ചന്ദ്രയാൻ-3; ലാൻഡർ ചന്ദ്രനിൽ ഇറങ്ങുന്നതിന്റെ അവസാന മിനിറ്റുകളിൽ സംഭവിക്കുന്നതെന്ത്?

ചന്ദ്രനിൽ സോഫ്റ്റ് ലാൻഡിങ് നടത്താനുള്ള ശ്രമം ഓഗസ്റ്റ് 23 ന് ചന്ദ്രയാൻ -3 ലാൻഡർ നടത്തുമ്പോൾ അവസാന 15 മിനിറ്റ് വളരെ നിർണായകമാണ്. ഉപരിതലത്തിലേക്ക് മൃദുലമായ ഇറക്കം സുഗമമാക്കുന്നതിന് അതിവേഗ തിരശ്ചീന സ്ഥാനം വെർട്ടിക്കലിലേക്ക് മാറ്റുക എന്ന നിർണായക സാങ്കേതിക തന്ത്രമാണ് ഉപയോഗിക്കേണ്ടത്.

ബുധനാഴ്ച വൈകുന്നേരത്തെ ഈ അവസാന 15 മിനിറ്റുകൾ ദൗത്യത്തിന്റെ വിജയത്തെ നിർണ്ണയിക്കും. 2019 ജൂലൈയിൽ, ഇന്ത്യൻ ബഹിരാകാശ ഗവേഷണ സ്ഥാപനം (ഐഎസ്ആർഒ) ചന്ദ്രയാൻ -2 ദൗത്യം വിക്ഷേപിക്കാനുള്ള ആദ്യ ശ്രമം ഉപേക്ഷിച്ചതിന് ശേഷം, ഇന്ത്യയുടെ ബഹിരാകാശ ഗവേഷണ സ്ഥാപനത്തിന്റെ ചെയർമാനായിരുന്ന കെ. ശിവൻ ഈ ഘട്ടത്തെ "15 മിനിറ്റ് ഭീകരത" എന്ന് വിശേഷിപ്പിച്ചിരുന്നു.

വിക്രം ലാൻഡർ തിരശ്ചീനത്തിൽനിന്നു ലംബ സ്ഥാനത്തേക്ക് മാറാത്തതിനെ തുടർന്ന് ചന്ദ്രയാൻ -2 ചന്ദ്രന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് ഇറങ്ങുകയായിരുന്നു, ദൗത്യത്തിന്റെ അവസാന ഘട്ടത്തിന്റെ സങ്കീർണ്ണതയുടെ സാരാംശം ഡോ.ശിവന്റെ വിവരണം ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. ചന്ദ്രോപരിതലത്തിൽ നിന്ന് 7.42 കിലോമീറ്റർ അകലെയുള്ള "ഫൈൻ ബ്രേക്കിംഗ് ഘട്ടത്തിലേക്ക്" ചന്ദ്രയാൻ -2 പ്രവേശിക്കുകയായിരുന്നു.

ചന്ദ്രനു ചുറ്റുമുള്ള ഭ്രമണപഥം 25X134 കിലോമീറ്ററായി കുറയ്ക്കുന്നതിനായി ചന്ദ്രയാൻ -3 ലാൻഡറിന്റെ അവസാന ഡീബൂസ്റ്റിങ് ഞായറാഴ്ച പൂർത്തിയായി.

പരുക്കൻ ബ്രേക്കിങ് ഘട്ടം

ലാൻഡിംഗിന്റെ മറ്റൊരു നിർണായക ഭാഗം ചന്ദ്രോപരിതലത്തിൽ നിന്ന് 30 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ ലാൻഡറിന്റെ തിരശ്ചീന വെലോസിറ്റി 1.68 കി.മീ/സെക്കൻഡ് (6,000 കി.മീ/മണിക്കൂർ) പരിധിയിൽ നിന്ന് കുറയ്ക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ്.

70 ഡിഗ്രി ദക്ഷിണ അക്ഷാംശത്തിൽ നിയുക്ത സൈറ്റിൽ സോഫ്റ്റ് ലാൻഡിംഗിന് ഏതാണ്ട് പൂജ്യത്തിലേക്കാണ് അത് കുറയ്ക്കേണ്ടത്. ഓഗസ്റ്റ് 23 ന് ഇന്ത്യൻ സമയം വൈകുന്നേരം 6.04 നാണ് ലാൻഡിംഗ് ഷെഡ്യൂൾ ചെയ്തിരിക്കുന്നതെന്ന് ഐഎസ്ആർഒ അറിയിച്ചു.

