Landing of Chandrayaan-3 - ચંદ્રયાન-3ના લૅન્ડિંગમાં છેલ્લી 15 મિનિટ કેમ મહત્વની ?

Chandrayaan 3

ચંદ્રયાન-3 લૅન્ડર ટૂંક સમયમાં ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવની નજીક 70 અક્ષાંશ પર ઊતરશે.

ISRO ભારતીય સમય અનુસાર 23 ઑગસ્ટે સાંજે 5 વાગ્યા પછી ચંદ્રયાન-3 લૅન્ડર મૉડ્યુલને ચંદ્રની સપાટી પર ઉતારવાની તૈયારી કરી રહ્યું છે.

14 જુલાઈએ શ્રીહરિકોટાથી ઉડાન ભરી ચૂકેલું ચંદ્રયાન-3 40 દિવસની લાંબી મુસાફરી પછી ચંદ્રની સપાટી પર ઊતરવા માટે તૈયાર છે. પરંતુ તેના અવતરણની આ પ્રક્રિયા ખૂબ જ નાજુક અને જટિલ છે.

બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જો ચંદ્રયાન-3ની 40-દિવસની મુસાફરી એક નિર્ણાયક વળાંક છે, તો તેનો બીજો નિર્ણાયક વળાંક તેનાં ઉતરાણની છેલ્લી 15 મિનિટ છે.

ઇસરોના પૂર્વ અધ્યક્ષ કે. સિવનના મતે, આ 15 મિનિટ પડકારજનક છે.

ચંદ્રયાન-3ને આ 15 મિનિટમાં સુરક્ષિત સૉફ્ટ લૅન્ડિંગ કરવું પડશે.

2019 માં, ચંદ્રયાન-2 ના ઉતરાણ વખતે તેનું લૅન્ડર મૉડ્યુલ ચંદ્રની સપાટીથી 2.1 કિમીની ઊંચાઈએ પહોંચી ગયું હતું, પરંતુ નાની તકનીકી ખામીને કારણે લૅન્ડર ક્રૅશ થઈ ગયું હતું.

ઈસરોના અધ્યક્ષ એસ. સોમનાથે કહ્યું કે આવી દુર્ઘટનાને ટાળવા માટે ચંદ્રયાન-3ના લૅન્ડર મૉડ્યુલની સાથે તમામ વ્યવસ્થા કરવામાં આવી છે અને વૈજ્ઞાનિકોએ નાની-નાની ભૂલો પર પણ કામ કર્યું છે.

ચંદ્રયાન-3 લૅન્ડર ટૂંક સમયમાં ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવની નજીક 70 અક્ષાંશ પર ઊતરશે.

ISRO ભારતીય સમય અનુસાર 23 ઑગસ્ટે સાંજે 5 વાગ્યા પછી ચંદ્રયાન-3 લૅન્ડર મૉડ્યુલને ચંદ્રની સપાટી પર ઉતારવાની તૈયારી કરી રહ્યું છે.

14 જુલાઈએ શ્રીહરિકોટાથી ઉડાન ભરી ચૂકેલું ચંદ્રયાન-3 40 દિવસની લાંબી મુસાફરી પછી ચંદ્રની સપાટી પર ઊતરવા માટે તૈયાર છે. પરંતુ તેના અવતરણની આ પ્રક્રિયા ખૂબ જ નાજુક અને જટિલ છે.

બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, જો ચંદ્રયાન-3ની 40-દિવસની મુસાફરી એક નિર્ણાયક વળાંક છે, તો તેનો બીજો નિર્ણાયક વળાંક તેનાં ઉતરાણની છેલ્લી 15 મિનિટ છે.

ઇસરોના પૂર્વ અધ્યક્ષ કે. સિવનના મતે, આ 15 મિનિટ પડકારજનક છે.

ચંદ્રયાન-3ને આ 15 મિનિટમાં સુરક્ષિત સૉફ્ટ લૅન્ડિંગ કરવું પડશે.

