सार:
आज सुबह-सुबह, स्पेसएक्स ने एक बार फिर एक विज्ञान कथा फिल्म के योग्य दृश्य का मंचन किया। 22 घंटे से अधिक की अंतरिक्ष उड़ान और पृथ्वी के चारों ओर 14 परिक्रमा करने के बाद, लगभग 52 मीटर ऊंचा एक विशाल अंतरिक्ष यान वायुमंडल में फिर से प्रवेश कर गया और अमेरिका के टेक्सास में स्टारशिप बेस पर वापस उड़ गया। जमीन से ज्यादा दूर नहीं, स्टारशिप ने इंजन को फिर से प्रज्वलित किया, अंतिम फ्लिप और मंदी को पूरा किया, और लॉन्च टॉवर की दो विशाल यांत्रिक भुजाओं के बीच सटीक रूप से प्रवेश किया। फिर, इंजन बंद कर दिया गया और रोबोटिक भुजा ने अंतरिक्ष यान को लगातार पकड़ लिया।
यह पहली बार है कि इंसानों ने पृथ्वी की कक्षा से लौट रहे किसी स्टारशिप को पकड़ने के लिए लॉन्च टावर रोबोटिक आर्म का सफलतापूर्वक उपयोग किया है। इसका मतलब यह भी है कि स्पेसएक्स पूरी तरह से पुन: प्रयोज्य कक्षीय परिवहन प्रणाली के करीब एक बड़ा कदम है।
लॉन्च से पहले, मस्क ने एक्स पर कहा कि स्पेसएक्स एक ही समय में सुपर-हैवी बूस्टर और स्टारशिप ऊपरी चरण पर कब्जा करने की कोशिश करेगा। यदि दोनों सफल होते हैं, तो इसका मतलब किसी कक्षीय रॉकेट के सभी प्रमुख उड़ान खंडों की पृथ्वी पर पहली पूर्ण वापसी होगी।
उन्होंने इसे "जीवन को बहु-ग्रहीय प्रजाति बनाने के लिए आवश्यक महत्वपूर्ण सफलता" कहा।
हालांकि, स्पेसएक्स ने इस बार अपेक्षित "डबल रिकवरी" हासिल नहीं की। सुपर हेवी बूस्टर को अपनी वापसी के दौरान एक असामान्यता का अनुभव हुआ और अंततः मैक्सिको की खाड़ी में दुर्घटनाग्रस्त हो गया। वास्तव में जिस चीज़ ने इतिहास रचा वह स्टारशिप का ऊपरी चरण था।
अंतरिक्ष से लौटना और "चॉपस्टिक्स" द्वारा पकड़ा जाना
यह कितना कठिन है?
पिछले लगभग एक दशक में, स्पेसएक्स ने फाल्कन 9 के माध्यम से साबित कर दिया है कि रॉकेट का उपयोग केवल एक बार नहीं किया जा सकता है।
लॉन्च के बाद, फाल्कन 9 का प्रथम चरण का बूस्टर फिर से प्रज्वलित हो सकता है, धीमा हो सकता है और लंबवत रूप से उतर सकता है, और फिर निरीक्षण और नवीनीकरण के बाद अपने मिशन को फिर से शुरू कर सकता है। यह तकनीक वाणिज्यिक अंतरिक्ष उड़ान की लागत संरचना को महत्वपूर्ण रूप से बदल देती है।
लेकिन फाल्कन 9 की हमेशा एक सीमा होती है: इसके दूसरे चरण के रॉकेट को पुनर्प्राप्त नहीं किया जा सकता है।
स्पेसएक्स की स्टारशिप इस पुन: प्रयोज्यता को संपूर्ण लॉन्च सिस्टम तक विस्तारित करने की उम्मीद करती है।
संपूर्ण स्टारशिप प्रणाली लगभग 124 मीटर ऊंची है और इसमें नीचे 33 रैप्टर इंजन और ऊपर एक स्टारशिप अंतरिक्ष यान से सुसज्जित एक सुपर-भारी बूस्टर शामिल है।
