शास्त्रज्ञांनी चंद्रासाठी एक शॉर्टकट शोधला आहे – आणि यामुळे भविष्यातील मोहिमांचा खर्च कमी होऊ शकतो

चंद्राच्या सहलीला कदाचित बँक तोडण्याची गरज नाही, कारण शास्त्रज्ञांनी एक शॉर्टकट शोधला आहे ज्यामुळे भविष्यातील मोहिमांची किंमत कमी होऊ शकते.

जेटवर उड्डाण करण्यासारखेच, आपल्या चंद्र उपग्रहापर्यंत जाण्यासाठी लागणारा सर्वात मोठा खर्च म्हणजे इंधन.

नासाचे स्पेस लॉन्च सिस्टीम रॉकेट प्रति प्रक्षेपण $4bn (£2.8bn) च्या अंदाजे खर्चात दोन दशलक्ष लिटरपेक्षा जास्त प्रणोदक वापरते, तर ओरियन अंतराळ यानाला चंद्राच्या पृष्ठभागावर नेव्हिगेट करण्यासाठी आणखी काही आवश्यक आहे.

तथापि, शास्त्रज्ञांनी आता एक गणितीय पद्धत तयार केली आहे जी अधिक इंधन-कार्यक्षम मार्ग शोधून अवकाश संस्थांची रोख बचत करू शकते.

स्पेस मिशन्स इंधनाचे मोजमाप ते रॉकेटचा वेग किती प्रमाणात बदलू शकतात यानुसार मोजतात, जे वापरलेल्या इंधनावर अवलंबून बदलतात.

संशोधकांच्या नवीन मार्गासाठी पूर्वी शोधलेल्या सर्वात कार्यक्षम मार्गांपेक्षा 58.8 मीटर प्रति सेकंद कमी इंधन आवश्यक आहे.

प्रवासाच्या एकूण इंधनाच्या वापराच्या 3,342.96 मीटर प्रति सेकंदाच्या तुलनेत ते कदाचित फारसे वाटणार नाही.

तथापि, कोइंब्रा विद्यापीठाचे प्रमुख लेखक डॉ. ॲलन कार्देक डी आल्मेडा ज्युनियर म्हणतात: ‘जेव्हा अंतराळ प्रवासाचा विचार केला जातो, तेव्हा प्रत्येक मीटर प्रति सेकंद इंधनाच्या मोठ्या प्रमाणात वापर होतो.’

शास्त्रज्ञांना चंद्राचा एक नवीन शॉर्टकट सापडला आहे जो आपल्या चंद्र उपग्रहाच्या प्रवासासाठी खर्च कमी करू शकतो

चंद्रावर जाण्याचा सर्वात प्रभावी मार्ग म्हणजे सौरमालेतील नैसर्गिक समतोल बिंदूंचा लाभ घेणे ज्याला Lagrange Points म्हणतात.

प्रत्येक पाच लॅग्रेंज बिंदूंवर, पृथ्वी, चंद्र आणि सूर्य यांच्या गुरुत्वाकर्षण शक्ती संतुलित आहेत.

याचा अर्थ असा आहे की स्पेसशिप यापैकी एका ठिकाणी स्वतःला पार्क करू शकते आणि आणखी इंधन जाळण्याची गरज न पडता अंतराळातून प्रवास करू शकते.

समस्या अशी आहे की लॅग्रेंज बिंदूंभोवतीच्या कक्षा मूळतः अस्थिर असतात आणि प्रक्षेपणातील लहान फरकांमुळेही परिणामांमध्ये मोठा फरक होऊ शकतो.

यामुळे पृथ्वी आणि चंद्र यांच्यातील लॅग्रेंज पॉइंटवरून अंतराळयानाने घेतलेल्या सर्व भिन्न मार्गांची गणना करणे अत्यंत वेळखाऊ बनवते.

तथापि, डॉ आल्मेडा ज्युनियर आणि त्यांच्या सह-लेखकांनी नवीन गणितीय फ्रेमवर्कचा वापर केला आहे ज्यामुळे ही गणना अधिक सुलभ होते.

‘फंक्शनल कनेक्शनचा सिद्धांत’ म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या, त्यांच्या पद्धतीमुळे त्यांना हजारो संभाव्य मार्गांऐवजी लाखोची गणना करण्याची आणि सर्वात कार्यक्षम निवडण्याची परवानगी मिळाली.

त्यांच्या अभ्यासासाठी, डॉ अल्मेडा ज्युनियर आणि त्यांच्या टीमने सर्वोत्तम पर्याय शोधण्यासाठी चंद्रावर पोहोचण्याच्या 30 दशलक्ष विविध संभाव्य मार्गांची नक्कल केली.

