इसरो क्रायोजेनिक प्रोपल्शन और रॉकेट तकनीक
स्रोत:द हिंदू ↗
क्यों मायने रखता है
UPSC अक्सर भारतीय वैज्ञानिकों की उपलब्धियों और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी (GS3) में हुई प्रगति का परीक्षण करता है। क्रायोजेनिक और सेमी-क्रायोजेनिक इंजनों के विकास और LVM3 जैसे लॉन्च व्हीकल में उनके अनुप्रयोगों को समझना प्रारंभिक (Prelims) और मुख्य (Mains) परीक्षा (अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी) दोनों के लिए आवश्यक है।
सारांश
यह लेख एक प्रतिष्ठित भारतीय अंतरिक्ष वैज्ञानिक और ISRO के लिक्विड प्रोपल्शन सिस्टम सेंटर (LPSC) के निदेशक वी. नारायणन का परिचय देता है। रॉकेट प्रोपल्शन के विशेषज्ञ के रूप में प्रसिद्ध, उन्होंने ठोस, तरल, क्रायोजेनिक और सेमी-क्रायोजेनिक इंजनों के अनुसंधान और विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। ये उन्नत प्रोपल्शन प्रौद्योगिकियां ISRO के प्रमुख लॉन्च वाहनों जैसे PSLV, GSLV और LVM3 को शक्ति प्रदान करती हैं, और चंद्रयान तथा गगनयान मानव अंतरिक्ष उड़ान कार्यक्रम जैसे उच्च-स्तरीय राष्ट्रीय अंतरिक्ष मिशनों के लिए आधार स्तंभ के रूप में कार्य करती हैं।
मुख्य बिंदु
- वी. नारायणन एक प्रतिष्ठित अंतरिक्ष वैज्ञानिक और ISRO के लिक्विड प्रोपल्शन सिस्टम्स सेंटर (LPSC) के निदेशक हैं।
- He has extensive expertise in developing solid, liquid, cryogenic, and semi-cryogenic rocket propulsion systems.
- उनका नेतृत्व और तकनीकी योगदान भारत के वर्कहॉर्स और हेवी-लिफ्ट लॉन्च वाहनों की सफलता में महत्वपूर्ण रहे हैं, जिनमें PSLV, GSLV और LVM3 (GSLV Mk-III) शामिल हैं।
- उनकी टीम द्वारा विकसित उन्नत प्रणोदन प्रणालियाँ भारत के प्रमुख अंतरिक्ष अन्वेषण प्रयासों की सफलता के लिए महत्वपूर्ण हैं, जिनमें चंद्रयान चंद्र मिशन और आगामी गगनयान मानव अंतरिक्ष उड़ान कार्यक्रम शामिल हैं।
महत्वपूर्ण शब्द
गगनयान
भारत का पहला मानव अंतरिक्ष उड़ान मिशन जिसका लक्ष्य तीन सदस्यीय दल को 400 किमी की निचली पृथ्वी कक्षा (Low Earth Orbit) में तीन दिनों के लिए भेजना और उन्हें सुरक्षित रूप से पृथ्वी पर वापस लाना है।
UPSC context
GS Paper III (Space Tech); स्वदेशी ह्यूमन-रेटेड लॉन्च क्षमताओं और मानवयुक्त मिशनों में भारत की वैश्विक स्थिति का परीक्षण करता है।
क्रायोजेनिक इंजन
एक रॉकेट इंजन जो रॉकेट के ऊपरी चरणों में उच्च दक्षता के लिए अत्यंत निम्न तापमान पर संग्रहित द्रवीकृत गैसों—सामान्यतः तरल हाइड्रोजन (ईंधन) और तरल ऑक्सीजन (ऑक्सीकारक)—का उपयोग करता है।
UPSC context
GS पेपर III (विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी); हैवी-लिफ्ट रॉकेट प्रोपल्शन और जटिल तकनीक के स्वदेशीकरण को समझने के लिए महत्वपूर्ण।
सेमी-क्रायोजेनिक इंजन
एक उन्नत प्रणोदन प्रणाली जो तरल ऑक्सीजन और परिष्कृत केरोसिन (ISROSENE) का उपयोग करती है, जो बूस्टर चरणों के लिए पूर्ण क्रायोजेनिक इंजनों की तुलना में उच्च थ्रस्ट और सघन ईंधन भंडारण प्रदान करती है।
UPSC context
GS पेपर III (प्रौद्योगिकी का स्वदेशीकरण); LVM3 की पेलोड क्षमता बढ़ाने और भविष्य के हैवी-लिफ्ट मिशनों के लिए आवश्यक।
LVM3 (लॉन्च व्हीकल मार्क-III)
ISRO का सबसे भारी तीन-चरणीय प्रक्षेपण यान, जिसे पहले GSLV Mk III के नाम से जाना जाता था, भारी उपग्रहों को कक्षा में ले जाने और गगनयान जैसे प्रमुख मिशनों को संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
UPSC context
GS Paper III (Space Tech); यह भारी-पेलोड क्षमताओं (heavy-lift capabilities) में भारत की आत्मनिर्भरता और वैश्विक वाणिज्यिक बाजार में प्रवेश का प्रतीक है।
द्रव प्रणोदन प्रणाली केंद्र (LPSC)
ISRO का एक प्रमुख केंद्र जो भारत के लॉन्च व्हीकल और स्पेसक्राफ्ट के लिए लिक्विड, क्रायोजेनिक और सेमी-क्रायोजेनिक प्रोपल्शन सिस्टम के डिजाइन और विकास में विशेषज्ञता रखता है।
UPSC context
GS Paper III (भारतीय वैज्ञानिक/संस्थान); भारतीय अंतरिक्ष मिशनों के लिए 'बैकबोन' इंजनों के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका।
Chandrayaan
भारत के चंद्र अन्वेषण मिशनों की श्रृंखला, जिसमें मुख्य रूप से चंद्रयान-3 शामिल है, जिसने अगस्त 2023 में चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव के समीप पहली बार सफल सॉफ्ट लैंडिंग की उपलब्धि प्राप्त की।
UPSC context
GS Paper III (Space Exploration); demonstrates India’s leadership in cost-effective, high-success interplanetary exploration.
