දැවැන්ත රොකට්ටුවක් පාලනයෙන් ගිලිහේ..

අප්‍රේල් 29 වනදා දියත් කළ චීනයේ Long March 5B රොකට්ටුවේ පළමු අදියර මැයි 10 වනදා නැවත පෘථිවි වායුගෝලයට ඇතුල් වී පෘථිවියට කඩා වැටීමට නියමිත වේ. එය මෑත කාලයේ පාලනයකින් තොරව පෘථිවි කක්ෂයෙන් වැටෙන දැවැන්තම වස්තුවලින් එකක් වේ.

සාමාන්‍යයෙන් රොකට් එකකින් පෘථිවි කක්ෂයට චන්ද්‍රිකාවක් යවන විට රොකට්ටුවේ විශාල පළමු අදියර කක්ෂීය ප්‍රවේගය ලබා ගන්නේ නැත. කක්ෂයටම ගමන් කරන්නේ ප්‍රමාණයෙන් කුඩා දෙවන අදියරයි. කක්ෂයට ගමන් කළ පසු එහි ගෙනගිය චන්ද්‍රිකාව මුදා හැරීමෙන් පසු දෙවන අදියර කක්ෂයෙන් ඉවත් කිරීමේ එන්ජින් දහනයක් (Deorbit Burn) සිදු කර ආරක්ෂිතව සාගරයට ඉහළින් වායුගෝලයට ඇතූළු කරයි. සමහර රොකට් ආයතන/සමාගම් එසේ දෙවන අදියර කක්ෂයෙන් ඉවත් කිරීමට කටයුතු නොකරන අතර ඒවා පහළ කක්ෂයක තියේ නම් දින හෝ සති කිහිපයකට පසු වායුගෝලීය ප්‍රතිරෝධී බල (Drag) නිසා ටිකෙන් ටික වේගය අඩු වී වායුගෝලයට ඇතුළු වේ. මේවා පාලනයකින් තොරව සිදු වන අතර (Uncontrolled Reentry) වායුගෝලයට ඇතුළු වීමේදී ඉතිරි වෙන කොටස් පොළවට වැටීමට හැකියාවක් ඇත. නමුත් දෙවන අදියරයන් කුඩා නිසා එසේ හානිකර ප්‍රමාණයේ දෙයක් පෘථිවියට වැටීමට ඇති අවධානම අඩු වේ.

මීටර් 5 ක විෂ්කම්භයක් ඇති මීටර් 31.7 ක් දිග Long March 5B රොකට්ටුවේ ඉන්ධන අවසන් පළමු අදියර කිලෝග්‍රෑම් 20,000 ක ස්කන්ධයකින් සමන්විත වේ. චීනයෙන් මෙච්චර විශාල රොකට් අදියරක් පෘථිවි කක්ෂයට යැවුවේ ඇයි? සාමාන්‍යයෙන් පෘථිවි කක්ෂයට ගමන් කිරීමට අදියර (Stages) කිහිපයකින් ⁣යුතු රොකට් භාවිත කරනු ලබයි. මේවා හඳුන්වන්නේ Multistage Launch Vehicles කියලා. ඉතින් ඇති තනි අදියරක රොකට් නැත්තේ? ඒ කියන්නේ පොළවෙන් පිටත් වෙන කොටස කක්ෂය දක්වාම අරගෙන යන්න බැරිද?

මේකට කියන්නේ “තනි අදියරෙන් පෘථිවි කක්ෂයට” Single Stage to Orbit (SSTO) කියලා. රොක⁣ට් යුගයේ ආරම්භයේ සිටම මේ ගැන අදහස් පැවතුනත් මේ එකක්වත් ප්‍රායෝගියකව ක්‍රියාවට නංවන්න බැරි වෙලා තියනවා. ඒකට ප්‍රධානම හේතුව තමයි තනි අදියරක රොකට්ටුවක් හැදුවොත් පෘථිවි කක්ෂයට යනවිට, පෘථිවියෙන් පිටත් වෙන මුලු රොකට්ටුවම පෘථිවි කක්ෂයට ගෙනියන්න වෙනවා. ටොන් 5 ක චන්ද්‍රිකාවක් කක්ෂයට යවන්න, චන්ද්‍රිකාවත් සමග ටොන් 50 ක රොකට්ටුවක් කක්ෂයට යවන්න අවශ්‍යද? ප්‍රායෝගික වෙන්නේ ගමනේ කොටසක් ගියාට පසුව විශාල පළමු අදියර ඉවත් කරලා කුඩා දෙවන අදියරකින් ඉතිරු ටික ගමන් කිරීමයි. එතකොට දෙවැනි අදියරට ත්වරණය කරන්න වෙන්නේ පොඩි ස්කන්ධයක්. ඒ නිසා පළමු අදියරත් කුඩා වන අතරම අවසානයේ සම්පූර්ණ රොකට්ටුවේම මිල අඩු වේ. ඒ නිසා බහුලව භාවිතා වන්නේ අදියර දෙකේ (හෝ තුනේ) රොකට්ටුයි (Two Stage to Orbit).

