चंद्रयान-3: चंद्रमा के दक्षिण ध्रुव पर भारत की विजय और विक्रम-प्रज्ञान की अद्भुत तकनीक

भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन (ISRO) द्वारा संचालित चंद्रयान-3 मिशन न केवल भारत के लिए, बल्कि संपूर्ण विश्व के लिए अंतरिक्ष विज्ञान के क्षेत्र में एक मील का पत्थर है। इस मिशन का मुख्य उद्देश्य चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव पर सुरक्षित रूप से उतरना और वहां की सतह का वैज्ञानिक विश्लेषण करना था। 2019 में चंद्रयान-2 के लैंडर के क्रैश होने के बाद, इसरो ने उन गलतियों से सीखकर चंद्रयान-3 को अधिक मजबूत और सटीक बनाया था। इस मिशन में मुख्य तीन भाग थे: प्रोपल्शन मॉड्यूल (propulsion module), विक्रम लैंडर और प्रज्ञान रोवर।

चंद्रयान-3 को 14 जुलाई 2023 को आंध्र प्रदेश के श्रीहरिकोटा स्थित सतीश धवन अंतरिक्ष केंद्र (SDSC) से LVM3 M4 रॉकेट द्वारा लॉन्च किया गया था। इस रॉकेट ने अंतरिक्ष यान को पृथ्वी के चारों ओर 170 किमी के पेरिजी (perigee: पृथ्वी से सबसे निकटतम दूरी) और 36,500 किमी के एपोजी (apogee: पृथ्वी से सबसे दूर की दूरी) वाली कक्षा में स्थापित किया था। इसके बाद क्रमिक मैन्युवर्स के माध्यम से इसे चंद्रमा की ओर भेजा गया और 5 अगस्त को यह चंद्रमा की कक्षा में प्रवेश कर गया।

प्रोपल्शन मॉड्यूल और उसकी कार्यप्रणाली

प्रोपल्शन मॉड्यूल (propulsion module) एक बॉक्स जैसी संरचना है जिसका मुख्य कार्य लैंडर और रोवर को चंद्रमा की 100 किमी की कक्षा तक ले जाना था। इसके एक तरफ बड़ा सोलर पैनल लगा था और ऊपरी भाग में लैंडर को थामे रखने के लिए एक बेलनाकार ढांचा था। कंपनी की घोषणा और इसरो की रिपोर्ट के अनुसार, इस मॉड्यूल में भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र (BARC) द्वारा विकसित दो रेडियोआइसोटोप हीटिंग यूनिट्स (RHU) भी लगाए गए थे। ये यूनिट्स रेडियोधर्मी पदार्थों के क्षय द्वारा गर्मी उत्पन्न करते हैं, जो अंतरिक्ष यान के उपकरणों को कार्यशील तापमान में रखने में मदद करते हैं।

जब 17 अगस्त को विक्रम लैंडर प्रोपल्शन मॉड्यूल से अलग हुआ, तब मॉड्यूल का मुख्य कार्य पूर्ण हो गया था। हालांकि, इसरो ने इसका उपयोग जारी रखा और इसे पुनः पृथ्वी की उच्च कक्षा में लाया गया। इस मॉड्यूल पर SHAPE (Spectro-polarimetry of Habitable Planet Earth) नामक उपकरण है, जो चंद्रमा की कक्षा से पृथ्वी का अवलोकन करता है। यह पृथ्वी से आने वाले प्रकाश के स्पेक्ट्रल (spectral: प्रकाश के रंगों का विभाजन) और पोलारिमेट्रिक (polarimetric: प्रकाश की तरंगों की दिशा) मापन करता है, जो भविष्य में अन्य ग्रहों पर जीवन की खोज में सहायक हो सकता है।

विक्रम लैंडर: सॉफ्ट लैंडिंग की तकनीक

विक्रम लैंडर का नाम इसरो के संस्थापक डॉ. विक्रम साराभाई के नाम पर रखा गया है। चंद्रयान-2 की तुलना में विक्रम लैंडर में कई महत्वपूर्ण बदलाव किए गए थे। इसमें चार लैंडिंग लेग्स (landing legs) और चार इंजन हैं, जो प्रत्येक 800 न्यूटन का थ्रस्ट (thrust: धक्का) उत्पन्न कर सकते हैं। चंद्रयान-2 में पांच इंजन थे, लेकिन इस बार मध्य के इंजन को हटा दिया गया था ताकि लैंडिंग के दौरान अधिक स्थिरता बनाए रखी जा सके।

