ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆ ತಂಪಾಗಿಸುವ ಶೋಧ

ಹದಿನೇಳನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಾದ ದೂರದರ್ಶಕಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದೊಂದಿಗೆ, ಜಗತ್ತಿನಾದ್ಯಂತ ಖಗೋಳ ಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಸೌರವ್ಯೂಹದ ಗ್ರಹಗಳ  ಸುಧಾರಿತ ಅಧ್ಯಯನ ಆರಂಭಿಸಿದರು. ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಮುಂದುವರಿದ ಭಾಗವಾಗಿ, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಕೆ, ಅದರಲ್ಲೂ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, ಮಂಗಳ ಗ್ರಹದಲ್ಲಿನ ಶೋಧಕ್ಕಾಗಿ ಹಲವಾರು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಗಳನ್ನು, ಕಕ್ಷಾಗಾಮಿ, ಲ್ಯಾಂಡರ್, ರೋವರ್‌ ಕಳುಹಿಸಲಾಗಿದೆ. ಅದಕ್ಕೆ ಇತ್ತೀಚಿನ ಸೇರ್ಪಡೆ, ನಾಸಾದ ‘ಮೇವನ್’ ಮತ್ತು ಭಾರತೀಯ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಸಂಶೋಧನಾ ಸಂಸ್ಥೆಯ ‘ಮಾಮ್’.

ಇಂತಹ ಗಗನಯಾನದ  ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯು ಎದುರಿಸುವ ದೊಡ್ಡ ಸವಾಲೆಂದರೆ, ಅದರ ಅಪಾರ ವೇಗದ ಕಾರಣದಿಂದ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಬೃಹತ್ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಾಖ. ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸುವ ಸಲುವಾಗಿ, ಬೆಂಗಳೂರಿನ ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ಮಂಗಳ ಗ್ರಹದ ವಾತಾವರಣವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುವ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾದ ಶಾಖದ ತ್ವರಿತ ಚದುರುವಿಕೆಗೆ ಸಹಾಯ ಮಾಡಲು ಉಪಯೋಗವಾಗುವ ಪ್ರಯೋಗ ನಡೆಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ.

ಒಂದು ಗ್ರಹದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆ ಇಳಿಯಲು ಆರಂಭವಾಗುತ್ತಿದ್ದಂತೆಯೇ, ಅದರ ವೇಗದ ಕಾರಣದಿಂದ, ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಾಖ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಶಾಖವು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಗೆ ಹಾನಿ ಮಾಡದೆ ಇರುವ ಸಲುವಾಗಿ, ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಉಷ್ಣ ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ (ಥರ್ಮಲ್ ಪ್ರೊಟೆಕ್ಷನ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ - ಟಿ.ಪಿ.ಎಸ್) ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಗ್ರಹಗಳನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಈ ಉಷ್ಣ ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು, ಆಘಾತ ಪದರದಲ್ಲಿನ (ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯ ಮೊಂಡಾದ ಹೊರ ಭಾಗ ಮತ್ತು ಹೊರಗಿನ ವಾತಾವರಣದ ನಡುವೆ ಮೆತ್ತನೆಯ ದಿಂಬಿನಂತೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಅಣುಗಳ ಪದರ) ಅಧಿಕ ಉಷ್ಣತೆಯ ಅನಿಲ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶನೌಕೆಯ ಇತರ ಭಾಗಗಳ ನಡುವೆ, ತಡೆಗೋಡೆಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯ ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. 

ಇದುವರೆಗೂ, ಮಂಗಳಗ್ರಹದ ವಾತಾವರಣ ಪ್ರವೇಶಿಸಿದ ಎಲ್ಲಾ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಗಳಲ್ಲೂ, ಉಷ್ಣ ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ‘ಕ್ಷಯಿಸುವಿಕೆ’ ಯ ಮೂಲಕ ಇಡೀ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯನ್ನು ತಂಪಾಗಿರಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿತ್ತು. ‘ಕ್ಷಯಿಸುವಿಕೆ’ ಅಥವಾ ‘ಅಬ್ಲೇಶನ್’ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಉಷ್ಣ ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಪದಾರ್ಥವು ಉರಿದು, ಬಿಸಿ ಅನಿಲದ ರೂಪ ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯು ಗ್ರಹದ ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸುವಾಗ, ಈ ಬಿಸಿ ಅನಿಲವು ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯಿಂದ ದೂರಕ್ಕೆ ಸಿಡಿಯುತ್ತದೆ. ಹಾಗಾಗಿ, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಶಾಖದ ವರ್ಗಾವಣೆ ಆಗದಂತೆ ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ‘ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯ ಮರುಬಳಕೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, ‘ಕ್ಷಯಿಸುವಿಕೆ’ ಯ ಮೂಲಕ ತಂಪಾಗಿರಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಬಹಳವೇ ದುಬಾರಿಯೆನಿಸುತ್ತದೆ’ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ  ಅಂತರಿಕ್ಷಯಾನ ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಭಾಗದ ಪ್ರೊ. ಕೆ. ಪಿ. ಜೆ. ರೆಡ್ಡಿ.

