेपण केले गेले. ही अत्यंत कमी खर्चिक, किफायतशीर तंत्रज्ञानाचे प्रात्यक्षिक तपासणारी मोहीम आहे. चंद्रावर भारतीय अंतराळवीरांना पोहोचविणे, चंद्रावरचे नमुने आणणे आणि सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, भारतीय अंतराळ स्थानकाची उभारणी आणि ऑपरेशन अशा भारताच्या महत्त्वाकांक्षी अंतराळ प्रकल्पांसाठी हे तंत्रज्ञान आवश्यक आहे. कोणत्याही अंतराळ मोहिमेची उद्दिष्टे साध्य करण्यासाठी अनेक रॉकेट्सची प्रक्षेपणे आवश्यक असतात. यासाठी अंतराळात ‘डॉकिंग तंत्रज्ञान’ आवश्यक आहे.

 

‘स्पेडेक्स’ मोहिमेचा मुख्य उद्देश म्हणजे पृथ्वीच्या जवळील वर्तुळाकार कक्षेत (लोअर अर्थ ऑर्बिट) दोन लहान उपग्रहांची भेट घडवून आणण्यासाठी, त्यांचे ‘डॉकिंग’ आणि ‘अनडॉक’ करण्यासाठी आवश्यक असलेले तंत्रज्ञान विकसित करणे आणि सिद्ध करणे. याव्यतिरिक्त ‘डॉक’ केलेल्या अंतराळयानांमधील विद्युत ऊर्जेच्या हस्तांतरणाचे प्रात्यक्षिक, जे भविष्यातील ‘अंतराळ रोबोटिक्स’सारख्या अनुप्रयोगांसाठी आवश्यक असणार आहे आणि संयुक्त अंतराळयान नियंत्रण आणि ‘अनडॉकिंग’नंतर ‘पेलोड ऑपरेशन्स’ तपासून पाहणे हीदेखील ‘स्पेडेक्स’ मोहिमेची उद्दिष्टे आहेत.

 

‘स्पेडेक्स’ मोहिमेमध्ये ‘चेसर’ आणि ‘टार्गेट’ या दोन लहान उपग्रहांचा समावेश आहे. प्रत्येक उपग्रह सुमारे 220 किलो वजनाचा आहे. हे उपग्रह ‘पीएसएलव्ही सी-60’द्वारे स्वतंत्रपणे आणि एकाचवेळी 470 किमी वर्तुळाकार कक्षेत 55 अंशाच्या वक्रतेने प्रक्षेपित केले गेले आहेत. या उपग्रहांचे भ्रमणचक्र सुमारे 66 दिवसांचे आहे. ‘पीएसएलव्ही’च्या अचूकतेचा वापर करून प्रक्षेपण वाहनापासून वेगळे होण्याच्या वेळी ‘टार्गेट’ आणि ‘चेसर’ यांच्यातील सापेक्ष वेग कमी केला जाईल. या वाढीव वेगामुळे ‘टार्गेट’ उपग्रहाला एका दिवसात ‘चेसर’च्या तुलनेत 10 ते 20 किमी आंतर-उपग्रह अंतर गाठता येईल. या प्रक्रियेला ‘ड्रिफ्ट अरेस्ट मॅन्युव्हर’ असे म्हटले जाते.

 

या वाहून नेण्याच्या युक्तीच्या अखेरीस ‘टार्गेट’ आणि ‘चेसर’ एकाच कक्षेत समान गतीमध्ये परंतु, सुमारे 20 किमी अंतरावर असतील. याला ‘फार रेन्डेझव्हस’ (दूरची भेट) म्हणतात. याच पद्धतीने पाच किमी, 1.5 किमी, 500 मीटर, 225 मीटर, 15 मीटर आणि तीन मीटर असे दोन उपग्रहांमधील अंतर हळूहळू कमी होऊन ‘चेसर’ ‘टार्गेट’जवळ जाईल आणि दोन्ही अंतराळयानांचे ‘डॉकिंग’ होईल. यशस्वी ‘डॉकिंग’ झाल्यानंतर ते पक्के केले जाते. दोन्ही उपग्रहांना ‘अनडॉक’ आणि वेगळे करण्यापूर्वी दोन्ही उपग्रहांमधील विद्युत ऊर्जा हस्तांतरण होईल. यामुळे यांच्याशी जोडलेले पेलोड अपेक्षित मोहिमेच्या दोन वर्षांच्या आयुष्यभरासाठी कार्यरत राहील. या टप्प्यावर ‘टार्गेट’ उपग्रहाच्या प्रणोदन/प्रोपल्शन प्रणालीचा वापर करून टार्गेटमधील सापेक्ष वेगाची भरपाई केली जाईल.

