गगनयान भारत का पहला मानवयुक्त अंतरिक्ष मिशन है, जिसे भारतीय अंतरिक्ष यात्रियों को अंतरिक्ष में ले जाने और उन्हें सुरक्षित रूप से पृथ्वी पर वापस लाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यहां, रॉकेट – मानव-रेटेड लॉन्च व्हीकल मार्क (एचएलवीएम) 3 – ऑर्बिटल मॉड्यूल (ओएम) को वांछित कक्षा में इंजेक्ट करेगा। गगनयान के अंतरिक्ष यात्री ओएम पर सवार होंगे।
ओम में क्या शामिल है?
ओएम में दो खंड होते हैं, क्रू मॉड्यूल और सर्विस मॉड्यूल, जो एक जोड़ से जुड़े होते हैं। क्रू मॉड्यूल क्रू आवास के रूप में कार्य करता है जबकि सर्विस मॉड्यूल ओएम को कक्षा में सहायता प्रदान करता है।
कक्षीय चरण के बाद, सर्विस मॉड्यूल में प्रणोदन प्रणाली ओएम को डी-ऑर्बिट करने के लिए अपने थ्रस्टर्स को फायर करेगी, फिर सर्विस मॉड्यूल एक अनावश्यक तंत्र के साथ जोड़ को अलग करके क्रू मॉड्यूल से अलग हो जाएगा।
जबकि दोनों मॉड्यूल पृथ्वी पर उतरते हैं, क्रू मॉड्यूल – जिसे पुन: प्रवेश के तीव्र थर्मो-स्ट्रक्चरल भार से बचने के लिए डिज़ाइन किया गया है – एयरो-ब्रेकिंग द्वारा धीमा हो जाएगा और सुरक्षित रूप से समुद्र में गिर जाएगा। इस बीच, सर्विस मॉड्यूल जल जाएगा।
कुछ चालक दल वाले अंतरिक्ष यान, जैसे कि रूस के सोयुज़ और चीन के शेनझोउ, तीन-मॉड्यूल कॉन्फ़िगरेशन का उपयोग करते हैं। तीसरा मॉड्यूल कक्षा में रहते हुए चालक दल के लिए अतिरिक्त रहने और काम करने की जगह प्रदान करता है। इसमें डॉकिंग तंत्र, कार्गो और शौचालय सहित बुनियादी जीवन-समर्थन सुविधाएं भी हैं। सर्विस मॉड्यूल की तरह, यह तीसरा मॉड्यूल भी वंश के दौरान अलग हो जाएगा और पुनः प्रवेश के दौरान नष्ट हो जाएगा।
पुनः प्रवेश के लिए कौन सा कॉन्फ़िगरेशन सर्वोत्तम है?
क्रू मॉड्यूल डिज़ाइन को कई महत्वपूर्ण उद्देश्यों को संतुलित करना चाहिए, जिसमें आंतरिक मात्रा को अधिकतम करना, वायुमंडलीय उड़ान के दौरान उत्पन्न वायुगतिकीय लिफ्ट और ड्रैग का प्रबंधन करना, निर्माण करना जितना आसान हो सके, वायुगतिकीय और हाइड्रोडायनामिक स्थिरता बनाए रखना और कम गति पर मॉड्यूल को गतिशील रूप से स्थिर करना शामिल है।
क्योंकि कोई भी एकल कॉन्फ़िगरेशन इन सभी आवश्यकताओं को एक साथ पूरा नहीं कर सकता है, क्रू मॉड्यूल का अंतिम आकार इस बात पर निर्भर करेगा कि कौन से डिज़ाइन विशेषताओं को प्राथमिकता दी गई है। लॉन्च और पुनः प्रवेश द्रव्यमान को कम करने के लिए, इंजीनियरों ने क्रू मॉड्यूल को आवश्यक लैंडिंग सिस्टम में उतार दिया, जिससे हीटशील्ड और पैराशूट दोनों के आवश्यक आकार और द्रव्यमान को सीधे कम कर दिया गया।
एक गोलाकार विन्यास न्यूनतम संरचनात्मक द्रव्यमान के साथ उच्चतम संभव आंतरिक आयतन प्रदान करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि किसी गोले में किसी दिए गए आयतन को घेरने के लिए आवश्यक न्यूनतम सतह क्षेत्र होता है। गोले के सबसे निकट का डिज़ाइन सोवियत संघ का वोस्तोक मॉड्यूल था, जिसमें यूरी गगारिन ने अंतरिक्ष की ऐतिहासिक पहली यात्रा की थी।
हालाँकि, क्योंकि एक आदर्श गोला कोई वायुगतिकीय लिफ्ट नहीं बनाता है, यह एक गिराए गए पत्थर की तरह, वायुमंडल के माध्यम से सीधे नीचे गिरता है। यह चालक दल को दर्दनाक रूप से उच्च जी-बलों के अधीन करता है।
नतीजतन, गोलाकार-शंकु संयोजन पुनः प्रवेश करने वाले पिंड के लिए पसंदीदा विन्यास है। इसका कुंद आधार एक अलग शॉकवेव उत्पन्न करता है जो तीव्र घर्षण गर्मी को अंतरिक्ष यान से दूर धकेलता है, जबकि इसका शंक्वाकार शरीर नियंत्रित, जीवित वंश के लिए आवश्यक वायुगतिकीय स्थिरता और लिफ्ट प्रदान करता है।
गगनयान क्रू मॉड्यूल में एक गोलाकार-शंकु विन्यास है।
सभी री-एंट्री मॉड्यूल मोनो-स्थिर क्यों नहीं हैं?
