കൃത്രിമോപഗ്രഹം

ആദ്യകാല പരികൽപ്പനകൾ

A Treatise of the System of the World എന്ന പുസ്തകത്തിലൂടെ ഐസക് ന്യൂട്ടൺ ആണ് ആദ്യമായി കൃത്രിമോപഗ്രഹം എന്ന ആശയം മുന്നോട്ടു വെക്കുന്നത്. ഒരു കൃത്രിമോപഗ്രഹത്തിന്റെ സാധ്യതകളെക്കുറിച്ച് ഗണിതശാസ്ത്രപരമായ ആദ്യത്തെ പഠനം പ്രസിദ്ധീകരിക്കപ്പെട്ടതും ഈ പുസ്തകത്തിലാണ്. ഭൗമോപരിതലത്തിൽ നിന്നു തൊടുത്തുവിടാവുന്ന ഒരു പീരങ്കിയുണ്ട എന്ന രീതിയിലാണ് ന്യൂട്ടൺ കൃത്രിമോപഗ്രഹത്തെ വിഭാവനം ചെയ്തത്. ഭ്രമണപഥത്തിലേക്കു വിക്ഷേപിക്കാവുന്ന കൃത്രിമോപഗ്രഹം എന്ന ആശയം ആദ്യമായി അവതരിക്കപ്പെട്ടത് എഡ്വേഡ് എവരറ്റ് ഹെയിൽ എഴുതിയ The Brick Moon എന്ന ഫിക്ഷണൽ ചെറുകഥയിലാണ്. 1869 മുതൽ ദി അറ്റ്ലാന്റിക് എന്ന മാസികയിൽ The Brick Moon തുടർക്കഥയായി വന്നു തുടങ്ങി.^[1][2] കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ആശയങ്ങൾ പിന്നീട് ഉയർന്നു വന്നത് ജൂൾസ് വെർണെയുടെ The Begum's Fortune (1879) എന്ന നോവലിലാണ്.

1903-ൽ കോൺസ്റ്റാന്റിൻ സിയോൾകോവ്സ്കി (1857–1935) Means of Reaction Devices പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ഈ പ്രബന്ധത്തിലാണ് ശൂന്യാകാശ വാഹനങ്ങൾ വിക്ഷേപിക്കുന്നതിന് റോക്കറ്റ് സാങ്കേതിക വിദ്യ ഉപയോഗിക്കേണ്ടതിനേക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ ആദ്യമായി പ്രസിദ്ധീകരിക്കപ്പെട്ടത്. ഒരു കൃത്രിമോപഗ്രഹത്തിന് ഭ്രമണപഥത്തിലെത്തുന്നതിനാവശ്യമായ പ്രവേഗം 8 കി.മീ./സെ. ആണെന്ന് കണക്കുകൂട്ടിയത് ഇദ്ദേഹമായിരുന്നു. മാത്രമല്ല, പല ഘട്ടങ്ങളുള്ളതും ഇന്ധനമായി ദ്രവ പ്രൊപ്പല്ലന്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതുമായ ഒരു റോക്കറ്റ് ഇതിനായി ഉപയോഗിക്കാം എന്നും അദ്ദേഹം വിഭാവനം ചെയ്തു. ദ്രാവക രൂപത്തിലുള്ള ഹൈഡ്രജനും ഓക്സിജനുമാണ് അദ്ദേഹം ഇന്ധനങ്ങളായി നിർദ്ദേശിച്ചത്. ഇതുകൂടാതെ മറ്റു സംയുകതങ്ങളും ഉപയോഗിക്കാനായേക്കും എന്നും അദ്ദേഹം കണക്കുകൂട്ടി.

