ఆంక్షల అడ్డుగోడలు అధిగమించి.. వినువీధిలోకి దిగ్విజయంగా.. ఇస్రో అమ్ముల పొదిలో జీఎస్ఎల్వీ

న్యూఢిల్లీ: ప్రచ్ఛన్న యుద్ధం ముగిసిన రోజులవి. సోవియట్ యూనియన్ కనుమరుగై రష్యా అవతరించిన సమయం అది. అంతరిక్ష పరిశోధనలో మరో అడుగు ముందుకు వేయకుండా భారత్‌ను నిలువరించేందుకు శతవిధాల ప్రయత్నించాయి అమెరికా, పశ్చిమ దేశాలు.

దీంతో భారత్‌లో ప్రత్యేకించి భారత అంతరిక్ష పరిశోధనా సంస్థ (ఇస్రో)లో పట్టుదల పెరిగింది. 1980వ దశకం చివరిలో మాజీ సోవియట్ అంతరిక్ష పరిశోధనా సంస్థ గ్లావ్కోస్మోస్‌తో ఇస్రో ఒప్పందం కుదుర్చుకున్నది. కానీ ఈ ఒప్పందం అమలు కాకుండా అమెరికా, దాని మిత్ర దేశాలు చేయాల్సిదంతా చేశాయి.

ఒకవేళ ఇస్రో ఒప్పందం అమలు జరిగి ఉంటే రెండు క్రయోజనిక్ ఇంజిన్లతోపాటు టెక్నాలజీ, నైపుణ్యాభివ్రుద్ధి కార్యక్రమం రూ.230 కోట్లకు లభించేవి. కానీ 2010 నాటి వరకు ఇస్రో జీఎస్ఎల్వీ రాకెట్ ను పొందలేక పోయింది. ఒకవైపు స్వదేశీ పరిజ్నానంతో జియో క్రయోజనిక్ శాటిలైట్ ఉపగ్రహ ప్రయోగానికి పరిశోధనలు సాగించింది. మరోవైపు పశ్చిమ దేశాలతోనూ, నాసాతోనూ సంయుక్త పరిశోధనలు సాగించింది.

రంగం సిద్ధం...

విస్తృతస్థాయి చర్చలు, వాణిజ్య ఒప్పందం మేరకు సోమవారం ఇస్రో ‘జీఎస్ఎల్వీ ఎంకే - 3' రాకెట్ ప్రయోగించేందుకు రంగం సిద్ధమైంది. మనిషికి గుండె ఎంత ఆధారమో ఈ రాకెట్‌కు క్రయోజనిక్
ఆధారం! భారత అంతరిక్ష పరిశోధన సంస్థ (ఇస్రో) ప్రతిష్ఠాత్మకంగా రూపొందించిన జియో సింక్రనస్‌ శాటిలైట్‌ లాంచ్‌ వెహికల్‌ (జీఎస్‌ఎల్‌వీ) మార్క్‌-3కి గుండెకాయ వంటిది. అందులోని అత్యంత శక్తిమంతమైన క్రయోజెనిక్‌ ఇంజినే. ప్రాణప్రదమైన ఈ శీతల యంత్ర తయారీకి భారత అంతరిక్ష పరిశోధన సంస్థ (ఇస్రో) సర్వశక్తులూ ఒడ్డాల్సి వచ్చింది. రెండు దశాబ్దాలుగా పలు వ్యయప్రయాసలు, అవమానాలు, వైఫల్యాలు, అంతర్జాతీయ ‘కన్నెర్ర'లు ఎదుర్కొన్న తర్వాత ఈ కీలక పరిజ్ఞానం భారత వశమైంది.

క్రయోజనిక్ అంటే..