2019 માં, ચંદ્રયાન-2 ના ઉતરાણ વખતે તેનું લૅન્ડર મૉડ્યુલ ચંદ્રની સપાટીથી 2.1 કિમીની ઊંચાઈએ પહોંચી ગયું હતું, પરંતુ નાની તકનીકી ખામીને કારણે લૅન્ડર ક્રૅશ થઈ ગયું હતું.

ઈસરોના અધ્યક્ષ એસ. સોમનાથે કહ્યું કે આવી દુર્ઘટનાને ટાળવા માટે ચંદ્રયાન-3ના લૅન્ડર મૉડ્યુલની સાથે તમામ વ્યવસ્થા કરવામાં આવી છે અને વૈજ્ઞાનિકોએ નાની-નાની ભૂલો પર પણ કામ કર્યું છે.

ચંદ્રયાન-3 ચંદ્રની સપાટી પર જ્યાં ઉતરાણ કરવાનું છે તે જગ્યાની શોધ કરતા લૅન્ડર હેઝાર્ડ ડિટેક્શન ઍન્ડ અવોઇડન્સ કૅમેરા એટલે કે એલએચડીએસી દ્વારા લેવામાં આવેલી તસવીર ઇસરોએ જારી કરી છે.

'મૂન લૅન્ડિંગ એ પૃથ્વી પર ઊતરવા જેવું નથી'

તમે પૃથ્વી પર કોઈ વિમાન અથવા ઑબ્જેક્ટ લૅન્ડિંગ જોઈ શકો છો. ઍરક્રાફ્ટ ધીમે-ધીમે ઊંચાઈથી આગળ અને નીચે તરફ આગળ વધે છે અને રનવે પર લૅન્ડિંગ કરે છે. ઍરોપ્લેનમાંથી કૂદી પડનારા સ્કાયડાઇવર્સ પેરાશૂટની મદદથી સુરક્ષિત રીતે જમીન પર લૅન્ડ કરે છે.

આ બંને પ્રક્રિયાઓ જે પૃથ્વી પર શક્ય છે તે ચંદ્ર પર શક્ય નથી. ચંદ્ર પર વાતાવરણ ન હોવાથી હવામાં ઉડવાને બદલે પેરાશૂટની મદદથી લૅન્ડરને લૅન્ડ કરવું શક્ય છે.

તેથી ન્યૂટનના ગતિના ત્રીજા નિયમ અનુસાર લૅન્ડરે ચંદ્રની સપાટી પર ઊતરવું જોઈએ.

આ માટે ચંદ્રયાન-3ના લૅન્ડરમાં રૉકેટ લગાવવામાં આવ્યાં છે. તેમને પ્રજ્વલિત કરીને અને લૅન્ડરની ગતિને નિયંત્રિત કરીને, તે ધીમી ગતિથી ઉતરાણનો પ્રયાસ કરી શકે.

આ જ વાસ્તવિક સમસ્યા છે

લાખો માઈલ દૂર મંગળ ગ્રહને પણ પૃથ્વીના ડીપ સ્પેસ નેટવર્ક દ્વારા વૈજ્ઞાનિકો તેને નિયંત્રિત કરી શકે છે.

ચંદ્રયાન-3 ઉપડ્યું ત્યારથી લઈને ચંદ્રની સપાટી પર લૅન્ડિંગની તેની મુસાફરી શરૂ કરી ત્યાં સુધી, વૈજ્ઞાનિકોએ તેની દિશા અને ગતિને નિયંત્રિત કરી અને તેના બૂસ્ટરને પ્રજ્વલિત કર્યા.

પરંતુ લૅન્ડિંગ દરમિયાન તેને આ રીતે નિયંત્રિત કરી શકાતું નથી. એટલા માટે તે આપમેળે આમ કરી શકે તેવો પ્રોગ્રામ કરવામાં આવ્યો છે.