නමුත් SSTO ක්‍රමය සහ TSTO ක්‍රමය අතර One and a Half Stage to Orbit, ඒ කියන්නේ 1.5 Stage රොකට් තියනවා. මේවාගේ මැද තියනවා විශාල පළමු අදියරක්. නමුත් මේවාගේ දෙවන අදියරක් නැති නිසා මෙයට පළමු අදියර (First Stage) කියනවාට වඩා සුදුසු වන්නේ Core stage නමින් හැදින්වීමයි. මේක පොළොවේ ඉඳන් කක්ෂයටම යනවා. හැබැයි මේකට තනියම ඉහළට එසවෙන්න තරම් බලයක් නෑ. එච්චර බලයක් සහිතව හැදුවොත් ඉහළට යන විට ඒ එන්ජින්වල බලය වැඩි වෙනවා. ඒක නිසා ගමනේ මුල් කොටසේදී පළමු අදියරට (Core Stage) සමාන්තරව බූස්ටර්ස් කිහිපයක් භාවිත කරනවා. දියත් කරලා ටික වේලාවක් ගතවුනාට පසුව බූස්ටර්ස් ගැලවිලා වැටෙනවා. Core stage එක කක්ෂය දක්වාම ගමන් කරනවා.

හැබැයි මේකේදී වෙන ප්‍රශ්නය තමයි ඉතා විශාල Core Stage එක පෘථිවි කක්ෂයට ගමන් කරන එක. ඒක නිසි ආකාරව පෘථිවි කක්ෂයෙන් ඉවත් කරන ක්‍රමයක් නැත්නම් ඒක ගැටලුවක් වෙනවා. ඉතිහාසය දිහා බැලුවාම තියන ලොකුම 1.5 Stage රොකට් වෙන්නේ ඇමරිකානු අභ්‍යවකාශ ෂටලය හා සෝවියට් Energia රොකට්ටුව. සෝවියට් Buran ෂටල දියත් කරේ මේ Energia රොකට් එකෙන්. ෂටලවල නම් පළමු අදියර ටිකක් වෙනස්. අධික වියදමකින් යුත් RS-25 එන්ජින් නැවත නැවත භාවිතා කරන්න අවශ්‍ය වූ නිසා එන්ජින් තුන Orbiter එකේ සවි කරලා core stage එක නිකන්ම ටැංකියක් කරා. එතකොට ගමන අවසානයේ ඉවත් කරන්නේ ටැංකිය විතරයි. එන්ජින් ටික ආපසු ගොඩබසිනවා orbiter එකත් සමඟ. Energia රොකට්ටුව එහෙම නෑ. ඒක සාමාන්‍ය රොකට් එකක්. බූස්ටර්ස් හා Core Stage එකක් තියනවා. Buran ෂටලය කියන්නෙ ඒකේ ගෙනියන එක Payload එකක් විතරයි.