రాకెట్లు ఘన, ద్రవ, వాయు రూపాల్లోని రసాయన ఇంధనాలతో నడుస్తాయి. మిగతా వాటితో పోలిస్తే వాయు ఇంధనాలను అధిక పీడనంతో కంప్రెస్‌ చేయాలి. అత్యంత శీతల ఉష్ణోగ్రత వద్ద చల్లబరచి, ద్రవ రూపంలోకి మార్చాలి. ఎక్కువ సాంద్రత సాధించడానికి ఇది అవసరం. వీటిని క్రయోజెనిక్‌ ద్రవ ఇంధనాలుగా పేర్కొంటారు. సాధారణ ద్రవ ఇంధనాలకు ఇవి భిన్నం. 120 కెల్విన్‌ (153 డిగ్రీల సెల్సియస్‌) కన్నా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు సంబంధించిన పరిజ్ఞానాన్ని క్రయోజెనిక్స్‌గా పేర్కొంటారు. క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌లో ప్రధానంగా ద్రవ హైడ్రోజన్‌ను ఇంధనంగా వాడతారు. ఇది మైనస్‌ 253 డిగ్రీల సెల్సియస్‌ వద్ద ద్రవ రూపంలోకి మారుతుంది. దీన్ని మండించడానికి ఆక్సిజన్‌ను ఆక్సిడైజర్‌గా ఉపయోగిస్తారు. ఇది మైనస్‌ 183 డిగ్రీల సెల్సియస్‌ వద్ద ద్రవంగా మారుతుంది. హైడ్రోజన్‌, ఆక్సిజన్‌లను విడివిడిగా ట్యాంకుల్లో భద్రపరచి, ఒక చాంబర్‌లో మండిస్తారు. ఈ క్రమంలో వెలువడే వేడి వాయువులు నాజిల్‌ ద్వారా బయటకు వెళ్లి.. రాకెట్‌ను ముందుకు నడిపేందుకు అవసరమైన శక్తిని ఇస్తాయి.

అంత సులువుకాదు

ఈ ఇంజిన్‌లో శీతలీకరణే ప్రధాన సమస్య. ఇంత చల్లదనాన్ని తట్టుకునేందుకు వీలుగా క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌లో ప్రత్యేక లోహ మిశ్రమాలతో తయారుచేసిన గొట్టాలు, ట్యాంకులు, పంప్‌లు తయారుచేయాలి. బయటి వాతావరణం తగలకుండా వాటికి ఉష్ణ రక్షణ కవచాలు ఏర్పాటు చేయాలి. క్రయో ఉష్ణోగ్రత కొనసాగేలా చూడాలి. ఎక్కడ తేడా వచ్చినా ఇంధన సరఫరా స్తంభించిపోయి.. ఇంజిన్‌ విఫలమవుతుంది. ఈ ఇంజిన్‌లో వాడే టర్బో పంప్‌.. ప్రతి సెకనుకు 18 కిలోల ఇంధనాన్ని థ్రస్ట్‌ చాంబర్‌లోకి పంపడానికి నిమిషానికి 40వేల సార్లు తిరుగుతుంది. తీవ్రస్థాయి ఉష్ణోగ్రత వైరుద్ధ్యాల మధ్య చివరి వరకూ ఈ సామర్థ్యం కొనసాగించడం పెద్ద సవాల్‌. సాధారణ ద్రవ ఇంజిన్లతో పోలిస్తే ఇవి.. తాము మండించుకునే ప్రతి కిలో ఇంధనానికి ఎక్కువ థ్రస్టును ఇస్తాయి. దీని స్పెసిఫిక్‌ ఇంపల్స్‌ (సమర్థత) చాలా ఎక్కువ. ఫలితంగా ఎక్కువ బరువును అంతరిక్షంలోకి మోసుకెళ్లగలవు.