 

या मोहिमेत नवीन तंत्रज्ञानदेखील वापरण्यात आले आहे. यामध्ये ‘डॉकिंग’ यंत्रणा, चार रेन्डेझव्हस आणि डॉकिंग सेन्सर्सचा संच, ऊर्जा हस्तांतरण तंत्रज्ञान, नवीन स्वयंशासित रेन्डेझव्हस आणि ‘डॉकिंग’ धोरण अशी काही नवीन तंत्रज्ञाने आहेत. ही सर्व तंत्रज्ञाने आपण स्वतः विकसित केली आहेत. तसेच, उपग्रहांमधील स्वयंशासित संप्रेषणासाठी आंतर-उपग्रह संप्रेषण जोड उपलब्ध केला आहे. यात इतर उपग्रहांची स्थिती जाणून घेण्यासाठी अंगभूत बुद्धिमत्तेचा समावेश आहे. इतर उपग्रहांची सापेक्ष स्थिती आणि वेग निश्चित करण्यासाठी जागतिक नेव्हिगेशन उपग्रह प्रणालीवर आधारलेला नवीन सापेक्ष कक्षा निर्धारण आणि प्रसार (पुढे पाठवणारा) प्रोसेसर आहे. हार्डवेअर आणि सॉफ्टवेअर डिझाईन प्रमाणीकरण आणि चाचणीसाठी ‘सिम्युलेशन टेस्टबेड’ आहेत. या सर्व नवीन तंत्रज्ञानाने या उपग्रहांचे कार्य सुरळीतपणे चालेल. दोन वस्तू कशा जोडायच्या आणि त्यांना एकात्मिक कसे बनवायचे, ते एकात्मिक झाल्यानंतर ते कसे नियंत्रित करायचे, या वस्तूंना स्वयंशासित ‘डॉकिंग’ करण्यासाठी सक्षम असणारा सेन्सर्सचा संच कसा असावा, योग्यरित्या ‘डॉक’ करण्यात अयशस्वी झाल्यास अपयश कसे हाताळायचे, त्यावर पर्याय तातडीने कसा शोधायचा, जेव्हा गरज असेल तेव्हा दोन्ही उपग्रह वेगळे कसे करायचे, या मुख्य प्रक्रिया ‘इस्रो’ला तपासून पाहायच्या आहेत. या प्रक्रिया भविष्यात महत्त्वाच्या ठरणार आहेत.

 

‘स्पेडेक्स’ मोहिमेमधील दोन्ही उपग्रह आकाराने लहान आहेत. त्यांचे वस्तुमानदेखील कमी आहे. यामुळे ‘स्पेडेक्स’ मोहिमेने ‘इस्रो’समोर अनेक तांत्रिक आणि ऑपरेशनल आव्हाने उभी केली आहेत. यातील काही आव्हाने:

 

1. सुस्पष्टता आणि अचूकता : अंतराळातील ‘डॉकिंग’साठी उपग्रहांचा वेग, दिशा आणि संरेखन यावर अत्यंत अचूक नियंत्रण ठेवणे.

 

2. स्वयंशासित ऑपरेशन्स : ही मोहीम स्वयंशासित प्रणालींवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून आहे, ज्यासाठी भक्कम नियमावली आणि अपयशी होणार नाही अशी सुरक्षित यंत्रणा विकसित करणे.

 

3. संप्रेषण विलंब : उपग्रह आणि पृथ्वीवरील स्थानकादरम्यान असलेल्या दूर अंतराळमध्ये खात्रीचे संप्रेषण सुनिश्चित करणे.

 

4. पर्यावरणीय घटक : किरणोत्सर्ग आणि सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षणासह अंतराळातील कठोर परिस्थितींचा सामना करणे.

 

भारताच्या अंतराळ महत्त्वाकांक्षांसाठी ‘स्पेडेक्स’ मोहिमेची गरजही होती. ‘डॉकिंग’ तंत्रज्ञानाची क्षमता यशस्वीपणे समोर येईल आणि ‘इस्रो’ची ताकद लक्षात येईल. भविष्यातील मानवी अंतराळ मोहिमांना समर्थन मिळेल. अंतराळात दूरवर जाणार्‍या अनेक मोहिमा असतात. यासाठी मंगळ, चंद्र, अंतराळ स्थानके यांना हे मधले ‘थांबा’ म्हणून पाहिले जाते. येथून विविध यानांवर इंधन आणि इतर सामग्री पाठवता येऊ शकेल. अशावेळी हे नवीन तंत्रज्ञान आवश्यक आहे आणि ते कमी खर्चात उपलब्ध झाले, तर आधी संशोधन होऊ शकते. भारताच्या ‘गगनयान’ मोहिमेसोबतच मानवी अंतराळ मोहिमांसाठी ‘डॉकिंग’ क्षमता आवश्यक आहेत. उपग्रह सेवा आणि यानांमध्ये इंधन भरणे, या सेवा भ्रमणकक्षेत उपलब्ध झाल्याने उपग्रहांचे ‘ऑपरेशनल’ आयुष्य वाढेल. ही मोहीम भविष्यातील भारतीय अंतराळ स्थानक बांधण्यात योगदान देईल. जागतिक स्तरावर अंतराळ तंत्रज्ञानामध्ये भर पडेल. इतर देशांच्या प्रगत अंतराळ मोहिमांवर आंतरराष्ट्रीय अंतराळ संस्थांसोबत सहकार्यासाठी खुल्या संधी प्राप्त होतील.

