রকেট যেভাবে চলে

0
1543
রকেট যেভাবে চলে

ronykhan ron

নিজের সম্পর্কে তেমন কিছু বলার নাই । আসলে আমি নিজেই এখনো নিজেকে ভালো করে জানার চেষ্টায় আছি প্রতিনিয়ত । সব কিছু সম্পর্কে ব্যাপক কৌতুহল কাজ করে সব সময় । সেই কৌতুহল কাজ করা থেকেই মাঝে মাঝে কিছু একটা লেখার চেষ্টা করি । তবে সেই সব লেখার মান তেমন ভালো কোন সময়ই হয়তো হয়ে উঠে না ।
রকেট যেভাবে চলে

তখন গ্রামে থাকি, পড়ি ক্লাস টু কিংবা থ্রি এ। পুরো গ্রাম জুড়েই কেমন জানি একটা উৎসব-উৎসব ভাব!! এই আজকে যাত্রাপালা হচ্ছে, তো কাল মেলা। আজ নৌকাবাইচ, তো কাল ষাঁড়ের লড়াই। এর ওর বাড়িতে ধুম লেগেছে বিন্নি ধানের খই ভাজার। পুরো গ্রামটাই যেন আনন্দের বন্যায় ভাসছে!! আর ভাসবেই না বা কেন??সে বার যে ধানের বাম্পার ফলন হয়েছিল আমাদের এলাকায়!! একদিনের কথা বলি তোমাদের, ততদিনে সব ধান কাটা শেষ, ধান খেতগুলো খালি পড়ে আছে। আমরা ছেলে-ছোকরারা সেইরকম একটা ধান খেতে সেদিন বিকেলে ক্রিকেট খেলছিলাম। হঠাৎ কি ভেবে জানি আকাশের দিকে তাকাতেই চোখে পড়ল বিমানটাইপ কিছু একটা হালকা শব্দ করে সাদা ধোয়া ছেড়ে ছেড়ে দ্রুত আকাশের এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে ছুটে চলেছে। বন্ধুদের দেখাতেই ওরা বলল ওটা রকেট। সেই দিনই প্রথম ‘রকেট’ শব্দটার সাথে পরিচয় হয় আমার। যদিও বড় হয়ে জেনেছি ওটা আসলে একটা জেট প্লেন ছিল। তারপর কয়েক বছর পর হঠাৎ করে শুনলাম নাসা’র একটা নভোযান নাকি ৭ জন নভোচারীসহ বিধ্বস্ত হয়েছে।

সেদিনই পরিচয় ঘটে নভোযান, নভোচারী, নাসা’র মত শব্দগুলোর সাথে। আমি সাথে সাথেই ঠিক করে ফেলেছিলাম বড় হয়ে নভোচারী হব, চাঁদে যাব, মঙ্গলে যাব, সবচে উঁচুতে উড়াব প্রিয় স্বদেশের পতাকা। কিন্তু তখনও কেবল স্বপ্নই দেখে যাচ্ছিলাম, স্বপ্নের পথে হাঁটতে পারছিলাম না এক পাও। জানতাম না কি করে রকেট চলে, এর জ্বালানী হিসেবেই বা কি ব্যবহার করা হয়, নভোচারী হতে হলে কি করতে হবে আমায়… এরকম অসংখ্য প্রশ্নের উত্তর তখনো আমার অজানা। কিন্তু মনে মনে জানতে চাইতাম সব, মাঝে মাঝে এর ওর কাছে জানতেও চেয়েছি, কিন্তু লাভ হয়নি তাতে। শেষমেশ ক্লাস সিক্সে উঠে শহরে চলে আসলাম। এইটের দিকে পেলাম ইন্টারনেট। আর সেই ইন্টারনেটই আমায় আস্তে আস্তে শিখিয়েছে সব, দিয়েছে আমার প্রায় সব প্রশ্নের উত্তর। এখন আমি জানি রকেট কিভাবে চলে, কি কাজে লাগে, কি জ্বালানী দরকার পড়ে রকেটের এবং এরকম অসংখ্য প্রশ্নের উত্তর। তোমাদের মধ্যে যারা আমারই মত মহাশূন্যকে জয় করবার স্বপ্ন দেখ, নিজের স্বপ্নকে মহাশূন্যে ছড়িয়ে দেয়ার স্বপ্ন দেখ, সবচে দূরের গ্রহটাতে প্রিয় বাংলাদেশের পতাকা উড়াতে চাও, তারাভরা আকাশের দিকে তাকিয়ে তাকে জয় করবার সংকল্প কর, অথচ এখনো জানই না যে রকেট কিভাবে চলে এই লেখাটা তাদেরই জন্যে, তোমাদের জন্যে, তোমাদের মত হীরকখণ্ডগুলোর জন্যে। তাহলে চল দেরি না করে জেনে নিই রকেটের কুটিনাটি-
তোমরা তো সবাই জানো যে পৃথিবীর ইতিহাসে অন্যতম তাৎপর্যপূর্ণ একটি ঘটনা হল মানুষের মহাশুন্য জয়। তবে এ জয়টা কিন্তু মোটেও সহজসাধ্য নয়। বরং মানুষকে অসংখ্য প্রতিবন্ধকতা এবং সমস্যার মুখোমুখি হতে হয়েছে মহাশুন্যকে জয় করতে। এই যেমন-