ಪ್ರೊ. ರೆಡ್ಡಿ ಅವರ ನೇತೃತ್ವದ ತಂಡವು, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ‘ಕ್ಷಯಿಸುವಿಕೆ’ಯ ಮೂಲಕ ತಂಪುಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಒಂದು ಪರ್ಯಾಯವನ್ನಾಗಿ ‘ವಿಸರ್ಜನೆ’ಯ ಮೂಲಕ ತಂಪುಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿತ್ವವನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡುವ ಸಲುವಾಗಿ, ಒಂದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅಧ್ಯಯನ ನಡೆಸಿತು.

ಒಂದು ಶೀತಕ ಅನಿಲವು, ರಂಧ್ರಗಳುಳ್ಳ ಗೋಡೆಯ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗಿ ಶಾಖವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಂಡು, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯಿಂದ ದೂರ ಚಲಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಈ ತಂತ್ರವು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಶೀತಕ ಅನಿಲವು, ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶನೌಕೆಯ ಹೊರ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆ ಪದರದ ಮೂಲಕ ಅದರ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ಬರುವ ಪರಮಾಣುಗಳ ಶಾಖವನ್ನು ಸಂವಹ ನದ ಮೂಲಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶನೌಕೆಯು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಪೂರೈಸುವ ಅನಿಲದಿಂದ, ಬಿಸಿಯಾದ ಶೀತಕ ಅನಿಲವು ಕೆಳಹರಿವಿನ ಭಾಗವಾಗಿ ದೂರ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಪ್ರಯಾಣಿಸುವ ವಾಹನಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾವಣೆಯಾಗುವ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಾಖವನ್ನು, ಈ ವಿಧಾನದಿಂದ, ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.

ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಾಳಿಕೊಳ್ಳುವ, ನೈಸರ್ಗಿಕ ರಂಧ್ರಯುಕ್ತತೆಯ ಗುಣ ಹೊಂದಿರುವ ‘ಇಂಗಾಲ - ಇಂಗಾಲದ ಪಿಂಗಾಣಿ’ ಯಂತಹ ಪಿಂಗಾಣಿ ಮಾತೃಕೆ ಸಂಯುಕ್ತತೆಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ನಂತರ, ‘ವಿಸರ್ಜನೆ’ಯ ಮೂಲಕ ತಂಪುಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಭರವಸೆಯ ತಂತ್ರವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತಿದೆ.
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಈ ತಂಡವು ನಡೆಸಿದ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ, ಸಾರಜನಕ ಮತ್ತು ಹೀಲಿಯಂ ಎಂಬ ಎರಡು ಅನಿಲಗಳ ‘ವಿಸರ್ಜನೆ’ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ತಂಪಾಗಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು. ‘ಸಾರಜನಕ ಮತ್ತು ಹೀಲಿಯಂ ತಮ್ಮ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಪ್ರಕೃತಿಯ ಕಾರಣದಿಂದ ಪರಿಸರದೊಂದಿಗೆ ಯಾವುದೇ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಾಖ ರವಾನೆಯು ಸಾಧ್ಯ. ಹಾಗಾಗಿ ಈ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು’ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಈ ಅಧ್ಯಯನದ ಪ್ರಮುಖ ಲೇಖಕರಾದ  ಡಾ. ಇಬ್ರಾಹಿಂ.