 

या मोहिमेमध्ये वापरण्यात येणारी ‘डॉकिंग’ यंत्रणा ही कमी प्रभाव असलेली ‘डॉकिंग’ प्रणाली आहे.उपग्रहांचा एकमेकांजवळ जाण्याचा वेग दहा मिमी/सेकंद आहे. ‘डॉकिंग’ प्रणाली ‘चेसर’ आणि ‘टार्गेट’ या दोन्ही अंतराळयानांसाठी समान आहेत. ही ‘डॉकिंग’ प्रणाली मानवी मोहिमांसाठी इतर एजन्सी वापरतात. त्या आंतरराष्ट्रीय ‘डॉकिंग’ प्रणालीच्या समान संकल्पना आहे. ही यंत्रणा लहान म्हणजे केवळ 450 मिमी लांबीची आहे आणि एक अंशाने विस्तारली जाऊ शकते. या मोहिमेतील अतिरिक्त सेन्सर सूटमध्ये ‘लेसर रेंज फाईंडर’ आणि ‘कॉर्नर क्यूब रेट्रो रिफ्लेक्टर्स’ समाविष्ट आहेत. जे सहा हजार ते 200 मीटरच्या क्षेत्रासाठी कार्य करतील. रेन्डेझव्हस सेन्सर्सचा संच दोन हजार ते 250 मीटर आणि 250 ते दहा मीटरच्या क्षेत्राकरिता वापरला जाईल. या दोन्ही उपकरणांमुळे सापेक्ष स्थिती आणि वेग दोन्ही स्वतंत्रपणे निर्धारित केले जातील.

 

‘डॉकिंग’ आणि ‘अनडॉकिंग’नंतर उपग्रह वेगळे केले जातील आणि अनुप्रयोग मोहिमांसाठी वापरले जातील. ‘चेसर’ उपग्रहामध्ये उच्च पृथक्करण करण्याची क्षमता असलेला कॅमेरा आहे. हा कॅमेरा म्हणजे ‘स्पेस अ‍ॅप्लिकेशन सेंटर’ आणि ‘इस्रो’ यांनी विकसित केलेल्या देखरेख कॅमेर्‍याची लहान आवृत्ती आहे. तसेच, या दोन्ही संस्थांनी तयार केलेला एक लहान मल्टीस्पेक्ट्रल पेलोड ‘टार्गेट’ उपग्रहामध्ये बसवण्यात आला आहे. हे पेलोड नैसर्गिक संसाधनांचे निरीक्षण आणि वनस्पती अभ्यासासाठी उपयुक्त आहे. ‘टार्गेट’मध्ये एक ‘रेडिएशन मॉनिटर पेलोड’देखील बसवण्यात आला आहे. हे ‘पेलोड’ अंतराळातील किरणोत्सर्गाचे प्रमाण मोजेल. यामुळे उत्तम डेटाबेस तयार होईल, जो मानवी अंतराळ उड्डाणामध्ये उपयोगात येऊ शकतो.

 

‘स्पेडेक्स’ अंतराळयानाची रचना आणि अंमलबजावणी ‘यु आरराव’ उपग्रह केंद्राने ‘इस्रो’च्या इतर केंद्रांच्या म्हणजे विक्रम साराभाई स्पेस सेंटर, लिक्विड प्रोपल्शन सिस्टम्स सेंटर, स्पेस अ‍ॅप्लिकेशन सेंटर, इस्रो इनर्शियल सिस्टीम्स युनिट आणि इलेक्ट्रो-ऑप्टिक्स सिस्टीमसाठी प्रयोगशाळा यांच्या मदतीने विकसित केली होती.

