ચંદ્રયાન-૩: ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવ પર ભારતનો વિજય અને વિક્રમ-પ્રજ્ઞાનની અદભૂત ટેકનોલોજી

ભારતીય અવકાશ સંશોધન સંસ્થા (ISRO) દ્વારા હાથ ધરવામાં આવેલ ચંદ્રયાન-૩ મિશન એ માત્ર ભારત માટે જ નહીં, પરંતુ સમગ્ર વિશ્વ માટે અવકાશ વિજ્ઞાનના ક્ષેત્રમાં એક સીમાચિહ્નરૂપ ઘટના છે. આ મિશનનો મુખ્ય હેતુ ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવ પર સુરક્ષિત રીતે ઉતરાણ કરવાનો અને ત્યાંની સપાટીનું વૈજ્ઞાનિક વિશ્લેષણ કરવાનો હતો. ૨૦૧૯માં ચંદ્રયાન-૨ ના લેન્ડરના ક્રેશ થયા પછી, ઈસરોએ તે ભૂલોમાંથી શીખીને ચંદ્રયાન-૩ ને વધુ મજબૂત અને સચોટ બનાવ્યું હતું. આ મિશનમાં મુખ્ય ત્રણ ભાગો હતા: પ્રોપલ્શન મોડ્યુલ (propulsion module), વિક્રમ લેન્ડર અને પ્રજ્ઞાન રોવર.

ચંદ્રયાન-૩ ને ૧૪ જુલાઈ ૨૦૨૩ ના રોજ આંધ્રપ્રદેશના શ્રીહરિકોટા ખાતે આવેલા સતીશ ધવન સ્પેસ સેન્ટર (SDSC) પરથી LVM3 M4 રોકેટ દ્વારા લોન્ચ કરવામાં આવ્યું હતું. આ રોકેટે અવકાશયાનને પૃથ્વીની આસપાસ ૧૭૦ કિમીના પેરીજી (perigee: પૃથ્વીથી સૌથી નજીકનું અંતર) અને ૩૬,૫૦૦ કિમીના એપોજી (apogee: પૃથ્વીથી સૌથી દૂરનું અંતર) ધરાવતી ભ્રમણકક્ષામાં મૂક્યું હતું. ત્યારબાદ શ્રેણીબદ્ધ મેન્યુવર્સ દ્વારા તેને ચંદ્ર તરફ મોકલવામાં આવ્યું અને ૫ ઓગસ્ટના રોજ તે ચંદ્રની ભ્રમણકક્ષામાં દાખલ થયું હતું.

પ્રોપલ્શન મોડ્યુલ અને તેની કામગીરી

પ્રોપલ્શન મોડ્યુલ (propulsion module) એ એક બોક્સ જેવી રચના છે જેનું મુખ્ય કામ લેન્ડર અને રોવરને ચંદ્રની ૧૦૦ કિમીની ભ્રમણકક્ષા સુધી લઈ જવાનું હતું. તેની એક બાજુએ મોટું સોલર પેનલ લગાવેલું હતું અને ઉપરના ભાગમાં લેન્ડરને પકડી રાખવા માટે એક નળાકાર માળખું હતું. કંપનીની જાહેરાત અને ઈસરોના અહેવાલ મુજબ, આ મોડ્યુલમાં ભાભા એટોમિક રિસર્ચ સેન્ટર (BARC) દ્વારા વિકસિત બે રેડિયોઆઈસોટોપ હીટિંગ યુનિટ્સ (RHU) પણ લગાવવામાં આવ્યા હતા. આ યુનિટ્સ કિરણોત્સર્ગી પદાર્થોના ક્ષય દ્વારા ગરમી પેદા કરે છે, જે અવકાશયાનના ઉપકરણોને કાર્યકારી તાપમાનમાં રાખવામાં મદદ કરે છે.