अंतराळ मोहिमेतील सर्वात महाग भागांपैकी एक म्हणजे इंधन. आर्टेमिस II च्या क्रूला चंद्राभोवती नेणारी स्पेस लॉन्च सिस्टीम प्रक्षेपणावर दोन दशलक्ष लिटर इंधन वापरते, तर ओरियन अंतराळयान नेव्हिगेट करण्यासाठी अजून जास्त वापरते

त्यांचा नवीन मार्ग पूर्वीच्या शहाणपणाला नकार देतो ज्याने असे सुचवले होते की अंतराळयानाने पृथ्वीच्या सर्वात जवळच्या बिंदूंपासून लॅग्रेंज पॉइंट – L1 व्हेरिएट म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या नैसर्गिक कक्षाकडे जावे.

उलटपक्षी, संशोधकांना असे आढळले की चंद्राच्या जवळून या कक्षाकडे जाणे खरोखर चांगले आहे.

नियंत्रण प्रणाली वापरून, एक स्पेसशिप या कक्षेत अनिश्चित काळासाठी थांबू शकते जोपर्यंत क्रू चंद्राच्या प्रवासाचा दुसरा टप्पा तयार करत नाही.

डॉ आल्मेडा ज्युनियर म्हणतात की या स्टॉपिंग पॉइंटमध्ये अंतराळ मोहिमेला भरभराटीच्या पर्यटन उद्योगात रूपांतरित करण्याची क्षमता आहे.

तो म्हणतो: ‘या पेपरमध्ये प्रस्तावित केलेल्या रणनीतीमध्ये L1 च्या आसपासच्या कक्षेचा समावेश आहे, जिथून लोक एक अद्वितीय दृष्टीकोन अनुभवू शकतात: पृथ्वी आणि चंद्र जहाजाच्या विरुद्ध बाजूंनी दिसू शकतात!

‘अंतराळ यान L1 भोवती या कक्षेत 13 दिवसांच्या पटीत राहू शकते, जेव्हा पर्यटकांना बदलण्यासाठी चंद्र किंवा पृथ्वीशी कनेक्शन केले जाऊ शकते.

‘या रणनीतीचा वापर भविष्यात पर्यटनासाठी केंद्र म्हणून केला जाऊ शकतो, पण खाणकामासाठीही केला जाऊ शकतो.’

हे असंभाव्य समाधान शोधणे केवळ गणितामुळेच शक्य झाले ज्यामुळे संघाला एवढ्या निरर्थक पर्यायांची गणना करता आली.

नवीन मार्गाने अवकाशयान पृथ्वीपासून दूर आणि ‘लॅग्रेंज पॉइंट’च्या कक्षेत नेले जाईल जेथे पृथ्वी, चंद्र आणि सूर्य यांचे गुरुत्वाकर्षण संतुलित आहे. तेथून, यान चंद्राच्या कक्षेत दुसरा पाय सुरू होईपर्यंत प्रतीक्षा करू शकते

साओ पाउलो विद्यापीठातील सह-लेखक डॉ. व्हिटर मार्टिन्स डी ऑलिव्हेरा म्हणतात: ‘पृथ्वीपासून सर्वात जवळ असलेल्या भिन्नतेचा भाग निवडणे सोपे आहे असे मानण्याऐवजी, अतुलनीय उपाय शोधण्याचा प्रयत्न करण्यासाठी आम्ही वेगवान पद्धतींसह पद्धतशीर विश्लेषण वापरू शकतो.’

यामुळे नेमकी किती इंधनाची बचत होईल हे स्पेसशिपचा आकार, वापरलेल्या इंधनाचा प्रकार, क्राफ्ट किती कार्यक्षम आहे आणि ते किती माल वाहून नेत आहे यानुसार मोठ्या प्रमाणात बदलू शकते.

चांगली बातमी अशी आहे की बचत क्राफ्टच्या आकारानुसार वाढेल, जड जहाजांना इंधनाच्या प्रमाणात मोठ्या प्रमाणात घट झाल्याचा फायदा होईल.

100 टन पर्यंत मालवाहतूक असलेली पूर्ण भारित SpaceX स्टारशिप, उदाहरणार्थ, चंद्राच्या पृष्ठभागावर जाण्याचा मार्ग किंचित बदलून मोठ्या प्रमाणात इंधन मुक्त करू शकते.

इंधनावरील पैशांची बचत करण्याव्यतिरिक्त, हा नवीन मार्ग चंद्र मोहिमांसाठी एक आकर्षक पर्याय आहे कारण स्पेसशिप नेहमी पृथ्वीच्या दृष्टीक्षेपात असेल.

