అంతరిక్ష రంగంలో బాహ్య అంతరిక్షంలోకి పంపించే ఉపగ్రహాలను తీసుకువెళ్లే వాహక నౌకల అధ్యయనం, వాటి పనితీరును అంతరిక్ష వాహకనౌకల (లాంచ్‌ వెహికల్స్‌) సాంకేతికత ద్వారా తెలుసుకోవచ్చు.
అంతరిక్ష వాహకనౌకల సాంకేతికత
లాంచ్‌ వెహికల్స్‌ లేదా అంతరిక్ష వాహక నౌకలు వివిధ రకాల ప్రయోగాల కోసం అంతరిక్షంలోకి లేదా భూమి బాహ్య వాతావరణంలోకి ఉపగ్రహాలను, స్పేస్‌ షటిల్స్‌ను, ఇతర అంతరిక్ష పరికరాలను తీసుకువెళ్తాయి. ఇవి భూమి కక్ష్యలో పరిభ్రమించడానికి లేదా బాహ్య అంతరిక్షంలో పరిశోధనలకు ఉపయోగపడతాయి. అంతరిక్ష వాహకనౌకలను బాలిస్టిక్‌ మిస్సైల్‌ టెక్నాలజీ ఆధారంగా రూపొందించారు. ఉదాహరణకు యూరప్‌లో ఏరియేన్, వేగా వాహకనౌకలను ఉపయోగిస్తున్నారు. అమెరికా సంయుక్త రాష్ట్రాల్లో అట్లాస్, డెల్టా, ఫాల్కన్‌ లాంటి వాహక నౌకలను; రష్యాలో ప్రోటాన్, సోయజ్‌ లాంటి వాహకనౌకలను ప్రయోగిస్తున్నారు.
సాధారణంగా వాహకనౌకల రూపకల్పనకు కావలసిన నిధులను ఆయా ప్రభుత్వాలు సమకూరుస్తాయి. అమెరికాలో ఇటీవల ఫాల్కన్‌ వాహకనౌకను స్పేస్‌ ఎక్స్‌ అనే ప్రైవేటు సంస్థ రూపొందించింది.
ఉపయోగించే ఇంధనాలు
సాధారణంగా రాకెట్లను అంతరిక్ష వాహకనౌక లకు అనుసంధానిస్తారు. ఉపయోగించే ఇంధనాల ఆధారంగా రాకెట్లను సాలిడ్‌ రాకెట్స్‌ (ఘన ఇంధనాలు), లిక్విడ్‌ ప్రొఫెల్డ్‌ రాకెట్స్‌ (ద్రవ ఇంధనాలు), హైబ్రిడ్‌ రాకెట్స్‌గా విభజించారు. ద్రవ ఇంధనాన్ని, హైబ్రిడ్‌ ఇంధనాన్ని వినియోగించుకునే రాకెట్ల కంటే సాలిడ్‌ రాకెట్ల తయారీ తేలిక. కానీ ఘన ఇంధనాలను వినియోగించే రాకెట్లను ఒకసారి మండించిన తర్వాత ఆపడం కష్టం. అదే ద్రవ, హైబ్రిడ్‌ ఇంధనాలను వినియోగించే రాకెట్లను ఒకసారి మండించిన తర్వాత కూడా ఆపే వీలుంటుంది. వీటిని ఇంకొకసారి మండించి ప్రయోగాన్ని మొదటి నుంచి ప్రారంభించవచ్చు.
నిర్దేశిత ఉపగ్రహాన్ని లేదా అంతరిక్ష పరికరాన్ని భూ కక్ష్యలోకి ప్రవేశపెట్టిన తర్వాత అంతరిక్ష వాహకనౌక భూమికి చెందిన వంపు తిరిగిన అక్షాన్ని (టిల్టెడ్‌ యాక్సిస్‌) ఉపయోగించుకుంటుంది. ఈ అక్షం తూర్పు దిశలో ఉండటం వల్ల వాహకనౌక తక్కువ ఇంధనాన్ని వినియోగించుకుంటుంది.
