कम पृथ्वी की कक्षा क्या है?

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1950 के दशक में स्पुतनिक, वोस्तोक और मर्करी कार्यक्रमों के साथ शुरू हुआ, मानव ने "पृथ्वी के शक्तिशाली बंधन को खिसकाना" शुरू किया। और एक समय के लिए, हमारे सभी मिशन थे जिन्हें लो-अर्थ ऑर्बिट (LEO) के रूप में जाना जाता है। समय के साथ, अपोलो मिशन और गहरे अंतरिक्ष मिशन में रोबोट अंतरिक्ष यान (जैसे) शामिल थे मल्लाह मिशन), हमने चंद्रमा से और सौर मंडल के अन्य ग्रहों तक पहुंच से परे उद्यम करना शुरू कर दिया।

लेकिन बड़े और बड़े पैमाने पर, वर्षों में अंतरिक्ष में जाने वाले अधिकांश मिशन - चाहे वे चालक दल के हों या अनछुए - लो-अर्थ की कक्षा में रहे हैं। यह यहाँ है कि पृथ्वी के विशाल संचार, नेविगेशन और सैन्य उपग्रह रहते हैं। और यह यहां है कि अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस) अपने संचालन का संचालन करता है, जो कि आज के अधिकांश क्रू मिशन भी चलते हैं। तो बस क्या है LEO और क्यों हम वहाँ चीजों को भेजने पर इतना इरादा कर रहे हैं?

परिभाषा:

तकनीकी रूप से, कम-पृथ्वी की कक्षा में पिंड पृथ्वी की सतह से 160 से 2,000 किमी (99 से 1200 मील) की ऊँचाई पर हैं। इस ऊंचाई से नीचे की कोई भी वस्तु कक्षीय क्षय से पीड़ित होगी और तेजी से वायुमंडल में उतरेगी, या तो जल जाएगी या सतह पर दुर्घटनाग्रस्त हो जाएगी। इस ऊँचाई पर स्थित वस्तुओं की एक कक्षीय अवधि भी होती है (यानी यह समय उन्हें पृथ्वी की एक बार परिक्रमा करने में 88 से 127 मिनट के बीच ले जाएगा)।

वे वस्तुएँ जो कम-पृथ्वी की कक्षा में हैं, वायुमंडलीय खींचें के अधीन हैं क्योंकि वे अभी भी पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परतों के भीतर हैं - विशेष रूप से थर्मोस्फीयर (80 - 500 किमी; 50 - 310 मील), उपचार (500-1000 किमी; 310) 620 मील), और एक्सोस्फीयर (1000 किमी; 620 मील, और उससे आगे)। वस्तु की कक्षा जितनी ऊँची है, 1 वायुमंडलीय घनत्व और ड्रैग कम होता है।

हालाँकि, 1000 किमी (620 मील) से परे, वस्तुएँ पृथ्वी के वान एलन विकिरण बेल्ट्स के अधीन होंगी - आवेशित कणों का एक क्षेत्र जो पृथ्वी की सतह से 60,000 किमी की दूरी तक फैला हुआ है। इन बेल्टों में, सौर हवा और कॉस्मिक किरणों को पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा फँसाया गया है, जिससे विकिरण का स्तर अलग हो गया है। इसलिए LEO के मिशन 160 से 1000 किमी (99 से 620 मील) के बीच दृष्टिकोण के लिए लक्ष्य रखते हैं।

विशेषताएँ:

थर्मोस्फीयर, थर्मोपॉज़ और एक्सोस्फ़ेयर के भीतर, वायुमंडलीय स्थितियां बदलती हैं। उदाहरण के लिए, थर्मोस्फीयर के निचले हिस्से (80 से 550 किलोमीटर; 50 से 342 मील) में आयनमंडल होता है, जिसे इसलिए नाम दिया गया है क्योंकि यह यहां के वायुमंडल में है कि कण सौर विकिरण द्वारा आयनित होते हैं। नतीजतन, वायुमंडल के इस हिस्से के भीतर परिक्रमा करने वाला कोई भी अंतरिक्ष यान यूवी और कठोर आयन विकिरण के स्तरों का सामना करने में सक्षम होना चाहिए।

इस क्षेत्र में तापमान भी ऊंचाई के साथ बढ़ता है, जो इसके अणुओं के अत्यधिक कम घनत्व के कारण होता है। इसलिए जबकि थर्मोस्फीयर में तापमान 1500 ° C (2700 ° F) तक बढ़ सकता है, गैस के अणुओं के अंतर का मतलब है कि यह एक ऐसे इंसान को गर्म महसूस नहीं होगा जो हवा के सीधे संपर्क में था। यह इस ऊंचाई पर भी है कि अरोरा बोरेलिस और औरा ऑस्ट्रलिया के रूप में जानी जाने वाली घटनाएं होने वाली हैं।