జీఎస్ఎల్వీ సాంకేతిక పరిజ్నానం కోసం

క్రయో జనిక్ ఇంధనాల సాంద్రత ఎక్కువ. అందువల్ల తక్కువ చోటులో ఎక్కువ ఇంధనాలను మోసుకెళ్లవచ్చు. క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ ఆవశ్యకతను గుర్తించిన ఇస్రో.. తన జీఎస్‌ఎల్‌వీ రాకెట్ల కోసం ఈ పరిజ్ఞానాన్ని సాధించాలని 1980లో భావించింది. 1986 నుంచి దీనిపై ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాలు నిర్వహించింది. కాలయాపన నివారణకు నాటి సోవియట్‌ యూనియన్‌ నుంచి క్రయో ఇంజిన్‌ పరిజ్ఞానం పొందాలని భావించింది. సోవియట్‌ అంతరిక్ష సంస్థ గ్లోవ్‌కాస్మోస్‌తో 1991లో ఇస్రో ఒక ఒప్పందాన్ని కుదుర్చుకున్నది. దీని ప్రకారం.. వాడకానికి సిద్ధంగా ఉన్న దశలో రెండు క్రయో ఇంజిన్లను, దానితో ముడిపడి ఉన్న సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని రష్యా సరఫరా చేయాలి. ఆ తర్వాత సోవియట్‌ విచ్ఛిన్నమైంది. రష్యాలో ఏర్పడ్డ గందరగోళ పరిస్థితులను అమెరికా సొమ్ము చేసుకున్నది. క్రయో ఇంజిన్‌ పరిజ్ఞానాన్ని భారత్‌కు సరఫరా చేయవద్దని రష్యాలో నాటి బోరిస్‌ ఎల్సిన్‌ ప్రభుత్వంపై ఒత్తిడి చేసింది. ఈ పరిజ్ఞానం అంతరిక్ష అవసరాలతో పాటు సైనిక అవసరాలకూ వాడొచ్చని వాదించింది. నిజానికి అంతరిక్ష రంగంలో భారత్‌ ఎక్కడ పోటీ అవుతుందోనన్న ఆందోళనే దీనికి కారణం. అమెరికా ఒత్తిడితో రష్యా వెనుకంజ వేసింది. ప్రయోగానికి సిద్ధమైన దశలో ఉన్న ఏడు క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్ల సరఫరాకు అంగీకరించింది. వాటిని భారత్‌ జీఎస్‌ఎస్‌ఎల్‌వీ మార్క్‌-1లో ఉపయోగించింది. ఆ ఇంజిన్లలో మూడు విఫలమయ్యాయి.

సొంతంగా అభివ్రుద్దిపై ఇస్రో ఇలా

రష్యా మొండి చేయి చూపడంతో క్రయోజెనిక్‌ పరిజ్ఞానాన్ని సొంతంగా అభివృద్ధి చేసుకోవాలని ఇస్రో నిర్ణయించింది. సంస్థకు చెందిన లిక్విడ్‌ ప్రొపల్షన్‌ సిస్టమ్స్‌ సెంటర్‌, ఇస్రో ప్రొపల్షన్‌ కాంప్లెక్స్‌లలో ఇందుకు అవసరమైన ఏర్పాట్లు చేసింది. దేశీయ ప్రైవేట్ సంస్థలు కూడా ఇస్రోతో చేతులు కలిపాయి. ఇంధన నిల్వ, ఫిల్లింగ్‌ వ్యవస్థ, స్టేజ్‌ పరీక్ష వసతులు, క్రయో ఇంధనాల రవాణా, నిర్వహణ అధునాతన వసతులను ఇస్రో ఏర్పాటు చేసింది. శీతల ఉష్ణోగ్రతను తట్టుకునే మిశ్రమ లోహాలను ప్రభుత్వ రంగ సంస్థల సాయంతో రూపొందించింది.రెండు దశాబ్దాలపాటు ఎన్నో వ్యయ ప్రయాసలు కోర్చి దీనిపై పట్టు సాధించింది. జీఎస్‌ఎల్‌వీ మార్క్‌ - 2 కోసం సీ15 అనే దేశీయ క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ను తయారుచేసింది. వరుస వైఫల్యాల తర్వాత 2014 జనవరి 5న ఇది విజయవంతంగా పనిచేసింది. దీనికి తోడు భవిష్యత్‌ తరం భారీ వాహకనౌక కోసం చౌకైన, పర్యావరణ అనుకూల సెమీ-క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ను ఇస్రో అభివృద్ధి చేస్తోంది. ఇది ఏకంగా 2వేల కిలో న్యూటన్ల థ్రస్టును ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ప్రస్తుత వాహకనౌకల్లోని కోర్‌ దశలను తొలగించి, ఈ ఇంజిన్లను అమరుస్తారు. దీనివల్ల ఇవి ఎక్కువ బరువును మోసుకెళ్లగలుగుతాయి.

