சூரியனை ஆராயும் ஆதித்யா!
----------------------------------------------
பி இளங்கோ சுப்பிரமணியன்
-----------------------------------------------
சுட்டும் விழிச்சுடர்தான் கண்ணம்மா
சூரிய சந்திரரோ!
---- மகாகவி பாரதி-----
சூரிய சந்திரர்களை இந்தியாவின் செயற்கைக் கோள்கள்
ஆராய்வது நிகழும் விண்வெளி யுகத்தின் மீது இந்தியா
தனது சுவடுகளைப் பதிப்பதாகும். கொஞ்சம் கொஞ்சமாக
வானம் நமக்கு வசப்படத் தொடங்கி இருப்பதன்
அடையாளம் ஆகும்.
சந்திரயான்-3 நிலவில் மென்மையாகத் தரையிறங்கி வரலாறு
படைத்தது. இது இஸ்ரோவின் மணிமகுடத்தில் பதித்த
மாணிக்கக் கல்லாக ஒளிர்கிறது. எனவேதான் சந்திரயான்-3ன்
விக்ரம் லேண்டர் நிலவின் தென்துருவத்தில் தரையிறங்கிய
அந்த ஆகஸ்டு 23ஆம் நாளை தேசிய விண்வெளி நாளாக
அறிவித்து ஆண்டுதோறும் கொண்டாட வகை செய்தார்
பிரதமர் மோடி.
சந்திரயான்-3ன் வெற்றி அடுத்தடுத்த விண்வெளிப்
பயணங்களை ஊக்குவிக்கும் மாபெரும் உந்துவிசையாகத்
திகழ்கிறது. இதனால் நிலவில் தரையிறங்கிய ஆகஸ்டு 23ஐ
அடுத்த பத்தே நாட்களில், செப்டம்பர் 2ஆம் நாளன்று
( 02.09.2023) சூரியனை ஆராய ஆதித்யா எல்-1
(Aditya L1 mission) என்னும் விண்கலத்தை விண்ணில்
செலுத்தும் முயற்சிகளில் இஸ்ரோ மும்முரமாக உள்ளது.
ஆதித்யா எல்-1 திட்டத்தின் திட்ட இயக்குனராக (Project Director)
இஸ்ரோவின் திருமதி நிகர் ஷாஜி நியமிக்கப் பட்டுள்ளார்.
சந்திரயான்-3 மற்றும் ஆதித்யா எல்-1 ஆகிய
திட்டங்களின்போது டாக்டர் சோம்நாத் இஸ்ரோவின்
தலைவராக இருந்து வருகிறார்.
சூரியனைச் சுற்றுவது எப்படி?
----------------------------------------------
ஆதித்யா எல்-1 என்பது சற்று நெகிழ்ந்த பொருளில்
ஒரு கோள்சுற்றியே (orbiter) ஆகும். என்றாலும்
கறாரான பொருளில் அது ஒரு கூர்நோக்கி ஆராயும்
விண்கலனே (solar observatory mission) ஆகும்.
சந்திரயான் சந்திரனைச் சுற்றுவது போன்றோ, மங்கள்யான்
செவ்வாயைச் சுற்றி வந்தது போன்றோ ஆதித்யா
சூரியனைச் சுற்றி வராது; சுற்றி வரவும் இயலாது.
சூரியனை எதுவும் அண்டி விடாமல் அதன் கொடிய
வெப்பம் தடுக்கிறது. சூரியனின் மேற்பரப்பிலேயே
5500 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பம் இருக்கிறது. சுள்ளென்று
அடிக்கும் மே மாத வெயிலையே, வெறும் 36 டிகிரி செல்ஸியஸ்
வெப்பத்தையே நம்மால் தாங்க முடியவில்லை. அப்படி
இருக்கும்போது 5500 டிகிரி செல்ஸியசை நெருங்க இயலுமா?