लैंडर की सुरक्षा के लिए उसके पैरों को अधिक मजबूत बनाया गया था ताकि अधिक गति से उतरने पर भी वे टूट न जाएं। इसमें लेजर डॉपलर वेलोसिमेट्री (Laser Doppler Velocimetry - LDV) नामक एक नया उपकरण जोड़ा गया था, जो लैंडर की गति को तीन दिशाओं में सटीकता से माप सकता है। एटीट्यूड (attitude: अंतरिक्ष में यान की दिशा और स्थिति) सुधारने की क्षमता को भी चंद्रयान-2 के 10°/सेकंड से बढ़ाकर 25°/सेकंड किया गया था, जो लैंडर को उतरने के दौरान तेजी से अपनी स्थिति बदलने में मदद करता है।

उतरने की प्रक्रिया: 15 मिनट का आतंक

23 अगस्त 2023 को शाम 18:04 बजे विक्रम लैंडर ने चंद्रमा की सतह पर सॉफ्ट लैंडिंग (soft landing: सुरक्षित रूप से धीरे से उतरना) की थी। यह प्रक्रिया चंद्रमा की सतह से 30 किमी की ऊंचाई पर शुरू हुई थी। लैंडर के चार इंजनों ने ब्रेकिंग मैन्यूवर (braking manoeuvre) शुरू किया, जिससे उसकी गति धीमी हो गई। 11.5 मिनट बाद, लैंडर 7.2 किमी की ऊंचाई पर पहुंचा और वहां 10 सेकंड तक स्थिर रहा। इस चरण में वह क्षैतिज स्थिति से ऊर्ध्वाधर स्थिति में घूमा था।

इसके बाद, लैंडर ने अपने दो इंजनों का उपयोग करके 150 मीटर की ऊंचाई तक नीचे उतरकर वहां 30 सेकंड तक होवरिंग (hovering: हवा में एक जगह स्थिर रहना) की। इस दौरान उसके सेंसरों ने उतरने के लिए सबसे सुरक्षित और समतल जगह खोज ली थी। अंत में, वह धीरे-धीरे नीचे उतरा और 69°S अक्षांश पर दक्षिणी ध्रुव के निकट सफलतापूर्वक उतर गया। इसके साथ ही भारत चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव पर पहुंचने वाला विश्व का पहला देश और चंद्रमा पर सॉफ्ट लैंडिंग करने वाला चौथा देश बन गया।

प्रज्ञान रोवर: चंद्रमा की सतह पर छह पहिए

लैंडिंग के कुछ घंटों बाद, विक्रम लैंडर से एक रैंप (ramp: ढलान) खुला और प्रज्ञान रोवर बाहर आया। 'प्रज्ञान' शब्द का संस्कृत में अर्थ 'ज्ञान' या 'बुद्धिमत्ता' होता है। यह 26 किलोग्राम का छह पहियों वाला रोबोटिक वाहन है। इसकी लंबाई 917 मिमी, चौड़ाई 750 मिमी और ऊंचाई 397 मिमी है। यह सोलर पैनल के माध्यम से 50 वाट की बिजली उत्पन्न करता है और 1 सेमी प्रति सेकंड की गति से चलता है।

प्रज्ञान रोवर में रॉकर-बोगी (rocker-bogie) सस्पेंशन सिस्टम है, जो इसे चंद्रमा के ऊबड़-खाबड़ रास्तों पर आसानी से चलने में मदद करता है। इसके अगले हिस्से में दो 1-मेगापिक्सेल के मोनोक्रोमैटिक (monochromatic: ब्लैक एंड व्हाइट) नेवकैम (NAVCAMs) हैं। ये कैमरे पृथ्वी पर स्थित कंट्रोल टीम को 3D व्यू देते हैं, जिसके आधार पर रोवर का रास्ता तय किया जाता है। आईआईटी कानपुर द्वारा इस रोवर के मैप जनरेशन और मोशन प्लानिंग के लिए सॉफ्टवेयर विकसित किए गए थे।