प्रारंभिक ट्रैप
सेमी-क्रायोजेनिक इंजन बिना किसी क्रायोजेनिक तरल पदार्थ के कार्य करते हैं, और विशेष रूप से सामान्य तापमान वाले प्रणोदकों का उपयोग करते हैं।
यह एक भ्रम (trap) है। जबकि ईंधन (रिफाइंड स्पेस-ग्रेड केरोसिन/Isrosene) को सामान्य तापमान (ambient temperatures) पर संग्रहीत किया जाता है, ऑक्सीडाइज़र (Liquid Oxygen) को अभी भी क्रायोजेनिक तापमान (-183°C) पर भंडारण की आवश्यकता होती है।
संबंधित अवधारणाएँ
क्रायोजेनिक और सेमी-क्रायोजेनिक इंजन के बीच क्या अंतर है?
- ईंधन (क्रायोजेनिक): Uses liquid hydrogen (LH2) at -253°C, which is highly volatile, expensive, and requires complex storage mechanisms.
- ईंधन (सेमी-क्रायो): कमरे के तापमान पर परिष्कृत स्पेस-ग्रेड केरोसिन (Isrosene/RP-1) का उपयोग करता है, जिससे भंडारण की जटिलता, विषाक्तता और लागत में भारी कमी आती है।
- ऑक्सीकारक: दोनों प्रकार के इंजन -183°C पर तरल ऑक्सीजन (LOX) का उपयोग ऑक्सीकारक (oxidizing agent) के रूप में करते हैं।
लॉन्च व्हीकल मार्क-3 (LVM3) के तीन चरण क्या हैं?
- ठोस स्ट्रैप-ऑन्स (S200): दो सॉलिड रॉकेट बूस्टर जो लिफ्ट-ऑफ के समय आवश्यक अत्यधिक प्रारंभिक थ्रस्ट प्रदान करते हैं।
- लिक्विड कोर (L110): पृथ्वी पर भंडारण योग्य तरल प्रणोदकों का उपयोग करने वाले दो विकास इंजनों द्वारा संचालित। (ISRO इसे सेमी-क्रायो स्टेज से बदलने की योजना बना रहा है)।
- क्रायोजेनिक अपर (C25): स्वदेशी CE20 इंजन द्वारा संचालित, जो भारी पेलोड के अंतिम ऑर्बिटल इंसर्शन के लिए उच्च दक्षता प्रदान करता है।
अंतर-विषय पैटर्न
प्रणोदन तकनीक और निजी अंतरिक्ष क्षेत्र
LPSC में सेमी-क्रायोजेनिक इंजनों में ISRO की दक्षता IN-SPACe के माध्यम से तकनीकी हस्तांतरण का आधार तैयार करती है, जो अग्निकुल जैसे निजी एयरोस्पेस स्टार्टअप्स को 3D-printed सेमी-क्रायो इंजन विकसित करने में सीधे सक्षम बनाती है।
गगनयान और ह्यूमन-रेटिंग मानक
CE20 क्रायोजेनिक इंजन की हालिया "ह्यूमन-रेटिंग", तकनीकी प्रणोदन भौतिकी को उन अत्यंत सख्त सुरक्षा और रिडंडेंसी मापदंडों से जोड़ती है जो गगनयान के मानवयुक्त अंतरिक्ष मिशन के लिए कानूनी और नैतिक रूप से आवश्यक हैं।
2026 की Prelims में क्रायोजेनिक (LH2/LOX) और सेमी-क्रायोजेनिक (केरोसिन/LOX) ईंधन गुणों की तुलना करने वाले एक बहु-कथनीय (multi-statement) प्रश्न की अपेक्षा करें।
संबद्ध PYQ · 4
संबद्ध PYQ · 4
- 2018PrelimsGS1
With reference to India's satellite launch vehicles, consider the following statements: 1. PSLVs launch the satellites useful for Earth resources monitoring whereas GSLVs are designed mainly to launch communication satellites. 2. Satellites launched by PSLV appear to remain permanently fixed in the same position in the sky, as viewed from a particular location on Earth. 3. GSLV Mk III is a four-staged launch vehicle with the first and third stages using solid rocket motors; and the second and fourth stages using liquid rocket engines. Which of the statements given above is/are correct?
- 2016MainsGS3
Discuss India's achievements in the field of Space Science and Technology. How the application of this technology has helped India in its socio-economic development?
- 2017MainsGS3
India has achieved remarkable successes in unmanned space missions including the Chandrayaan and Mars Orbitter Mission, but has not ventured into manned space missions. What are the main obstacles to launching a manned space mission, both in terms of technology and logistics? Examine critically.
- 2023MainsGS3
What is the main task of India's third moon mission which could not be achieved in its earlier mission? List the countries that have achieved this task. Introduce the subsystems in the spacecraft launched and explain the role of the Virtual Launch Control Centre' at the Vikram Sarabhai Space Centre which contributed to the successful launch from Sriharikota.
