செயற்கைக்கோள் சுற்றுப்பாதை - ஒரு அறிவியல் அலசல்

முதலில் செயற்கைக்கோள் என்றால் என்ன என்று பார்க்கலாம். ஒரு பெரிய பொருளை (object) மற்றொரு சிறிய பொருள் சுற்றி வந்தால் அதை ஆங்கிலத்தில் சாட்டிலைட் என்று அழைகின்றனர். நம் பூமி சூரியனின் சாட்டிலைட், நிலவு பூமியின் சாட்டிலைட். இவைகள் நேச்சுரல் சாட்டிலைட் என்று அழைக்கபடுகின்றன. மனிதன் செயற்கையாக பூமியின் சுற்று பாதையில் சுழல விடும் பொருளை ஆர்டிபிசியல் சாட்டிலைட் அல்லது செயற்கைக்கோள் என்று அழைக்கிறோம். ஆனாலும் பொதுவாக சாட்டிலைட் என்று ஆர்டிபிசியல் சாட்டிலைட்டை மட்டுமே கூறுகின்றனர். பூமியை சுற்றி ஆயிரக்கணக்கில் செயற்கைகோள்கள் சுற்றி வருகின்றன. அவை தொலை தொடர்பு, வானிலை பற்றி தகவல் அறிய, தொலைகாட்சி நிகழ்ச்சிகள் காண என பல்வேறு வகைகளில் நம் வாழ்வில் உதவுகின்றன. இன்றைய காலகட்டத்தில் செயற்கைக்கோள் நம் அன்றாட வாழ்வில் ஒரு இன்றியமையாத அங்கமாக மாறிவிட்டது.

சரி செயற்கைக்கோள் பற்றி ஒரு சிறிய விளக்கம் பார்த்தாகிவிட்டது, இப்போது சுற்று பாதை என்றால் என்ன என்று பார்க்கலாம். சுற்றுப்பாதையை பற்றி புரிந்துகொள்ள முதலில் க்ராவிடி எனப்படும் ஈர்ப்பு விசையை பற்றி தெரிந்துகொள்ள வேண்டும். ஈர்ப்பு விசை என்பது அனைத்து பொருட்களையும் தன்னுள் இழுத்துகொள்ளும் ஒருவித சக்தி ஆகும். இந்த அண்டத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் ஈர்ப்பு சக்தி உள்ளது. இந்த சக்தி அந்தந்த பொருளில் உள்ள நிறை (Mass) கொண்டு மாறுபடும். உதாரணத்திற்கு உங்களுக்கு என்று ஒரு ஈர்ப்பு களம் உண்டு. உங்கள் அருகில் இருக்கும் மேஜை நாற்காலி போன்ற பொருட்களுக்கும் ஈர்ப்பு களம் உண்டு. ஆனால் உங்களுக்கும் நாற்காலிக்கும் இடையே உள்ள ஈர்ப்பு விசை மிகவும் வலிமையற்றதாக உள்ளதால் அதை உணர முடிவதில்லை. பூமி போன்ற பெரிய கோளின் ஈர்ப்பு விசை மிகவும் வலிமையானது என்பதால் அதை உணர முடிகிறது. பூமி தன்னை சுற்றி உள்ளை அனைத்தையும் அதன் மையத்தை நோக்கி ஈர்த்துக்கொண்டிருகிறது. ஒரு கல்லை வானத்தை நோக்கி தூக்கி போட்டால் அது வேகமாக கீழே வந்து விழுகிறது. அந்த கல் வந்து விழும் விசையை F=mg என்ற சூத்திரத்தால் குறிக்கின்றனர். இதில் m என்பது அந்த பொருளின் நிறை, g என்பது புவிஈர்ப்பு முடுக்கம் (acceleration due to gravity). பூமியில் கடல் மட்ட அளவில் புவிஈர்ப்பு முடுக்க அளவு 9.81 m/s 2ஆகும்.