 

‘स्पेडेक्स’ मोहिमेनंतर ‘इस्रो’करिता भविष्यात अनेक शक्यता निर्माण होतात. ‘स्पेडेक्स’ मोहिमेची यशस्विता अनेक दालने खुली करते. भ्रमणकक्षेत उपग्रह दुरुस्ती आणि देखभाल म्हणजे खराब झालेले उपग्रह पृथ्वीवर परत न आणता दुरुस्त करण्याची क्षमतादेखील प्राप्त होईल. अवकाशात उपकरणे आणि संरचना तयार करण्यासाठी तंत्रज्ञानाचा विकास होईल. पृथ्वीच्या कक्षेबाहेर मानवी मोहिमा, जसे चंद्र, मंगळ आणि त्यापलीकडे मोहिमांना मदत होईल. जागतिक पातळीवर जागतिक उपग्रह डॉकिंग आणि सेवा पर्याय उपलब्ध करून देण्याची व्यावसायिक संधी मिळेल.

 

दि. 30 जानेवारी रोजी ही मोहीम प्रक्षेपित केली असली, तरी दि. 7 जानेवारी रोजीपर्यंत या उपग्रहांमध्ये ‘डॉकिंग’ची प्रक्रिया पूर्ण होईल. ‘इस्रो’ अंतराळ ‘डॉकिंग’ प्रयोगासाठी चाचणी मोहीम करणार नाही. कारण, यासाठी खर्च अफाट आहे. ‘टार्गेट’ आणि ‘चेसर’ हे दोन्ही उपग्रह आणि संबंधित उपकरणांच्या बांधणीसाठी ‘इस्रो’ला 125 कोटी रुपये लागले आहेत. तसेच, प्रक्षेपण वाहनासाठी अतिरिक्त 250 कोटी खर्च आहे. अर्थातच, ही गुंतवणूक जास्त असली, तरी यामुळे ‘इस्रो’च्या क्षमतेमध्ये मोठी भर पडणार आहे. या क्षमतेच्या आधारे इतर राष्ट्रांच्या मोहिमांमध्ये आपण ज्या सेवा देऊ, त्यातून व्यावसायिक संधीदेखील मिळणार आहेत.

 

‘इस्रो’ भविष्यातील अंतराळ मोहिमांसाठी महत्त्वाकांक्षी योजना तयार करत आहे. भारताला जागतिक अंतराळ संशोधन आणि नवनिर्मितीच्या क्षेत्रात अग्रगण्य स्थानावर नेण्याचा हा याचा उद्देश आहे. ‘चांद्रयान-3’ आणि ‘आदित्य-एल1’ च्या यशानंतर, ‘इस्रो’ची पुढची मोठी मोहीम म्हणजे ‘गगनयान!’ ही भारताची पहिली मानवयुक्त अंतराळ मोहीम असेल. या मोहिमेअंतर्गत 2025 सालापर्यंत अंतराळवीरांना पृथ्वीच्या कक्षेमध्ये पाठवण्याचा ‘इस्रो’चा मानस आहे.

 

याशिवाय ‘इस्रो चांद्रयान-4’ मोहिमेची तयारी करत आहे. या मोहिमेचा उद्देश म्हणजे चंद्राच्या पृष्ठभागाचा अधिक सखोल अभ्यास करणे आहे. ‘मंगळयान-2’ मोहिमेद्वारे मंगळाच्या वातावरणाचा अधिक तपशीलवार अभ्यास केला जाणार आहे. ग्रह मोहिमांव्यतिरिक्त ‘इस्रो’ ‘शुक्रयान-1’ मोहिमेवर काम करत आहे. यामध्ये शुक्र ग्रहाच्या वातावरणाचा आणि पृष्ठभागाचा अभ्यास केला जाणार आहे.

 

‘इस्रो निसार’ (NISAR ISRO Synthetic Aperture Radar) मोहिमेद्वारे पृथ्वीवरील पर्यावरण, बर्फाच्छादित प्रदेश आणि नैसर्गिक आपत्तींचे निरीक्षण करणार आहे. यासोबतच, ‘इस्रो’ लहान उपग्रह प्रक्षेपण वाहने म्हणजे ‘एसएसएलव्ही’च्या मदतीने कमी खर्चात उपग्रह प्रक्षेपणाच्या क्षेत्रात प्रगती करत आहे. भविष्यात ‘इस्रो’ आपल्या उपग्रह-आधारित संवाद प्रणालींमध्ये सुधारणा करून, जागतिक पातळीवर मजबूत अंतराळ तंत्रज्ञान भागीदार म्हणून उदयास येण्याच्या दिशेने प्रयत्नशील आहे.

 

कोणतेही राष्ट्र विकसित होताना त्यातील विज्ञान आणि तंत्रज्ञानदेखील विकसित व्हावे लागते. ‘इस्रो’ने इतर राष्ट्रांच्या तुलनेत अत्यंत कमी खर्चामध्ये इतरही अनेक मोहिमा यशस्वी करून दाखवल्या आहेत. ‘स्पेडेक्स’ ही एक मैलाचा दगड ठरणार असून, ‘इस्रो’च्या शिरपेचात अजून एक सोन्याचे पीस रोवले जाईल यात शंका नाही!