अपयशातून यशाकडे... विनीत वर्तक ©

 अपयशातून यशाकडे... विनीत वर्तक ©

१४ जुलै २०२३ रोजी इसरो च्या चंद्रयान ३ ने यशस्वी उड्डाण केलं. या यशस्वी उड्डाणानंतर वेध लागले आहेत ते चंद्राच्या पृष्ठभागावर चांद्रयानाचं सॉफ्ट लँडिंग करण्याचे. चंद्रयान २ मधे सॉफ्ट लँडिंग करताना आलेल्या अपयशामागे नक्की काय कारण होतं? चंद्रयान ३ मध्ये नक्की काय बदल केले गेले आहेत? चंद्रयान २ सॉफ्ट लँडिंग करताना सॉफ्टवेअर मधे नक्की काय गडबडी झाली? चंद्रयान २ आणि चंद्रयान ३ यामध्ये बाहेरून जास्ती बदल दिसत नसताना वैज्ञानिक मात्र यावेळेस आपण १००% सॉफ्ट लँडिंग करू असं कोणत्या भरवश्यावर सांगत आहेत? इसरो ने मागच्या ४ वर्षात काय केलं? हे सगळं समजावून घेतलं तरच इसरो चा अपयशातून यशाकडे होणारा प्रवास आपल्याला समजणार आहे. यातल्या काही प्रश्नांची उत्तर सोप्या भाषेत या पोस्ट च्या सिरीज मधून देणार आहे. 

चंद्रयान २ मध्ये नक्की काय चुकलं?

चंद्रयान २ च्या आधी इसरो आणि इसरो च्या वैज्ञानिकांना एखाद्या दुसऱ्या ग्रहावर यान उतरवण्याचा अनुभव नव्हता. आजवर आपण एखाद्या ग्रहाच्या कक्षेत यान यशस्वी प्रक्षेपित केलेली होती. मग ती पृथ्वी असो वा चंद्र किंवा मंगळ. पण प्रत्यक्षात एखाद्या ग्रहावर यान उतरवण्याचा अनुभव इसरो ला नव्हता. आता ६ सप्टेंबर २०१९ च्या रात्री नक्की काय घडलं ते आपण सोप्या भाषेत समजावून घेऊ. 

एखादं यान किंवा वस्तू कोणत्याही ग्रहावर दोन पद्धतीने उतरवता येते. एक म्हणजे हार्ड लँडिंग ज्यात त्या वस्तूचा पृष्ठभागावर स्पर्श होताना वेग नियंत्रित केलेला नसतो. दुसरं म्हणजे सॉफ्ट लँडिंग ज्यात यान किंवा त्या वस्तूचा वेग मर्यादित करून त्याला एखाद्या पृष्ठभागावर उतरवणं. ( सोप्या भाषेत पॅराशूट ने जमिनीवर उतरण आणि पॅराशूट शिवाय जमिनीवर आदळण. आता तुम्हाला लगेच समजेल की या दोन्ही गोष्टीने आपल्याला कोणत्या पद्धतीने इजा होईल.) चंद्रयान २ हे सॉफ्ट लँडिंग पद्धतीने चंद्राच्या पृष्ठभागावर उतरणार होतं. चंद्राच्या कक्षेत पोहचल्यावर त्याची हळू हळू करत कक्षा कमी केली गेली. ६ सप्टेंबर २०१९ च्या रात्री त्याने आपल्या कक्षेतून चंद्राकडे जाण्यासाठी आपल्या इंजिनाच्या साह्याने झेप घेतली. चंद्रयान २ त्यावेळेस तब्बल ६००० किलोमीटर / तास वेगाने चंद्राची प्रदक्षिणा करत होतं. चंद्रयाना वर असलेल्या ५ इंजिनांना त्याचा वेग ७.२ किलोमीटर / तास इतका कमी करायचा होता. एक प्रकारे इंजिन विरुद्ध दिशेला चालवून ब्रेक मारायचा होता. आता हे ब्रेकिंग करताना ही एका विशिष्ठ वेगाने करायचं होतं. याचे मापदंड चंद्रयान २ च्या मेंदूत म्हणजे त्यावर असलेल्या कॉम्प्युटर वर लोड केले गेले होते. 

चंद्रयान २ च्या कॉम्प्युटर ला नुसता वेग कमी करायचा नव्हता तर त्या सोबत इतर अनेक गोष्टी करायच्या होत्या. अमुक एका उंचीवर अमुक एक वेग हे समीकरण जुळवून आणायचं होतं. त्याला जी जागा सांगितली होती त्याच जागेवर ते यान उतरेल हे बघायचं होतं. हे करत असताना त्यावर असलेल्या सेन्सर आणि कॅमेरा मधून मिळणाऱ्या माहितीचं विश्लेषण करून त्याप्रमाणे निर्णय घ्यायचे होते. या सगळ्या प्रक्रिया अतिशय वेगात करायच्या होत्या. कारण एक सेकंदाची चूक आणि सगळच चुकलं असतं. चंद्र आपल्यापासून सरासरी सुमारे ३.८४ लाख किलोमीटर अंतरावर आहे. त्यामुळे पृथ्वीवरून आपण दिलेला संदेश जायला ३ सेकंदाचा कालावधी लागतो. त्या ३ सेकंदात होत्याचं नव्हतं झालं असतं. यासाठीच सर्व जबाबदारी आणि स्वायत्तता ही चंद्रयान २ च्या कॉम्प्युटर ला इसरो ने दिलेली होती. याचा अर्थ काय की काही गोष्टी इकडे तिकडे झाल्या तर तो कॉप्युटर त्याच्या बुद्धीप्रमाणे निर्णय घेण्यास समर्थ असेल त्यावर इसरो च्या वैज्ञानिकांचे बंधन असणार नाही. 