ఉపగ్రహాలు - కక్ష్యలు
అంతరిక్షంలో ఉన్న గ్రహాల చుట్టూ ఉపగ్రహాలు పరిభ్రమించే ఊహాజనిత అక్షాలను కక్ష్యలు అంటారు.
లో ఎర్త్‌ ఆర్బిట్‌ (LEO):
భూ ఉపరితలం నుంచి సుమారు 2000 కి.మీ. ఎత్తులో భూ దిగువ కక్ష్య ఉంటుంది. సాధారణంగా భూమి దిగువ కక్ష్య భూ ఉపరితలం నుంచి 160 కి.మీ. నుంచి 2,000 కి.మీ. వరకూ విస్తరించి ఉంటుంది. భూమికి గల కృత్రిమ ఉపగ్రహాలు 27,400 kmph వేగంతో ప్రయాణిస్తూ, భూమి చుట్టూ పరిభ్రమిస్తూ ఉంటాయి. ఒక భ్రమణాన్ని పూర్తి చేయడానికి ఈ ఉపగ్రహాలకు 90 నిమిషాల సమయం పడుతుంది. లో ఎర్త్‌ ఆర్బిట్స్‌ను రిమోట్‌ సెన్సింగ్, రక్షణ రంగం, మానవ అంతరిక్ష యానానికి ఉపయోగిస్తారు.
అంతర్జాతీయ అంతరిక్ష కేంద్రం (ISS) భూ ఉపరితలం నుంచి 319.6 కి.మీ. నుంచి 346.9 కి.మీ. వరకూ విస్తరించి ఉంటుంది
మీడియం ఎర్త్‌ ఆర్బిట్‌ (MEO)
ఈ కక్ష్యల్లో ఉపగ్రహాలు భూ ఉపరితలం నుంచి సుమారు 2,000 కి.మీ. నుంచి 20,000 కి.మీ. ఎత్తులో ఉంటాయి. సాధారణంగా ఒక పరిభ్రమణానికి (రివల్యూషన్‌) 12 గంటల వ్యవధి ఉంటుంది
జియో స్టేషనరీ ఆర్బిట్స్‌ (GEO)
భూమధ్యరేఖకు ఎగువన ఉండే ఈ కక్ష్యల్లోని ఉపగ్రహాలు సాధారణంగా భూ ఉపరితలానికి 36,000 కి.మీ.ఎత్తులో ఉంటాయి. వీటి భ్రమణకాలం భూ కాలపరిమితికి సమానంగా ఉంటుంది. దీంతో ఈ ఉపగ్రహాలు చలనం లేకుండా ఒకే స్థితిలో ఉన్నట్టు కనిపిస్తాయి. జియో స్టేషనరీ కక్ష్యలను వివిధ రకాల కమ్యూనికేషన్, వాతావరణ ఉపగ్రహాల కోసం వినియోగిస్తారు. ఈ కక్ష్య భ్రమణం పశ్చిమం నుంచి తూర్పు వైపు ఉంటుంది. భ్రమణ కాలం సుమారుగా 23 గంటల 56 నిమిషాల 4 సెకన్లు.
సాధారణంగా వాణిజ్య, కృత్రిమ ఉపగ్రహాలను భూ దిగువ, మధ్యస్థ, జియో స్టేషనరీ కక్ష్యల్లో ప్రయోగిస్తారు.
జియో స్టేషనరీ ట్రాన్స్‌ఫర్‌ ఆర్బిట్‌ (GTO):
ఇవి దీర్ఘవృత్తాకారంలో ఉంటాయి. ఒక కక్ష్యలో ఉన్న ఉపగ్రహాలను మరొక కక్ష్యలోకి, లేదా భూ దిగువ కక్ష్యలో ఉన్న ఉపగ్రహాలను ఎగువ కక్ష్యలోకి మార్చడానికి ఈ జియో స్టేషనరీ ట్రాన్స్‌ఫర్‌ కక్ష్యలను ఉపయోగిస్తారు. అంతరిక్ష నౌకలు ఈ కక్ష్యలోకి చేరుకోగానే వీటి ఎపోజీ (apogee 36,000 km) వాటిని జియో స్టేషనరీ ఆర్బిట్‌లోకి చేరుస్తుంది.