पुनः प्रवेश करने वाले निकाय के लिए वायुगतिकीय और हाइड्रोडायनामिक मोनो-स्थिरताएं अत्यधिक पसंदीदा विशेषताएं हैं।
एक मॉड्यूल वायुगतिकीय रूप से स्थिर होता है यदि यह वायुमंडल में उड़ान भरते समय शटल कॉक की तरह केवल एक स्थिर रुख बनाए रखता है। इसी तरह, हाइड्रोडायनामिक मोनो-स्थिरता यह सुनिश्चित करती है कि मॉड्यूल स्वयं-सही हो जाएगा और स्प्लैशडाउन के बाद एकल, स्थिर अभिविन्यास में तैर जाएगा।
मोनो-स्थिरता को मॉड्यूल के वायुगतिकीय आकार और उसके गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के स्थान द्वारा नियंत्रित किया जाता है। चूंकि गुरुत्वाकर्षण का केंद्र आंतरिक उपप्रणालियों की पैकेजिंग द्वारा निर्धारित होता है, सिस्टम इंजीनियरों में अक्सर गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के आवश्यक स्थान को प्राप्त करने के लिए लचीलेपन की कमी होती है।
परिणामस्वरूप, व्यवहार में, मॉड्यूल में अक्सर एक से अधिक स्थिर अभिविन्यास होते हैं। उदाहरण के लिए, गगनयान क्रू मॉड्यूल में दो अलग-अलग स्थिर वायुगतिकीय स्थिति के साथ-साथ दो स्थिर हाइड्रोडायनामिक स्थिति भी हैं।
अवांछित रवैये को वायुमंडल के माध्यम से उड़ान के दौरान नियंत्रण थ्रस्टर्स को फायर करके और समुद्र में छींटे पड़ने पर गैस-आधारित अप-राइटिंग सिस्टम को तैनात करके प्रबंधित किया जाता है।
पुनः प्रवेश के दौरान गतिशील अस्थिरता क्या है?
गतिशील अस्थिरता पुनः प्रवेश मॉड्यूल द्वारा अनुभव की जाने वाली एक गंभीर स्थिति है, जिसके परिणामस्वरूप वायुमंडल में गति कम होने पर तेजी से बढ़ती और अनियंत्रित दोलन होती है। ठीक उसी तरह जैसे बिना पूंछ वाली पारंपरिक पतंग नियंत्रण से बाहर होकर लड़खड़ाती और घूमती है क्योंकि इसमें स्थिरता की कमी होती है, क्रू मॉड्यूल खतरनाक, स्वयं-बढ़ने वाले झूलों का अनुभव कर सकता है जो नियंत्रित न होने पर इसे गिरा देता है।
क्रू मॉड्यूल वायुमंडल में कितनी आसानी से गिरता है यह उसके आकार, द्रव्यमान और उसके चारों ओर हवा के प्रवाह के तरीके पर निर्भर करता है। जैसे ही यह ध्वनि की गति के करीब पहुंचता है, मॉड्यूल सबसे अधिक हिलता और डगमगाता है, जहां उछलती शॉकवेव्स और घूमती हवा इसे चारों ओर हिंसक रूप से मारती है। मॉड्यूल को खतरनाक तरीके से नियंत्रण से बाहर घूमने से रोकने के लिए, इसे या तो खुद को स्थिर करने के लिए छोटे नियंत्रण थ्रस्टर्स का उपयोग करना होगा या इस अस्थिरता के बहुत बड़े होने से पहले पैराशूट तैनात करना होगा।
अंततः, इसके कुंद वायुगतिकीय आकार और द्रव्यमान से लेकर गतिशील अस्थिरता के खिलाफ लड़ाई तक, इन सभी प्रतिस्पर्धी गुणों को संतुलित करना, मॉड्यूल डिजाइन को एक उत्कृष्ट इंजीनियर लाइफबोट में बदल देता है जो अंतरिक्ष यात्रियों को सुरक्षित रूप से पृथ्वी पर वापस लाने में सक्षम है।
उन्नीकृष्णन नायर एस. वीएसएससी और आईआईएसटी के पूर्व निदेशक हैं; संस्थापक निदेशक, एचएसएफसी; और प्रक्षेपण यान प्रणालियों, कक्षीय पुनः प्रवेश और मानव अंतरिक्ष उड़ान प्रौद्योगिकियों में विशेषज्ञ। वर्तमान में डॉ. साराभाई वीएसएससी में प्रोफेसर हैं।
प्रकाशित – 15 जुलाई, 2026 09:15 पूर्वाह्न IST