கிரையோஜெனிக் ராக்கெட் எஞ்சின் என்பது என்ன?

ராக்கெட்டும் ஒரு வாகனமே. அது செயற்கைக்கோளை சுமந்து உயரே கொண்டு சேர்க்கிறது. ஆகவே செயறகைக்கோளைச் செலுத்தும் ராக்கெட்டுகளுக்கு “செயறகைக்கோள் செலுத்து வாகனம்” (Satellite Launch Vehicle) என்ற பொதுப் பெயர் உண்டு. ராக்கெட்டுக்குள் வைக்கப்படுகின்ற எரிபொருள் பயங்கர வேகத்தில் பின்புறம் வழியே தீப்பிழமபை பீச்சிடுவதால் முன் நோக்கி அதாவது உயரே பாய்கிறது.

ஒரு ராக்கெட் உயரே கிளம்புகிறது

எந்த எரிபொருளானாலும் அது எரிவதற்கு ஆக்சிஜன் தேவை. கார், லாரி போன்று தரையில் செல்கின்ற வாகனங்களுக்கும் சரி, வானில் செல்லும் விமானங்களுக்கும் சரி, காற்று மண்டலத்திலிருந்து ஆக்சிஜன் இயற்கையாகக் கிடைக்கிறது.

ஆனால் ராக்கெட்டானது மிக உயரே செல்வதாகும். அந்த உயரத்தில் காற்று (ஆக்சிஜன்) அனேகமாக இராது. ஆகவே ராக்கெட்டில் உள்ள எரிபொருள் எரிவதற்கு உதவக்கூடிய ஆக்சிஜன் அடங்கிய பொருளையும் சேர்த்து ராக்கெட்டில் வைக்க வேண்டியுள்ளது. பல வேதியல் பொருட்கள் இவ்விதம் ஆக்சிஜனை அளிக்கக்கூடியவை.

செயற்கைக்கோளைச் செலுத்துகின்ற ராக்கெட்டில் ஆக்சிஜனும் அடங்கிய திட எரிபொருளை மட்டும் வைக்கலாம். அல்லது திரவ எரிபொருளையும் அது எரிவதற்கு உதவும் ஆக்சிஜன் அடங்கிய பொருளையும் வைக்கலாம்.

நீல நிறத்தில் இருப்பது திரவ ஹைட்ரஜன் டாங்க்.
சிவப்பு நிறத்தில் உள்ளது திரவ ஆக்சிஜன் டாங்க்.

ஹைட்ரஜன் வாயுவையும் ஆக்சிஜன் வாயுவையும் பயன்படுத்துகின்ற ராக்கெட்டாக இருந்தால் அது அதிக உந்து விசையை அளிக்கும். ஆகவே அதிக எடை கொண்ட செயறகைக்கோளை சுமந்து செல்ல முடியும். ஆனால் ராக்கெட்டில் தனித்தனி டாங்கிகளில் ஹைடரஜன் வாயுவையும் ஆக்சிஜன் வாயுவையும் எடுத்துச் செல்வதானால் பெரிய பெரிய டாங்கிகள் தேவைப்படும். அப்படியான டாங்கிகளைக் கொண்ட ராக்கெட்டை உயரே கிளம்பச் செய்வதே கடினம்.

எனினும் ஹைடரஜன வாயுவை மைனஸ் 253 டிகிரி செல்சியஸ் அளவுக்குக் குளிர்வித்தால் அது திரவமாகி விடும். அதே போல ஆக்சிஜன் வாயுவை மைனஸ் 184 டிகிரி செல்சியஸ் அளவுக்குக் குளிர்வித்தால் அதுவும் திரவமாகி விடும். ராக்கெட்டின் முன்புறத்தில் தனித்தனி டாங்கிகளில் இந்த திரவங்களை சேமித்து வைக்க முடியும். ராக்கெட் உயரே செல்கையில் இந்த இரண்டும் ராக்கெட்டின் கீழ்ப்புறமுள்ள எஞ்சின் அறையில் வாயுவாக மாறி ஒன்று சேர்ந்து எரிந்து நல்ல உந்து விசையை அளிக்கும்.

