रॉकेट पृथ्वी पर वापस कैसे आते हैं? द अमेजिंग टेक शामिल

महासागर एक रॉकेट कब्रिस्तान है। हजारों जले हुए रॉकेटों, उपग्रहों और शटलों से मलबा समुद्र के तल में बिखरा पड़ा है। रॉकेट का पुन: उपयोग करने का अर्थ है कम अपशिष्ट, कम लागत, और गंतव्य से वापस आने की क्षमता बहुत आसान है।

अंतरिक्ष यान को जमीन पर देखना और आसानी से फिर से उड़ान भरना कुछ ऐसा है जिसे हमने फिल्मों में एक हजार बार देखा है। अब हम इसे वास्तविक जीवन में भी देखते हैं। स्पेसएक्स ने 2015 में प्रयास शुरू करने के बाद से अब तक 50 से अधिक रॉकेटों को सफलतापूर्वक लॉन्च और उतारा है।

तो, रॉकेट कैसे पृथ्वी पर वापस उतरने में सक्षम हैं? यह लेख उस अविश्वसनीय तकनीक को कवर करेगा जो पुन: प्रयोज्य रॉकेट के पीछे है।

लैंडिंग रॉकेट की चुनौतियां

लैंडिंग रॉकेट के साथ कई चुनौतियाँ हैं, भले ही वे केवल आंशिक रूप से पुन: प्रयोज्य हों।

  • ईंधन : पृथ्वी के वायुमंडल से बचने के लिए, एक रॉकेट को अविश्वसनीय रूप से 17,500 मील प्रति घंटे की रफ्तार से हिट करने की आवश्यकता होती है, अन्यथा इसे पलायन वेग के रूप में जाना जाता है। इसके लिए भारी मात्रा में ईंधन की आवश्यकता होती है। ईंधन आमतौर पर अविश्वसनीय रूप से महंगा तरल ऑक्सीजन होता है। रॉकेट को सफलतापूर्वक उतारने के लिए रिजर्व में ईंधन की जरूरत होती है।
  • थर्मल सुरक्षा : वास्तविक पुन: प्रयोज्य के लिए, पूरे रॉकेट को थर्मल सुरक्षा से सुसज्जित किया जाना चाहिए, आमतौर पर केवल उस हिस्से के लिए कुछ छोड़ दिया जाता है जो पृथ्वी पर वापस गिर जाएगा। यह रॉकेट के कुछ हिस्सों को पृथ्वी के वायुमंडल में फिर से प्रवेश करने पर क्षतिग्रस्त या नष्ट होने से रोकता है। यह मंगल की ओर लक्षित रॉकेटों के लिए भी सही है।
  • लैंडिंग गियर : रॉकेट को लैंडिंग गियर की भी आवश्यकता होती है। इसे जितना संभव हो उतना हल्का बनाया जाना चाहिए, जबकि अभी भी बड़े पैमाने पर रॉकेट (स्पेसएक्स के रॉकेटों में से एक फाल्कन 9, का वजन 550 टन है) का समर्थन करने के लिए आवश्यक ताकत बनाए रखना चाहिए।
  • वजन : एक अंतरिक्ष यान जितना भारी होगा, उतना ही अधिक ईंधन की आवश्यकता होगी, और कठिन पुन: प्रवेश होगा। खाली ईंधन टैंक रॉकेट में खिंचाव और वजन जोड़ते हैं, यही वजह है कि ईंधन टैंकों को आमतौर पर गिरा दिया जाता है और वातावरण में जलने दिया जाता है। इसके अलावा, थर्मल सुरक्षा और लैंडिंग गियर दोनों महत्वपूर्ण वजन जोड़ देंगे।

जैसा कि हमने उल्लेख किया है, स्पेसएक्स ने इस अविश्वसनीय उपलब्धि को अब कई बार प्रबंधित किया है । तो पुन: प्रयोज्य रॉकेट के पीछे की अद्भुत तकनीक क्या है?