डिज़ाइन के अनुसार, सुपर-हैवी बूस्टर स्टारशिप को अंतरिक्ष में भेजने और फिर लॉन्च साइट पर लौटने के लिए जिम्मेदार है; तारायान कक्षा में तेजी से बढ़ना, उपग्रहों को तैनात करना या अन्य कार्य करना जारी रखता है, और अंत में पृथ्वी पर लौट आता है।
दोनों भागों का पुन: उपयोग किया जा सकता है, जिससे अंतरिक्ष परिवहन धीरे-धीरे नागरिक उड्डयन के संचालन मोड में आ सकता है।
लेकिन कठिनाई यह है कि किसी अंतरिक्ष यान को अंतरिक्ष से वापस लाना पहले चरण के बूस्टर को पुनर्प्राप्त करने की तुलना में कहीं अधिक जटिल है।
पहले चरण का बूस्टर अपेक्षाकृत कम गति से अलग हुआ और अपेक्षाकृत कम रिटर्न प्रक्रिया का अनुभव हुआ। पृथ्वी की निचली कक्षा में प्रवेश करने वाला तारायान लगभग 7.8 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से उड़ान भरता है। ऐसे विशाल को सुरक्षित रूप से लौटने की अनुमति देने के लिए, उच्च गति पुनः प्रवेश, थर्मल सुरक्षा, रवैया नियंत्रण और सटीक लैंडिंग जैसी समस्याओं की एक श्रृंखला को एक ही समय में हल किया जाना चाहिए।
सबसे कठिन है थर्मल सुरक्षा।
जब तारायान कक्षीय गति से वायुमंडल में पुनः प्रवेश करता है, तो आगे की हवा हिंसक रूप से संकुचित हो जाती है, जिससे अत्यधिक उच्च तापमान वाला वायुप्रवाह बनता है। स्टेनलेस स्टील रॉकेट बॉडी को उच्च तापमान क्षति से बचाने के लिए अंतरिक्ष यान हवा की ओर से कवर करने वाली हजारों इन्सुलेशन टाइलों पर निर्भर करता है।
इन इन्सुलेशन टाइलों को न केवल लॉन्च के दौरान गंभीर कंपन का सामना करना होगा, बल्कि अंतरिक्ष वातावरण और उच्च गति पुनः प्रवेश का भी अनुभव करना होगा, और उन्हें यथासंभव बरकरार रहना चाहिए।
पिछली परीक्षण उड़ानों में, स्पेसएक्स इन्सुलेशन टाइल्स की विश्वसनीयता का परीक्षण कर रहा है, और अत्यधिक उच्च तापमान के तहत स्थानीय क्षेत्रों के प्रदर्शन का निरीक्षण करने के लिए कुछ टाइल्स को हटाने की पहल भी की है।
इस 15वीं परीक्षण उड़ान के लिए, स्पेसएक्स ने इन्सुलेशन टाइल्स की फिक्सिंग विधि में और सुधार किया और टाइल्स के बीच अंतराल के बीच स्थानीय हीटिंग को कम करने के प्रयास में एक नया घुमावदार इन्सुलेशन टाइल डिजाइन अपनाया।
दिलचस्प बात यह है कि स्टारशिप ने इस बार 26 स्टारलिंक वी3 उपग्रह भी तैनात किए हैं, जिनमें से कुछ बाहर से स्टारशिप की हीट शील्ड की स्थिति की जांच करने के लिए विशेष कैमरों से लैस हैं।
दूसरे शब्दों में, स्टारशिप द्वारा अंतरिक्ष में भेजे गए उपग्रहों को बदले में यह जांचने में मदद करनी चाहिए कि अंतरिक्ष यान सुरक्षित रूप से वापस लौट सकता है या नहीं।