கடும் குளிர் நிலையில் உள்ள திரவங்களைப் பயன்படுத்தும் துறைக்கு கிரையோஜெனிக்ஸ் (Cryogenics) என்று பெயர். இது கிரேக்க மொழிச் சொல். எனவே இவ்விதமான குளிர் நிலை திரவங்களைப் பயன்படுத்தும் ராக்கெட் எஞ்சினுக்கு கிரையோஜெனிக் ராக்கெட் எஞ்சின் என்று பெயர். திரவ ஹைட்ரஜன், திரவ ஆக்சிஜன் ஆகியவற்றை கிரையோஜெனிக் எரிபொருட்கள் என்றும் கூறலாம்.

கிரையோஜெனிக் ராக்கெட்
எஞ்சின் சோதிக்கப்படுகிறது

கிரையோஜெனிக் ராக்கெட் எஞ்சினை உருவாக்குவதில் பல சிக்கல்கள் உள்ளன. முதல் பிரச்சினை உலோகவியல் தொடர்பானது. கடும் குளிர் நிலையில் உலோகங்கள் விசித்திரமாகச் செயல்படும்.உலோகங்கள் எளிதில் உடையும். மெழுகு போலவும் ஆகிவிடலாம். ஆகவே ராக்கெட்டில் திரவ ஆக்சிஜன், திரவ ஹைட்ரஜன் ஆகியவற்றை சேமித்து வைப்பதற்கான டாங்கிகள் விசேஷ கலப்பு உலோகத்தால் ஆனவையாக இருக்க வேண்டும். இந்த டாங்கிகளிலிருந்து எஞ்சின் பகுதிக்கு வந்து சேருவதற்கான குழாய்கள் , பம்புகள் போன்றவையும் விசேஷ உலோகத்தால் ஆனவையாக இருக்க வேண்டும்.

டாங்கிகளிலிருந்து இந்த இரு திரவங்களும் எஞ்சின் பகுதிக்கு குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் வந்து சேர வேண்டும்.

கடும் குளிர் நிலை ஒரு பிரச்சினை என்றால் கடும் வெப்பமும் ஒரு பிரச்சினையே. எஞ்சின் பகுதியில் இந்த இரு திரவங்களும் வாயுவாக மாறி சேர்ந்து எரியும் போது பயங்கர வெப்பம் தோன்றும். எஞ்சின் பகுதி என்பது கவிழ்த்து வைக்கப்பட்ட அண்டா மாதிரியிலானது. கடும் வெப்பத்தில் இது உருகி விடக்கூடாது. ஆகவே கடும் குளிர் நிலையில் உள்ள திரவங்கள் இந்த அண்டாவைச் சுற்றிலும் பாய்ந்து செல்கின்ற ஏற்பாடும் இருக்க வேண்டும். அப்போது தான் எஞ்சின் பகுதி உருகி விடாமல் இருக்கும். இப்படியாகப் பல பிரச்சினைகள் உள்ள்ன.

சியோல்கோவ்ஸ்கி

திரவ ஆக்சிஜனையும் திரவ ஹைட்ரஜனையும் பயன்படுத்தி ராக்கெட்டை செலுத்த இயலும் என 1903 ஆம் ஆண்டிலேயே ரஷிய மேதை சியோல்கோவ்ஸ்கி கூறினார் என்றாலும் இப்படியான ராக்கெட் எஞ்சினை உருவாக்குவதில் இருந்த எண்ணற்ற் பிரச்சினைகளால் அது சாத்தியமாவதற்குப் பல ஆண்டுகள் பிடித்தன.


அமெரிக்காவில் பிரபல ராக்கெட் நிபுணர் கொடார்ட் திரவ ஆக்சிஜனையும் பெட்ரோலையும் பயன்படுத்தும் மிகச் சிறிய ராக்கெட்டை 1926 ஆம் ஆண்டில் பரிசோதித்து வெற்றி கண்டார்.

உயரே இருப்பது தான் ராக்கெட்.
அதன் அருகே கொடார்ட்

எனினும் பின்னர் ஜெர்மனியில் பான் பிரான் என்னும் ராக்கெட் மேதை பல ஆண்டுக் காலம் பெரும் பாடுபட்டு 1942 அக்டோபரில் திரவ ஆக்சிஜனையும் ஆல்கஹாலையும் (சாராயம் என்றும் சொல்லலாம்) பயன்படுத்துகிற நவீன ராக்கெட்டை உருவாக்கினார். பறக்கும் குண்டு என்று சொல்லத்தக்க அந்த V2 ராக்கெட்டை ஹிட்லரின் படைகள் பிரிட்டன் உட்பட பல நாடுகளுக்கு எதிராகப் பயன்படுத்தின. ஹிட்லரின் அந்த ராக்கெட்டுகள் உலகை நடுங்க வைத்தன.