పోలార్‌ కక్ష్యలు
వీటి కక్ష్యా మార్గం భూమి ధ్రువాల మీదుగా ఉత్తర దిశ నుంచి దక్షిణ దిశగా ఉంటుంది. ఈ మార్గం కచ్చితంగా ధ్రువాలను దాటదు. ధ్రువ ప్రాంతాల మీదుగా సుమారు 20-30 డిగ్రీల తేడాతో ప్రయాణిస్తుంది. వీటినే ధ్రువ కక్ష్యలు లేదా పోలార్‌ ఆర్బిట్స్‌ అంటారు.
ఈ కక్ష్యలు సాధారణంగా భూ ఉపరితలం నుంచి 200 కి.మీ. 1000 కి.మీ. వరకు విస్తరించి ఉంటాయి. వీటిలో ప్రయాణించే ఉపగ్రహాలు ఒకరోజులో అనేకసార్లు ఉత్తర- దక్షిణ ధ్రువాల మీదుగా ప్రయాణిస్తాయి. ఈ కక్ష్యల్లో పరిభ్రమించే ఉపగ్రహాలను భూ పరిశీలన, నిఘా కోసం ఉపయోగిస్తారు.
సన్‌ సింక్రోనస్‌ కక్ష్యలు (Sun Synchronous Orbits - SSO):
సూర్యుడి కాలపరిమితిని అనుకరించే ధ్రువ కక్ష్యలను సన్‌ సింక్రోనస్‌ ఆర్బిట్స్‌గా పిలుస్తారు. ఇవి సాధారణంగా 600 కి.మీ. నుంచి 800 కి.మీ. ఎత్తులో ఉంటాయి. వీటిని భూపరిశీలన, వాతావరణ అంచనా, నిఘా కోసం వినియోగిస్తున్నారు. ఈ కక్ష్యల్లో ప్రయాణించే ఉపగ్రహాలు సూర్యుడి ప్రభావంతో అధిక వెలుగును విరజిమ్ముతూ ఉంటాయి. అందుకే వీటిని గ్రౌండ్‌ స్టేషన్స్‌లో పరిశీలించడం సులువుగా ఉంటుంది.
సూర్య కేంద్రీకృత కక్ష్యలు (Helio Centric Orbits):
ఇవి సూర్యుడి ఉపరితలానికి అత్యంత దగ్గరగా ఉంటాయి. సౌర వ్యవస్థలోని అన్ని గ్రహాలు, కామెట్స్, ఆస్టరాయిడ్లు వీటిలోనే ప్రయాణిస్తాయి. వివిధ పరిశోధనల కోసం అంతరిక్షంలోకి పంపే రకరకాల ప్రోబ్స్‌ (probes), ఉల్కలు, శకలాలు కూడా ఈ కక్ష్యల్లోనే పరిభ్రమిస్తుంటాయి.
అంతరిక్షంలోని సూర్య కేంద్రీకృత కక్ష్యలోకి మొదటిసారిగా ప్రవేశపెట్టిన వాహకనౌక పేరు Luna 1. ఈ నౌకను చంద్రుడిని లక్ష్యంగా చేసుకుని ప్రయోగించారు. కానీ ఎగువ దశల్లో చెలరేగిన మంటల వల్ల విఫలమైంది.
భారత్‌లో అంతరిక్ష వాహకనౌకలు
భారతదేశంలో అంతరిక్ష రంగ పరిశోధనలతోపాటే వాహకనౌకల గురించి అధ్యయనం చేయడం కూడా ప్రారంభమైంది. 1980, జులై 18న శ్రీహరికోటలోని షార్‌ (SHAR) ఉపగ్రహ పరిశోధన కేంద్రం నుంచి మొట్టమొదటిసారిగా ఎస్‌ఎల్‌వీ 3 అనే వాహకనౌకను విజయవంతంగా ప్రయోగించారు. ఎస్‌ఎల్‌వీ అంటే శాటిలైట్‌ లాంచ్‌ వెహికల్‌. దీని ద్వారా 40 కేజీల పేలోడ్‌ను భూమి దిగువ కక్ష్యలోకి (ఎర్త్‌ ఆర్బిట్‌) ప్రవేశపెట్టారు.