चंद्रयान २ जेव्हा ६ सप्टेंबर २०१९ ला चंद्राच्या पृष्ठभागाकडे झेपावले तेव्हा त्यावर असणारी ५ इंजिने प्रज्वलित होऊन त्याचा वेग कमी करायला लागली. इकडे एक लक्षात घेतलं पाहिजे की ही इंजिन व्हेरिएबल थ्रस्ट निर्माण करणारी होती. याचा अर्थ काय तर इंजिनाच्या क्षमतेच्या ४०%, ६०%, ८०% आणि १००% प्रमाणे इंजिन्स थ्रस्ट निर्माण करत होती. ( आपल्या कार मधे ज्याप्रमाणे एक्सलेटर असते. ते जास्त दिलं की कार जोरात पळते. कमी दिलं की कार हळू होते. आता एक्सलेटर मधे कमीत कमी आणि जास्तीत जास्त असे टप्पे नसतात. ड्रायव्हर आपल्या मर्जीप्रमाणे ते बदलू शकतो. पण आपल्या घरात असणाऱ्या पंख्याचा स्पीड मात्र अनेकदा आपण ० ते ५ अश्या स्थितीत बदलू शकतो. किंवा आपल्या मिक्सर चा स्पीड पण आपण ० ते ३ किंवा ० ते ५ अश्या टप्यात बदलू शकतो.) हे सर्व सांगण्याचं कारण इतकच की कॉम्प्युटर ला समजा ५०% क्षमतेने इंजिन चालवायचं असेल तर त्याच्याकडे पर्याय उपलब्ध नव्हता. एकतर त्याने ४०% चालवायचं किंवा ६०% टक्के. त्याप्रमाणे मग इतर इंजिनांचा वेग मर्यादित करायचा. चंद्रयान २ चा वेग कमी करत असताना त्याची उंची पण कमी होत होती. चंद्रयान २ मधील कॉम्प्युटर हा सतत उंची आणि वेग यांच गुणोत्तर समान ठेवण्याचा प्रयत्न करत होता. इंजिन चा थ्रस्ट सतत कमी जास्त करून त्याला प्रोग्रॅम केलेल्या गणितात बसवत होता. 

चंद्रावर वातावरण नाही. पण चंद्राच्या पृष्ठभागापासून १० किलोमीटर उंचीवर एक प्रकारचं आवरण असल्याचा वैज्ञानिकांचा अंदाज आहे. हे सांगायचं कारण की पृथ्वीवर आपण कितीही वेळा इंजिन टेस्ट केली असली तरी प्रत्यक्षात ती काय परफॉर्मन्स देतात यात कमी- जास्त होऊच शकते. याला आपण इंजिनांचा टॉलरन्स झोन म्हणू. इंजिन ४०% क्षमतेने असेल म्हणजे ते प्रत्यक्षात ३५% ते ४५% अश्या कोणत्याही टॉलरन्स झोन मध्ये परफॉर्मन्स देत असेल. हा परफॉर्मन्स प्रत्येक क्षणाला बदलण्याची शक्यता गृहीत धरलेली असते. तर या ४ इंजिनांनी अतिशय योग्य तर्हेने काम करत चंद्रयान २ चा वेग आणि उंची टॉलरन्स झोन मधे ठेवत जवळपास ४ किलोमीटर ची उंची गाठली असावी. याच वेळी चंद्रयान २ चा हार्ड ब्रेकिंग फेज संपून स्मूथ ब्रेकिंग चा फेज सुरु झाला. यात कमी झालेला स्पीड अजून कमी हळुवार करून हळूहळू उंची कमी करायची होती. याचवेळेस चंद्रयान २ वरील कॅमेरा चंद्राच्या पृष्ठभागाचे फोटो आणि आपलं स्थान लक्षात घेऊन योग्य तो बदल करणार होता. ज्यामुळे आपण ठरवलेल्या योग्य ठिकाणी ते चंद्रावर उतरेल. 