જ્યારે ૧૭ ઓગસ્ટના રોજ વિક્રમ લેન્ડર પ્રોપલ્શન મોડ્યુલથી અલગ થયું, ત્યારે મોડ્યુલનું મુખ્ય કાર્ય પૂર્ણ થયું હતું. જોકે, ઈસરોએ તેનો ઉપયોગ ચાલુ રાખ્યો અને તેને ફરીથી પૃથ્વીની ઊંચી ભ્રમણકક્ષામાં લાવવામાં આવ્યું હતું. આ મોડ્યુલ પર SHAPE (Spectro-polarimetry of Habitable Planet Earth) નામનું ઉપકરણ છે, જે ચંદ્રની ભ્રમણકક્ષામાંથી પૃથ્વીનું અવલોકન કરે છે. તે પૃથ્વી પરથી આવતા પ્રકાશના સ્પેક્ટ્રલ (spectral: પ્રકાશના રંગોનું વિભાજન) અને પોલેરિમેટ્રિક (polarimetric: પ્રકાશના તરંગોની દિશા) માપન કરે છે, જે ભવિષ્યમાં અન્ય ગ્રહો પર જીવનની શોધમાં મદદરૂપ થઈ શકે છે.

વિક્રમ લેન્ડર: સોફ્ટ લેન્ડિંગની ટેકનોલોજી

વિક્રમ લેન્ડરનું નામ ઈસરોના સ્થાપક ડૉ. વિક્રમ સારાભાઈના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું છે. ચંદ્રયાન-૨ ની સરખામણીમાં વિક્રમ લેન્ડરમાં અનેક મહત્વના ફેરફારો કરવામાં આવ્યા હતા. તેમાં ચાર લેન્ડિંગ લેગ્સ (landing legs) અને ચાર એન્જિન છે, જે દરેક ૮૦૦ ન્યૂટનનો થ્રસ્ટ (thrust: ધક્કો) પેદા કરી શકે છે. ચંદ્રયાન-૨ માં પાંચ એન્જિન હતા, પરંતુ આ વખતે મધ્યનું એન્જિન હટાવી લેવામાં આવ્યું હતું જેથી ઉતરાણ દરમિયાન વધુ સ્થિરતા જાળવી શકાય.

લેન્ડરની સુરક્ષા માટે તેના પગને વધુ મજબૂત બનાવવામાં આવ્યા હતા જેથી તે વધુ ઝડપે ઉતરાણ કરે તો પણ તૂટી ન જાય. તેમાં લેસર ડોપ્લર વેલોસિમેટ્રી (Laser Doppler Velocimetry - LDV) નામનું નવું સાધન ઉમેરવામાં આવ્યું હતું, જે લેન્ડરની હિલચાલને ત્રણ દિશામાં ચોકસાઈથી માપી શકે છે. એટીટ્યુડ (attitude: અવકાશમાં યાનની દિશા અને સ્થિતિ) સુધારવાની ક્ષમતા પણ ચંદ્રયાન-૨ ના ૧૦°/સેકન્ડથી વધારીને ૨૫°/સેકન્ડ કરવામાં આવી હતી, જે લેન્ડરને ઉતરાણ દરમિયાન ઝડપથી પોતાની સ્થિતિ બદલવામાં મદદ કરે છે.

ઉતરાણની પ્રક્રિયા: ૧૫ મિનિટનો આતંક

૨૩ ઓગસ્ટ ૨૦૨૩ ના રોજ સાંજે ૧૮:૦૪ વાગ્યે વિક્રમ લેન્ડરે ચંદ્રની સપાટી પર સોફ્ટ લેન્ડિંગ (soft landing: સુરક્ષિત રીતે ધીમેથી ઉતરાણ) કર્યું હતું. આ પ્રક્રિયા ચંદ્રની સપાટીથી ૩૦ કિમીની ઊંચાઈએ શરૂ થઈ હતી. લેન્ડરના ચાર એન્જિનોએ બ્રેકિંગ મેન્યુવર (braking manoeuvre) શરૂ કર્યું, જેનાથી તેની ગતિ ધીમી પડી. ૧૧.૫ મિનિટ પછી, લેન્ડર ૭.૨ કિમીની ઊંચાઈએ પહોંચ્યું અને ત્યાં ૧૦ સેકન્ડ સુધી સ્થિર રહ્યું. આ તબક્કે તે આડી સ્થિતિમાંથી ઊભી સ્થિતિમાં ફર્યું હતું.