सबसे खतरनाक पुनः प्रवेश चरण से बचने के बाद, एक और चरम ऑपरेशन अभी शुरू हुआ है।
स्टारशिप हमेशा पारंपरिक रॉकेट की तरह अपनी पूंछ नीचे की ओर करके नहीं उतरती। यह सबसे पहले ऐसे रुख में उतरेगा जिसमें लगभग उसका पेट हवा की ओर होगा, हवा के प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए अपने विशाल पतवार का उपयोग करेगा, और साथ ही चार सामने और पीछे के फ्लैप के माध्यम से अपने उड़ान रवैये और प्रक्षेपवक्र को समायोजित करेगा।
इस स्टाइल को बेली फ्लॉप कहा जाता है।
जब अंतरिक्ष यान जमीन के करीब पहुंचता है, तो रैप्टर इंजन फिर से प्रज्वलित हो जाता है, और जहाज के शरीर को तेजी से ऊर्ध्वाधर स्थिति में पलटने के लिए जोर का उपयोग किया जाता है। इसके बाद यह लगातार जोर और स्थिति को समायोजित करता है, और अंत में लॉन्च टॉवर की दो रोबोटिक भुजाओं के बीच प्रवेश करता है।
यह बाहरी दुनिया से परिचित "चॉपस्टिक वाला रॉकेट" है।
यह एक कठिन कलाबाजी की तरह लगता है, लेकिन पर्दे के पीछे इसमें इंजन थ्रस्ट कंट्रोल, नेविगेशन और पोजिशनिंग, एटीट्यूड एडजस्टमेंट और रोबोटिक आर्म कंट्रोल जैसी कई प्रणालियों का समन्वित कार्य शामिल है।
आपको यह प्रतीत होने वाला जोखिम भरा दृष्टिकोण क्यों अपनाना पड़ता है? इसका कारण वजन और कार्यकुशलता है।
पारंपरिक लैंडिंग पैर रॉकेट के संरचनात्मक द्रव्यमान को बढ़ा देंगे और वहन क्षमता को प्रभावित करेंगे। ग्राउंड-आधारित लॉन्च टावरों को समर्थन और कैप्चर कार्य करने की अनुमति देने से अंतरिक्ष यान को ले जाने के लिए आवश्यक अतिरिक्त संरचनाओं को कम किया जा सकता है।
अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि अंतरिक्ष यान सीधे लॉन्च टॉवर पर लौट सकता है, जिससे पुनर्प्राप्ति, परिवहन और समुद्र में फिर से फहराने जैसे कठिन कदमों की आवश्यकता समाप्त हो सकती है।
बेशक, यह रीसाइक्लिंग प्रक्रिया को और भी खतरनाक बनाता है। एक बार जब अंतरिक्ष यान अंतिम कुछ सेकंड में महत्वपूर्ण रूप से भटक जाता है, तो न केवल अंतरिक्ष यान खो सकता है, बल्कि महंगा लॉन्च टॉवर भी क्षतिग्रस्त हो सकता है।
इसलिए, स्पेसएक्स ने इस मिशन के लिए कई स्टेटस चेक नोड स्थापित किए हैं और एक समुद्री बैकअप योजना आरक्षित की है। यदि अंतरिक्ष यान और जमीनी सुविधाएं दोनों शर्तों को पूरा करती हैं तो ही रोबोटिक आर्म कैप्चर जारी रहेगा।
अंत में, स्टारशिप ने कक्षीय उड़ान, वायुमंडलीय पुनः प्रवेश से लेकर लॉन्च टॉवर कैप्चर तक की पूरी प्रक्रिया सफलतापूर्वक पूरी की।
इससे पहले, स्पेसएक्स ने कई बार सुपर हेवी बूस्टर के रोबोटिक आर्म कैप्चर को हासिल किया है, लेकिन कक्षा से लौटने वाले ऊपरी चरण को वास्तव में इस समय तक नहीं पकड़ा गया था।