ચંદ્રયાન-2માં પણ આવી જ વ્યવસ્થા કરવામાં આવી હતી. છેલ્લી ઘડીની ટેક્નિકલ ખામીને કારણે તેનું ક્રેશ લૅન્ડિંગ થયું હતું.

ઈસરોના પ્રમુખે કહ્યું કે આવી સમસ્યાઓ ન પેદા થાય તે માટે હવે ચંદ્રયાન-3માં વ્યવસ્થા કરવામાં આવી છે.

શા માટે તમે તેને નિયંત્રિત કરી શકતા નથી?

ચંદ્રયાન-3 લૅન્ડર લાંબા ગોળાકાર ભ્રમણકક્ષામાં ચંદ્રની પરિક્રમા કરી રહ્યું છે. ચંદ્રની સપાટીથી 100 કિમીના અંતરે પહોંચ્યા બાદ, તેનું બૂસ્ટર ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દ્વારા પ્રજ્વલિત થાય છે. પરિણામે, તે ચંદ્રની સપાટી પર ઝડપથી પડવાનું શરૂ કરે છે.

જેવું તે પડવાનું શરૂ કરે છે તે વખતે તેની ઝડપ ઘણી વધારે હોય છે. પૃથ્વી પરથી ચંદ્ર પર રેડિયો સિગ્નલ મોકલવામાં લગભગ 1.3 સેકન્ડનો સમય લાગે છે. આ જ સિગ્નલ ફરીથી જમીન પર પહોંચવામાં 1.3 સેકન્ડનો સમય લે છે.

આમ, ચંદ્રયાન લૅન્ડર પૃથ્વી પર સિગ્નલ મોકલે છે અને તેના જવાબમાં બીજો સિગ્નલ પહોંચવામાં 1.3 સેકન્ડનો સમય લાગે છે. એટલે કે સિગ્નલને મેળવવામાં અને મોકલવામાં એમ બંને મળીને લગભગ અઢી સેકન્ડનો સમય લાગે છે.

એટલે કે 100 કિલોમીટર પ્રતિ કલાકની ઝડપે ચંદ્રની સપાટી પર પડતા લૅન્ડરને નિયંત્રિત કરવામાં અઢી સેકન્ડનો સમય લાગે છે. તેથી આ કોઈ વ્યવહારુ કામ નથી.

તેથી જ લૅન્ડર પોતે જ નિર્ણય લે છે અને નીચે ઊતરે છે. આવા પ્રયાસોમાં બધું જ તકનીકી રીતે યોગ્ય હોવું જોઈએ. નહીંતર, નાનું કારણ પણ સમસ્યા પેદા કરી શકે છે.

8 તબક્કામાં ઉતરાણ પ્રક્રિયા

ચંદ્રયાન-3 ચંદ્રની સપાટી પર પ્રથમ છલાંગ મારવા માટે બૂસ્ટર ફાયર કર્યા પછી 100 કિલોમીટરની ઊંચાઈએ ભ્રમણ કરે છે. ત્યાંથી તે ઝડપથી ચંદ્રની સપાટી પર પહોંચે છે.

આમ, લૅન્ડિંગ દરમિયાન લૅન્ડર મૉડ્યુલ ચંદ્રની સપાટીના 90 ડિગ્રીના ખૂણા પર હોવું જોઈએ. ચંદ્રયાન-3ના ચાર પગ ગમે તેટલા નમેલા હોય, તે ચંદ્રની સપાટીને સ્પર્શી શકતા નથી.

આ પછી ચંદ્રયાન ઊંધું પડવાનો ભય છે. જો આવું થાય, તો રોવર પણ તેમાંથી બહાર નીકળી શકશે નહીં.