वैज्ञानिक प्रयोग और पेलोड्स

चंद्रयान-3 मिशन का मुख्य उद्देश्य चंद्रमा की मिट्टी और चट्टानों का रासायनिक विश्लेषण करना था। इसके लिए लैंडर और रोवर पर विभिन्न पेलोड (payloads: वैज्ञानिक उपकरण) भेजे गए थे। विक्रम लैंडर पर ChaSTE (Chandra's Surface Thermophysical Experiment) नामक उपकरण था जिसने चंद्रमा की सतह का तापमान और उष्मीय चालकता मापी थी। ILSA (Instrument for Lunar Seismic Activity) ने चंद्रमा पर आने वाले भूकंप के झटकों का मापन किया था।

रोवर पर दो मुख्य उपकरण थे: APXS (Alpha Particle X-ray Spectrometer) और LIBS (Laser-induced Breakdown Spectroscopy)। LIBS ने लेजर किरणों का उपयोग करके चंद्रमा की मिट्टी में मौजूद मैग्नीशियम, एल्युमिनियम, सिलिकॉन, कैल्शियम, टाइटेनियम और आयरन जैसे तत्वों की उपस्थिति का पता लगाया था। इसके अलावा, लैंडर पर नासा (NASA) द्वारा उपलब्ध कराया गया लेजर रेट्रोरेफ्लेक्टर एरे (LRA) भी था, जो चंद्रमा की कक्षा में मौजूद उपग्रहों के लिए लोकेशन मार्कर के रूप में काम करता है।

होप एक्सपेरिमेंट और मिशन का अंत

3 सितंबर 2023 के दिन, इसरो ने एक आश्चर्यजनक प्रयोग किया जिसे 'होप एक्सपेरिमेंट' (hop experiment) कहा जाता है। विक्रम लैंडर ने अपने इंजन फिर से चालू किए और चंद्रमा की सतह से 40 सेमी ऊपर उड़कर 50 सेमी दूर फिर से लैंडिंग की। यह प्रयोग भविष्य के ऐसे मिशनों के लिए महत्वपूर्ण है जिनमें चंद्रमा से नमूने वापस पृथ्वी पर लाने हों या मानव मिशन भेजने हों। 1976 में नासा के सर्वेयर 6 के बाद इस प्रकार का प्रयोग करने वाला भारत दूसरा देश बन गया था।

चंद्रमा पर एक दिन पृथ्वी के 14 दिनों जितना लंबा होता है। चंद्रयान-3 के उपकरण केवल एक चंद्र दिवस (14 पृथ्वी दिवस) के लिए ही डिज़ाइन किए गए थे क्योंकि वे चंद्रमा की जमा देने वाली रात (तापमान -120 °C से भी नीचे) को सहन करने में सक्षम नहीं थे। 3 सितंबर को रोवर को स्लीप मोड में डाल दिया गया था। 22 सितंबर को जब फिर से सूर्योदय हुआ तब इसरो ने उसे जगाने का प्रयास किया था, लेकिन कोई प्रतिक्रिया प्राप्त नहीं हुई थी। इस प्रकार, यह मिशन अपने निर्धारित लक्ष्यों को पूरा करके चंद्रमा की सतह पर एक स्थायी स्मारक बन गया है।

चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव पर पानी के बर्फ की उपस्थिति होने की संभावना है। यह बर्फ भविष्य के मानव मिशन के लिए ऑक्सीजन, पीने के पानी और हाइड्रोजन ईंधन का स्रोत बन सकती है। चंद्रयान-3 द्वारा प्राप्त की गई जानकारी इस दिशा में बहुत ही महत्वपूर्ण साबित होगी। इस मिशन की सफलता ने यह साबित कर दिया है कि भारत कम खर्च के साथ और अत्याधुनिक तकनीक से जटिल अंतरिक्ष मिशनों को सफलतापूर्वक पूरा कर सकता है।