గరుడుడి రెక్కలు తొడిగిన ఇస్రో!

అంతరిక్ష రంగంలో స్వావలంబన సాధించేందుకు భారత అంతరిక్ష పరిశోధనా సంస్థ (ఇస్రో) చేస్తున్న ప్రయత్నాల్లో కీలక ఘట్టం చోటు చేసుకుంది. భారత్‌ సొంతంగా తయారు చేసుకున్న క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ సీఈ–20ని తమిళనాడులోని మహేంద్రగిరిలో ఉన్న పరిశోధన శాలలో విజయవంతంగా పరీక్షించారు. 

అంతరిక్షంలోని శూన్య పరిస్థితులను కృత్రిమంగా సృష్టించి జరిపిన ఈ ప్రయోగం క్రయోజెనిక్‌ టెక్నాలజీ ప్రస్థానంలో ముఖ్యమైంది. దాని ప్రాముఖ్యం తెలుసుకునేందుకు చిన్న పోలికను చూద్దాం. వాహనం నడిపేటప్పుడు... వాలుగా ఉన్న రహదారి కనిపించిన వెంటనే చాలామంది మోటర్‌ను ఆఫ్‌ చేస్తూంటారు. 

గురుత్వాకర్షణ శక్తి ఆధారంగానే వాహనం వేగం పుంజుకుంటుంది. వాలు మొత్తం పూర్తయిన తరువాతే మళ్లీ మోటర్‌ను ఆన్‌ చేయడం కద్దు. అచ్చం ఇలాగే ఉపగ్రహాలను అంతరిక్షంలో వేర్వేరు కక్ష్యల్లో ప్రవేశపెట్టేందుకు ఇంజిన్‌ను ఆన్‌/ఆఫ్‌ చేయాల్సి వస్తూంటుంది. అంగారక గ్రహం పైకి ఇస్రో ప్రయోగించిన ‘మంగళ్‌యాన్‌’నే ఉదాహరణగా తీసుకుంటే... ప్రయోగం తరువాత దీని ఇంజిన్‌ను సుమారు పది నెలల విరామం తరువాత ఆన్‌ చేశారు. ఇలా ఎప్పుడు కావాలిస్తే అప్పుడు ఆన్‌/ఆఫ్‌ చేసుకోగల ఇంజిన్‌ ఇస్రో వద్ద ప్రస్తుతానికి ఒక్కటే ఉంది. 

ఈ నేపథ్యంలోనే ఫిబ్రవరి ఏడున జరిగిన ప్రయోగానికి ప్రాధాన్యం ఏర్పడుతుంది. సీఈ–20యూ ఇంజిన్‌ ప్రయోగంలో... అనుకున్నట్టుగానే పనిచేసింది. రీ స్టార్ట్‌ చేయాల్సినప్పుడు ఇంధన ట్యాంకుపై ఉండే పీడన పరిస్థితులను అనుకరించి మరీ ప్రయోగం నిర్వహించారు. మరిన్ని ప్రయోగాలు చేపట్టిన తరువాత మాత్రమే దీన్ని ఉపగ్రహ ప్రయోగ రాకెట్లలో ఉపయోగిస్తారు.

బాగా పీడనానికి గురిచేసిన గాలిని ఒక్కసారిగా వదిలామను కోండి... న్యూటన్‌ మూడో సూత్రం ప్రకారం గాలి ఉన్న ట్యాంకు వ్యతిరేక దిశగా వేగమందుకుంటుంది. ఇదే పద్ధతిలో వేడి వాయువును ఉత్పత్తి చేసి ఒక చిన్న నాజిల్‌ గుండా విడుదల చేయడం ద్వారా వాహనాన్ని నడిపించవచ్చు. మండించేందుకు ఇంధనంతో పాటు ఆక్సిజన్‌ అవసరం ఉంటుంది. 

వీటినే మనం ఇంగ్లీషులో ‘ప్రొపెల్లంట్స్‌’ అని పిలుస్తూంటాం. రాకెట్‌ ప్రొపెల్లంట్స్‌ ప్రధానంగా ఘన, ద్రవ, వాయు అని మూడు రకాలు. ఘన ఇంధనం స్థానంలో కిరోసిన్‌ను, దీనికి సరిపోయే ఆక్సిడైజర్‌ ఒకదాన్నీ వాడుకోవచ్చు. సీఈ–20 ద్రవ ఇంధనంతో నడిచే రాకెట్‌. వాయువులతో పోలిస్తే ఘన, ద్రవ ఇంధనాలు రెండూ తక్కువ స్థలాన్ని ఆక్రమిస్తాయి.