एक्सोस्फीयर, जो पृथ्वी के वायुमंडल की सबसे बाहरी परत है, एक्सोबेस से निकलता है और बाहरी स्थान की शून्यता के साथ विलीन हो जाता है, जहां कोई वातावरण नहीं है। यह परत मुख्य रूप से हाइड्रोजन, हीलियम और नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड (जो एक्सोबेस के करीब हैं) सहित कई भारी अणुओं की बेहद कम घनत्व से बना है।

कम-पृथ्वी की कक्षा को बनाए रखने के लिए, एक वस्तु में पर्याप्त कक्षीय वेग होना चाहिए। 150 किमी और उससे अधिक की ऊंचाई पर वस्तुओं के लिए, 7.8 किमी (4.84 मील) प्रति सेकंड (28,130 किमी / घंटा; 17,480 मील प्रति घंटे) की कक्षीय वेग बनाए रखना चाहिए। यह कक्षा में जाने के लिए आवश्यक पलायन वेग से थोड़ा कम है, जो 11.3 किलोमीटर (7 मील) प्रति सेकंड (40,680 किमी / घंटा; 25277 मील प्रति घंटे) है।

इस तथ्य के बावजूद कि LEO में गुरुत्वाकर्षण का खिंचाव पृथ्वी की सतह (लगभग 90%) की तुलना में काफी कम नहीं है, कक्षा में लोग और वस्तुएं स्थिर अवस्था में हैं, जो भारहीनता की भावना पैदा करता है।

LEO के उपयोग:

अंतरिक्ष अन्वेषण के इस इतिहास में, अधिकांश मानव मिशन लो अर्थ ऑर्बिट में रहे हैं। 320 और 380 किमी (200 और 240 मील) की ऊँचाई के बीच अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन भी LEO में परिक्रमा करता है। और LEO वह जगह है जहां कृत्रिम उपग्रहों के बहुमत को तैनात और बनाए रखा जाता है। इसके कारण काफी सरल हैं।

एक के लिए, 1000 किमी (610 मील) से अधिक ऊंचाई वाले रॉकेट और अंतरिक्ष शटल की तैनाती के लिए काफी अधिक ईंधन की आवश्यकता होगी। और LEO के भीतर, संचार और नेविगेशन उपग्रह, साथ ही अंतरिक्ष मिशन, उच्च बैंडविड्थ और कम संचार समय अंतराल (उर्फ विलंबता) का अनुभव करते हैं।

पृथ्वी अवलोकन और जासूसी उपग्रहों के लिए, LEO अभी भी पृथ्वी की सतह पर एक अच्छी नज़र पाने और सतह पर बड़ी वस्तुओं और मौसम के पैटर्न को हल करने के लिए काफी कम है। ऊंचाई भी तेजी से कक्षीय अवधि (एक घंटे से दो घंटे की लंबी अवधि) के लिए अनुमति देती है, जो उन्हें एक ही दिन में कई बार एक ही क्षेत्र को सतह पर देखने में सक्षम होने की अनुमति देता है।

और निश्चित रूप से, पृथ्वी की सतह से 160 और 1000 किमी की ऊँचाई पर, वस्तुएँ वान एलन बेल्ट के तीव्र विकिरण के अधीन नहीं हैं। संक्षेप में, LEO उपग्रहों, अंतरिक्ष स्टेशनों और चालक दल के अंतरिक्ष अभियानों की तैनाती के लिए सबसे सरल, सबसे सस्ता और सुरक्षित स्थान है।

अंतरिक्ष मलबे के साथ मुद्दे:

उपग्रहों और अंतरिक्ष अभियानों के लिए एक गंतव्य के रूप में इसकी लोकप्रियता के कारण, और पिछले कुछ दशकों में अंतरिक्ष में वृद्धि के साथ, LEO भी अंतरिक्ष मलबे के साथ तेजी से भीड़भाड़ होता जा रहा है। यह छोड़े गए रॉकेट चरणों, गैर-कार्यशील उपग्रहों और मलबे के बड़े टुकड़ों के बीच टकराव द्वारा निर्मित मलबे का रूप ले लेता है।

LEO में इस मलबे के क्षेत्र के अस्तित्व ने हाल के वर्षों में बढ़ती चिंता को जन्म दिया है, क्योंकि उच्च-वेगों पर टकराव अंतरिक्ष मिशन के लिए विनाशकारी हो सकता है। और हर टकराव के साथ, अतिरिक्त मलबे का निर्माण होता है, जो एक विनाशकारी चक्र बनाता है जिसे केसलर इफेक्ट के रूप में जाना जाता है - जिसे नासा के वैज्ञानिक डोनाल्ड जे। केसलर के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने पहली बार 1978 में इसका प्रस्ताव रखा था।