म्हणजे कधीच नसणार एक वेळ जेव्हा मिशन कंट्रोलचा त्याच्या अंतराळवीरांशी संपर्क तुटतो.

डॉ डी ऑलिव्हेरा म्हणतात: ‘उदाहरणार्थ आर्टेमिस 2 मिशनचा पृथ्वीशी संपर्क काही काळासाठी तुटला कारण तो थेट चंद्राच्या मागे होता.

‘आम्ही प्रस्तावित केलेली कक्षा हा एक उपाय आहे जो अखंड संप्रेषण राखतो.’

या मार्गाचा एक मोठा फायदा असा आहे की अंतराळयान पृथ्वीपासून लपलेले असताना ब्लॅकआउट कालावधी होणार नाही, जसे आर्टेमिस II मोहिमेच्या चंद्र संक्रमणादरम्यान होता.

तथापि, संशोधक कबूल करतात की त्यांची गणना पूर्णपणे वास्तववादी नाही, कारण ते सूर्याचा प्रभाव सोडून केवळ पृथ्वी आणि चंद्राच्या गुरुत्वाकर्षणाचा विचार करतात.

सूर्य विचारात घेतल्यास आणखी कार्यक्षम कक्षा शोधल्या जाऊ शकतात, परंतु यामुळे प्रक्षेपण खिडकीवर निर्बंध येईल.

डॉ आल्मेडा ज्युनियर नोंदवतात: ‘सूर्याच्या विशिष्ट स्थानासाठी सिम्युलेशन चालवणे आवश्यक आहे.

‘उदाहरणार्थ, जर आम्ही मिशनची प्रक्षेपण तारीख 23 डिसेंबर अशी नक्कल केली, तर आम्हाला केवळ त्या तारखेला लॉन्च केलेल्या मिशनसाठी वैध परिणाम प्राप्त होतील.’

चंद्रावर कोण गेले आहे?

एकूण 12 लोक चंद्रावर चालले आहेत.

1 + 2. अपोलो 11 – 21 जुलै 1969

नील आर्मस्ट्राँगने चंद्राच्या पृष्ठभागावर पाऊल ठेवणारा पहिला व्यक्ती बनून इतिहास रचला, त्याच्या आधी त्याच्या पाठोपाठ क्रूमेट एडविन ‘बझ’ ऑल्ड्रिन होते.

3 + 4. अपोलो 12 – नोव्हेंबर 19 आणि 20, 1969

पीट कॉनराड आणि ॲलन बीन हे अपोलो १२ मोहिमेवर चंद्र वॉक करणारे होते.

अपोलो 12 च्या क्रूला त्यांचे शनि व्ही रॉकेट प्रक्षेपित झाल्यानंतर दोन विजेचे झटके आले.

5 + 6. अपोलो 14 – 5 फेब्रुवारी 1971

ॲलन शेपर्ड आणि एडगर मिशेल हे अपोलो 14 मिशनचा भाग होते. त्यांनी 31 जानेवारी 1971 रोजी प्रक्षेपण केले आणि अपोलो 13 चे मूळ गंतव्य चंद्राच्या फ्रा मौरो प्रदेशात उतरले.

7 + 8. अपोलो 15 – जुलै 31, 1971

डेव्ह स्कॉट आणि जेम्स इर्विन चंद्रावर उतरले आणि 2 ऑगस्टपर्यंत तीन दिवस राहिले.

9 + 10. अपोलो 16 – एप्रिल 21, 1972

जॉन यंग आणि चार्ली ड्यूक हे चंद्रावर चालणारे पुढचे पुरुष होते. जेव्हा क्रू चंद्राच्या कक्षेत पोहोचला तेव्हा कमांड आणि सर्व्हिस मॉड्युलच्या मुख्य इंजिनमध्ये समस्येमुळे मोहीम जवळजवळ रद्द करावी लागली.

11 + 12. अपोलो 17 – 11 डिसेंबर 1972

चंद्रावर चालणारे अंतिम लोक यूजीन (जीन) सर्नन आणि हॅरिसन (जॅक) श्मिट होते.

त्याने चंद्र सोडण्यापूर्वी, सर्ननने आपली मुलगी ट्रेसीची आद्याक्षरे चंद्राच्या रेगोलिथमध्ये स्क्रॅच केली. चंद्राला वारा किंवा पाऊस यांसारख्या हवामानाचा अनुभव येत नसल्यामुळे, तिची आद्याक्षरे फार काळ तेथे राहिली पाहिजेत.

चंद्रावर गेलेले सर्व पुरुष