नासाच्या अंतराळवीर सुनीता विल्यम्स आणि बॅरी विल्मोर जूनपासून अवकाशात अडकले आहेत. दोन्ही अंतराळवीर बोईंग स्टारलाइनर या व्यावसायिक अवकाशयानाने ५ जून रोजी आंतरराष्ट्रीय अंतराळ स्थानकावर पोहोचले होते. अंतराळयान पुढे ढकलणाऱ्या यंत्रणेत (प्रोपल्शन सिस्टीम) वापरण्यात येणाऱ्या हेलियम गॅसची गळती आणि थ्रस्टर्समध्ये निर्माण झालेल्या अडचणी यामुळे अडकलेले बोईंगचे स्टारलाइनर अंतराळ यान नुकतेच न्यू मेक्सिकोच्या वाळवंटात कोणत्याही क्रू सदस्याविना रिकामे उतरवण्यात आले. यापूर्वीच्या मोहिमांवर हेलियम गळतीचा परिणाम झाला आहे. त्यात इस्रोचे चंद्रयान २ आणि ‘ईएसए’चे एरियन ५ यांचा समावेश आहे. अंतराळयानामध्ये हेलियम का वापरतात, आणि त्याचा वापर करणे इतके अवघड का आहे, हे जाणून घेऊ.
हजारपेक्षा जास्त प्रीमियम लेखांचा आस्वाद घ्या ई-पेपर अर्काइव्हचा पूर्ण अॅक्सेस कार्यक्रमांमध्ये निवडक सदस्यांना सहभागी होण्याची संधी ई-पेपर डाउनलोड करण्याची सुविधा
हेलियम वायू का महत्त्वाचा?
हेलियम निष्क्रिय असून त्याची इतर पदार्थांशी चटकन अभिक्रिया होत नाही. तसेच तो ज्वलनशील नाही. त्याचा अणुक्रमांक २ असल्यामुळे हायड्रोजन नंतर दुसरा सर्वांत हलका घटक हेलियम आहे. अंतराळयानाला कक्षेत पोहोचण्यासाठी आणि त्या कक्षेत स्थिरावण्यासाठी रॉकेटला विशिष्ट वेग आणि उंची गाठावी लागते. वजनाने जड असणाऱ्या अंतराळयानाला अधिक ऊर्जेची आवश्यकता असते. त्यासाठी केवळ इंधनाचा वापर वाढत नाही तर अधिक शक्तिशाली इंजिनांचीही आवश्यकता असते. ते विकसित करणे, त्याची चाचणी करणे आणि देखभाल करणे अधिक महाग असते. हेलियमचा उत्कलन बिंदू (-२६८.९ डिग्री सेल्सिअस किंवा -४५२ डिग्री फॅरेनाइट) आहे, ज्यामुळे अति-थंड वातावरणातही हेलियम वायूरूपात राहू शकतो. हेलियमचे हे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य असल्याने अनेक रॉकेट इंधने त्या तापमान श्रेणीमध्ये साठवले जातात. हेलियम वायू बिनविषारी आहे, परंतु तो श्वसनासाठी वापरता येत नाही.
हेही वाचा >>> विश्लेषण : दरवर्षी जवळपास दीड लाख लोक ज्यामुळे प्राणाला मुकतात ते रस्‍ते अपघात कमी कसे होणार?
हेलियमचा वापर कसा करतात?
हेलियम वायूचा वापर हा यानाच्या अंतराळातल्या वावरामध्ये, यानाला दिशा देण्यासाठी केला जातो. शिवाय पृथ्वीवर परतताना वातावरणात शिरतानाची यानाची गती कमी करण्यासाठीही हेलियम वायू महत्त्वाचा असतो. हेलियमचा वापर इंधन टाक्यांमध्ये योग्य दाब निर्माण करण्यासाठी केला जातो, ज्यामुळे रॉकेटच्या इंजिनामध्ये कोणत्याही व्यत्ययाशिवाय इंधनाचा प्रवाह सुरू राहतो. अंतराळयानाच्या इंजिनमध्ये इंधन आणि ऑक्सिडायझर जळत असल्याने, हेलियम टाक्यांमधील रिकाम्या जागा भरतो. आतील एकूण दाब कायम ठेवतो. हेलियम निष्क्रिय वायू असल्यामुळे तो इंधन टाक्यांच्या अवशिष्ट सामग्रीमध्ये सुरक्षितपणे मिसळू शकतो.