ద్రవంగా ఉన్నప్పటి కంటే నీరు వాయువుగా ఉన్నప్పుడు పదహారు రెట్లు ఎక్కువ స్థలాన్ని ఆక్రమిస్తుంది. ఈ కారణంగానే క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్లలో వాడే ఇంధనాన్ని బాగా చల్లబరుస్తారు. సైన్స్‌ పరిభాషలో  మైనస్‌ 153 డిగ్రీల సెల్సియస్‌ కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత (మీథేన్‌ వాయువు మరిగే ఉష్ణోగ్రత)ను ‘క్రయో’ అని పిలుస్తారు. ‘క్రయో జెనిక్‌’ ఇంధనంగా వాడే ద్రవ హైడ్రోజన్‌ ‘–253 డిగ్రీల’ ఉష్ణోగ్రతల్లో ఉంటుంది. ద్రవ ఆక్సిజన్‌ ‘–183 డిగ్రీల’. ఈ రెండూ కలిసినప్పుడు రసాయనిక చర్య జరిగి ఆవిరి ఉత్పత్తి అవుతుంది. 

ఈ వాయువు ఎంత తేలికగా ఉంటే... వేగం పెరగడం అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. హైడ్రోజన్‌ అత్యంత తేలికైన మూలకం కాబట్టి ఇది సమర్థమైన క్రయోజెనిక్‌ ఇంధనం. కాబట్టే దీన్ని అంతరిక్ష ప్రయోగాల్లో ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తూంటారు. జాబిల్లి లేదా సుదూర గ్రహాలను అందుకునేందుకు ఈ క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్లు, ఇంధనాలు బాగా ఉపయోగపడతాయి. 

భూ వాతావరణానికి అవతల మాత్రమే ఉపయోగించే ఈ క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్లతో పనిచేసిన అనుభవం ప్రస్తుతానికి అమెరికా, రష్యా, జపాన్, భారత్, ఫ్రాన్స్, చైనాలకు మాత్రమే ఉంది. భూమి నుంచి వంద కిలోమీటర్లకు అవతల ఉన్న ప్రాంతాన్ని అంతరిక్షం అంటాం. క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్లు బాగా సమర్థ మంతమైన వే అయినప్పటికీ వీటిని భూమ్మీది నుంచే వాడుకోవడం కష్టతరమవుతుంది. ఎందుకంటే ఇక్కడ గురుత్వాకర్షణ శక్తిని అధిగ మించేందుకు చాలా ఎక్కువ బలం కావాలి.

ట్రాఫిక్‌సిగ్నల్‌లో పచ్చలైట్‌ పడిన వెంటనే మనం ఏం చేస్తాం? వీలైనంత వేగంగా ముందుకు వెళ్లేందుకు ప్రయత్నిస్తాం. ఇందుకు మంచి పికప్‌ ఉన్న ఇంధనం అవసరం. అదే మీరు హైవేపై దూరం వెళుతున్నారనుకోండి... బాగా మైలేజీ ఇచ్చే ఇంజిన్‌ కావాలి. పెట్రోలు వాహనాలకు పికప్‌ బాగుంటే... డీజిల్‌ ఇంజిన్‌కు మైలేజీ ఎక్కువన్నది మనకు తెలుసు. 

ఇదే మాదిరిగా అంతరిక్ష ప్రయోగాల మొదట్లో జడత్వాన్ని అధిగమించి ఆకాశంలోకి ఎగబాకగలిగే, గురుత్వాకర్షణతో పోటీపడి ముందుకు దూసుకెళ్లే... వాతావరణం తాలూకూ ప్రభావాన్ని అధిగమించగలిగే ఇంజిన్‌ అవసరం. వీటన్నింటికీ ఘన లేదా ద్రవ ఇంధనాలు బాగుంటాయి. అయితే అంతరిక్షంలోకి చేరిన తరువాత మాత్రం మైలేజీ బాగా ఉండే ఇంజిన్‌ కావాలి. 

గతంలో సోవియట్‌ యూనియన్, అమెరికాలు రెండూ అత్యంత శక్తిమంతమైన లాంచ్‌ వెహికల్స్‌ తయారీలో పోటీపడ్డాయి. ఆ క్రమంలోనే జాబిల్లిని కూడా అందుకున్నాయి. గ్రహాలను దాటగల అంతరిక్ష వాహనాలను సిద్ధం చేయగలిగాయి. 1963లో తొలి క్రయోజెనిక్‌ రాకెట్‌ ఇంజిన్‌ ‘ఆర్‌ఎల్‌–10’ ప్రయోగం జరిగింది. ఈ క్రయో జెనిక్‌ను అమెరికా ఇప్పటికీ ఉపయోగిస్తోంది. 