கடினமான உலோகமான இரும்பு 1530 டிகிரி செல்சியஸ்
வெப்பத்தில் உருகத் தொடங்கி 2860 டிகிரி செல்சியசில்
கொதித்து ஆவியாகி விடும் (Iron: Melting point 1530 degree C;
Boiling point 2860 degree C). உலோகங்களிலேயே உச்ச அளவு
கொதிநிலை உடைய டங்ஸ்டன், (மின்சார பல்பில்
ஒளிரும் அதே டங்ஸ்டன்தான்) சூரியனின் மேற்பரப்பை
நெருங்கினால் கொதித்து ஆவியாகிவிடும். ஏனெனில்
சூரியனின் மேற்பரப்பில் உள்ள சூரிய ஒளிக்கோளத்தின்
(photosphere of sun) சராசரி வெப்பம் 5500 டிகிரி செல்சியஸ்.
இதுதான் டங்ஸ்டனின் கொதிநிலை ஆகும்.
சூரியனின் மையப்பகுதியின் (core) வெப்பம் 15 மில்லியன்
(ஒன்றரை கோடி) டிகிரி செல்சியஸ் ஆகும். இவ்வளவு அதீத
வெப்பத்தில் அணுக்கருச் சேர்க்கை (nuclear fusion)
எளிதாக நடைபெறுகிறது. இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள்
ஒன்று சேர்ந்து ஒரு ஹீலியம் அணுவை உருவாக்குவது
அணுக்கருச் சேர்க்கைக்குச் சிறந்த எடுத்துக் காட்டாகும்.
இவ்வளவு அதீத வெப்பம் உடைய சூரியனைச் சுற்றி
வருவது என்றால் சூரியனுக்கு வெகு தொலைவில்
பாதுகாப்பான ஒரு இடத்தில் இருந்து கொண்டு
சூரியனை ஆராய்வதாகும். அதற்குத்தான் சூரியன்-பூமி
அமைப்பிலுள்ள லாக்ரேஞ்சு புள்ளிகள்
(Lagrange points in Sun-Earth system) பயன்படுகின்றன.
நான்கு மாதப் பயணம்!
-------------------------------------
நமது பூமிக்கும் சூரியனுக்கும் உள்ள தொலைவு
15 கோடி கிமீ ஆகும். பூமிக்கும் L1 லாக்ரேஞ்சு
புள்ளிக்கும் உள்ள தொலைவு 15 லட்சம் கிமீ ஆகும்.
15 கோடி கிமீ தொலைவில் உள்ள சூரியனை 15 லட்சம்
கிமீ தொலைவில் உள்ள L1 புள்ளியில் இருந்து
ஆராயப் போகிறது ஆதித்யா.
L1 புள்ளியைச் சென்றடைந்த பின்னர், அங்கு
தங்கிக்கொண்டு, ஹாலோ சுற்றுப்பாதை (Halo orbit)
எனப்படும் L1க்கு அருகிலுள்ள சுற்றுப்பாதையில்
ஆதித்யா விண்கலம் சூரியனைச் சுற்றி வரும்.
ஆதித்யா தனது இலக்கைச் சென்றடைவதற்கு 4 மாதங்கள்
ஆகும் என்று கணக்கிடப் பட்டுள்ளது. இலக்கைச்
சென்றடைவது என்பதன் பொருள் சூரியனை நெருங்குவது
அல்ல. L1 என்னும் லாக்ரேஞ்சு புள்ளியைச் சென்றடைவதே
ஆதித்யாவின் இலக்கு..பூமியில் இருந்து 15 லட்சம் கிமீ
தொலைவில் உள்ள L1 புள்ளியைச் சென்றடைய
ஆதித்யாவுக்கு நான்கு மாதங்கள் ஆகும். ஆதித்யா செல்லும்
பாதையைப் பொறுத்தே (trajectory) பயணக்காலம்
அமையும்.
ஸ்ரீஹரிகோட்டாவில் இருந்து 2023 செப்டம்பர் 2 சனிக்கிழமை
காலை 11:50 மணிக்கு (IST 11:50 hours) ஆதித்யா
விண்ணில் செலுத்தப்படும். அது L1 புள்ளியைச்
சென்றடையும்போது புத்தாண்டு 2024 பிறந்திருக்கும்.