दूरी पूर्ण पुन: उपयोग
अभी भी कुछ अंतिम स्तर बाकी हैं
यह ध्यान देने योग्य है कि उसी लॉन्च के दौरान, सुपर-हैवी बूस्टर को पुनर्प्राप्ति विफलता का सामना करना पड़ा।
लॉन्च के लगभग 6 मिनट बाद, बूस्टर ने अपनी वापसी के दौरान एक असामान्यता का अनुभव किया और लॉन्च टॉवर पर लौटने की शर्तों को पूरा करने में विफल रहा। उड़ान नियंत्रण प्रणाली ने तब कब्जा रद्द कर दिया और इसे मैक्सिको की खाड़ी में एक पूर्व निर्धारित क्षेत्र में उड़ान भरने की अनुमति दी।
मस्क ने
पर समझायाउन्होंने सुधार के लिए दो संभावित दिशाएँ प्रस्तावित कीं: रैप्टर इंजन के प्रदर्शन और स्थिरता में सुधार, और अधिक रिटर्न प्रोपेलेंट को बनाए रखने के लिए इंजन शटडाउन समय को समायोजित करना। हालाँकि, अंतिम कारण के लिए अभी भी टेलीमेट्री डेटा के संपूर्ण विश्लेषण की आवश्यकता है।
यह पूर्ण पुन: उपयोग की मुख्य चुनौती को भी उजागर करता है: रॉकेट को वापसी के लिए पर्याप्त प्रणोदक छोड़ते हुए ले जाने की दक्षता को अधिकतम करना चाहिए।
अधिक प्रणोदक छोड़ने का मतलब है कि पेलोड कम हो सकता है; बहुत कम प्रणोदक छोड़ने से इंजन के प्रदर्शन में उतार-चढ़ाव के कारण इंजन अपनी पुनर्प्राप्ति क्षमता खो सकता है।
लेकिन इसकी तुलना में, इस बार स्टारशिप उच्च वर्ग द्वारा सत्यापित तकनीक अधिक सफल है।
पहले, स्पेसएक्स ने साबित किया है कि पहले चरण के रॉकेट का पुन: उपयोग किया जा सकता है। जिस वास्तविक समस्या को दूर करने की आवश्यकता है वह कक्षीय मिशन को पूरा करने के बाद ऊपरी चरण को बरकरार रखने की अनुमति देना है।
बेशक, सफल पुनर्चक्रण और पूर्ण पुन: उपयोग अभी भी दो अलग अवधारणाएँ हैं।
इसके बाद, स्पेसएक्स को अभी भी यह साबित करने की आवश्यकता है: पुनर्प्राप्त स्टारशिप फिर से उड़ान भर सकती है, इन्सुलेशन टाइलें कई उच्च तापमान पुन: प्रविष्टियों का सामना कर सकती हैं, इंजन और उड़ान नियंत्रण प्रणाली में पर्याप्त विश्वसनीयता है, और निरीक्षण, नवीनीकरण और प्रणोदक को फिर से भरने की प्रक्रिया काफी कुशल है।
अन्यथा, भले ही इसे हर बार सफलतापूर्वक पुनर्प्राप्त किया जा सकता है, यदि रखरखाव लागत अभी भी अधिक है और तैयारी की अवधि अभी भी लंबी है, तो स्टारशिप के लिए वास्तव में उच्च-आवृत्ति संचालन प्राप्त करना मुश्किल होगा।
स्टारशिप रीसाइक्लिंग
यह सिर्फ अंतरिक्ष प्रक्षेपण नहीं है जो बदल गया है
स्पेसएक्स एयरोस्पेस उद्योग के बुनियादी तर्क को बदलने की कोशिश कर रहा है: यदि हर बार उड़ान भरने पर एक विमान को स्क्रैप करना पड़ता है, तो आज हवाई परिवहन कितना महंगा होगा?
