ടെലിസ്‌കോപ്പ്
കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾ എങ്ങനെ ചാർജ്​ ആകും?
  • ഇല്ല്യാസ്​ പെരിമ്പലം
  • 11:35 AM
  • 14/09/2019

കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾക്ക് വർഷങ്ങളോളം ഭൂമിയെ ചുറ്റാൻ വേണ്ട ഉൗർജം എവിടെനിന്ന് ലഭിക്കുന്നു?

കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങളെ ബഹിരാകാശത്ത് ഭ്രമണപഥത്തിലെത്തിക്കാൻ മാത്രമേ ഉൗർജം ആവശ്യമുള്ളൂ. അത് റോക്കറ്റ് നൽകിക്കൊള്ളും. പിന്നീട് ഒരു ഉൗർജവും നൽകാതെതന്നെ അവ ഭൂമിയെ ചുറ്റിക്കൊണ്ടേയിരിക്കും. രണ്ട് ബലങ്ങളാണ് ഉപഗ്രഹങ്ങളെ ഭ്രമണപഥത്തിൽ നിലനിർത്തുന്നത്. ഒന്ന്, വിക്ഷേപണസമയത്ത് റോക്കറ്റ് നേർരേഖയിൽ നൽകുന്ന അത്യധികമായ വേഗത്തിലുള്ള തള്ളൽബലം. രണ്ട്, ഭൂമി ഉപഗ്രഹത്തിൽ ചെലുത്തുന്ന ഗുരുത്വാകർഷണബലം. ഈ ബലങ്ങൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്തി ഉപഗ്രഹങ്ങൾ എങ്ങനെ തുടർച്ചയായി ഭൂമിയെ ചുറ്റുന്നു എന്ന് നമുക്ക് ചിത്രത്തിെൻറ സഹായത്തോടെ ചർച്ച ചെയ്യാം.
ഭൗമോപരിതലത്തിൽനിന്ന്​  200 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ പൊക്കി നിർത്തിയ ഒരു പീരങ്കിയാണ് ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നത് എന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക. ഇതുപയോഗിച്ച് നാം ഭൂമിക്ക് സമാന്തരമായി ഒരു പീരങ്കിയുണ്ട പായിക്കുന്നു എന്നും കരുതുക. ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകർഷണം കാരണം അത്  അൽപദൂരം മാത്രം സഞ്ചരിച്ച് ഭൂമിയിലേക്ക് തന്നെ തിരിച്ചു വീഴും (ചിത്രത്തിൽ Aയിൽ). പീരങ്കിയുണ്ട പായിക്കുന്നത് ഇരട്ടി വേഗത്തിലാണെങ്കിലോ? അത് Bയിൽ വീഴും. എന്നാൽ, പീരങ്കിയുണ്ട തൊടുത്തുവിടുന്നത് സെക്കൻഡിൽ 11.2 കി.മീ. എന്ന അത്യധികമായ വേഗത്തിലാണെങ്കിലോ? അത്  ഭൂമിയിലേക്ക് വീഴാതെ ഭൂമിയെ ചുറ്റിക്കൊണ്ടേയിരിക്കും. (ചിത്രത്തിൽ C എന്ന് കാണിച്ച പാതയിൽ). ഈ വേഗത്തിന്​ വിടുതൽ പ്രവേഗം (Escape velocity) എന്നാണ് പറയുക. ഒരു ​േഗാളത്തിെൻറ ഗുരുത്വാകർഷണബലത്തെ അതിജയിക്കാൻ മേലോട്ടെറിയുന്ന ഒരു വസ്​തുവിന് ​െകാടുക്കേണ്ട ചുരുങ്ങിയ വേഗതയാണ് ആ ഗോളത്തിലെ വിടുതൽ പ്രവേഗം. ഭൂമിയുടെ വിടുതൽ പ്രവേഗം സെക്കൻഡിൽ 11.2 കി.മീ. ആണ് (ഇത് ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിലെ വിടുതൽ പ്രവേഗമാണ്. മുകളിലേക്ക് പോകുന്തോറും അതിൽ കുറവുവരും). ഓരോ ഗോളത്തിെൻറയും ഗുരുത്വാകർഷണ ശക്​തിക്കനുസരിച്ച് അതത് ഗോളങ്ങളിലെ വിടുതൽ പ്രവേഗം വ്യത്യസ്​തമായിരിക്കും. ഉദാഹരണമായി ചന്ദ്രനിൽ ഇത് സെക്കൻഡിൽ 2.38ഉം വ്യാഴത്തിൽ 59.5ഉം കിലോമീറ്ററാണ്. 