• মহাশুন্যের বায়ুশুন্যতা
• অত্যধিক তাপ সংক্রান্ত সমস্যা
• একই স্পেস শাটল দুইবার ব্যবহার করতে না পারা
• কক্ষপথ সংক্রান্ত সমস্যা
• উল্কা এবং ধ্বংসাবশেষের ফলে সৃষ্ট সমস্যা
• ক্ষতিকারক মহাজাগতিক এবং সৌররশ্মি বিকিরণ
• ওজনহীন পরিবেশে টয়লেট করা সংক্রান্ত সমস্যা

কিন্তু সবচে বড় সমস্যাটা হচ্ছে পৃথিবী থেকে নভোযান উৎক্ষেপন করার জন্যে প্রয়োজনীয় শক্তির যোগান বের করা। আর এই সমস্যাটির সমাধান হিসেবেই আবির্ভাব ঘটে রকেটের।

রকেট ইঞ্জিন এবং এটির ফুয়েল সিস্টেম এতটাই জটিল যে এখন অব্দি মাত্র তিনটি দেশ কক্ষপথে মানুষ পাঠাতে সক্ষম হয়েছে। এই রচনায় আমরা শুধু রকেট ইঞ্জিন কিভাবে কাজ করে সেটাই জানব না, বরং সেই সাথে এটিকে ঘিরে উদ্ভূত বেশ কিছু সমস্যার সমাধান নিয়েও আলোচনা করব। চল ক্যাচাল রেখে শুরু করি…

আমাকে কেউ একজন বল তো মোটর কিংবা ইঞ্জিনের কথা ভাবতেই আমাদের চোখের সামনে কি ভেসে উঠে? হুম্ম… ঠিকই ধরেছ। ঘুরন্ত কিছু একটা ভেসে উঠে। এই যেমন আমরা যদি পেট্রোল চালিত একটি গাড়ীর ইঞ্জিনের দিকে দৃষ্টি দেই তাহলে দেখব ইঞ্জিনটি ঘূর্ণনশক্তি সৃষ্টির মাধ্যমে গাড়ীটির চাকাগুলোকে ঘুরাচ্ছে। যদি একটি বৈদ্যুতিক পাখার দিকে তাকাই তাহলে দেখবে বৈদ্যুতিক মোটর ঘূর্ণনশক্তি সৃষ্টি করে পাখাটার পাতগুলোকে ঘুরাচ্ছে। ঠিক একইভাবে বাষ্পচালিত ইঞ্জিন, বাষ্পচালিত টার্বাইন, গ্যাস টার্বাইনও এই ঘূর্ণন শক্তির উপর নির্ভর করেই কাজ করে।

তবে রকেট ইঞ্জিন চলে বেশ ভিন্ন উপায়ে। নিউটনের গতির তৃতীয় সূত্রের কথা নিশ্চয়ই তোমরা জান… ঐ যে প্রত্যেক ক্রিয়ার রয়েছে একটি সমান কিন্তু বিপরীতমুখী প্রতিক্রিয়া… এটা ব্যবহার করে চলে রকেট।

রকেট যেভাবে চলে

 

অর্থাৎ জ্বালানী পুড়িয়ে উৎপন্ন শক্তি দিয়ে রকেট ভূমিকে ধাক্কা দেয় এবং প্রতিক্রিয়া হিসেবে ভুমি সেটিকে ধাক্কা দেয়। আর ধাক্কা খেয়েই বিপুল বেগে সামনের দিকে আগায় রকেট।