துருவ செலுத்து வாகனம்!
----------------------------------------
துருவ செலுத்து வாகனமான PSLV C 57 ஆதித்யாவை
விண்ணில் செலுத்துகிறது. சந்திரயான்-1, மங்கள்யான்
ஆகிய விண்கலன்களை துருவ செலுத்துவாகனம்தான்
(PSLV = Polar Satellite Launch Vehicle) விண்ணில் செலுத்தியது
என்பது வாசகர்களுக்கு நினைவிருக்கக் கூடும்.
இதற்கு மாறாக சந்திரயான்-2 மற்றும் சந்திரயான்-3
விண்கலன்களை புவி ஒத்திசைவு செலுத்து வாகனமான
GSLV (Geo Synchronous Launch Vehicle) விண்ணில் செலுத்தியது.
எந்த செலுத்து வாகனத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பது என்பதை
எந்த அடிப்படையில் இஸ்ரோ தீர்மானிக்கிறது?
தாங்குசுமையின் நிறையே (mass of the payload)
செலுத்து வாகனம் எது என்பதைத் தீர்மானிக்கிறது.
துருவ செலுத்து வாகனமானது 1750 கிகி வரையிலான
நிறையை உரிய சுற்றுப் பாதையில் செலுத்த வல்லது.
சந்திரயான்-2, சந்திரயான்-3 ஆகியவை ஒவ்வொன்றும்
1750 கிகி நிறையை விட அதிக நிறை உடையவை.
சந்திரயான்-2வின் கோள்சுற்றி மட்டுமே 2379 கிகி
நிறை கொண்டது. மேலும் விக்ரம் லேண்டரின் நிறை
1471 கிகி. அது போலவே சந்திரயான்-3ன் நிறை
மொத்தத்தில் 3895 கிகி ஆகும். இவ்வளவு அதிகமான
நிறையை துருவ செலுத்து வாகனம் (PSLV) கையாள
இயலாது என்பதால் சந்திரயான்-2 மற்றும் 3 விண்கலன்கள்
ஜி.எல்.எல்.வி செலுத்துவாகனத்தைத் தேர்ந்தெடுத்தன.
ஆதித்யா L1 விண்ணில் செலுத்தப்படும்போது 1475 கிகி
நிறையை (Launch mass) மட்டுமே உடையது. இது துருவ செலுத்து
வாகனமான பி.எஸ்.எல்.வியின் நிறை வரம்பான
1750 கிகிக்கு உட்பட்டது என்பதால் இது பி.எஸ்.எல்.வி
மூலம் விண்ணில் செலுத்தப் படுகிறது.
அறிவியல் கருவிகள்!
-------------------------------
ஆதித்யாவில் மொத்தம் ஏழு அறிவியல் கருவிகள்
வைக்கப் பட்டுள்ளன. இவற்றில் நான்கு கருவிகள்
சூரியனை நேரடியாக ஆராயும். பிற மூன்று கருவிகள்
அங்குள்ள துகள்கள் மற்றும் புலங்கள் (particles and fields)
பற்றிய பரிசோதனைகளை தாம் இருக்கும் இடமான
L1 புள்ளியில் இருந்து கொண்டே (in situ experiments)
மேற்கொள்ளும்.
மொத்தத்தில் சூரியனின் வெளிப்புறம் சார்த்த
அ) ஒளிக்கோளம் (photosphere)
ஆ) நிறக்கோளம் (chromosphere)
இ) புற அடுக்கு (corona)
ஆகியவற்றைப் பற்றி ஆராய்ந்து தரவுகளைச் சேகரிப்பதே
ஆதித்யாவின் குறிக்கோள் ஆகும்.
சூரிய ஆய்வின் தேவை என்ன?
----------------------------------------------
சூரியனை ஆய்வு செய்வது பொழுதுபோக்கிற்காக அல்ல.
சூரிய ஆய்வு பல விதத்தில் அறிவியலின் நிரந்தரத்
தேவையாக இருக்கிறது. அளப்பரிய ஆற்றலை
சூரியன் வெளியிட்டுக் கொண்டே இருக்கிறது. ஆற்றலின்
இந்த வெளியீடு சில நேரங்களில் தாறுமாறானதாக
அமைந்து பூமியை நோக்கியதாக இருந்து விடக்கூடும்.