रॉकेट्स लंबे समय से इसी तरह की समस्याओं का सामना कर रहे हैं।
फाल्कन 9 ने प्रथम-स्तरीय पुन: उपयोग के माध्यम से वाणिज्यिक अंतरिक्ष उड़ान के अर्थशास्त्र को बदल दिया है। स्टारशिप को एक कदम आगे बढ़ने और संपूर्ण डिलीवरी सिस्टम को पुन: प्रयोज्य बनाने की उम्मीद है।
यदि भविष्य के स्टारशिप कम समय में निरीक्षण, ईंधन भरने और पुन: लॉन्च कर सकते हैं, तो रॉकेट निर्माण लागत को अधिक कार्यों में फैलाया जा सकता है, और एकल कक्षीय परिवहन की लागत भी और कम होने की उम्मीद है।
सबसे सीधा लाभ स्पेसएक्स का अपना स्टारलिंक नेटवर्क हो सकता है।
पुनर्प्राप्ति को पूरा करने के अलावा, इस परीक्षण उड़ान ने 26 स्टारलिंक वी3 उपग्रहों को भी सफलतापूर्वक तैनात किया। स्पेसएक्स द्वारा जारी आंकड़ों के अनुसार, इन उपग्रहों द्वारा प्रदान की गई नेटवर्क क्षमता लगभग फाल्कन 9 के 10 स्टारलिंक वी2 मिनी उपग्रह लॉन्च मिशन के बराबर है।
एक बार जब स्टारशिप भविष्य में उच्च-आवृत्ति संचालन प्राप्त कर लेते हैं, तो स्पेसएक्स कम परिवहन लागत पर बड़े पैमाने के, उच्च-प्रदर्शन वाले उपग्रहों को कक्षा में स्थापित करने में सक्षम हो जाएगा।
स्टारलिंक से परे, अंतरिक्ष डेटा केंद्र, बड़े पैमाने पर कक्षीय बुनियादी ढांचे और गहरे अंतरिक्ष परिवहन जैसी अवधारणाओं के लिए भी कम लागत वाली मजबूत क्षमताओं की आवश्यकता होती है।
आगे के लक्ष्य चंद्रमा और मंगल हैं।
नासा ने आर्टेमिस कार्यक्रम के लिए मानवयुक्त चंद्र लैंडिंग सिस्टम समाधानों में से एक के रूप में स्टारशिप को चुना है। लेकिन वास्तव में चंद्रमा लैंडिंग मिशन को अंजाम देने से पहले, स्पेसएक्स को कक्षा में प्रणोदक स्थानांतरण, बड़े पैमाने पर क्रायोजेनिक प्रणोदक भंडारण और गहरी अंतरिक्ष उड़ान जैसी तकनीकी समस्याओं को भी हल करना होगा।
इसका मतलब है कि स्टारशिप को पहली बार रोबोटिक आर्म द्वारा उठाया गया था, जो अंत से बहुत दूर है।
2023 में पहली समग्र परीक्षण उड़ान से लेकर, 2024 में सुपर-हैवी बूस्टर के पहले कब्जे तक, आज कक्षा से लौटने वाले स्टारशिप के सफल पिकअप तक, स्पेसएक्स धीरे-धीरे उन पागल इंजीनियरिंग विचारों को वास्तविकता में बदल रहा है।
लेकिन मस्क जिस भविष्य की आशा कर रहे हैं, उसमें वास्तविक बदलाव अभी आना बाकी है।
जब एक ही स्टारशिप दूसरी, तीसरी या उससे भी अधिक बार अंतरिक्ष में उड़ान भर सकती है, और जब रॉकेट पुनर्प्राप्ति अब वैश्विक विज्ञान और प्रौद्योगिकी समाचार नहीं है, बल्कि अंतरिक्ष प्रक्षेपण का एक दैनिक संचालन बन जाता है, तो स्पेसएक्स वास्तव में उस भविष्य के करीब है जिसे वह हासिल करना चाहता है।
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