2013 में, नासा ने अनुमान लगाया कि 10 सेमी से बड़े कबाड़ के 21,000 बिट्स हो सकते हैं, 1 से 10 सेमी के बीच 500,000 कण और 1 सेमी से 100 मिलियन से अधिक छोटे। परिणामस्वरूप, हाल के दशकों में, अंतरिक्ष मलबे और टकरावों की निगरानी, रोकथाम और कम करने के लिए कई उपाय किए गए हैं।

उदाहरण के लिए, 1995 में, नासा दुनिया की पहली अंतरिक्ष एजेंसी बन गई, जिसने कक्षीय मलबे को कम करने के लिए व्यापक दिशानिर्देशों का एक सेट जारी किया। 1997 में, अमेरिकी सरकार ने नासा के दिशानिर्देशों के आधार पर ऑर्बिटल मलबे मिटिगेशन स्टैंडर्ड प्रैक्टिस विकसित करके जवाब दिया।

नासा ने कक्षीय मलबा कार्यक्रम कार्यालय भी स्थापित किया है, जो अन्य संघीय विभागों के साथ समन्वय कर अंतरिक्ष मलबे की निगरानी करता है और टक्करों के कारण होने वाले व्यवधानों से निपटता है। इसके अलावा, यूएस स्पेस सर्विलांस नेटवर्क वर्तमान में कुछ 8,000 परिक्रमा करने वाली वस्तुओं की निगरानी करता है जिन्हें टकराव का खतरा माना जाता है, और विभिन्न एजेंसियों को ऑर्बिट डेटा का निरंतर प्रवाह प्रदान करता है।

यूरोपीय स्पेस एजेंसी (ईएसए) स्पेस डेब्रिस ऑफिस भी डेटाबेस और सूचना प्रणाली को बनाए रखता है जो अंतरिक्ष में वस्तुओं को नष्ट कर रहा है (DISCOS), जो सभी वस्तुओं के लिए लॉन्च विवरण, कक्षीय इतिहास, भौतिक गुण और मिशन विवरण के बारे में जानकारी प्रदान करता है, जिसे ईएसए द्वारा ट्रैक किया जा रहा है। इस डेटाबेस को अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मान्यता प्राप्त है और इसका उपयोग लगभग 40 एजेंसियों, संगठनों और कंपनियों द्वारा दुनिया भर में किया जाता है।

70 से अधिक वर्षों के लिए, लो-अर्थ ऑर्बिट मानव अंतरिक्ष क्षमता का खेल का मैदान रहा है। इस अवसर पर, हम खेल के मैदान से आगे निकल गए हैं और सौर मंडल में (और उससे भी आगे) बाहर निकल गए हैं। आने वाले दशकों में, LEO में एक बहुत बड़ी गतिविधि होने की उम्मीद है, जिसमें अधिक उपग्रहों, क्यूब्स, आईएसएस पर जारी ऑपरेशन और यहां तक कि एयरोस्पेस पर्यटन की तैनाती भी शामिल है।

कहने की जरूरत नहीं है, गतिविधि में इस वृद्धि की आवश्यकता होगी कि हम अंतरिक्ष गलियों को अनुमति देने वाले सभी कबाड़ के बारे में कुछ करें। अधिक स्थान एजेंसियों, निजी एयरोस्पेस कंपनियों और अन्य प्रतिभागियों के साथ LEO का लाभ लेने के लिए, कुछ गंभीर सफाई की आवश्यकता होगी। और कुछ अतिरिक्त प्रोटोकॉल को निश्चित रूप से विकसित करने की आवश्यकता होगी ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह साफ रहता है।

हमने अंतरिक्ष पत्रिका में पृथ्वी की परिक्रमा के बारे में कई दिलचस्प लेख लिखे हैं। यहाँ पृथ्वी की कक्षा क्या है ?, अंतरिक्ष कितना ऊँचा है ?, अंतरिक्ष में कितने उपग्रह हैं ?, उत्तरी और दक्षिणी रोशनी - औरोरा क्या है? और इंटरनेशनल स्पेस स्टेशन क्या है?

यदि आप कम पृथ्वी की कक्षा के बारे में अधिक जानकारी चाहते हैं, तो यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी की वेबसाइट से कक्षा के प्रकार देखें। साथ ही, यहाँ लो अर्थ ऑर्बिट के बारे में नासा के लेख का लिंक दिया गया है।

हमने एस्ट्रोनॉमी कास्ट के पूरे एपिसोड को सोलर सिस्टम के बारे में दर्ज किया है। यहां सुनें, एपिसोड 84: सोलर सिस्टम के आसपास होना।

सूत्रों का कहना है: