क्षेपणास्त्र उडणार नाही… पण त्याची ‘उड्डाण परीक्षा’ होणार!
हैदराबादमध्ये DRDO एक असा प्रचंड बोगदा उभारण्याच्या दिशेने पुढे जात आहे, ज्यात क्षेपणास्त्र जागेवर स्थिर असेल—पण त्याच्या अंगावरून हवा आवाजाच्या वेगापेक्षाही कितीतरी वेगाने धावेल.
आणि त्या काही क्षणांत वैज्ञानिकांना कळेल—प्रत्यक्ष आकाशात झेपावल्यावर हे क्षेपणास्त्र कसे वागणार आहे!
या अद्भुत प्रयोगशाळेला म्हणतात Trisonic Wind Tunnel.
Trisonic Wind Tunnel भारतात पहिल्यांदाच तयार होत नाही. बेंगळुरूमधील CSIR-NAL ची 1.2 मीटर Trisonic Wind Tunnel 1960च्या दशकापासून कार्यरत आहे. तेजसपासून अग्नी, पृथ्वी, आकाश, ब्रह्मोस, PSLV आणि GSLV पर्यंत अनेक भारतीय कार्यक्रमांच्या विकासात या सुविधेने महत्त्वाची भूमिका बजावली आहे.
इतकेच नव्हे, तर ISRO ने तिरुवनंतपुरमच्या Vikram Sarabhai Space Centre मध्ये सुमारे 160 मीटर लांबीची अत्याधुनिक Trisonic Wind Tunnel उभारली आहे. ती Mach 0.2 पासून Mach 4 पर्यंतच्या परिस्थिती निर्माण करू शकते.
मग हैदराबादमध्ये आणखी एक Trisonic Wind Tunnel कशासाठी?
इथेच या बातमीचे खरे महत्त्व आहे.
हैदराबाद हा भारताच्या missile-development ecosystem चा अत्यंत महत्त्वाचा केंद्रबिंदू आहे. DRDO च्या याच परिसरात क्षेपणास्त्रांशी संबंधित Guidance, Navigation, Control, Avionics, Seekers आणि इतर अनेक अत्याधुनिक प्रणालींवर काम केले जाते.
आता याच ecosystem मध्ये मोठी Trisonic Wind Tunnel उभारण्याची प्रक्रिया पुढे जात आहे. उपलब्ध निविदा माहितीनुसार 1.6 मीटर × 1.6 मीटर Trisonic Wind Tunnel उभारण्याची योजना आहे; RCI येथे तिच्यासाठी Detailed Engineering, Design Drawings आणि Soil Investigation यांचीही प्रक्रिया सुरू झाली आहे.
म्हणजे काय?
क्षेपणास्त्राचे ‘मेंदू’ आणि त्याला नियंत्रित करणाऱ्या प्रणाली जिथे विकसित होतात, त्याच परिसरात त्याच्या शरीरावर प्रचंड वेगाची हवा काय परिणाम करते हे तपासण्याची अत्याधुनिक क्षमता अधिक जवळ उपलब्ध होणार आहे.
याचे महत्त्व समजण्यासाठी आधी Wind Tunnel म्हणजे काय ते पाहू.
समजा भारत नवीन क्षेपणास्त्र तयार करत आहे.
त्याचे प्रत्यक्ष प्रक्षेपण करणे ही अत्यंत महागडी आणि गुंतागुंतीची परीक्षा आहे. त्याऐवजी आधी त्या क्षेपणास्त्राचे छोटे, अत्यंत अचूक Model तयार केले जाते.
ते एका बंद बोगद्यात स्थिर ठेवले जाते.
आणि मग क्षेपणास्त्राला हवेतून वेगाने नेण्याऐवजी हवा प्रचंड वेगाने क्षेपणास्त्राच्या भोवती सोडली जाते!
विज्ञानाच्या दृष्टीने परिणाम जवळपास तोच—क्षेपणास्त्र हवेतून जात आहे की हवा क्षेपणास्त्राभोवती जात आहे.
अशा प्रयोगातून वैज्ञानिकांना Drag, Lift, Pressure, Shock Waves, Stability आणि Flow Separation यासारख्या अनेक गोष्टींची माहिती मिळते.
पण हे शब्द काय सांगतात?
Drag म्हणजे वेगाने पुढे जाणाऱ्या वस्तूला हवा मागे खेचते ती शक्ती.
Lift म्हणजे हवेच्या प्रवाहामुळे निर्माण होणारी वरच्या किंवा इतर दिशेची aerodynamic force.
Pressure Distribution म्हणजे क्षेपणास्त्राच्या नाकावर, शरीरावर आणि पंखांवर हवेचा दबाव नेमका कुठे आणि किती पडत आहे याचा नकाशा.
आणि Shock Wave?
इथे गोष्ट आणखी रंजक होते.
विमान किंवा क्षेपणास्त्र आवाजाच्या वेगाच्या जवळ पोहोचले की त्याच्या भोवतालच्या हवेचे वर्तन बदलू लागते. हवेचा दाब, घनता आणि वेग यामध्ये अचानक बदल घडवणाऱ्या अतिशय पातळ लहरी तयार होतात.
त्यांनाच Shock Waves म्हणतात.
म्हणूनच Mach हा शब्द महत्त्वाचा.
Mach 1 म्हणजे त्या परिस्थितीतील आवाजाचा वेग. Mach 2 म्हणजे त्याच्या दुप्पट वेग. Mach 4 म्हणजे चारपट वेग.
आता ‘Trisonic’ म्हणजे Mach 3 असा अर्थ मात्र नाही!
Trisonic म्हणजे एकाच Wind Tunnel मध्ये तीन वेगक्षेत्रांचा अभ्यास करता येणे—Subsonic, म्हणजे आवाजापेक्षा कमी वेग; Transonic, म्हणजे आवाजाच्या वेगाच्या आसपासचा अत्यंत गुंतागुंतीचा प्रदेश; आणि Supersonic, म्हणजे आवाजापेक्षा जास्त वेग.
यातील Transonic भाग विशेष डोकेदुखीचा असतो.
कारण एखादे क्षेपणास्त्र Mach 0.8 ला अतिशय स्थिर असले, तरी Mach 1 च्या आसपास त्याच्या भोवती Shock Waves निर्माण झाल्यावर त्याचे वर्तन बदलू शकते.
त्याचा Drag बदलू शकतो. कंपने वाढू शकतात. त्याचा तोल बिघडू शकतो. त्याच्या नियंत्रणासाठी वापरलेले पंख अपेक्षेप्रमाणे काम करतीलच असे नाही.
मग वैज्ञानिक काय करतात?
क्षेपणास्त्रावरील Fins म्हणजे त्याला स्थिर ठेवण्यास आणि दिशा बदलण्यास मदत करणारे पंख. Canards म्हणजे साधारणपणे पुढील भागाजवळ असणारे छोटे नियंत्रक पृष्ठभाग.
त्यांचा आकार बदलून पाहा.
त्यांची जागा बदलून पाहा.
नाक अधिक टोकदार करून पाहा.
थोडे गोलाकार करून पाहा.
आणि प्रत्येक नवीन रचना पुन्हा Wind Tunnel मध्ये तपासा.
कारण हवेला आपली रचना आवडली की नाही हे संगणकाच्या चित्रावरून नव्हे, तर प्रत्यक्ष मोजमापातूनही समजले पाहिजे!
इथे आणखी एक शब्द येतो—Flow Separation.
क्षेपणास्त्राच्या पृष्ठभागावरून वाहणारी हवा त्याला चिकटून सुरळीत पुढे जात असेल तर उत्तम. पण काही परिस्थितीत ती अचानक पृष्ठभागापासून वेगळी होऊ शकते.
त्यामुळे Drag वाढू शकतो, नियंत्रण बदलू शकते आणि Stability वर परिणाम होऊ शकतो.
Pitch, Yaw आणि Roll हेही याच उड्डाणाच्या भाषेतील तीन महत्त्वाचे शब्द.
क्षेपणास्त्राचे नाक वर-खाली होणे म्हणजे Pitch.
नाक डावीकडे-उजवीकडे वळणे म्हणजे Yaw.
आणि स्वतःच्या लांबीच्या अक्षाभोवती फिरणे म्हणजे Roll.
या तिन्ही हालचाली नियंत्रणात राहिल्या पाहिजेत.
आणखी एक प्रसिद्ध शब्द आहे—Max Q.
रॉकेट वर जात असताना त्याचा वेग वाढत जातो; पण उंची वाढल्यामुळे हवा विरळ होत जाते. या दोन गोष्टींच्या संयोगातून एका क्षणी रॉकेटवरचा Dynamic Pressure सर्वाधिक होतो.
तो क्षण म्हणजे Max Q.