কি? বুঝতে সমস্যা হচ্ছে কিচ্ছুটা? দাঁড়াও, আরো সহজ করে বলছি। তোমাদের মধ্যে যারা একটু উপরের ক্লাসে পড়, তারা হয়ত ভাবছ রকেট যে শক্তি দিয়ে ভূপৃষ্ঠকে ঠেলা দেয়, ঠিক একই পরিমাণ শক্তি দিয়ে যদি ভূপৃষ্ঠও রকেটটিকে বিপরীত দিকে ঠেলে থাকে তাহলে তো প্লাসে মাইনাসে কাটাকাটি হয়ে রকেটটা জায়গাতেই থেমে থাকার কথা। চিন্তার কিছু নেই, তোমাদের এই প্রশ্নের উত্তরও পাবে সামনের আলোচনায়। আগে চল নিউটনের গতির তৃতীয় সূত্রের কিছু প্রায়োগিক উদাহরণ দেখে ব্যাপারটা পরিষ্কারর করার চেষ্টা যাক-

• তুমি যদি কখনো শটগান চালিয়ে থাক(বিশেষ করেবিশাল আকৃতির টুয়েলভ গেজ শটগান, যেটা কাঁধে রেখে গুলি করতে হয়), তাহলে জানার কথা যে শটগান দিয়ে গুলি ছুড়ার সাথে সাথে তোমার কাঁধের যে অংশটি শটগানের সাথে লেগে থাকে সেই অংশে একটা ধাক্কা অনূভত হয়। এই ধাক্কাটিই হচ্ছে প্রতিক্রিয়া। এখন ধর তুমি একটা শটগান দিয়ে একটি নির্দিষ্ট দিকে ৭০০ কিঃমিঃ\ঘণ্টা বেগে ১ আউন্স ওজনের একটা গুলি ছুড়লে, এখন তুমি যদি সেই গুলিটা একটা নৌকার উপর দাঁড়িয়ে ছুড়তে তাহলে দেখতে পেতে তোমাকে সহ নৌকাটি রকেটের মত বেগেই গুলি ছুড়ার বিপরীত দিকে ছুটছে।

• তুমি যদি কখন ফায়ার সার্ভিসের কর্মীদের আগুন নেভাতে দেখ তাহলে দেখবে আগুনে পানি ছুঁড়তে তারা যে বড়সড় পাইপটি ব্যবহার করে সেটিকে দুই-তিনজন মিলে ধরে রাখছেন। কখনো কি জানতে ইচ্ছে করেছে কেন?? কারণ পানি ছোঁড়ার সময় ঐ পাইপটি একটা রকেট ইঞ্জিনের মত কাজ করে। দমকল কর্র্মীরা যদি কখনো নৌকাতে দাঁড়িয়ে ঐ পাইপ দিয়ে আগুন ছুড়তেন তাহলে নৌকাটি বিশাল বেগে উল্টো দিকে ছুটত।

• তুমি নিশ্চয়ই দেখে থাকবে একটা বেলুন ফুলিয়ে সেটার মুখ না বেঁধে ছেড়ে দেয়া হলে, যতক্ষণ না বেলুনের ভেতরের বাতাস শেষ হয়ে যাচ্ছে ততক্ষণ সেটা উপরের দিকে উঠতে থাকে। বুঝতেই পারছ এখানেও নিউটনের গতির তৃতীয় সূত্র কাজ করে।

ক্রিয়া, প্রতিক্রিয়া এবং একটি ফুটবল
কল্পনা কর তুমি স্পেসস্যুট পরিহিত অবস্থায় মহাশূন্যে স্থির নভোযানের পাশে ভাসছ এবং তোমার হাতে একটা ফুটবল। ধর, তুমি ফুটবলটা একদিকে ছুড়লে, সাথে সাথে তোমার শরীরও বিপরীত দিকে সরে যাবে। তোমার এই সরে যাওয়ার গতি কত হবে তা নির্ভর করবে ফুটবলটির ওজন এবং ছুড়ার ফলে সেটি কি পরিমাণ ত্বরণ লাভ করেছে তার উপর।