ત્યારબાદ, લેન્ડર તેના બે એન્જિનનો ઉપયોગ કરીને ૧૫૦ મીટરની ઊંચાઈ સુધી નીચે આવ્યું અને ત્યાં ૩૦ સેકન્ડ સુધી હોવરિંગ (hovering: હવામાં એક જગ્યાએ સ્થિર રહેવું) કર્યું. આ સમય દરમિયાન તેના સેન્સર્સે ઉતરાણ માટે સૌથી સુરક્ષિત અને સમતલ જગ્યા શોધી કાઢી હતી. અંતે, તે ધીમે ધીમે નીચે ઉતર્યું અને ૬૯°S અક્ષાંશ પર દક્ષિણ ધ્રુવની નજીક સફળતાપૂર્વક ઉતરી ગયું. આ સાથે ભારત ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવ પર પહોંચનાર વિશ્વનો પ્રથમ દેશ અને ચંદ્ર પર સોફ્ટ લેન્ડિંગ કરનાર ચોથો દેશ બન્યો હતો.

પ્રજ્ઞાન રોવર: ચંદ્રની સપાટી પરના છ પૈડાં

લેન્ડિંગના થોડા કલાકો પછી, વિક્રમ લેન્ડરમાંથી એક રેમ્પ (ramp: ઢાળ) ખુલ્યો અને પ્રજ્ઞાન રોવર બહાર આવ્યું. 'પ્રજ્ઞાન' શબ્દનો સંસ્કૃતમાં અર્થ 'જ્ઞાન' અથવા 'શાણપણ' થાય છે. આ ૨૬ કિલોગ્રામનું છ પૈડાંવાળું રોબોટિક વાહન છે. તેની લંબાઈ ૯૧૭ મીમી, પહોળાઈ ૭૫૦ મીમી અને ઊંચાઈ ૩૯૭ મીમી છે. તે સોલર પેનલ દ્વારા ૫૦ વોટની વીજળી પેદા કરે છે અને ૧ સેમી પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે ચાલે છે.

પ્રજ્ઞાન રોવરમાં રોકર-બોગી (rocker-bogie) સસ્પેન્શન સિસ્ટમ છે, જે તેને ચંદ્રના ખાડા-ટેકરાવાળા રસ્તાઓ પર સરળતાથી ચાલવામાં મદદ કરે છે. તેના આગળના ભાગમાં બે ૧-મેગાપિક્સલના મોનોક્રોમેટિક (monochromatic: બ્લેક એન્ડ વ્હાઇટ) નેવકેમ્સ (NAVCAMs) છે. આ કેમેરા પૃથ્વી પરની કંટ્રોલ ટીમને ૩D વ્યુ આપે છે, જેના આધારે રોવરનો રસ્તો નક્કી કરવામાં આવે છે. આઈઆઈટી કાનપુર દ્વારા આ રોવરના મેપ જનરેશન અને મોશન પ્લાનિંગ માટેના સોફ્ટવેર વિકસાવવામાં આવ્યા હતા.

વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગો અને પેલોડ્સ

ચંદ્રયાન-૩ મિશનનો મુખ્ય ઉદ્દેશ્ય ચંદ્રની માટી અને ખડકોનું રાસાયણિક વિશ્લેષણ કરવાનો હતો. આ માટે લેન્ડર અને રોવર પર વિવિધ પેલોડ્સ (payloads: વૈજ્ઞાનિક ઉપકરણો) મોકલવામાં આવ્યા હતા. વિક્રમ લેન્ડર પર ChaSTE (Chandra's Surface Thermophysical Experiment) નામનું ઉપકરણ હતું જેણે ચંદ્રની સપાટીનું તાપમાન અને ઉષ્મીય વાહકતા માપી હતી. ILSA (Instrument for Lunar Seismic Activity) એ ચંદ્ર પર આવતા ભૂકંપના આંચકાઓનું માપન કર્યું હતું.