त्यावेळी वाहनाच्या संरचनेवर मोठा aerodynamic ताण येऊ शकतो.
पण मग प्रश्न पडतो—आज सुपरकॉम्प्युटर आहेत, तर एवढा मोठा Wind Tunnel कशाला?
त्यासाठी CFD नावाचे तंत्रज्ञान आहे—Computational Fluid Dynamics.
सोप्या भाषेत सांगायचे तर संगणकात क्षेपणास्त्राचे आभासी मॉडेल तयार करायचे आणि त्याच्या भोवती हवा कशी वाहील याची गणिती Simulation करायची.
हे विलक्षण शक्तिशाली तंत्रज्ञान आहे.
पण Simulation शेवटी गणिती Model असते.
म्हणून संगणक सांगतो ते प्रत्यक्ष जगात खरे ठरते का, हे तपासण्यासाठी Wind Tunnel मधील प्रयोग अत्यंत महत्त्वाचे असतात.
आधुनिक विमान किंवा क्षेपणास्त्राचा प्रवास म्हणून साधारण असा असतो—
संगणकावर Design.
CFD मध्ये Simulation.
Wind Tunnel मध्ये Model Testing.
रचनेत बदल.
पुन्हा Testing.
आणि त्यानंतरच अत्यंत महागड्या प्रत्यक्ष Flight Tests कडे प्रवास.
म्हणून हैदराबादमध्ये होणारी ही सुविधा म्हणजे भारताने Wind Tunnel तंत्रज्ञान प्रथमच मिळवले अशी कथा नाही.
उलट ती त्यापेक्षा अधिक परिपक्व भारताची कथा आहे.
आपल्याकडे बेंगळुरूमध्ये अनेक राष्ट्रीय aerospace programmes घडवणारी जुनी आणि सिद्ध क्षमता आहे. ISRO ने तिरुवनंतपुरममध्ये पुढील पिढीच्या अंतराळयानांसाठी अत्याधुनिक Trisonic सुविधा उभी केली आहे.
आणि आता DRDO च्या हैदराबादमधील missile-development ecosystem मध्येही अशी स्वतंत्र मोठी चाचणीक्षमता विकसित करण्याची दिशा स्पष्ट दिसत आहे.
वैज्ञानिक प्रगती म्हणजे केवळ एखादे नवीन क्षेपणास्त्र जगाला दाखवणे नव्हे.
त्याच्या कित्येक वर्षे आधी कुठेतरी प्रयोगशाळेत एक संगणक उभा राहतो, एखादा Simulator तयार होतो, एखादी Test Facility बांधली जाते आणि अशाच एखाद्या प्रचंड Wind Tunnel मध्ये एका छोट्याशा Model वर हजारो प्रयोग सुरू होतात.
जगाला शेवटी क्षेपणास्त्र दिसते.
पण त्या यशामागे उभ्या असलेल्या अशा प्रयोगशाळा सहसा दिसत नाहीत.
कदाचित आत्मनिर्भरतेची खरी सुरुवात अंतिम शस्त्रापासून होतच नाही—ती असे शस्त्र स्वतः डिझाइन, तपासणे, चुका शोधणे आणि पुन्हा सुधारण्याची क्षमता निर्माण करण्यापासून होते.
तुम्हाला काय वाटते—भारताच्या वैज्ञानिक प्रगतीचे मोजमाप आपण तयार केलेल्या क्षेपणास्त्रांच्या संख्येने करावे, की अशी क्षेपणास्त्रे स्वतंत्रपणे विकसित करण्यासाठी देशात निर्माण होत असलेल्या क्षमतेने?
©संतोष कारखानीस
संदर्भ
१ > https://eprocure.gov.in/eprocure/app?component=$DirectLink&page=FrontEndTendersByOrganisation&service=direct&sp=SmbwVV79fh1aJwmkRLeGcOkewFzMlMQiwWhMSCb%2FoLQil5pB%2FqiSgtU64VI1ixFTq
२ > https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/tuntype.html
३ > https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/tuntype.html
४ > https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/role-of-the-mach-number/
५ > https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/dynamic-pressure-2/
६ > https://drdo.gov.in/drdo/en/offerings/technology-foresight/guidance-navigation
७ > https://www.nasa.gov/analysis-applications-wind-tunnel-studies/
८ > https://nal.res.in/en/node/1061
#DRDO #IndianScience #AerospaceTechnology #AtmanirbharBharat #trisonicwindtunnel
.jpg)