ఆగ్మెంటెడ్‌ శాటిలైట్‌ లాంచ్‌ వెహికల్‌ (ఏఎస్‌ఎల్‌వీ): దీన్ని 1987 మార్చి 24న శ్రీహరి కోట అంతరిక్ష కేంద్రం నుంచి 150 కేజీల పేలోడ్‌ సామర్థ్యాన్ని సాధించే లక్ష్యంతో ప్రయోగించారు.
పోలార్‌ శాటిలైట్‌ లాంచ్‌ వెహికిల్‌ (పీఎస్‌ఎల్‌వీ): 1993 సెప్టెంబరు 20న sun synchronous పోలార్‌ ఆర్బిట్‌లో దీన్ని ప్రవేశపెట్టారు దీని పేలోడ్‌ సామర్థ్యం 1750 కేజీలు. పీఎస్‌ఎల్‌విని ఇస్రో ‘వర్క్‌ హార్స్‌’గా పిలుస్తారు.
జియో శాటిలైట్‌ లాంచ్‌ వెహికిల్‌ (జీఎస్‌ ఎల్‌వీ): దీన్ని 2001 ఏప్రిల్‌ 18న 4000 కేజీల పేలోడ్‌ సామర్థ్యంతో, భూమి దిగువ కక్ష్యలో ప్రవేశపెట్టారు
ఉపగ్రహాల బరువు, సంఖ్య, వాటి అనువర్తనాల ఆధారంగా వివిధ వాహకనౌకలను వినియోగిస్తున్నారు. ఇస్రో ప్రస్తుతం ఎక్కువ సంఖ్యలో ఉపగ్రహాలను పంపించడానికి జీఎస్‌ఎల్‌వీ వాహకనౌకలను ఉపయోగిస్తోంది.
కృత్రిమ ఉపగ్రహాలు
శాస్త్రవేత్తలు పరిశోధనా కేంద్రాల్లో తయారు చేసి, అంతరిక్షంలోకి ప్రయోగించేవే కృత్రిమ ఉపగ్రహాలు లేదా ఆర్టిఫిషియల్‌ శాటిలైట్స్‌. ఇవి ఏ ఆకారంలో అయినా ఉండొచ్చు. కృత్రిమ ఉపగ్రహాల ఆకారం లేదా నిర్మాణం వాటిని ఏ ఉద్దేశం లేదా ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగిస్తున్నారనే అంశంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
కృత్రిమ ఉపగ్రహాలు అంతరిక్షంలో ఉండే సమయం వాటికి నిర్దేశించిన కర్తవ్యాన్ని బట్టి ఉంటుంది. వీటి జీవిత కాలం పరిమాణం, అవి భూమి నుంచి ఉండే దూరంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఒక ఉపగ్రహం నిర్దేశిత కక్ష్యలో ఉండాలంటే అది నిర్దేశిత వేగంతో ప్రయాణించాలి. ఈ వేగం తగ్గినప్పుడు అది భూ వాతావరణంలోకి ప్రవేశించి గాలిలో ఉన్న ధూళి రేణువులతో ఘర్షణ వల్ల మండిపోతుంది. ఈ వేగం పెరిగినప్పుడు అంతరిక్షంలోనే ఎగువ కక్ష్యలోకి ప్రయాణించడం లేదా కక్ష్య మార్పు లేదా అంతరిక్షంలోని శకలాలను ఢీకొనడం జరుగుతాయి.
సాధారణంగా ఉపగ్రహాల్లోని బ్యాటరీలు పనిచేయనప్పుడు లేదా అందులోని ఎలక్ట్రానిక్‌ బ్రేక్‌డౌన్‌ అయినప్పుడు ఉపగ్రహాల ద్వారా రావాల్సిన సంకేతాలు ఆగిపోతాయి. అప్పటి నుంచి అవి తమకు నిర్దేశించిన కర్తవ్యాన్ని నిర్వహించలేవు.
