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प्रकाशित - 21 अगस्त, 2026 08:30 पूर्वाह्न IST

रॉकेट की तुलना में, पुनः प्रवेश करने वाले मॉड्यूल में चुनौतियों का एक अनूठा और अक्षम्य सेट होता है | फोटो साभार: पीटीआई

सभी अंतरिक्ष अभियानों का वायुमंडलीय चरण आरोही रॉकेट और अवरोही अंतरिक्ष कैप्सूल दोनों के लिए चुनौतीपूर्ण है।

जैसे ही रॉकेट पृथ्वी से उड़ान भरता है और अपनी कक्षा की ओर बढ़ता है, यह वाहन पर यांत्रिक भार को न्यूनतम रखने के लिए वायुमंडल के माध्यम से धीरे-धीरे गति करता है। जब गगनयान क्रू मॉड्यूल की तरह एक अंतरिक्ष कैप्सूल, पृथ्वी के चारों ओर अपनी कक्षा से फिर से प्रवेश करता है, तो यह 7,500-8,000 मीटर/सेकेंड की तीव्र गति से वायुमंडल से टकराएगा। इस गतिज ऊर्जा का 99% से अधिक भाग ऊष्मा ऊर्जा के रूप में वायुमंडल में नष्ट हो जाएगा। हालाँकि, मॉड्यूल की ओर वापस निर्देशित एक छोटा सा हिस्सा अभी भी इसे पिघलाने के लिए पर्याप्त तीव्र होगा यदि यह एक मजबूत थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टम (टीपीएस) द्वारा संरक्षित नहीं है।

रॉकेट की तुलना में, पुनः प्रवेश करने वाले मॉड्यूल में चुनौतियों का एक अनूठा और अक्षम्य सेट होता है। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण यह है कि एक बार वंश शुरू होने के बाद, मिशन को रद्द करने का कोई प्रावधान नहीं है। एक अन्य बाधा चालक दल के लिए हस्तक्षेप करने और किसी भी सिस्टम गैर-अनुरूपता को ठीक करने की सीमित भूमिका है। ऐसा इसलिए है क्योंकि वायुमंडलीय अवतरण अविश्वसनीय रूप से तेज़ है और मंदी की ताकतें लगातार बदलती रहती हैं। किसी भी अचानक सिस्टम असामान्यता को मैन्युअल रूप से ठीक करने के लिए मानव प्रतिक्रिया समय बहुत अधिक है। इसलिए, सभी प्रणालियों को इतना मजबूत बनाया जाना चाहिए कि वे पुन: प्रवेश की कठिन परिस्थितियों का सामना कर सकें। पुनः प्रवेश के दौरान, गगनयान क्रू मॉड्यूल के बाहरी हिस्से को कुछ क्षेत्रों में 1,800 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान का सामना करना पड़ेगा। इस गर्मी का सामना करने के लिए, मॉड्यूल अपने सुरक्षात्मक बाहरी हीटशील्ड पर निर्भर करेगा। केवल 30-35 मिमी मोटी होने के बावजूद, यह टीपीएस अपने तापमान को 150 डिग्री सेल्सियस से नीचे सुरक्षित रखकर मॉड्यूल की संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखने का महत्वपूर्ण कार्य करेगा।

एक टीपीएस को मुख्य रूप से तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि यह गर्मी को कैसे दूर करता है: एब्लेटिव, रेडिएटिव और हीट सिंक। एब्लेटिव टीपीएस एक एकल-उपयोग वाला टीपीएस है जो रासायनिक और भौतिक प्रक्रियाओं के माध्यम से अपनी परतों का त्याग करके गर्मी ऊर्जा को हटा देता है। विशेष रूप से, टीपीएस अत्यधिक मात्रा में तापीय ऊर्जा को अवशोषित करेगा और स्वयं रासायनिक रूप से ठोस चार और गैस छोड़ने वाली वाष्प की एक सुरक्षात्मक परत में विघटित हो जाएगा। यह प्रक्रिया भौतिक रूप से सामग्री के जलने पर मॉड्यूल से गर्मी को दूर ले जाती है। इसके अलावा, निकलने वाली गैसें एक ठंडी सीमा परत बनाती हैं जो एक बफर के रूप में कार्य करती है, जो तीव्र गर्मी को मॉड्यूल में स्थानांतरित होने से रोकती है। एक साधारण रूपक के लिए, यह मोम के एक खंड की तरह है जो अपनी बाहरी परतों को पिघलाकर और बहाकर गर्मी को अवशोषित करता है। कार्बन फेनोलिक और सिलिका फेनोलिक एब्लेटिव टीपीएस के अच्छे उदाहरण हैं। भारत के पहले पुनः प्रवेश मिशन, 'स्पेस कैप्सूल रिकवरी एक्सपेरिमेंट' (एसआरई) ने मॉड्यूल की नाक की टोपी की रक्षा के लिए कार्बन फेनोलिक एब्लेटिव का उपयोग किया, जहां गर्मी का प्रवाह सबसे अधिक था। स्पेसएक्स का क्रू ड्रैगन कैप्सूल फेनोलिक-संसेचित कार्बन एब्लेटर, या पीआईसीए नामक एक एब्लेटिव का उपयोग करता है, जो फेनोलिक राल से भरा एक हल्का कार्बन फाइबर मैट्रिक्स है।

भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन (ISRO) द्वारा 2014 में आयोजित LVM-3/CARE मिशन ने एब्लेटिव टीपीएस का उपयोग करके क्रू मॉड्यूल रीएंट्री का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया, जिससे मूलभूत तकनीक की स्थापना हुई जिसका उपयोग अब गगनयान कार्यक्रम में किया जा रहा है।

एक विकिरण टीपीएस सेटअप पुन: प्रवेश की अत्यधिक गर्मी को अवशोषित करके काम करता है, फिर इसे विद्युत चुम्बकीय विकिरण के रूप में अंतरिक्ष में वापस छोड़ता है, मुख्य रूप से अवरक्त स्पेक्ट्रम में लेकिन अत्यधिक गर्म होने पर दृश्य प्रकाश के रूप में भी। यह एक पारंपरिक मिट्टी के तंदूर ओवन की तरह है, जहां मिट्टी की दीवारें जलते हुए कोयले से गर्मी को अवशोषित करती हैं और भोजन पकाने के लिए इसे अवरक्त ऊर्जा के रूप में वापस विकीर्ण करती हैं।

एक विकिरणकारी टीपीएस बरकरार रहेगा और पिघले या खराब हुए बिना गर्मी का सामना करेगा, जिससे यह पुन: प्रयोज्य पुन: प्रवेश वाहनों के लिए आदर्श बन जाएगा।

तीसरा, एक हीट सिंक टीपीएस एक विशाल स्पंज की तरह ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित करके और अपना तापमान बढ़ाकर खुद को बचाता है, लेकिन बिना पिघले या किसी अन्य तरीके से अपने चरण को बदले बिना। ऐसा तब होता है जब आप तांबे के कप में गर्म चाय डालते हैं। कप चाय की गर्मी को सोख लेगा और गर्म हो जाएगा - लेकिन यह ठोस भी रहेगा। वास्तव में, तांबा और एल्यूमीनियम हीट-सिंक टीपीएस सेटअप के अच्छे उदाहरण हैं।

गगनयान क्रू मॉड्यूल एक एब्लेटिव टीपीएस का उपयोग करता है क्योंकि यह मॉड्यूल के एकल-उपयोग डिजाइन दर्शन के अनुरूप एक सिद्ध, अत्यधिक मजबूत समाधान है। एक एब्लेटिव टीपीएस जटिल या नाजुक सतह रखरखाव की आवश्यकता के बिना अत्यधिक थर्मल भार का सामना कर सकता है।

एब्लेटिव हीट शील्ड नीचे की संरचना की सुरक्षा के लिए उतार-चढ़ाव वाले ताप भार को आसानी से संभाल सकते हैं। विकिरण प्रणालियाँ कम क्षमाशील होती हैं, क्योंकि कोई भी डिज़ाइन त्रुटियाँ जल्दी ही खतरनाक अति ताप का कारण बन सकती हैं। इसलिए पुन: प्रयोज्य विकिरण टीपीएस से जुड़े महंगे विनिर्माण, विशेष निरीक्षण और जटिल स्थापना प्रक्रियाओं से बचकर, इसरो एक सुरक्षित, अधिक लागत प्रभावी विकल्प चुन रहा है।

एब्लेटिव तकनीक में इसरो की समृद्ध विरासत और एसआरई और केयर मिशनों से सीखे गए सबक पर निर्मित, गगनयान क्रू मॉड्यूल को भारत के अंतरिक्ष यात्रियों को पुनः प्रवेश के नरक के माध्यम से सुरक्षित रूप से घर लाने के लिए इंजीनियर किया गया है - इसकी पहली मानवरहित परीक्षण उड़ान शीघ्र ही लॉन्च होगी।

(उन्नीकृष्णन नायर एस. पूर्व निदेशक, वीएसएससी और आईआईएसटी; संस्थापक निदेशक, एचएसएफसी; और प्रक्षेपण वाहन प्रणालियों, कक्षीय पुनः प्रवेश और मानव अंतरिक्ष उड़ान प्रौद्योगिकियों के विशेषज्ञ हैं। वह वर्तमान में वीएसएससी में डॉ. साराभाई प्रोफेसर हैं)

प्रकाशित - 21 अगस्त, 2026 08:30 पूर्वाह्न IST

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