રોવર પર બે મુખ્ય ઉપકરણો હતા: APXS (Alpha Particle X-ray Spectrometer) અને LIBS (Laser-induced Breakdown Spectroscopy). LIBS એ લેસર કિરણોનો ઉપયોગ કરીને ચંદ્રની માટીમાં રહેલા મેગ્નેશિયમ, એલ્યુમિનિયમ, સિલિકોન, કેલ્શિયમ, ટાઇટેનિયમ અને આયર્ન જેવા તત્વોની હાજરી શોધી કાઢી હતી. આ ઉપરાંત, લેન્ડર પર નાસા (NASA) દ્વારા આપવામાં આવેલું લેસર રેટ્રોરેફ્લેક્ટર એરે (LRA) પણ હતું, જે ચંદ્રની ભ્રમણકક્ષામાં રહેલા સેટેલાઇટ્સ માટે લોકેશન માર્કર તરીકે કામ કરે છે.

હોપ એક્સપેરિમેન્ટ અને મિશનનો અંત

૩ સપ્ટેમ્બર ૨૦૨૩ ના રોજ, ઈસરોએ એક આશ્ચર્યજનક પ્રયોગ કર્યો જેને 'હોપ એક્સપેરિમેન્ટ' (hop experiment) કહેવામાં આવે છે. વિક્રમ લેન્ડરે તેના એન્જિન ફરીથી ચાલુ કર્યા અને ચંદ્રની સપાટીથી ૪૦ સેમી ઊંચે ઉડીને ૫૦ સેમી દૂર ફરીથી લેન્ડિંગ કર્યું. આ પ્રયોગ ભવિષ્યના એવા મિશન માટે મહત્વનો છે જેમાં ચંદ્ર પરથી નમૂનાઓ પાછા પૃથ્વી પર લાવવાના હોય અથવા માનવ મિશન મોકલવાના હોય. ૧૯૭૬માં નાસાના સર્વેયર ૬ પછી આ પ્રકારનો પ્રયોગ કરનાર ભારત બીજો દેશ બન્યો હતો.

ચંદ્ર પર એક દિવસ પૃથ્વીના ૧૪ દિવસ જેટલો લાંબો હોય છે. ચંદ્રયાન-૩ ના ઉપકરણો માત્ર એક ચંદ્ર દિવસ (૧૪ પૃથ્વી દિવસ) માટે જ ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યા હતા કારણ કે તેઓ ચંદ્રની થીજી જતી રાત (તાપમાન -૧૨૦ °C થી પણ નીચે) સહન કરી શકે તેમ નહોતા. ૩ સપ્ટેમ્બરે રોવરને સ્લીપ મોડમાં મૂકવામાં આવ્યું હતું. ૨૨ સપ્ટેમ્બરે જ્યારે ફરીથી સૂર્યોદય થયો ત્યારે ઈસરોએ તેને જગાડવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો, પરંતુ કોઈ પ્રતિસાદ મળ્યો નહોતો. આમ, આ મિશન તેના નિર્ધારિત લક્ષ્યો પૂર્ણ કરીને ચંદ્રની સપાટી પર કાયમી સ્મારક બની ગયું છે.

ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવ પર પાણીના બરફની હાજરી હોવાની શક્યતા છે. આ બરફ ભવિષ્યના માનવ મિશન માટે ઓક્સિજન, પીવાનું પાણી અને હાઇડ્રોજન બળતણનો સ્ત્રોત બની શકે છે. ચંદ્રયાન-૩ દ્વારા મેળવેલી માહિતી આ દિશામાં ખૂબ જ મહત્વની સાબિત થશે. આ મિશનની સફળતાએ સાબિત કર્યું છે કે ભારત ઓછા ખર્ચે અને અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી સાથે જટિલ અવકાશ મિશન પાર પાડી શકે છે.