ચંદ્રની સપાટી પર સૉફ્ટ લૅન્ડિંગ પછી, લૅન્ડર મૉડ્યુલ પૃથ્વી પર સિગ્નલ મોકલે છે. થોડા સમય પછી તેમાં બનેલો રેમ્પ ખુલશે. તેના દ્વારા રોવર ચંદ્રની સપાટી પર ઊતરશે અને ત્યાંથી તસવીરો લઈને બેંગલુરુ નજીક ઇન્ડિયન ડીપ સ્પેસ નેટવર્કને મોકલશે.

સાયન્ટિફિક પ્રેસ ઑર્ગેનાઈઝેશનના મુખ્ય વૈજ્ઞાનિક ડૉ. ટી.વી. વેંકટેશ્વરને કહ્યું, "100 કિમીની ઊંચાઈથી લૅન્ડરને ચંદ્રની સપાટી પર ઉતારવાની 15 મિનિટની પ્રક્રિયા 8 તબક્કામાં પૂર્ણ કરવામાં આવશે."

આમાં, ચંદ્રયાનના પગ ચંદ્રની સપાટી પર ત્યાં સુધી રહેશે જ્યાં સુધી તે 100 કિમીથી 30 કિમી સુધી નીચે નહીં આવે. ત્યારબાદ લૅન્ડર પર રૉકેટને વધુ મંદ કરવા માટે પ્રજ્વલિત કરવામાં આવશે.

જ્યારે લૅન્ડર 30 કિમીની ઊંચાઈ પર હોય છે ત્યારે તેની ઝડપ ઘણી વધારે હોય છે. તેની ગતિને નિયંત્રિત કરીને, તે ચંદ્રની સપાટીથી 7.4 કિમીની ઊંચાઈએ પહોંચે છે. 100 કિમીની ઊંચાઈથી અહીં પહોંચવામાં 10 મિનિટ લાગે છે. આને પ્રથમ પગલું કહી શકાય.

બીજા તબક્કાથી આગળ બધું જ પડકારજનક છે

7.4 કિમીની ઊંચાઈથી તે 6.8 કિમીની ઊંચાઈએ નીચે ઊતરે છે. ત્યાં સુધીમાં, લૅન્ડરના પગ ચંદ્રની સપાટી પર લગભગ 50 ડિગ્રી ફરશે.

લૅન્ડર પરનાં સાધનો પછી પુષ્ટિ કરશે કે તે ત્યાં જ ઑઈ રહ્યું છે જ્યાં તે ઊતરવા માગે છે. ત્રીજો તબક્કો 6.8 કિલોમીટરની ઊંચાઈથી 800 મીટરની ઊંચાઈ સુધીનું ઉતરાણ કરવાનો છે.

ચોથા તબક્કામાં, તે 150 મીટરની ઊંચાઈએ નીચે આવે છે.

આ ઊંચાઈએ લૅન્ડર ખાતરી કરશે કે લૅન્ડિંગ સાઇટ સમતલ હોય. અહીંથી તે પાંચમા તબક્કામાં 150 મીટરથી 60 મીટર સુધી નીચે ઊતરે છે.

ત્યાંથી લૅન્ડરની ઝડપ વધુ ઘટે છે. છઠ્ઠા તબક્કામાં, ઊંચાઈ 60 મીટરથી ઘટીને 10 મીટર થાય છે.

એક નવું ઉપકરણ

આ વખતે ISROએ લૅન્ડરમાં લેસર ડૉપ્લર વેલોસિમીટર નામનું નવું સાધન ઉમેર્યું છે. જે ચંદ્રની સપાટી પર લેસર પલ્સ મોકલે છે. આ ડિવાઇસ માપે છે કે લૅન્ડર કેટલી ઝડપથી નીચે જઈ રહ્યું છે.

લૅન્ડરમાં કમ્પ્યુટર જરૂરી ઝડપ માટે લૅન્ડિંગની કાળજી લે છે. છઠ્ઠો તબક્કો લૅન્ડરને 60 મીટરથી 10 મીટર સુધી વધારવાનો છે.