அப்போது நமது பூமி முழுவதுமாக சேதாரம் அடையும்.
நமது செயற்கைக் கோள்களும் தகவல் தொடர்பும்
முற்றிலுமாக செயலிழந்து விடக்கூடும். விண்ணில்
சஞ்சரிக்கும் நமது விண்கலன்கள் பாதை தடுமாறி
விழுந்து நொறுங்கக் கூடும். பூமியின் காலநிலையும்
பருவ காலங்களும் ஒழுங்கை இழக்கக் கூடும்.
இவற்றையெல்லாம் தவிர்க்க வேண்டுமெனில்
சூரியனைப் பற்றிய போதிய அறிவைப் பெறுவது
கட்டாயம் ஆகிறது. எனவே சூரிய ஆராய்ச்சி மனித
குலத்திற்கு இன்றியமையாதது.
லாக்ரேஞ்சு புள்ளிகள் என்றால் என்ன?
-----------------------------------------------------------
நமது சூரியக் குடும்பத்தில் சூரியன் பூமியைப்
பொறுத்து மொத்தம் ஐந்து லாக்ரேஞ்சு புள்ளிகள்
(Lagrange points) உள்ளன. இவை L1, L2, L 3, L4, L5 எனப்
படுகின்றன.
18ஆம் நூற்றாண்டின் இத்தாலி-பிரெஞ்சு கணித மேதை
ஜோசப் லூயி லாக்ரேஞ்சு (Joseph Louis Lagrange 1736-1813) என்பவர்
தம் பெயரால் அமைந்த இப்புள்ளிகளைக் கண்டுபிடித்தார்.
புள்ளிகள் என்று பெயர் இருந்தாலும் உண்மையில்
அவை புள்ளிகள் அல்ல. அவை விண்வெளியில் உள்ள
இடங்கள.
L1, L2, L3 ஆகிய மூன்று புள்ளிகளும் ஒரே நேர்கோட்டில்
அமைந்தவை. ஆதித்யா சென்றடையப் போகும் L1 புள்ளி
(சூரியன்-பூமி முதலாம் லாக்ரேஞ்சு புள்ளி) சூரியனுக்கும்
பூமிக்கும் இடையில் உள்ள புள்ளி ஆகும்.
L2 புள்ளியில்தான் கடந்த ஜனவரி 2022ல் அங்கு சென்றடைந்த
ஜேம்ஸ்வெப் தொலைக்காட்சி தங்கி இருந்து தன் பணியைச்
செய்து வருகிறது. அங்கேயே 20 ஆண்டுகள் அல்லது அதற்கும்
மேலாக அத்தொலைக்காட்சி தங்கக் கூடும். லாக்ரேஞ்சு
புள்ளிகளின் சிறப்பு என்னவெனில், அங்கு சென்ற பொருட்கள்
தொடர்ந்து அங்கேயே தங்க முற்படும்; தங்கியும் விடும்.
இதனால் அவை இயங்கத் தேவையான எரிபொருள்
மிகவும் குறைவாகவே தேவைப்படும்.
L1 புள்ளியைச் சென்றடையப் போகும் ஆதித்யா அங்கேயே
தங்கி ஆய்வுகளை மேற்கொள்ளும். L1ல் ஆதித்யா
எப்போதுமே சூரியனை நோக்கியே இருக்கும். கிரகணம்
உள்ளிட்ட எந்தத் தடங்கலும் இல்லாமல் ஆதித்யாவுக்கு
தடையற்ற சூரிய ஒளி கிடைத்துக் கொண்டே இருக்கும்.
இதனால் சிறிதளவும் இடையூறு இல்லாதவண்ணம்
ஆதித்யா தனது ஆய்வுகளை மேற்கொள்ள முடியும்.
வாகன நிறுத்துமிடங்கள்!
---------------------------------------
லாக்ரேஞ்சு புள்ளி என்பது சூரியனைப் பார்க்க,
கூர்நோக்கி ஆராய மிகவும் வாய்ப்பான புள்ளி ஆகும்.
ஆங்கிலத்தில் இதை VANTAGE POINT என்பர். காண வேண்டிய
ஒரு காட்சியை தெளிவாகக் காண வசதியான இடமே
லாக்ரேஞ்சு புள்ளி ஆகும். "குன்றேறி யானைப்போர்
கண்டற்றால்" என்பார் வள்ளுவர். யானைகள்
சண்டையிடுவதைத் தெளிவாகப் பார்க்க வேண்டுமெனில்,
அதற்கு வாகான இடமான ஒரு குன்றின் மேல் ஏறி
நின்று பார்க்க வேண்டும். அதைப்போல லாக்ரேஞ்சு
புள்ளியானது சூரியனைப் பார்க்க உகந்த இடம் ஆகும்.
தற்போது சென்னை போன்ற நகரங்களில் வாகனங்களை
நிறுத்துவது பெரும்பாடாக இருக்கிறது. போதிய
அளவுக்கு வாகன நிறுத்துமிடங்கள் (vehicle parking spots)
இல்லை. எங்கு பார்த்தாலும் நோ பார்க்கிங் அறிவிப்பு.
ஆனால் விண்வெளியில் இப்படிப்பட்ட வாகன
நிறுத்துமிடப் பிரச்சினை எதுவும் இல்லை. ஸ்கூட்டர்
காருக்குப் பதில் விண்வெளியில் விண்கலங்கள்
இயங்குகின்றன. அவற்றை ஓரிடத்தில் நிறுத்த
வேண்டுமெனில் அதற்கு உகந்த இடங்களாக
இருப்பவை லாக்ரேஞ்சு புள்ளிகளே! இவ்வாறு
விண்வெளியின் வாகன நிறுத்துமிடங்களாக
(parking spots) லாக்ரேஞ்சு புள்ளிகள் பயன்படுகின்றன.
முப்பொருள் சிக்கல் என்றால் என்ன?
--------------------------------------------------------
லாக்ரேஞ்சு புள்ளிகளைப் பற்றி அறிந்திட, வானியலில்
உள்ள முப்பொருள் சிக்கல் (Three body problem) என்றால் என்ன
என்று தெரிந்து கொள்ள வேண்டும். இங்கு கூறப்படும்
முப்பொருட்களும் வானியல் பொருட்களே. சூரியன்,
பூமி, சந்திரன் இம்மூன்றும் இடம்பெற்ற ஒரு
முப்பொருள் சிக்கலுக்குத் தீர்வு கண்டார் லாக்ரேஞ்சு.
அவர் கண்ட தீர்வுதான் அவரின் பெயரால் அமைந்த
லாக்ரேஞ்சு புள்ளிகள்.
முப்பொருட்கள் பின்வருமாறு அமையலாம்!
சூரியன், பூமி, செயற்கைக்கோள் ஆகிய மூன்றும்
முப்பொருட்களே! பூமி, சந்திரன்,செயற்கைக்கோள்
ஆகிய மூன்றும் முப்பொருட்களே!
இவை மட்டுமா? சூரியன், பூமி, ஆதித்யா ஆகிய மூன்றும்
முப்பொருட்களே.இவற்றின் தீர்வு லாஃரேஞ்சு புள்ளியே.
முப்பொருள் சிக்கல் என்பது இதுதான். இந்த மூன்று
பொருட்களின் மீது, அவ்வவற்றின் பரஸ்பர ஈர்ப்பு விசை
தவிர (mutual gravitation) வேறு எந்த விசையும் செயல்படாத
நிலையில், அவற்றின் இயக்கத்தை எப்படித்
தீர்மானிப்பது (determining their motion) என்பதுதான்
முப்பொருள் சிக்கல்.
சூரியன்-பூமி-செயற்கைக்கோள்!