1928-ൽ സ്ലോവേനിയക്കാരനായ ഹെർമൻ പോട്ടോക്നിക് (1892–1929) The Problem of Space Travel — The Rocket Motor എന്ന പുസ്തകം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ശൂന്യാകാശത്ത് മനുഷ്യന് ഒരു സ്ഥിര താമസ സൗകര്യ്ം ഒരുക്കുന്നതിനാവശ്യമായ ചില പദ്ധതികളായിരുന്നു ആ പുസ്തകത്തിലെ പ്രതിപാദ്യ വിഷയം. ഒരു സ്പേസ് സ്റ്റേഷൻ വിശദമായി വിഭാവനം ചെയ്യാനും അതിന്റെ ഭൂസ്ഥിര ഭ്രമണപഥം കണക്കു കൂട്ടാനും അദ്ദേഹത്തിനു കഴിഞ്ഞു. ഭൂമിയെ വലം വെക്കുന്ന ഒരു കൃത്രിമോപഗ്രഹം എപ്രകാരം വിശദമായ ഭൗമോപരിതല നിരീക്ഷണങ്ങൾക്കുപയോഗിക്കാം എന്നും, ശാസ്ത്ര പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തുന്നതിന് ശൂന്യാകാശത്തെ പ്രത്യേക സാഹചര്യങ്ങൾ എത്രമാത്രം ഉപയോഗപ്രദമാണെന്നും ഈ പുസ്തകത്തിലൂടെ അദ്ദേഹം വിശദമാക്കി. സിയോൾകോവ്സ്കി വിഭാവനം ചെയ്ത തരത്തിലുള്ള ഭൂസ്ഥിര കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങളെക്കുറിച്ചും, റേഡിയോ തരംഗങ്ങൾ മുഖാന്തരം അവയുമായി ആശയവിനിമയം ചെയ്യുന്നതെങ്ങനെ തുടങ്ങിയ വിശദമായ വിവരങ്ങൾ ഈ പുസ്തകത്തിൽ ഉൾപ്പെടുത്തിയിരുന്നു എങ്കിലും വാർത്താ വിനിമയാവശ്യങ്ങൾക്ക് കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുക എന്ന ആശയം ചർച്ച ചെയ്യപ്പെട്ടിരുന്നില്ല.

1945-ൽ Wireless World എന്ന മാസികയിൽ ഇംഗ്ലീഷ സയൻസ് ഫിക്ഷൻ എഴുത്തുകാരൻ കൂടിയായ ആർതർ സി. ക്ലാർക്ക് (1917–2008) തന്റെ ഒരു ലേഖനത്തിലൂടെ വാർത്താവിനിമയ ഉപഗ്രഹങ്ങൾ എങ്ങനെ വൻ തോതിലുള്ള ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളിൽ ഉപയോഗപ്പെടുത്താം എന്നതിനെക്കുറിച്ച് വിശദമായി പ്രദിപാദിക്കുകയുണ്ടായി.^[3] വിക്ഷേപണ സങ്കേതങ്ങൾ, വ്യത്യസ്ത ഭ്രമണപഥങ്ങൾ തുടങ്ങിയവയെ ക്ലാർക്ക് അപഗ്രഥിക്കുകയും, ഭൂമിയെ വലം വെക്കുന്ന കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങളുടെ ഒരു ശൃംഖല നിർമ്മിക്കുന്നത്, അതിവേഗ വാർത്താവിനിമയ സംവിധാനങ്ങൾക്ക് എപ്രകാരം പ്രയോജനപ്പെടുമെന്ന് ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുകയും ചെയ്തു. അതോടൊപ്പം തന്നെ, മൂന്നു ഭൂസ്ഥിര കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഭൂമിയെ മുഴുവനായി ഉൽക്കൊള്ളാൻ കഴിയുമെന്ന് അദ്ദേഹം അഭിപ്രായപ്പെടുകയും ചെയ്തു.

കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങളുടെ ചരിത്രം

1957, ഒക്ടോബർ 4-ന്, സോവിയറ്റ് യൂണിയൻ ആദ്യത്തെ കൃത്രിമോപഗ്രഹമായ സ്പുട്നിക് വിക്ഷേപിച്ചു. വിജയകരമായ ഈ വിക്ഷേപണത്തോടെ, സോവിയറ്റ് യൂണിയൻ സ്പുട്നിക് ബഹിരാകാശ പദ്ധതിക്കു തുടക്കം കുറിച്ചു. സെർജി കോറോലെവ് ആയിരുന്നു ഇതിന്റെ രൂപകൽപന നിർവഹിച്ചവരിൽ പ്രധാനി. സ്പുട്നിക്ക് പ്രോജക്ടോടു കൂടി അമേരിക്കൻ ഐക്യനാടുകളും റഷ്യയുമായുള്ള ബഹിരാകാശ മത്സരത്തിന് തുടക്കമാവുകയും ചെയ്തു. അന്തരീക്ഷത്തിലെ വിവിധ പാളികളിലെ സാന്ദ്രതയെക്കുറിച്ച് സ്പുട്നിക്-1 ന്റെ ഭ്രമണ വ്യതിയാനങ്ങളിലൂടെ പഠിക്കാൻ സാധിച്ചു. അതോടൊപ്പം, അയണോസ്ഫിയറിലെ റേഡിയോ തരംഗ വിതരണത്തെക്കുറിച്ചും സ്പുട്നിക്-1 നിർണ്ണായക വിവരങ്ങൾ ഭൂമിയിലെത്തിച്ചു.

ജീവനുള്ള ആദ്യത്തെ ബഹിരാകാശ സഞ്ചാരിയായ ലൈക എന്ന പട്ടിക്കുട്ടിയുമായി 1957, നവംബർ 3-നാണ് സ്പുട്നിക്ക് 2 വിക്ഷേപിക്കപ്പെട്ടത്.^[4] അതേസമയം ഒരുപറ്റം പരാജയങ്ങൾ നേരിടേണ്ടി വന്നെങ്കിലും, സ്പുട്നിക്-2 വിക്ഷേപണത്തിന് ഏകദേശം മൂന്നു മാസങ്ങൾക്കു ശേഷം അമേരിക്കൻ ഐക്യനാടുകൾ എക്സ്പ്ലോറർ-1-ലൂടെ ബഹിരാകാശ യജ്ഞത്തിനു തുടക്കം കുറിച്ചു. അമേരിക്കയുടെ ആദ്യ കൃത്രിമോപഗ്രഹമായ എക്സ്പ്ലോറർ 1958 ജനുവരി 31-നാണ് വിക്ഷേപിക്കപ്പെട്ടത്.^[5] 1961-ൽ, സ്പുട്നിക്-1 നെ വിക്ഷേപണത്തിന് മൂന്നര വർഷങ്ങൾക്കു ശേഷം, എയർഫോഴ്സ് NORAD-ന്റെയും NAVSPASUR-ന്റെയും ഉപകരണങ്ങളുടെ സഹായത്തോടെ ഭൂമിയെ വലം വെക്കുന്ന 155 ഉപഗ്രഹങ്ങളുടെ പട്ടിക തയ്യാറാക്കുകയുണ്ടായി.^[6]

ആദ്യകാല കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾ ഓരോന്നും ഒരോ തരത്തിൽ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യപ്പെട്ടതായിരുന്നു. ഭൂസ്ഥിര ഉപഗ്രഹങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള വാർത്താ വിനിമയം വർദ്ധിച്ചതോടെ, പ്രാമാണിക മാതൃകാ രൂപകൽപനകൾ (standardized models) ആവശ്യമായി വന്നു. ഒരോ പ്രത്യേക ആവശ്യങ്ങൾക്കും ഒരു മാതൃക എന്ന നിലയിലേക്ക് കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾ പ്രാമാണികവൽകരിക്കപ്പെട്ടു. കൃത്രിമോപഗ്രഹ ബസുകൾ (satellite buses) എന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഇത്തരം മാതൃകകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒന്നിൽ കൂടുതൽ കൃത്രിമോപഗ്രഹങ്ങൾ നിർമ്മിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്തു. HS-333 എന്ന മാതൃക അടിസ്ഥാനമാക്കി, 1972-ൽ വിക്ഷേപിക്കപ്പെട്ട ഭൂസ്ഥിര ഉപഗ്രഹമാണ് ഇത്തരത്തിലുള്ള ആദ്യത്തെ കൃത്രിമോപഗ്രഹം. ഭൂമിയെ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ഏറ്റവും വലിയ കൃത്രിമോപഗ്രഹം അന്താരാഷ്ട്ര ബഹിരാകാശനിലയമാണ്.