આગળનું પગલું દસ મીટરની ઊંચાઈથી ચંદ્ર પર લૅન્ડરનું સૉફ્ટ લૅન્ડિંગ કરવાનું છે.

આ સમયે રૉકેટ બર્ન કરવાનું બંધ કરે છે. આનું કારણ એ છે કે જો રૉકેટના દહનથી તેની રાખ ઊડે અને જો તે લૅન્ડર પરની સોલાર પેનલ્સ પર પડે છે, તો તે વીજળી ઉત્પન્ન કરી શકશે નહીં.

જ્યારે 10 મીટરની ઊંચાઈ પરથી નીચે પડે ત્યારે લૅન્ડર મૉડ્યુલની ઝડપ 10 મીટર પ્રતિ સેકન્ડ હોય છે. એટલે કે છેલ્લો તબક્કો એક સેકન્ડમાં પૂર્ણ થાય છે.

જો ટેક્નિકલ ભૂલ થાય અને લૅન્ડર 100 મીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે પડે તો પણ ઉપકરણના પગ અકબંધ રહેશે. તેને ખૂબ જ મજબૂત બનાવવામાં આવ્યું છે. લૅન્ડરને 800 મીટરની ઊંચાઈથી 10 મીટરની ઊંચાઈ સુધી પહોંચવામાં સાડા ચાર મિનિટનો સમય લાગે છે.

આ દરમિયાન, કોઈ કંઈ પણ કરી શકતું નથી, પછી ભલે ગમે તે થાય. લૅન્ડર સુરક્ષિત રીતે ઊતર્યા પછી, રૅમ્પ ખૂલે છે, રોવર બહાર આવે છે અને ચંદ્ર પર ઊતરે છે. તે લૅન્ડરની તસવીરો લે છે અને તેને પૃથ્વી પર પરત મોકલે છે. આ આઠમો તબક્કો છે. અહીંથી, લૅન્ડર વિક્રમ અને રોવર ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવની શોધમાં 14 દિવસ પસાર કરશે.

ભૂતકાળના અનુભવોમાંથી શીખ

ચંદ્રયાન-2 લૅન્ડિંગ દરમિયાન નિષ્ફળ ગયું હતું. તેથી, આવી નિષ્ફળતાને ટાળવા માટે ચંદ્રયાન-3 અદ્યતન ટેકનૉલૉજીથી સજ્જ છે. આ ટેક્નોલોજી લેન્ડરને સુરક્ષિત રીતે ઊતરવામાં મદદ કરે છે. તેમાં લૅન્ડર મૉડ્યુલમાં સાત કોર ટેક્નોલોજીનો સમાવેશ થાય છે.

આમાંનું પ્રથમ અલ્ટીમીટર છે. તે તેના ઉતરાણ દરમિયાન ચંદ્રયાન-3ની ઊંચાઈને નિયંત્રિત કરશે. તેઓ લેસર અને રેડિયો ફ્રીક્વન્સીની મદદથી કામ કરે છે.

બીજું વેગ મીટર છે. તે ચંદ્રયાન-3ની ગતિને નિયંત્રિત કરે છે. તેમાં લેસર ડોપ્લર વેલોસીટી મીટર અને લેન્ડર હોરીઝોન્ટલ વેલોસીટી મીટરનો સમાવેશ થાય છે. બંને ચંદ્રની સપાટીની તસવીરો લે છે અને લેન્ડર મોડ્યુલ સુરક્ષિત રીતે ઊતરી શકે તેની ખાતરી કરવા માટે તેનું સતત નિરીક્ષણ કરે છે.

ત્રીજું એ માપવાનું છે કે ત્યાં કેટલી જડતા છે. તેમાં લેસર ગાયરોસ્કોપ પર આધારિત ઇનર્શિયલ એક્સીલેરોમીટરનો સમાવેશ થાય છે. (જડતા એ પદાર્થની તે સ્થિતિમાં રહેવાની વૃત્તિ છે.)