3 डी प्रिंटिग

3डी प्रिंटिंग दुनिया भर के उद्योगों में क्रांति ला रही है , कम से कम रॉकेट के पीछे की तकनीक नहीं। वास्तव में, कुछ रॉकेट अब लगभग पूरी तरह से 3D प्रिंटेड हैं।

3डी प्रिंटिंग का एक फायदा यह है कि इंजीनियर समग्र रूप से कम भागों का उत्पादन कर सकते हैं। मुद्रित भाग बहुत अधिक जटिल हो सकते हैं और प्रत्येक भाग के लिए महंगे और अद्वितीय निर्माण उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है। इससे रॉकेट बनाने की लागत कम हो जाती है और निर्माण प्रक्रिया की दक्षता बढ़ जाती है।

3 डी प्रिंटिंग ईंधन टैंक का मतलब है कि आपको धातु में सीम की आवश्यकता नहीं है – एक विशिष्ट कमजोर बिंदु जो रॉकेट में समस्या पैदा कर सकता है। 3डी प्रिंटिंग का एक अन्य प्रमुख लाभ हल्के पदार्थों से ऑप्टिकल भागों का उत्पादन करने की क्षमता है, जिससे रॉकेट का कुल वजन कम हो जाता है।

रेट्रोप्रोपल्शन और मार्गदर्शन

रॉकेट के उतरने के लिए, प्रतिगामी जोर रॉकेट के वजन से अधिक होना चाहिए। इसे वेक्टर करने की भी आवश्यकता है, जिसका अर्थ है कि जोर दिशात्मक है और इसका उपयोग रॉकेट के वंश को स्थिर करने के लिए किया जा सकता है।

रॉकेट को स्थिर करने के लिए रेट्रोप्रोपल्शन के लिए, इसे रॉकेट की स्थिति, ऊंचाई और कोण के बारे में अत्यधिक सटीक जानकारी की आवश्यकता होती है। इसके लिए उच्च-तकनीकी प्रणालियों की आवश्यकता होती है जो थ्रस्टर्स को सीधी प्रतिक्रिया के साथ सटीक, वास्तविक समय माप प्रदान करती हैं। इन्हें रिएक्शन कंट्रोल सिस्टम (आरसीएस) कहा जाता है।

प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली

एक आरसीएस रॉकेट की ऊंचाई और रोटेशन को नियंत्रित करने के लिए कई दिशाओं में कम मात्रा में जोर प्रदान करता है। इस तथ्य पर विचार करें कि रोटेशन में रोल, पिच और यॉ शामिल हो सकते हैं, और आरसीएस को रॉकेट के वंश को नियंत्रित करते हुए इन सभी को एक साथ रोकना होगा।

आरसीएस रॉकेट के चारों ओर एक इष्टतम विन्यास में तैनात कई थ्रस्टर्स का उपयोग करता है। थ्रस्टर्स के साथ मुख्य चुनौती यह सुनिश्चित करना है कि ईंधन का संरक्षण किया जाए।

एक उदाहरण स्पेसएक्स की मर्लिन रॉकेट प्रणाली है। यह ट्रिपल-रिडंडेंट कंट्रोल सिस्टम द्वारा नियंत्रित 10 अलग-अलग इंजनों का एक सूट है। 10 इंजनों में से प्रत्येक में एक प्रसंस्करण इकाई होती है, और प्रत्येक प्रसंस्करण इकाई तीन कंप्यूटरों का उपयोग करती है जो त्रुटियों की संभावना को कम करने के लिए लगातार एक-दूसरे की निगरानी करते हैं।

मर्लिन इंजन प्रणोदक के रूप में RP-1 (अत्यधिक परिष्कृत मिट्टी के तेल) और तरल ऑक्सीजन का उपयोग करता है। इंजन का नवीनतम संस्करण अपने अधिकतम थ्रस्ट के 39% तक थ्रॉटल (यह कितनी शक्ति का उपयोग करता है) को नियंत्रित कर सकता है, जो रॉकेट को उतारते समय उच्च-स्तरीय नियंत्रण के लिए आवश्यक है।