క్రయోజనిక్ వినియోగంలో వైఫల్యాలివి

క్రయోజెనిక్‌ దశతో జీఎస్‌ఎల్‌వీని తొలిసారిగా 2001లో ప్రయోగించగా విఫలమైంది. ఆ తర్వాత 14 ఏళ్లలో 8సార్లు దీన్ని ప్రయోగించారు. వాటిలో ఐదింటిలో రష్యా క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ వాడారు. మిగతా మూడింటిలో దేశీయ యంత్రాన్ని ఉపయోగించారు. వీటిలో మూడు విజయవంతం కాగా.. నాలుగు విఫలమయ్యాయి. ఒకటి పాక్షిక విజయాన్ని నమోదు చేసింది. రష్యా ఇంజిన్‌తో తొలి విజయం 2003 మేలో చోటుచేసుకుంది. దేశీయ క్రయో ఇంజిన్‌ 2014 జనవరిలో దిగ్విజయమైంది. 2014లో జీఎస్‌ఎల్‌వీ మార్క్‌-3ని ప్రయోగించినా అందులో డమ్మీ క్రయో ఇంజిన్‌ను వాడారు. జీఎస్‌ఎల్‌వీని సాకారం చేయకూడదన్న ఉద్దేశంతో క్రయోజెనిక్‌ పరిజ్ఞానాన్ని భారత్‌కు దక్కకుండా చేయాలని నాడు అమెరికా వ్యూహ రచన చేసింది. నేడు అదే వాహకనౌక.. ఇరు దేశాల అంతరిక్ష మైత్రికి తార్కాణంగా నిలవబోతోంది. భూ పరిశీలన కోసం భారత్‌-అమెరికాలు రూపొందిస్తున్న ‘నిసార్‌' ఉపగ్రహం 2021లో జీఎస్‌ఎల్‌వీ ద్వారా కక్ష్యలోకి చేరనున్నది.

శక్తిమంతమైన ఇంజిన్‌

జీఎస్‌ఎల్‌వీ మార్క్‌-2.. రెండున్నర టన్నుల బరువును మాత్రమే జీటీవోలోకి మోసుకెళ్లగలదు. 4 టన్నులను కక్ష్యలోకి తరలించడానికి ఇస్రో రూపొందించిన జీఎస్‌ఎల్‌వీ మార్క్‌-3 కోసం మరింత శక్తిమంతమైన ఇంజిన్‌ అవసరం. ఈ నేపథ్యంలో ఇస్రో సీ25 క్రయోజెనిక్‌ ఇంజిన్‌ను అభివృద్ధి చేసింది. ఇది శూన్యంలో దాదాపు 200 కిలోన్యూటన్ల థ్రస్టును అందిస్తుంది. దీని స్పెసిఫిక్‌ ఇంపల్స్‌ 434 సెకన్లుగా ఉంది. రష్యా క్రయో ఇంజిన్‌ తరహాలో సీ15 కూడా ‘స్టేజ్డ్‌ కంబషన్‌ సైకిల్‌' అనే పరిజ్ఞానం ఆధారంగా పనిచేస్తుంది. అయితే సీ25 కోసం మరింత మెరుగైన ‘గ్యాస్‌ జనరేటర్‌ సైకిల్‌' పరిజ్ఞానాన్ని ఇస్రో ఉపయోగించింది. ‘స్టేజ్డ్‌ కంబషన్‌ సైకిల్‌'తో పోలిస్తే ఇందులో ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. ప్రజ్వలన చాంబర్‌లోకి ఎగ్జాస్ట్‌ను ప్రవేశపెట్టడం వల్ల తలెత్తే వ్యతిరేక పీడనం ఇక్కడ ఉండదు. ఫలితంగా టర్బైన్‌ డిజైన్‌ సులువవుతుంది. అంతిమంగా తేలికైన, తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన ఇంజిన్‌ సమకూరుతుంది. స్టేజ్డ్‌ కంబషన్‌ సైకిల్‌లో యంత్రం మొత్తాన్నీ ఒకే యూనిట్‌గా పరీక్షించాల్సి ఉంటుంది. గ్యాస్‌ జనరేటర్‌ సైకిల్‌లో ఇంజిన్‌లోని భాగాలను విడివిడిగా పరీక్షించి, ఆ తర్వాత ఒక్కటిగా కూర్చవచ్చు. సీఈ-20 ఇంజిన్‌ను, దాని విడిభాగాలను ఇస్రో 200సార్లు పరీక్షించింది. అంతరిక్షాన్ని పోలిన వాతావరణంలో పరీక్షల కోసం రూ.450 కోట్లతో హై ఆల్టిట్యూటడ్‌ టెస్ట్‌ (హ్యాట్‌) కేంద్రాన్ని ఇస్రో ఏర్పాటు చేసింది.

English summary

Even though the US blocked the transfer of cryogenic technology to India towards the end of the Cold War, ISRO has much to gain today from working closely with the West and with NASA.