गळतीची शक्यता का?
हेलियमच्या अणूचा आकार लहान आणि रेण्वीय वजन (मोलेक्युलर वेट) कमी असल्याने त्याचे अणू हे साठवण टाक्या आणि इंधन प्रणालींमधील फट किंवा जोडणीमधून बाहेर पडू शकतात. परंतु पृथ्वीच्या वातावरणात हेलियमचे प्रमाण फारच कमी असल्यामुळे, गळती सहज शोधता येते. मे मध्ये, बोईंगचे स्टारलाइनर अंतराळयान प्रक्षेपित करण्याच्या काही तासांपूर्वी, अंतराळयानाच्या आत असलेल्या लहान सेन्सर्सनी स्टारलाइनरच्या थ्रस्टर्सपैकी एकावर हेलियमची गळती दाखवून दिली होती. पण त्याचा फारसा परिणाम होणार नाही असे नासाच्या इंजिनियर्सना वाटले आणि त्यामुळेच हे उड्डाण करण्यात आले. जूनमध्ये स्टारलाइनरच्या प्रक्षेपणानंतर अंतराळात हेलियमची अतिरिक्त गळती आढळून आली. त्यामुळे स्टारलाइनरला त्याच्या क्रूशिवाय पृथ्वीवर परत आणण्याचा निर्णय नासाने घेतला.
हेही वाचा >>> जिथून करोना पसरला त्याच वुहान प्रयोगशाळेत तयार झाली लसीची मात्रा, काय आहे याचं महत्त्व?
काही अभियंत्यांच्या म्हणण्यानुसार, अंतराळ संबंधी प्रणालींमध्ये हेलियम गळतीच्या वारंवारतेने झडप रचना आणि अधिक अचूक ‘वाल्व-टाइटनिंग’ यंत्रणेमध्ये नावीन्य आणण्याची आवश्यकता आहे.
हेलियमऐवजी दुसरे पर्याय आहेत का?
काही अंतराळयान प्रक्षेपक कंपन्यांनी ॲरगॉन आणि नायट्रोजनसारख्या वायूंवर प्रयोग केले आहेत. हे वायूदेखील निष्क्रिय आहेत आणि काही प्रमाणात स्वस्तही आहेत. मात्र, या उद्योगात हेलियमचा वापरच अधिक होतो.
युरोपमधील कंपनीच्या नवीन एरियन ५ रॉकेटमध्ये एक नवीन दाब प्रणाली वापरण्यात आली. ज्यात द्रव ऑक्सिजन आणि हायड्रोजनचा वापर करण्यात आला होता. मात्र, जुलैमध्ये एरियन ५ च्या अंतिम टप्प्यात ही प्रणाली अंतराळात अयशस्वी ठरली. त्यामुळे हेलियमऐवजी इतर पर्यायांचा शोध सुरूच आहे.
हेलियम वायू का महत्त्वाचा?
हेलियम निष्क्रिय असून त्याची इतर पदार्थांशी चटकन अभिक्रिया होत नाही. तसेच तो ज्वलनशील नाही. त्याचा अणुक्रमांक २ असल्यामुळे हायड्रोजन नंतर दुसरा सर्वांत हलका घटक हेलियम आहे. अंतराळयानाला कक्षेत पोहोचण्यासाठी आणि त्या कक्षेत स्थिरावण्यासाठी रॉकेटला विशिष्ट वेग आणि उंची गाठावी लागते. वजनाने जड असणाऱ्या अंतराळयानाला अधिक ऊर्जेची आवश्यकता असते. त्यासाठी केवळ इंधनाचा वापर वाढत नाही तर अधिक शक्तिशाली इंजिनांचीही आवश्यकता असते. ते विकसित करणे, त्याची चाचणी करणे आणि देखभाल करणे अधिक महाग असते. हेलियमचा उत्कलन बिंदू (-२६८.९ डिग्री सेल्सिअस किंवा -४५२ डिग्री फॅरेनाइट) आहे, ज्यामुळे अति-थंड वातावरणातही हेलियम वायूरूपात राहू शकतो. हेलियमचे हे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य असल्याने अनेक रॉकेट इंधने त्या तापमान श्रेणीमध्ये साठवले जातात. हेलियम वायू बिनविषारी आहे, परंतु तो श्वसनासाठी वापरता येत नाही.