సోవియట్‌ విషయానికి వస్తే... ఇది ‘ఆర్‌డీ–56’ లేదా ‘11డీ–56’ అనే క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ను 1964లో తయారు చేసింది. తరువాతి కాలంలో సెమీ క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ తయారీపై రష్యా దృష్టి పెట్టింది. ఫలితంగా అత్యంత శక్తిమంతమైన, కిరోసిన్, ఆక్సిజన్‌లను ఇంధనంగా వాడుకోగల ఆర్‌డీ–18 ఇంజిన్‌ తయారైంది. 

దీంతోపాటే తయారైన మరో మెరుగైన డిజైన్‌ కలిగిన క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ ‘కేవీడీ–1’ రష్యా మనకు అమ్మింది. 1990ల నాటికి ఇస్రో కూడా క్రయోజెనిక్‌ టెక్నాలజీకై ప్రయత్నాలు మొదలుపెట్టింది. జపాన్, అమెరికాలను ఇవ్వమని కోరింది కూడా. అయితే ఇంజిన్లు అమ్మడంతోపాటు తయారీ టెక్నాలజీని కూడా అందించేందుకు సోవియట్‌ ముందుకు రావడంతో ఇస్రో దానిని అందిపుచ్చుకుంది. 

కొంత కాలానికే సోవియట్‌ కాస్తా ముక్కలయింది.  రష్యాపై అమెరికా ఒత్తిడి తీసుకొచ్చి భారత్‌కు క్రయోజెనిక్‌ టెక్నాలజీ ఇవ్వరాదని కట్టడి చేసింది. ఈ టెక్నాలజీతో భారత్‌ అణ్వాస్త్రాలు తయారు చేస్తుందన్నది అమెరికా భయం. అయితే ఈ వాదన చాలా అసంబద్ధమైంది. ఎందుకంటే క్షిపణులను అవసరమైనప్పుడు క్షణాల్లో ప్రయోగించేలా ఉండాలి. 

కానీ ఒక క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ను ఆన్‌ చేయాలంటే కనీసం 24 గంటల ముందు నుంచి దాంట్లో ఇంధనం నింపాల్సి ఉంటుంది. అంతేకాదు... కొన్ని నెలల క్రితమే అధిక ధరలకు ఈ ఇంజిన్లను అమ్మేందుకు అమెరికానే ముందుకొచ్చింది. ఈ నేపథ్యంలో రష్యా తనపై అమెరికా ఒత్తిడిని కాదని ఆరు ఇంజి న్లను మనకు అప్పగించింది. కానీ.. టెక్నాలజీని ఇవ్వలేకపోయింది.

ఈ సమయంలోనే ఇస్రోపై కూడా అమెరికా నిషేధం విధించింది. ఆ పరిస్థితుల్లో ఇస్రో తన వద్ద ఉన్న ఆరు ఇంజిన్లను క్షుణ్ణంగా అధ్యయనం చేయడం ద్వారా సీఈ–20ని తయారు చేసింది. ఈ డిజైన్‌ రష్యా ఇంజిన్‌కు నకలు కాకపోవడం విశేషం. ఎందుకంటే రష్యా ఇచ్చిన ఇంజిన్‌లో ఇంధనం మండటం అన్నది దశలవారీగా జరుగుతుంది. 

సీఈ–20 మాత్రం దీనికి భిన్నం. ఇది గ్యాస్‌ జనరేటర్‌ తరహాలో పనిచేస్తుంది. ఏళ్లపాటు కష్టపడి తయారు చేసిన ఈ సీఈ–20ని మొదటిసారి 2017 జూన్‌ 5న∙జీశాట్‌–19 ప్రయో గంలో ఉపయోగించారు. అలాగే చంద్రయాన్‌–2, 3 లాంచ్‌ వెహికల్స్‌లోనూ అమర్చారు. తాజా ప్రయోగాల ద్వారా దీన్ని అవసరమైనప్పుడు ఆన్‌/ఆఫ్‌ చేసే సామర్థ్యం అందడంతో భవిష్యత్తులో ఈ ఇంజిన్‌ను గ్రహాంతర ప్రయాణాలకూ వాడుకునే వీలు ఏర్పడింది.

టీవీ వెంకటేశ్వరన్‌ 
వ్యాసకర్త విజిటింగ్‌ ప్రొఫెసర్, ఐసర్‌ – మొహాలీ