“ചന്ദ്രയാൻ-3 ഈ സമയത്ത് ഏകദേശം 90 ഡിഗ്രി ചെരിഞ്ഞിരിക്കുന്നു (ആഗസ്റ്റ് 23 ന് വൈകുന്നേരം 5.47 ന് ലാൻഡിംഗ് പ്രക്രിയ ആരംഭിക്കുമ്പോൾ) എന്നാൽ അത് വെർട്ടിക്കലായിരിക്കണം (ഒരു ലാൻഡിംഗിന്). ലാൻഡർ തിരിക്കുന്ന ഈ പ്രക്രിയ ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി രസകരമായ ഒരു കണക്കുകൂട്ടലാണ്. ഞങ്ങൾ ഒരുപാട് സിമുലേഷനുകൾ ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ഇവിടെയാണ് ഞങ്ങൾക്ക് അവസാനമായി ഒരു പ്രശ്നം ഉണ്ടായത് (ഇത് 2019 സെപ്റ്റംബർ 7 ന് ചന്ദ്രയാൻ -2 ന്റെ തകർച്ചയിലേക്ക് നയിച്ചു),” ഐഎസ്ആർഒ ചെയർമാൻ എസ് സോമനാഥ് ഓഗസ്റ്റ് 9 ന് പറഞ്ഞു.

“തിരശ്ചീന സ്ഥാനത്ത് നിന്ന് ലംബ സ്ഥാനത്തേക്കുള്ള കൈമാറ്റം. ഉപയോഗിക്കുന്ന ഇന്ധനം കുറവാണെന്നും ദൂരത്തിന്റെ കണക്കുകൂട്ടൽ ശരിയാണെന്നും എല്ലാ അൽഗോരിതങ്ങളും ശരിയായി പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെന്നും ഉറപ്പാക്കണം, ”ഡോ. സോമനാഥ് പറഞ്ഞു.

2019 ലെ ലാൻഡിംഗ് അവസാന "ടെർമിനൽ ഡിസെൻറ് ഘട്ടത്തിന്" ഏകദേശം 3 മിനിറ്റ് മുമ്പ് വരെ ട്രാക്കിലായിരുന്നു. ലാൻഡർ 410 ഡിഗ്രിയിൽ കൂടുതൽ കറങ്ങുകയും 55 ഡിഗ്രി കാലിബ്രേറ്റ് ചെയ്ത സ്പിൻ ചന്ദ്രനിൽ നിന്ന് വ്യതിചലിക്കുകയും ചെയ്തു.

ലാൻഡറിന്റെ വേഗതയും ദിശയും നിയന്ത്രിക്കുന്നത് 12 ഓൺബോർഡ് എഞ്ചിനുകളാണ്. "ലാൻഡറിന്റെ നാല് എഞ്ചിനുകൾ വേഗത കുറയ്ക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. കൂടാതെ ഇറക്കത്തിന്റെ ദിശ നിയന്ത്രിക്കാൻ എട്ട് ചെറിയ എഞ്ചിനുകളും ഉണ്ട്. എഞ്ചിനുകൾ ത്രോട്ടിലബിൾ ആണ്, ത്രസ്റ്റ് 800 ന്യൂട്ടൺ മുതൽ താഴ്ന്ന മൂല്യം വരെ വ്യത്യാസപ്പെടാം. ചന്ദ്രന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണത്തിൽ ലാൻഡറിനെ ചലിപ്പിക്കാൻ ഇതിന് കഴിയും, ”ഡോ. സോമനാഥ് പറഞ്ഞു.

ലാൻഡിംഗ് പ്രക്രിയയുടെ തുടക്കത്തിൽ 1.68 കി.മീ/സെക്കൻഡ് എന്ന തിരശ്ചീന പ്രവേഗം (ലംബ വേഗത ഈ ഘട്ടത്തിൽ പൂജ്യമാണ്) ആദ്യം 358 മീ/സെക്കൻഡ് (ഏകദേശം 1,290 കി.മീ/മണിക്കൂർ) തിരശ്ചീന പ്രവേഗവും ഏകദേശം 61 മീ/സെക്കൻറ് (220 കി.മീ./മണിക്കൂർ ) ആയി കുറയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്.

690 സെക്കൻഡിന്റെ അനുയോജ്യമായ "പരുക്കൻ ബ്രേക്കിംഗ് ഘട്ടത്തിൽ" ലംബമായ വേഗത, ഈ സമയത്ത് ലാൻഡർ 30 കി.മീ മുതൽ 7.42 കി.മീ വരെ ഉയരത്തിൽ ഇറങ്ങും. ഈ സമയത്ത്, ലാൻഡർ ചന്ദ്രന്റെ ഉപരിതലത്തിലൂടെ ലാൻഡിംഗ് സൈറ്റിലേക്ക് 713.5 കിലോമീറ്റർ ദൂരം സഞ്ചരിക്കും.

ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് 7.42 കിലോമീറ്റർ ഉയരത്തിൽ, ലാൻഡർ 10 സെക്കൻഡ് നീണ്ടുനിൽക്കുന്ന “ആറ്റിറ്റ്യൂഡ് ഹോൾഡ് ഘട്ടത്തിലേക്ക്” പോകും, ​​ഈ സമയത്ത് അത് 3.48 കിലോമീറ്റർ ദൂരം പിന്നിടുമ്പോൾ തിരശ്ചീനത്തിൽ നിന്ന് ലംബ സ്ഥാനത്തേക്ക് ചായും. ഉയരം 6.8 കിലോമീറ്ററായും വേഗത 336 മീറ്റർ/സെക്കന്റിലും (തിരശ്ചീനമായി) 59 മീറ്റർ/സെക്കൻഡ് (ലംബമായി) കുറയും.

ലാൻഡിംഗ് പ്രക്രിയയുടെ മൂന്നാം ഘട്ടമായ "ഫൈൻ ബ്രേക്കിംഗ് ഘട്ടം" ഏകദേശം 175 സെക്കൻഡ് നീണ്ടുനിൽക്കും. ഈ സമയത്ത് ലാൻഡർ പൂർണ്ണമായും ലംബ സ്ഥാനത്തേക്ക് നീങ്ങും. ഇത് അവസാന 28.52 കിലോമീറ്റർ പിന്നിട്ട് ലാൻഡിംഗ് സൈറ്റിലെത്തും. ഉയരം 800-1,000 മീറ്ററായി കുറയുകയും നാമമാത്രമായ വേഗത 0 മീറ്റർ/സെക്കൻറിലെത്തുകയും ചെയ്യും.

30 കി.മീ മുതൽ 7.42 കി.മീ (ഉയരം) വരെ പരുക്കൻ ബ്രേക്കിംഗ് ആയിരിക്കും. 7.42 കി.മീറ്ററിൽ ചില ഉപകരണങ്ങൾ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ നടത്തുന്ന ഒരു ആറ്റിറ്റ്യൂഡ് ഹോൾഡ് ഫേസ് ഉണ്ടായിരിക്കും; 800 അല്ലെങ്കിൽ 1,300 മീറ്ററിൽ (ഉയരം) സെൻസറുകളുടെ പരിശോധന ആരംഭിക്കും, 150 മീറ്ററിൽ (ഉയരം) അത് ഒരു അപകട പരിശോധന നടത്തി അവിടെത്തന്നെ ലംബമായി ലാൻഡ് ചെയ്യണോ അതോ പരമാവധി 150 മീറ്റർ വരെ പാർശ്വസ്ഥമായി നീങ്ങണോ എന്ന് തീരുമാനിക്കും. പാറകളോ ഗർത്തങ്ങളോ ഒഴിവാക്കും,” ഡോ. സോമനാഥ് പറഞ്ഞു.

"ആറ്റിറ്റ്യൂഡ് ഹോൾഡ് ഘട്ടത്തിനും" "ഫൈൻ ബ്രേക്കിംഗ് ഘട്ടത്തിനും" ഇടയിലാണ് - ചന്ദ്രയാൻ -2 ലാൻഡർ അവസാന "ടെർമിനൽ ഡിസെന്റ് ഘട്ടത്തിലേക്ക്" പ്രവേശിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് - നിയന്ത്രണം നഷ്ടപ്പെടുകയും തകർന്നുവീഴുകയും ചെയ്തത്. ചന്ദ്രയാൻ -3 ന്റെ ലാൻഡിംഗ് സാധ്യതകൾ ഉയർന്ന നിലയിലേക്ക് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിൽ പരാജയത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങൾ ഐഎസ്ആർഒ ഉപയോഗിച്ചു.

ചന്ദ്രയാൻ-2-ൽ ആദ്യ റഫ് ബ്രേക്കിംഗ് ഘട്ടത്തിൽ ഒരു ഫസ്റ്റ് ഓർഡർ ഓട്ടോമേറ്റഡ് ഗൈഡൻസ് സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ചു. ചന്ദ്രയാൻ-3-ൽ ഒരു രണ്ടാം ഓർഡർ മാർഗനിർദ്ദേശ സംവിധാനമാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ചന്ദ്രയാൻ 3-ൽ റഫ് ബ്രേക്കിംഗ് ഘട്ടത്തിലും ഒരു തൽക്ഷണ ത്രസ്റ്റ് റെഗുലേഷൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ചന്ദ്രയാൻ-3-ൽ, രണ്ടാം ഘട്ട ലാൻഡിംഗിന്റെ തുടക്കത്തിൽ ത്രസ്റ്റ് തുടർച്ച ഉറപ്പാക്കുന്നതിന് ചന്ദ്രയാൻ 2 ലെ 400×4 N-ന് പകരം രണ്ടാം ആറ്റിറ്റ്യൂഡ് ഹോൾഡ് ഘട്ടത്തിൽ 740X4 N എന്ന ഉയർന്ന തലത്തിലാണ് ത്രസ്റ്റ് ആവശ്യം. പുതിയ സംവിധാനങ്ങൾ ലാൻഡറിന് തിരശ്ചീനമായി നിന്ന് ലംബമായ സ്ഥാനത്തേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ ത്രസ്റ്റ്, ആംഗിൾ തുടർച്ച എന്നിവ സുഗമമാക്കും.