కృత్రిమ ఉపగ్రహాలను అవి నిర్వర్తించే పనుల ఆధారంగా వర్గీకరించారు.
1. వాతావరణ ఉపగ్రహాలు: భూ వాతావరణంలో సంభవించే మార్పులను, భూమిపై సంభవించే విపత్తులను ముందుగానే అంచనా వేయడానికి ఇవి చాలా ఉపయోగపడతాయి.
2. కమ్యూనికేషన్ ఉపగ్రహాలు: ప్రస్తుత ప్రపంచంలో వాడుతున్న స్మార్ట్‌ ఫోన్లు, అంతర్జాల నిర్వహణ, సమాచార ప్రసార సాధనాలు, ఇతర ఆధునిక సాంకేతికత మొత్తం ఈ ఉపగ్రహాలతోనే సాధ్యమైంది.
3. నావిగేషన్ ఉపగ్రహాలు: నేడు ప్రపంచంలో వాడుతున్న నావిగేషన్ వ్యవస్థలన్నీ ఈ ఉపగ్రహాల వల్లే పనిచేస్తున్నాయి. గ్లోబల్‌ పొజిషనింగ్‌ వ్యవస్థలో 24 నుంచి 29 వరకూ ఆపరేషనల్‌ శాటిలైట్లు ఉన్నాయి. ఈ ఉపగ్రహాల సిగ్నల్స్‌ సేకరించే సమయంలో వచ్చే తేడాలతో జీపీఎస్‌ రిసీవర్‌ ఆధారంగా నిర్దేశిత వస్తువు లేదా వ్యక్తి ఉన్న ప్రాంతాన్ని కచ్చితంగా అంచనా వేయొచ్చు.
4. భూ పరిశీలన ఉపగ్రహాలు (ఎర్త్‌ అబ్జర్వేషన్‌ శాటిలైట్స్‌): ఈ ఉపగ్రహాలు పంపించిన సంకేతాలు లేదా చిత్రాల ఆధారంగా భూ స్వరూపాలు; భూమికి సంబంధించిన విపత్తులు; భూ వాతావరణంలోని వివిధ ప్రాంతాల్లో నివసించే ప్రాణుల వివరాలను సేకరించవచ్చు. దిగువ కక్ష్యల్లో పరిభ్రమించే ఉపగ్రహాలు భూ పరిశీలనకు తోడ్పడతాయి.
5. ఖగోళ ఉపగ్రహాలు: సుదూర ప్రాంతాల్లో ఉండే పాలపుంతల సమూహాలు; చంద్రుడు, సూర్యుడు మొదలైన గ్రహాల విశ్లేషణకు ఖగోళ ఉపగ్రహాలు అందించే చిత్రాలు ఉపయోగపడతాయి.
6. శాస్త్రీయ ఉపగ్రహాలు (సైంటిఫిక్‌ శాటిలైట్స్‌): ఇవి విశ్వంలోని అయస్కాంత క్షేత్రాలు, స్పేస్‌ రేడియేషన్, భూ ఉపరితలంపై వివిధ ప్రాంతాల్లో కేంద్రీకృతమై ఉన్న ఖనిజ నిక్షేపాలు, సౌర వ్యవస్థలోని వివిధ గ్రహాల్లో జరిగే శాస్త్రీయ ప్రక్రియలను అంచనా వేస్తాయి. మానవ సంక్షేమానికి, శాస్త్ర సాంకేతిక రంగాలకు కావలసిన ఆధారాలు ఈ ఉపగ్రహాల ద్వారానే లభిస్తాయి.
7. మిలటరీ ఉపగ్రహాలు/ సైనిక ఉపగ్రహాలు: వీటిని సైనిక అవసరాల కోసం వాడతారు. గూఢచర్యం, నావిగేషన్, సైనిక సమాచార వ్యవస్థ, నిఘా వ్యవస్థలకు కచ్చితమైన సమాచారం అందించడంలో వీటి పాత్ర ఎనలేనిది. మన దేశంలో సైనిక అవసరాల కోసం Microsat-R అనే ఉపగ్రహాన్ని వినియోగిస్తున్నారు.