කොහොමහරි මේ දෙකේම අති විශාල Core Stage/External Tank එක කක්ෂයට යන එක වළක්වන්න ඒක සැලසුම් කරපු ඉංජිනේරුවන් පොඩි වැඩක් කරලා තිබුනා. ඒක තමයි මේ ⁣රොකට් දෙකම කක්ෂීය ප්‍රවේගය සම්පූර්ණයෙන්ම ලබා ගන්නේ නෑ. උදාහරණයක් විදියට ඇමරිකානු ෂටලයක් ප්‍රධාන එන්ජින් අක්‍රිය කරනකොට ඒකේ ගමන් මාර්ගය අනුව පැසිෆික් සාගරයට ඉහළදී ඒක ආපසු වායුගෝලයට ඇතුළු වෙනවා. ඒක නිසා කරන්නේ Orbiter එක බාහිර ටැංකියෙන් ගැලවා දමා, ඒකේ තියන එන්ජින්වලින් සම්පූර්ණ වෘත්තාකාර කක්ෂයකට අවශ්‍ය පරිදි වේගය වැඩි කරගන්නවා (Circularization Burn). ටොන් 30 ක ටැංකිය අර කලින් ගමන් මාර්ගයේම ගමන් කරලා පැසිෆික් සාගරයට ඉහළින් වායුගෝලයට ඇතුල් වෙලා සාගරයට වැටෙනවා. Energia රොකට්ටුවත් ඒ විදිහටමයි වැඩ කරේ. මේ නිසා කිසිම ෂටල මෙහෙයුමක හෝ Energia මෙහෙයුමක අති විශාල පළමු අදියර පෘථිවි කක්ෂයේ ඉතිරි වූයේ නෑ.

නමුත් චීනයේ Long March 5B අදියර එක හමාරේ රොකට්ටුවේ නම් පළමු අදියර පෘථිවි කක්ෂයටම යනවා. ඒක කක්ෂයෙන් ඉවත් කරන්න ක්‍රමයක් නම් තවමත් චීනය විසින් ක්‍රියාත්මක කරලා නෑ. ඒ නිසා අස්ථාවර පහළ කක්ෂයක තියන මේ පළමු අදියර දින කිහිපයක් පෘථිවිය වටා ගමන් කරන විට පෘථිවි වායුගෝලය නිසා ඇති වන ප්‍රතිරෝධී බලයන් නිසා එහි කක්ෂය ටිකෙන් ටික පහළට ඇවිත් අවසානයේ පාලනයකින් තොරව වායුගෝලයට ඇතුළු වෙනවා. Long March 5B රොකට්ටු‌වේ පළමු අදියර ඉන්ධන අවසන් විශාල ටැංකි දෙකකින් හා රොකට් එන්ජින් දෙකකින් සමන්විත වන අතර වායුගෝලයට ඇතුළු වීමේදී බොහෝ කොටස් දැවී යනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ. නමුත් රොකට්ටුවේ ප්‍රධාන එන්ජින් දෙකේ ඉතිරි වන කොටස් ආදිය පෘථිවියට වැටෙනු ඇත.

කක්ෂීය යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ (Orbital Mechanics) මූලධර්යක් තමයි යම් කිසි චන්ද්‍රිකාවක් එක් ස්ථානයකදී එහි වේගය වැඩි කරගත්තොත්, කක්ෂයේ චන්ද්‍රිකාව ඇති තැනට 180° ක් අනිත් පැත්තේ කක්ෂය ඉහළය එසවේ. එමෙන්ම එක් තැනකදී වේගය අඩු කළොත් කක්ෂයේ අනිත් පැත්තේ උස අඩු වේ. ඉතින් Long March 5B රොකට්ටුව Tianhe මොඩියුලය මුදා හැරියේ කිලෝමීටර් 170×375 කක්ෂයකටයි. Tianhe මොඩියුලය විසින් එහි ඇති ⁣එන්ජින්වලින් කක්ෂයේ ඉහළම තැනදී (Apogee) එහි වේගය වැඩි කර, කක්ෂයේ පහළම තැන (Perigee) ඉහළට ඔසවා ගන්නා ලදී. මුළින්ම එය කිලෝමීටර් 284×384 දක්වා කක්ෂය ඔසවා ගත් අතර පසුව සිදු කළ එන්ජින් දහනයන්ගෙන් එය කිලෝමීටර් 350×380 දක්වා කක්ෂයක ඔසවා ගෙන ඇත. නමුත් රොකට්ටුවේ Core Stage එක පරණ කක්ෂයේම පවතී. එය කක්ෂයේ පහළම කලාපයේ (කිලෝමීටර් 200 ට පහළ) ගමන් කරන විට වායුගෝලීය බලපෑම් නිසා වේගය මඳක් අඩු වේ. එහි ප්‍රතිඵලය කක්ෂයේ ඉහළම තැනේ උස අඩු වීමයි. ඒ නිසා මෙය කක්ෂයේ පහළම කලාපයේ ගමන් කරන සෑම විටම කක්ෂයේ ඉහළම තැන අඩු වේ.