हेही वाचा >>> विश्लेषण : दरवर्षी जवळपास दीड लाख लोक ज्यामुळे प्राणाला मुकतात ते रस्‍ते अपघात कमी कसे होणार?
हेलियमचा वापर कसा करतात?
हेलियम वायूचा वापर हा यानाच्या अंतराळातल्या वावरामध्ये, यानाला दिशा देण्यासाठी केला जातो. शिवाय पृथ्वीवर परतताना वातावरणात शिरतानाची यानाची गती कमी करण्यासाठीही हेलियम वायू महत्त्वाचा असतो. हेलियमचा वापर इंधन टाक्यांमध्ये योग्य दाब निर्माण करण्यासाठी केला जातो, ज्यामुळे रॉकेटच्या इंजिनामध्ये कोणत्याही व्यत्ययाशिवाय इंधनाचा प्रवाह सुरू राहतो. अंतराळयानाच्या इंजिनमध्ये इंधन आणि ऑक्सिडायझर जळत असल्याने, हेलियम टाक्यांमधील रिकाम्या जागा भरतो. आतील एकूण दाब कायम ठेवतो. हेलियम निष्क्रिय वायू असल्यामुळे तो इंधन टाक्यांच्या अवशिष्ट सामग्रीमध्ये सुरक्षितपणे मिसळू शकतो.
गळतीची शक्यता का?
हेलियमच्या अणूचा आकार लहान आणि रेण्वीय वजन (मोलेक्युलर वेट) कमी असल्याने त्याचे अणू हे साठवण टाक्या आणि इंधन प्रणालींमधील फट किंवा जोडणीमधून बाहेर पडू शकतात. परंतु पृथ्वीच्या वातावरणात हेलियमचे प्रमाण फारच कमी असल्यामुळे, गळती सहज शोधता येते. मे मध्ये, बोईंगचे स्टारलाइनर अंतराळयान प्रक्षेपित करण्याच्या काही तासांपूर्वी, अंतराळयानाच्या आत असलेल्या लहान सेन्सर्सनी स्टारलाइनरच्या थ्रस्टर्सपैकी एकावर हेलियमची गळती दाखवून दिली होती. पण त्याचा फारसा परिणाम होणार नाही असे नासाच्या इंजिनियर्सना वाटले आणि त्यामुळेच हे उड्डाण करण्यात आले. जूनमध्ये स्टारलाइनरच्या प्रक्षेपणानंतर अंतराळात हेलियमची अतिरिक्त गळती आढळून आली. त्यामुळे स्टारलाइनरला त्याच्या क्रूशिवाय पृथ्वीवर परत आणण्याचा निर्णय नासाने घेतला.
हेही वाचा >>> जिथून करोना पसरला त्याच वुहान प्रयोगशाळेत तयार झाली लसीची मात्रा, काय आहे याचं महत्त्व?
काही अभियंत्यांच्या म्हणण्यानुसार, अंतराळ संबंधी प्रणालींमध्ये हेलियम गळतीच्या वारंवारतेने झडप रचना आणि अधिक अचूक ‘वाल्व-टाइटनिंग’ यंत्रणेमध्ये नावीन्य आणण्याची आवश्यकता आहे.
हेलियमऐवजी दुसरे पर्याय आहेत का?
काही अंतराळयान प्रक्षेपक कंपन्यांनी ॲरगॉन आणि नायट्रोजनसारख्या वायूंवर प्रयोग केले आहेत. हे वायूदेखील निष्क्रिय आहेत आणि काही प्रमाणात स्वस्तही आहेत. मात्र, या उद्योगात हेलियमचा वापरच अधिक होतो.
युरोपमधील कंपनीच्या नवीन एरियन ५ रॉकेटमध्ये एक नवीन दाब प्रणाली वापरण्यात आली. ज्यात द्रव ऑक्सिजन आणि हायड्रोजनचा वापर करण्यात आला होता. मात्र, जुलैमध्ये एरियन ५ च्या अंतिम टप्प्यात ही प्रणाली अंतराळात अयशस्वी ठरली. त्यामुळे हेलियमऐवजी इतर पर्यायांचा शोध सुरूच आहे.