ஜெர்மனி உருவாக்கிய V 2 ராக்கெட்

பான் பிரான்
(Wernher von Braun)

இரண்டாம் உலகப் போர் முடிந்த உடனேயே அமெரிக்காவும் ரஷியாவும் போட்டி போட்டுக் கொண்டு ஜெர்மனியில் மீதம் இருந்த பல நூறு V2 ராக்கெட்டுகளை அள்ளிச் சென்றன. ஜெர்மன் ராக்கெட் நிபுணர்களையும் பிடித்துச் சென்றன. பான் பிரான் அமெரிக்காவுக்கு கொண்டு செல்லப்பட்டார். அமெரிக்காவும் ரஷியாவும் V2 ராக்கெட்டுகளை அடிபபடையாக வைத்து பல ராக்கெட்டுகளை உருவாக்கின.

பின்னர் அமெரிக்காவின் குடிமகனாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட பான் பிரான் சந்திரனுக்கு விண்வெளி வீரர்களை அனுப்ப உதவிய சாடர்ன்-5 என்னும் பிரம்மாண்டமான ராக்கெட்டை உருவாக்கி உலகப் புகழ் பெற்றார்.

அமெரிக்காவின் சாடர்ன்-5 ராக்கெட்

எல்லா ராக்கெட்டுகளிலும் திரவ ஆக்சிஜனும், திரவ ஹைட்ரனும் பயன்படுத்தப்படுவதில்லை. பல ராக்கெட்டுகளில் திட எரிபொருளும் அத்துடன் கடும் குளிர்விப்பு தேவைப்படாத திரவ எரிபொருளும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆனால் இவ்வித ராக்கெட்டுகளால் அதிக எடை கொண்ட செயற்கைக்கோள்களை சுமந்து செல்ல இயலாது.

அதிக எடை கொண்ட செயற்கைக்கோளை ராக்கெட் சுமந்து செல்ல வேண்டுமானால் கிரையோஜெனிக் ராக்கெட் எஞ்சின் தேவை. ஏற்கெனவே குறிப்பிட்டபடி இவ்வகை எஞ்சின் அதிக உந்து விசையை அளிப்பதாகும்

ஐரோப்பிய விண்வெளி அமைப்பின் ஏரியான் 5 ராக்கெட்டானது அனாயாசமாக எட்டு டன் எடை கொண்ட செயற்கைக்கோளை சுமந்து செல்கிறது. அது திரவ ஆக்சிஜனையும் திரவ ஹைட்ரஜனையும் பயன்படுத்துகிறது.

ஐரோப்பிய விண்வெளி அமைப்பின்
ஏரியான் 5 ராக்கெட்

உலகில் இன்று அமெரிக்கா, ரஷியா, ஐரோப்பிய விண்வெளி அமைப்பு, ஜப்பான், சீனா ஆகிய நாடுகள் கிரையோஜெனிக் ராக்கெட்டுகளைத் தயாரிக்கும் திறன் பெற்றவையாக விளங்குகின்றன.ஆகவே இந்த நாடுகளால் எடை மிக்க செயற்கைக்கோள்களை உயரே செலுத்த முடிகிறது. ஆனால் இந்தியா இன்னும் அத்திறனைப் பெறவில்லை.

இந்தியா இத்தொழில் நுட்பத்தைப் பெற்றுவிடாதபடி அமெரிக்கா ஆரம்ப முதலே முட்டுக்கட்டை போட்டது. ஒரு கட்டத்தில் ரஷியாவும் இதற்கு உடந்தையாக இருக்க நேரிட்டது. இந்தியா பெரும் பாடுபட்டு சொந்தமாக கிரையோஜெனிக் ராக்கெட்டைத் தயாரிக்கும் முயற்சியில் ஈடுபட்டு அதில் ஓரளவு வெற்றி கண்டுள்ளது.