ആദ്യ രണ്ട് സന്ദർഭങ്ങളിലും പീരങ്കിയുണ്ട ഭൂമിയിലേക്ക് വീഴുന്നത് ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകർഷണബലംമൂലമാണെന്ന് നമുക്കറിയാം. ഇതേ ഗുരുത്വാകർഷണബലംതന്നെയാണ്, വേഗംകൂട്ടി തൊടുത്തുവിടുമ്പോൾ അതിനെ C എന്ന പാതയിലൂടെ ഭൂമിയെ ചുറ്റിക്കുന്നതും. പീരങ്കി അതിൽനിന്നുള്ള ഉണ്ടയെ തൊടുത്തുവിടുന്നത് നേർരേഖയിലാണ്. ന്യൂട്ട​െൻറ ഒന്നാം ചലന നിയമമനുസരിച്ച് നേർരേഖയിൽ സ്​ഥിരവേഗത്തിൽ ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു വസ്​തുവിൽ ഒരു ബാഹ്യബലം പ്രയോഗിക്കപ്പെടാത്തിടത്തോളം കാലം അത് നേർരേഖയിൽ ചലിച്ചുകൊണ്ടേയിരിക്കും. ഇവിടെ പീരങ്കി വെച്ചത് 200 കി.മീ. ഉയരത്തിലായതിനാൽ മുന്നോട്ട് ചലിക്കുന്ന പീരങ്കിയുണ്ടയിൽ വായുവിെൻറ ഘർഷണം വഴി ബാഹ്യബലം പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്നില്ല. അപ്പോഴും പീരങ്കിയുണ്ടയിൽ ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകർഷണം എന്ന ബാഹ്യബലം പ്രയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. ഈ ബാഹ്യബലം ഭൂമിയുടെ നേർക്കായതിനാൽ നേരെപ്പോകുന്ന പീരങ്കിയുണ്ട ഭൂമിയുടെ വക്രതക്കനുസരിച്ച് വളഞ്ഞുവരുന്നു. പീരങ്കി നൽകുന്ന മുന്നോട്ടുള്ള തള്ളൽ ബലവും ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകർഷണബലവും സംതുലിതമാകുമ്പോൾ അത് നേരെപ്പോവുകയോ ഭൂമിയിലേക്ക് വീഴുകയോ ചെയ്യാതെ ഭൂമിക്ക് ചുറ്റും കറങ്ങുന്ന ഒരു പാത സ്വീകരിക്കുന്നു. റോക്കറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് ഒരു ഉപഗ്രഹത്തെ ബഹിരാകാശത്തെത്തിക്കുമ്പോഴും ഇതുതന്നെയാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. നേരിയ ചരി​േവാടു കൂടി മുകളിലേക്ക് തൊടുത്തുവിടുന്ന റോക്കറ്റ് ഏതാനും നിമിഷങ്ങൾക്കകം ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വാകർഷണത്തിനു വിധേയമായി വളയാൻ തുടങ്ങും. ബഹിരാകാശത്തെത്തുന്ന​േതാടെ റോക്കറ്റിൽനിന്നും അതിവേഗത്തിൽ നേർരേഖയിൽ തള്ളിവിടപ്പെടുന്ന ഉപഗ്രഹം ന്യൂട്ട​െൻറ ഒന്നാം ചലനനിയമത്തിനനുസരിച്ച് നേർരേഖയിൽതന്നെ സ്​ഥിരവേഗത്തിൽ ചലിക്കാനുള്ള പ്രവണത കാണിക്കുന്നു. പ​േക്ഷ, ഭൂമി ഗുരുത്വാകർഷണം വഴി അതിെൻറ പാതയെ നിരന്തരമായി വളക്കുന്നു. തത്ഫലമായി അത് മറ്റൊരു ഉൗർജവും ആവശ്യമില്ലാതെതന്നെ ഭൂമിയെ ചുറ്റിക്കൊണ്ടേയിരിക്കുന്നു. അതിനാൽ കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾക്ക് ഭൂമിയെ ചുറ്റാൻ ഇന്ധനം ആവശ്യമില്ല. ഉപഗ്രഹങ്ങളിലെ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് പ്രവർത്തിക്കാനാവശ്യമായ വൈദ്യുതോർജം അവയിലെ സോളാർ പാനലുകൾ നിർമിച്ചുനൽകുകയും ചെയ്യും.
l