हे सगळं होत असताना चंद्रयान २ च्या कॉम्प्युटर ला असं लक्षात आलं की इंजिनांनी जास्त थ्रस्ट दिल्यामुळे इंजिनाचा वेग अपेक्षेपेक्षा जास्त कमी झाला होता. हा वेग कॉम्प्युटर ला आखून दिलेल्या टॉलरन्स झोनच्या बाहेर होता. तसा होताच कॉम्प्युटर चा गोंधळ म्हणजेच सॉफ्टवेअर प्रणाली मध्ये गोंधळ निर्माण झाला. वेग वाढवण्यासाठी कॉम्प्युटर ने इंजिनाची क्षमता तात्काळ कमी केली. इंजिनाने निर्माण केलेला थ्रस्ट कमी होताच चंद्रयान २ वेगाने चंद्राच्या पृष्ठभागाकडे जाऊ लागलं. तिकडे चंद्राच्या कॅमेरा आणि सेन्सर ने आपण आपल्या निश्चित जागेपासून भटकत चाललो असल्याचं कॉम्प्युटर ला कळवलं. यामुळे कॉम्प्युटर च्या मेंदूवर म्हणजेच प्रणालीमध्ये अजून गोंधळ झाला. आता हे निस्तरू का ते निस्तरू हे न समजल्यामुळे कॉम्प्युटर ची प्रणाली हँग झाली. ज्या प्रमाणे आपला लॅपटॉप हँग होतो किंवा फोन हँग होतो. एकदा का या गोष्टी हँग झाल्या की रिस्टार्ट करणं हा एकच उपाय आपण करतो. पण चंद्रयान २ मध्ये रिस्टार्ट होण्यासाठी वेळ ही नव्हता आणि तशी व्यवस्था ही नव्हती. साधारण २.१ किलोमीटर चंद्राच्या पृष्ठभागापासून लांब असताना सॉफ्टवेअर प्रणालीत झालेल्या गोंधळामुळे चंद्रयान २ च नियंत्रण पूर्णपणे कॉम्प्युटर ने गमावलं आणि त्याचा इसरो शी असलेला संपर्क ही तुटला आणि चंद्रयान २ ने चंद्राच्या पृष्ठभागावर हार्ड लँडिंग किंवा ते कोसळलं.  

हे सगळं अवघ्या काही सेकंदात झालं. काही कळायच्या आत १४० कोटी भारतीयांच स्वप्न चक्काचूर झालं. चंद्रयान २ कडून मिळालेल्या माहितीच्या आधारे विश्लेषण केल्यावर इसरो ला नक्की काय चुकलं याचा अंदाज आला. त्यातील दोन, तीन महत्वाच्या चुका आपण जाणून घेऊ. 

१) 'टॉलरन्स झोन' जो चंद्रयान २ च्या कॉम्प्युटर ला दिला गेला होता तो अतिशय कमी होता. आपलं लँडिंग परफेक्ट आणि एकदम अचूक करण्यासाठी हा झोन कमी ठेवला गेला. टॉलरन्स झोन कमी असल्यामुळे जेव्हा गोष्टी याच्या बाहेर गेल्या मग तो वेग असो व उंची किंवा इतर पॅरामीटर. चंद्रयान २ वरील कॉम्प्युटर प्रणाली गोंधळून गेली आणि अश्या स्थितीत योग्य तो निर्णय घेण्यास कमी पडली. 

२) चंद्रयान २ मध्ये शेवटच्या क्षणाला ५ व इंजिन बसवलं गेलं होतं. पण प्रत्यक्षात विक्रम लॅण्डर वरील ४ इंजिन त्याला योग्य पद्धतीने उतरवण्यास सक्षम होती. ५ व्या इंजिनामुळे जास्त थ्रस्ट निर्माण झाला. त्यामुळे कॉम्प्युटर प्रणालीत गडबडी झाली तसेच इंजिनाचा थ्रस्ट योग्य राखण्यासाठी स्मूथ पद्धतीने करण्याची मुभा कॉम्प्युटर कडे हवी होती. ( याचा अर्थ ४०% ते १००% यामधील कोणत्याही ठिकाणी इंजिन क्षमता वापरण्याची मुभा) त्याने अधिक चांगल्या पद्धतीने चंद्रयान २ चा ताळमेळ राखला गेला असता. 

३) तिसरी गोष्ट म्हणजे की चंद्रयान जिकडे चंद्रावर उतरणार त्या जागेचा टॉलरन्स झोन वाढवण्याची गरज होती. याचा अर्थ कॉम्प्युटर ला मोठ्या जागेत चंद्रयान उतरवण्याची मुभा द्यायला हवी होती. ज्यामुळे अगदी शेवटच्या क्षणात पिन पॉईंट करण्याच्या नादात कॉम्प्युटर प्रणालीत गोंधळ झाला नसता . 

याशिवाय अनेक अश्या चुका आणि गोष्टी होत्या ज्या इसरो शिकली. या मोहिमेला एक अनुभव मानत इसरो ने झालेल्या चुका पुन्हा होऊ नयेत यासाठी काय काय पावलं चंद्रयान ३ मध्ये टाकली ते आपण बघू या सिरीज च्या पुढल्या भागात. 

क्रमश: 

फोटो शोध सौजन्य :- गुगल

 सूचना :- ह्या पोस्टमधील शब्दांकन (विनीत वर्तक ©) कॉपीराईट आहे.