ચોથું પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ છે. તે અત્યાધુનિક 800N થ્રોટલેબલ લિક્વિડ એન્જિન, 58N એટીટ્યુડ થ્રસ્ટર્સ અને થ્રોટલેબલ એન્જિન કંટ્રોલ ઇલેક્ટ્રૉનિક્સ ધરાવે છે. આ ઉપકરણો કોઈપણ ઊંચાઈએ સેન્સર દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવેલી માહિતીનો ઉપયોગ કરીને લૅન્ડર મૉડ્યુલની ગતિને નિયંત્રિત કરવાનો પ્રયાસ કરે છે.

પાંચમું નેવિગેશન, માર્ગદર્શન અને નિયંત્રણ છે. આમાં ટ્રેજેક્ટરી ડિઝાઇન અને સૉફ્ટવેર ઘટકોનો સમાવેશ થાય છે જે ઉતરાણના માર્ગનું માર્ગદર્શન કરે છે. છઠ્ઠું જોખમી શોધ અને બચાવ છે. તેમાં લૅન્ડરની સામેના જોખમોને શોધવા અને ટાળવા માટે કૅમેરા અને પ્રોસેસિંગ અલ્ગોરિધમનો સમાવેશ થાય છે.

સાતમું ઉતરાણ લેગ મિકેનિઝમ છે. આનો ઉપયોગ લૅન્ડરને છેલ્લી ક્ષણે સ્થિર ગતિએ ચંદ્રની સપાટીને સુરક્ષિત રીતે સ્પર્શ કરવાની મંજૂરી આપવા માટે થાય છે.

આમ, આ સાત ટેકનૉલૉજીઓ એકબીજા સાથે તરત જ માહિતીની આપલે કરે છે. આનાથી લૅન્ડિંગ પ્રક્રિયાની છેલ્લી 15 મિનિટ સરળતાથી ચાલશે અને સૉફ્ટ લૅન્ડિંગમાં ફાળો આપશે.

સમસ્યાઓ ઊભી થાય તો પણ...

ચંદ્રયાન-2માં ટેકનિકલ ખામીઓનું સંપૂર્ણ વિશ્લેષણ કર્યા બાદ એવી વ્યવસ્થા કરવામાં આવી છે કે જો લૅન્ડર મૉડ્યુલમાં ફરીથી આવી સમસ્યા આવે તો તે પોતાની જાતે નિર્ણય લઈ શકશે.

ઇસરોના પ્રમુખ સોમનાથે જણાવ્યું હતું કે, "ચંદ્રયાન-3નું લૅન્ડર મૉડ્યુલ ચંદ્ર પર લૅન્ડિંગ શરૂ કરશે જ્યારે તે ક્ષિતિજની સમાનાંતર રેખામાં હશે. ત્યાંથી, યાન ધીમે-ધીમે કાટકોણની સ્થિતિમાં આવશે, જ્યાંથી તે સીધી રેખા બનાવી શકે છે. જ્યાંથી તે સીધું ઊતરી શકે."

સોમનાથે કહ્યું, "જો ચંદ્રયાન-3 લૅન્ડરના બે ઍન્જિન નિષ્ફળ ગયા અને કેટલાક સેન્સર કામ કરી રહ્યાં, છતાં તેનાં સક્ષમ સૉફ્ટ લૅન્ડિંગ માટે તમામ જરૂરી વ્યવસ્થા કરવામાં આવી છે."

તેમણે કહ્યું કે લૅન્ડિંગ વખતે આવતી સમસ્યાઓના ઉકેલ માટે એક અલ્ગોરિધમ તૈયાર કરવામાં આવ્યું છે.

તેમણે એમ પણ કહ્યું કે મુખ્ય પડકાર લૅન્ડરમાં ઈંધણનો કાર્યક્ષમ ઉપયોગ કરીને અને અંતરને ચોક્કસ રીતે માપીને લૅન્ડરનું સૉફ્ટ લેન્ડિંગ કરવાનો છે.