ಈ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು, ಮಂಗಳ ಗ್ರಹದ ವಾತಾವರಣ ಹೋಲುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ‘ವಿಸರ್ಜನೆ’ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೂಲಕ ತಂಪಾಗಿಸುವುದನ್ನು ವಿವಿಧ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟ, ವಿವಿಧ ಒತ್ತಡದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿ ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣದ ಆಧಾರದಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು.
‘ಎರಡೂ ಶೀತಕಗಳ ಬಳಕೆಯಿಂದಲೂ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಕಡಿತವಾಗಿದ್ದನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು. ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣದ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿ, ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಹೀಲಿಯಂ, ಸಾರಜನಕಕ್ಕಿಂತ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಕಡಿತಗೊಳಿಸಿದ್ದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ, ಒಟ್ಟಾರೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಳವಾಗುವ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕದ ಅಣುಗಳು ಹೀಲಿಯಂಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಶಾಖ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಮಾಣದ ಹರಿವಿನ ಪ್ರಮಾಣವೇ ಆಗಿದೆ’ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಅವರು.

ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿ, ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಸಾರಜನಕವು ಹೀಲಿಯಂಗಿಂತ ಉತ್ತಮ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದರ ಹಿಂದಿರುವ ಕಾರಣ, ಸಾರಜನಕ ಅಣುಗಳ ದ್ವಿ ಪರಮಾಣ್ವಕ ಪ್ರಕೃತಿ. ಸಾರಜನಕವು ಯಾವಾಗಲೂ ಡೈಮರ್ ಅಥವಾ ದ್ವಿಪರಮಾಣ್ವಕ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಇರುವುದರಿಂದ, ಸಾರಜನಕದ ಎರಡೂ ಪರಮಾಣುಗಳೂ ಜೊತೆಯಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಷ್ಟೇ ಅಲ್ಲದೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಸಾರಜನಕದ ಅಣುವು ಉದ್ರೇಕಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿಘಟಿತವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ತಿಳಿದುಬಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಮುಖ್ಯವಾದ ಅಂಶವೆಂದರೆ, ಶೀತಕ ಅನಿಲದ ಕೆಳಹರಿವು ಹೆಚ್ಚಿದಷ್ಟೂ ಶಾಖ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿನ ಕಡಿತವೂ ಹೆಚ್ಚುತ್ತದೆ.
‘ವಿಸರ್ಜನೆ’ ಮೂಲಕ ತಂಪಾಗಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ಎರಡೂ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಶೀತಕಗಳಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು. ಒಂದು ಅನಿಲವು ವಾತಾವರಣದ ಶಕ್ತಿಯು ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿರುವಾಗ ಉತ್ತಮ ಶೀತಕವಾಗಿದ್ದು, ಮತ್ತೊಂದು ಅನಿಲವು ಆಂತರಿಕ ಶಕ್ತಿಯು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿರುವಾಗ ಉತ್ತಮ ಶೀತಕವಾಗಿದೆ. ‘ವಿಸರ್ಜನೆ ಮೂಲಕ ತಂಪುಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯ ಮರುಬಳಕೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದ್ದಾಗಿದೆ. ಭಾರತೀಯ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಸಂಶೋಧನಾ ಸಂಸ್ಥೆಯು, ಪುನರ್ಬಳಕೆಯಾಗಬಲ್ಲ ವಾಹನದ ಹಾರಾಟದ ಮೇಲೆ ಇತ್ತೀಚಿಗೆ ನಡೆಸಿದ ಪರೀಕ್ಷೆ ಮತ್ತು ನಮ್ಮ ದೇಶದಲ್ಲೇ ‘ಇಂಗಾಲ - ಇಂಗಾಲದ ಪಿಂಗಾಣಿ’ಯಂತಹ ಪಿಂಗಾಣಿ ಮಾತೃಕೆ ಸಂಯುಕ್ತತೆಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ನಂತರ, ವಿಸರ್ಜನೆ ಮೂಲಕ ತಂಪುಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮುಂದಿನ 10 ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ನಮ್ಮ ಅಭಿಪ್ರಾಯ. ಪ್ರಸ್ತುತ, ನಮ್ಮ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ, ನೀರನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮಂಜು ಸೃಷ್ಟಿಸುವ ಮತ್ತು ಆ ಮಂಜನ್ನು ಶೀತಕವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಬಗ್ಗೆ ಸಂಶೋಧನೆ ನಡೆಯುತ್ತಿದೆ’ ಎಂದು ವಿವರಿಸುತ್ತಾರೆ  ರೆಡ್ಡಿ.
           - ಗುಬ್ಬಿ ಲ್ಯಾಬ್ಸ್‌
(ಸಂಶೋಧನಾ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ ವ್ಯವಹರಿಸುವ ಸಾಮಾಜಿಕ ಉದ್ಯಮ)