--------------------------------------------------
சூரியன், பூமி, ஏதேனும் ஒரு செயற்கைக்கோள் என்னும்
முப்பொருட்களை எடுத்துக் கொள்ளுவோம். இம்மூன்றில்
சூரியனும் பூமியும் நிறை அதிகமானவை. அவற்றோடு ஒப்புநோக்க செயற்கைக்கோளின் நிறை ஒரு பொருட்டே அல்ல.
இப்போது என்ன நடக்கும்? செயற்கைக்கோளின் மீது
சூரியன் தனது ஈர்ப்பைச் செலுத்தும். அது போலவே பூமியும்
செயற்கைக்கோள் மீது தனது ஈர்ப்பைச் செலுத்தும்.
இரண்டின் ஈர்ப்புக்கும் ஆட்பட்ட செயற்கைக்கோள்
அலைக்கழிப்புக்கு உள்ளாகும். சூரியனை நோக்கி
அது இழுக்கப்படும். அதன் இயக்கம் சீர்குலையும்.
ஆனால் லாக்ரேஞ்சு புள்ளியில் இது நடக்காது. அது
செயற்கைக்கோளின் சொர்க்கம். அற்ப நிறை கொண்ட
ஒரு துளியூண்டு செயற்கைக்கோள், ராட்சசத்தனமான
நிறை கொண்ட கொழுத்த பொருட்களைத் தோற்கடிக்கும்
இடமே லாக்ரேஞ்சு புள்ளி.
சூரியனின் ஈர்ப்பும் பூமியின் ஈர்ப்பும் இவ்விரண்டும்
சேர்ந்து சின்னஞ்சிறிய செயற்கைக்கோளின் மீது
செயல்படும்போது, செயற்கைக்கோளானது தனது
மைய ஈர்ப்பு விசையால் (centripetal force) மேற்கூறிய
பெரிய பொருட்களின் விசையைச் சமன் செய்து
விடுகிறது. இதன் விளைவாக பெரிய பொருட்களோடு
சேர்ந்து செயற்கைக்கோளும் முன்னகர்கிறது.
(The Lagrange Points are positions where the
gravitational pull of two large masses precisely equals
the centripetal force required for a small object to
move with them. ---- NASA March 27, 2018).
ஹாலோ சுற்றுப்பாதை!
------------------------------------
L1 புள்ளியை அடைந்ததும், ஆதித்யா ஒரு ஹாலோ
சுற்றுப்பாதையில் (Halo orbit) சுற்றத் தொடங்கும்.
ஹாலோ சுற்றுப்பாதை என்பது பூமி சூரியனைச்
சுற்றும் சுற்றுப்பாதை போல் பெரியதல்ல. இது
லாக்ரேஞ்சு புள்ளிகள் L1, L2, L3 ஒவ்வொன்றிலும்
இருக்கும்.
உலகில் இதுவரை வெகு சில நாடுகளே சூரியனை
ஆய்வு செய்துள்ளன. சூரிய விண்கலங்களை
அனுப்பியதில் நாசாதான் பெரும்பங்கு வகிக்கிறது.
ஜெர்மனி, ஐரோப்பிய விண்வெளிக் கழகம் (ESA)
ஆகியவையும் முயன்றுள்ளன. அந்த வரிசையில்
தற்போது இந்தியா.
லாக்ரேஞ்சு புள்ளிகள் காலத்தை வென்று நிற்கின்றன.
அவை கண்டுபிடிக்கப் பட்டிராவிட்டால் சூரிய
ஆய்வுகள் சாத்தியமற்றுப் போய் இருக்கும். எனவே
அவற்றைக் கண்டு பிடித்து மனித குலத்தின் அறிவியல்
வளர்ச்சிக்குப் பங்களித்த கணித மேதை லாக்ரேஞ்சு
வணக்கத்துக்கு உரியவர். அவரைப் போற்றுவோம்.
லாக்ரேஞ்சு மகத்துவம் மிக்க ஆய்லரின் மாணவர்.
சரி, லாக்ரேஞ்சின் மாணவர் யார்?
பிரசித்தி பெற்ற ஃபூரியர்!
பெருமைமிகு அறிவியல் பாரம்பரியம்!
*******************************************