ஒரு கல்லை வேகமாக உங்கள் எதிரே வீசினால் அது சிறிது தூரம் சென்று கீழே விழுகிறது. உதாரணத்திற்கு கீழே உள்ள படத்தில் ஓரளவு விசையுடன் வீசப்பட்ட கல் A என்று குறிக்கப்பட்ட இடத்தில் விழுகிறது. மேலும் சற்று விசையுடன் வீசினால் B என்று குறிக்கப்பட்ட இடத்தில் விழுகிறது. கல் வீசப்படும் விசை மேலும் மிக அதிகமாக கூட்டினால் C எனபடும் சுற்றுப்பாதையில் பூமியை சுற்றி வருகிறது. அப்படி ஒரு சுற்று பாதையில் சுற்ற முதலில் சரியான விசையுடன் கல்லை வீசவேண்டும்.

இங்கு A மற்றும் B -ல் கல் விழுவதற்கு காரணம் காற்றின் உராய்வால் வேகம் குறைந்து பூமியின் புவிஈர்ப்பு விசையால் கீழே இழுக்கபடுகிறது. அதே நேரத்தில் அந்த கல் வேகமாக எறியப்பட்டு பூமியின் வளிமண்டலத்தை தாண்டி வெளியே சென்று விட்டால் அங்கு தடுப்பதற்கு காற்று மண்டலம் இல்லாததால் அது சீராக ஒரே நேர்கோட்டில் சென்று கொண்டிருக்கவேண்டும். இது நியூட்டனின் முதலாம் விதி. ஒரு பொருள் ஒய்வு நிலையில் இருக்கும் போது அதே ஒய்வு நிலையில் இருக்கும் அல்லது அந்த பொருள் நகர்ந்துகொண்டிருந்தால் அதே வேகத்தில் மற்றும் திசையில் நகர்ந்துகொண்டிருக்க வேண்டும். எதாவது ஒரு விசை வெளியில் இருந்து அந்த பொருளை தாக்காதவரை அதன் நிலை அப்படியே இருக்கவேண்டும். இதன் படி வளிமண்டலத்தை தாண்டி வீசி எறியப்பட்ட கல் தடுப்பதற்கு வேறு விசை இல்லாததால் நேராக செல்ல முயலும். ஆனால் பூமியின் புவிஈர்ப்பு அந்த கல்லை கீழே இழுக்கும். அதனால் திசை மாறி கல் கீழே ஆனால் வேகம் குறையாமல் பயணிக்கும். கீழே உள்ளே படத்தில் உள்ள புள்ளி அதன் வேகத்தில் நேராக செல்ல முயற்சிகிறது. ஆனால் பூமியின் ஈர்ப்பு விசையால் திசை மாறி பயணிக்கிறது. இது தொடர்ந்து நடப்பதால் சுற்றுப்பாதை உருவாகிறது.

இப்படி புவிஈர்ப்புக்கும் கல் சென்று கொண்டிருக்கும் வேகத்திற்கும் இடை நடக்கும் போர் தான் சுற்றுப்பாதை உருவாக காரணம். இங்கு நான் எளிமை கருதி வளிமண்டலத்தை தாண்டி கல்லின் வேகத்தை தடுப்பதற்கு எதுவும் இல்லை என்று கூறியிருக்கிறேன். வளிமண்டலத்தை தாண்டியும் கண்ணுக்கு தெரியாத பல சங்கதிகள் வேகத்தை தடுக்க உள்ளது ஆனாலும் அது காற்றின் உராய்வு போன்று வலிமையானது அல்ல. இப்படி உருவாகும் சுற்றுப்பாதை வட்டமாகவோ நீள் வட்டமாகவோ எறியப்பட்ட வேகத்தை பொருத்து அமைகிறது.

இந்த பாணியிலேயே செயற்கைக்கோள் சுற்றுப்பாதையில் விடப்படுகிறது. அதை கொண்டு சென்று சுற்றுப்பாதையில் விட ராக்கெட்டை பயன்படுத்துகின்றனர். பொதுவாக சுற்றுப்பாதையில் எறியப்பட்ட செயற்கைக்கோள் அதன் பாதையில் சீராக சென்று கொண்டிருக்கும், ஆனால் சில நேரங்களில் வளிமண்டலத்தின் ஈர்ப்பால் பாதை மாறி கீழே வர சாத்தியம் உண்டு. அது போன்ற நேரங்களில் சிறிது உந்துதல் கொடுத்து மீண்டும் சரியான சுற்றுப்பாதைக்கு கொண்டு செல்ல முடியும்.