අප්‍රේල් 29 – කිලෝමීටර් 170×375
අප්‍රේල් 30 – කිලෝමීටර් 169×363
මැයි 1 – කිලෝමීටර් 168×352
මැයි 2 – කිලෝමීටර් 167×338
මැයි 3 – කිලෝමීටර් 165×326
මැයි 4 – කිලෝමීටර් 163×310

මෙසේ කක්ෂයේ ඉහළම ස්ථානය පහළට එන විට කක්ෂයේ පහළම තැන පමණක් නොව මුළු කක්ෂය පුරාම වායුප්‍රතිරෝධී බල වැඩි වේ. සම්පූර්ණ කක්ෂයම කිලෝමීටර් 200 ට අඩු වූ විට මුළු කක්ෂය පුරාම Core Stage එකේ වේගය අඩු වන අතර සර්පිලාකාර මාර්ගයක එය වායුගෝලයේ ඝනකම් ස්ථරවලට ආසන්න වේ.

තවමත් පහළ කක්ෂයක ඇති නිසා වායුගෝලයට ඇතුළු වන වේලාව හා ස්ථානය 100% ක් නිවැරදිව පැවසීමට නොහැක. නමුත් මේ වන විට සිදු කර ඇති ගණනය කිරීම් අනුව මෙය මැයි 10 වනදා පෙ.ව. 6.31 ට පෘථිවි වායුගෝලයට ඇතුලු වීමට ඉඩ ඇති බව ගණනය කර ඇත. මෙම ගණනය කිරීමේ අවිනිශ්චිතතාව (Uncertainty) පැය 41 ක් වේ. එනම් ඉහත වේලාවෙන් පැය 41 කට පෙර සිට ඒ වෙලාව පසු වී පැය 41 ක් දක්වා ඇති පැය 82 ක කාලය තුළ මෙය වායුගෝලයට ඇතුළු වනු ඇත. ඒ කාලය තුළ මෙය පෘථිවිය වටා කක්ෂ කිහිපයක් සම්පූර්ණ කරනු ඇත. මෙම රොකට් අදියර අංශක 41.5 ක ආනතියකින් යුත් කක්ෂයක ඇති නිසා මෙය උතුරු අක්ෂාංශ 41.5 හා දකුණු අක්ෂාංශ අංශක 41.5 අතර ස්ථානයකට කඩා වැටෙනු ඇත. ශ්‍රී ලංකාවත් මෙම සීමාව තුළ පිහිටයි.

මීට පෙර 2020 මැයි 5 වනදා දියත් කළ මුල්ම Long March 5B රොකට්ටුවේ පළමු අදියරත් මේ ලෙසින්ම පාලනයකින් තොරව පෘථිවියට කඩාගෙන වැටුණි. එය දින කිහිපයක් පහළ කක්ෂයක තිබී අප්‍රිකානු මහද්වීපයට බටහිර දෙසින් පෘථිවි වායුගෝලයට ඇතුළු විය. එයිදී ඉතිරි වූ කොටස්, වායුගෝලයට ඇතුළු වූ ස්ථානයේ සිට කිලෝමීටර් 2,100 ක් දුරින් පොළොවට කඩා වැටී ඇත. Cote d’lvoire රාජ්‍යයේ Bocanda නගරය අසළ Mohounou ගම්මානයට මෙම කොටස් වැටී තිබේ. ජීවිත හානියක් හෝ තුවාල වීමක් වාර්තා නොවුනත් දේපළ හානි පිළිබඳව වාර්තා වී ඇත.

Core Stage එක ටිකෙන් ටික පහළට එන විට එහ වායුගෝලයට ඇතුළු වන වේලාව හා ස්ථානය මීට වඩා නිරවද්‍යතාවකින් යුතුව ගණනය කළ හැක. ඒ නිසා මැයි 10 වන විට මෙය වායුගෝලයට ඇතුළු වන වේලාව පැය කිහිපයක අවිනිශ්චිතතාවකින් ගණනය කිරීමට සමත් වනු ඇත. දැනට මේක පෘථිවි වායුගෝලයට ඇතුළු වෙන්න පුලුවන් කක්ෂයන් කිහිපය පහත දැක්වේ.

– October Sky FB