ग्रिड फिन्स

फाल्कन 9 जैसे पुन: प्रयोज्य रॉकेटों को उनकी लैंडिंग स्थिति में मार्गदर्शन करने के लिए ग्रिड फिन का उपयोग किया जाता है। 50 के दशक में आविष्कार किया गया, कई मिसाइलों में ग्रिड फिन का उपयोग किया गया है।

ग्रिड फिन में आलू मैशर की उपस्थिति होती है जो रॉकेट से लंबवत कोण पर निकलती है। उनका उपयोग किया जाता है क्योंकि वे हाइपरसोनिक और सुपरसोनिक गति पर रॉकेट उड़ान पर उच्च स्तर के नियंत्रण की अनुमति देते हैं। इसके विपरीत, पारंपरिक पंख शॉक वेव्स का कारण बनते हैं और इन उच्च गति पर ड्रैग को बढ़ाते हैं।

क्योंकि ग्रिड फिन फिन के माध्यम से एयरफ्लो की अनुमति देते हैं, इसमें बहुत कम ड्रैग होता है, जबकि रॉकेट को पंख की तरह घुमाकर या पिच करके घुमाया या स्थिर किया जा सकता है, लेकिन अधिक कुशलता से।

ग्रिड फाइन का उपयोग करने का एक अन्य कारण यह है कि पुन: प्रयोज्य रॉकेट के साथ, वे तकनीकी रूप से पीछे की ओर उड़ते हैं जब वे उतरते हैं। इसका मतलब है कि रॉकेट के आगे और पीछे के छोर काफी समान होने चाहिए ताकि उन्हें किसी भी दिशा में नियंत्रित किया जा सके।

लैंडिंग सामग्री

जाहिर है, एक पुन: प्रयोज्य रॉकेट को किसी प्रकार के लैंडिंग गियर की आवश्यकता होगी। उड़ान और पुन: प्रवेश के लिए आवश्यक ईंधन की मात्रा में भारी वृद्धि नहीं करने के लिए इन्हें पर्याप्त हल्का होना चाहिए बल्कि रॉकेट के वजन को पकड़ने के लिए पर्याप्त मजबूत होना चाहिए।

वर्तमान में, स्पेसएक्स रॉकेट 4 लैंडिंग पैरों का उपयोग करते हैं जो उड़ान के दौरान रॉकेट के शरीर के खिलाफ मुड़े होते हैं। ये फिर लैंडिंग से पहले गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके फोल्ड हो जाते हैं।

लेकिन, एलोन मस्क ने जनवरी 2021 में कहा कि स्पेसएक्स के अब तक के सबसे बड़े रॉकेट, सुपर हेवी बूस्टर के लिए, वे लॉन्च टॉवर आर्म का उपयोग करके रॉकेट को "पकड़ने" का लक्ष्य रखेंगे। इससे रॉकेट का वजन कम होगा क्योंकि इसे अब लैंडिंग लेग्स की जरूरत नहीं पड़ेगी।

लॉन्च टावर में उतरने का मतलब यह भी है कि रॉकेट को दोबारा इस्तेमाल के लिए ले जाने की जरूरत नहीं होगी। इसके बजाय, इसे केवल परिष्कृत और ईंधन भरने की आवश्यकता होगी जहां यह है।

वह सब कुछ नहीं है

रॉकेट दशकों से अंतरिक्ष में उड़ान भरते रहे हैं, लेकिन पुन: उपयोग के लिए उन्हें सुरक्षित रूप से पृथ्वी पर वापस लाने के लिए कई तकनीकी सफलताओं की आवश्यकता है।

हम रॉकेट में उपयोग की जाने वाली सभी अद्भुत तकनीक को कवर नहीं कर सके जो पृथ्वी पर वापस आ सकते हैं, लेकिन हमें उम्मीद है कि आपने इस लेख में कुछ नया सीखा है! स्पेसफ्लाइट तकनीक का तेजी से विस्तार हो रहा है, और यह विचार करना रोमांचक है कि कुछ ही वर्षों में क्या संभव हो सकता है।