“വിപുലമായ സിമുലേഷനുകൾ നടത്തി, മാർഗ്ഗനിർദ്ദേശ രൂപകല്പനകൾ മാറ്റി, ഈ ഘട്ടങ്ങളിലെല്ലാം ആവശ്യമായ വിതരണങ്ങൾ ലഭിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ ധാരാളം അൽഗോരിതങ്ങൾ ഒരുമിച്ച് ചേർത്തിട്ടുണ്ട്. നാമമാത്രമായ സംഖ്യകളിൽ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും ലാൻഡർ ലംബമായ ലാൻഡിംഗിന് ശ്രമിക്കും, ”ഡോ സോമനാഥ് പറഞ്ഞു.

“എല്ലാ സെൻസറുകളും പരാജയപ്പെടുകയാണെങ്കിലും, പ്രൊപ്പൽഷൻ സിസ്റ്റം നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിൽ അത് ലാൻഡിംഗ് നടത്തും. ഇത് രൂപകല്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത് ഇങ്ങനെയാണ്. രണ്ട് എഞ്ചിനുകൾ പ്രവർത്തിച്ചില്ലെങ്കിലും ഇത്തവണ ലാൻഡറിന് ഇറങ്ങാനാകും. ഒന്നിലധികം പരാജയങ്ങളെ നേരിടാൻ കഴിയുന്ന തരത്തിലാണ് ഇത് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. അൽഗോരിതങ്ങൾ നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിൽ നമുക്ക് ലംബമായ ലാൻഡിംഗ് നടത്താനാകും," അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു.

വിമാനത്തിലെ ഉപകരണങ്ങളെ അപകടപ്പെടുത്താതെ ലാൻഡറിന് പരമാവധി മൂന്നു മീറ്റർ/സെക്കൻഡ് (10.8 കിമീ/മണിക്കൂർ) വേഗതയിൽ തൊടാൻ കഴിയും. എന്നാൽ ഒപ്റ്റിമൽ വേഗത ഏകദേശം 2 മീ/സെക്കൻഡ് (7.2 കിമീ/മണിക്കൂർ) ആണ്. ലാൻഡറിന് 12 ഡിഗ്രി വരെ ചരിഞ്ഞ് സുരക്ഷിതമായി ലാൻഡ് ചെയ്യാം.

“3 മീറ്റർ/സെക്കൻറ് വേഗത കുറവാണെന്ന് തോന്നുമെങ്കിലും, ആ വേഗതയിൽ ഒരു മനുഷ്യൻ വീണാൽ എല്ലാ എല്ലുകളും തകർന്നുപോകും. <എന്നാൽ> ഞങ്ങളുടെ സെൻസറുകളും അളവുകളും ഉപയോഗിച്ച് നമുക്ക് ഉറപ്പുനൽകാൻ കഴിയുന്ന വേഗതയാണിത്. അൾട്രാ ലോ സ്പീഡിൽ ലാൻഡ് ചെയ്യാൻ ശ്രമിക്കുന്നതിന് ധാരാളം ഇന്ധനം ആവശ്യമാണ്. സൈദ്ധാന്തികമായി, താഴേക്ക് സ്പർശിക്കാൻ കുറച്ച് വേഗത ഉണ്ടായിരിക്കണം, ഇത് ഒരു മീ/സെക്കൻഡ് ആയി തിരിച്ചറിഞ്ഞു. എന്നിരുന്നാലും 3 മീറ്റർ/സെക്കൻഡ് വരെ വേഗത കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനാണ് ഈ സംവിധാനം നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്,”ഐഎസ്ആർഒ മേധാവി പറഞ്ഞു.

2019-ൽ, നാല് ഘട്ടങ്ങളിൽ രണ്ടാമത്തേതിൽ സംഭവിച്ച അപാകത, മിഷൻ കൺട്രോളിലെ കമ്പ്യൂട്ടർ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ പ്രതിഫലിച്ചു. എന്നാൽ ലാൻഡർ സ്വയംഭരണ മോഡിൽ ആയതിനാൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ഇടപെടാൻ കഴിഞ്ഞില്ല. ചന്ദ്രയാൻ-3 ദൗത്യത്തിന് പിഴവുകൾ തിരുത്തിയതായി ഐഎസ്ആർഒ ഇപ്പോൾ ആത്മവിശ്വാസത്തിലാണ്.