রকেট যেভাবে চলে চিত্রঃ পরীক্ষা করে দেখা হচ্ছে স্পেস শাটল

আমরা জানি ভরকে ত্বরণ দ্বারা গুণ করলে শক্তি পাওয়া যায়(F=ma)।এখন বলটিকে তুমি যে শক্তিতে ছুড়েছ, বলটিও তোমার শরীরকে ঠিক সেই পরিমাণ শক্তিতে ধাক্কা দিবে(ma=ma)।ধর, বলটার ওজন ১ পাউণ্ড, স্পেসস্যুট সহ তোমার ওজন ১০০ পাউণ্ড এবং বলটাকে তুমি ৩২ ফুট পার সেকেণ্ড(২১ মাইল পার ঘণ্টা) বেগে ছুড়েছ। তার মানে ১ পাউণ্ড ওজনের একটি ফুটবলকে তুমি এমনভাবে ছুড়েছ যে সেটা প্রতি ঘণ্টায় ২১ মাইল বেগে সামনের দিকে এগিয়ে যাচ্ছে। ফুটবলটাও প্রতিক্রিয়া স্বরূপ তোমাকে ধাক্কা দেয়, কিন্তু তোমার শরীর বলটির তুলনায় ১০০ গুণ বেশি ভারী। আর ঠিক সেই কারণেই তুমি ফুটবলের গতির ১০০ ভাগের ১ ভাগ গতিতে পেছনের দিকে সরতে থাকবে। অর্থাৎ তোমার বেগ হবে ০.৩২ ফুট পার সেকেণ্ড বা ০.২১ মাইল পার ঘণ্টা। (এবার বুঝতে পেরেছ উৎক্ষেপণের সময় ভূপৃষ্টে ধাক্কা দেয়ার পর প্রতিক্রিয়ায় রকেটটি থেমে না থেকে কেন প্রবল বেগে উপরের দিকে উঠে যায়?)

এখন তুমি যদি চাও ফুটবলটি তোমাকে আরো জোরে ধাক্কা দিক, তাহলে তুমি কেবল দুটি কাজ করতে পারে- হয় তোমাকে বলটার ভর বাড়াতে হবে, নয় তো তার ত্বরণ বাড়াতে হবে। তুমি আরো ভারী বল ছুড়তে পার কিংবা একনাগারে একটার পর একটা ছুড়তে পার(ভর বাড়ানোর জন্যে) অথবা বলটাকে অপেক্ষাকৃত জোরে ছুড়তে পার(ত্বরণ বাড়ানোর জন্যে)। কিন্তু এর বেশি কিছু করা তোমার পক্ষে মোটেই সম্ভব নয়।

একটা রকেট ইঞ্জিন সাধারণত উচ্চ চাপের গ্যাস আকারে ভর ছুড়ে থাকে। ইঞ্জিনটা একদিকে গ্যাসের ভর ছুড়ে অন্যদিকে প্রতিক্রিয়া পেতে চায়। রকেট ইঞ্জিন যে জ্বালানী পোড়ায় সেই জ্বালানীর ওজন থেকেই আসলে ভরটা আসে। এই জ্বালানী পুড়ানোর প্রক্রিয়াটিই জ্বালানীর ভরের ত্বরণ বাড়াতে থাকে যাতে সেটা রকেটের পেছনের অংশ দিয়ে উচ্চ গতিতে বেরিয়ে আসে। যেহেতু ব্যবহারের পূর্বে জ্বালানীকে কঠিন কিংবা তরল থেকে গ্যাসে পরিণত করে নেয়া হয়, সেহেতু পুড়ানোর সময় সেটির ভরের কোন পরিবর্তন হয় না। তুমি যদি ১ পাউণ্ড রকেটের জ্বালানী পুড়াও তাহলে সেটা ঠিক ১ পাউণ্ড উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ বেগের গ্যাস আকারে রকেটটির পেছনের অংশ দিয়ে বেরিয়ে আসবে। আকৃতি বদলাচ্ছে, কিন্তু ভর কখনই বদলাচ্ছে না। এই যে পুড়ানোর প্রক্রিয়া, এটি ভরের ত্বরণ বাড়াচ্ছে। বুঝতে পেরেছ?

ঘাত
রকেটের শক্তিকে বলা হয় সেটার ঘাত। যুক্তরাষ্ট্রে ঘাত পরিমাপ করা হয় পাউণ্ডে। মেট্রিক পদ্ধতিতে ১ ঘাত = ৪.৪ নিউটন। পৃথিবীর মাধ্যাকর্ষণের বিরুদ্ধে ১ পাউণ্ড ওজনের কোন বস্তুকে ধরে রাখতে ১ পাউণ্ড পরিমাণ ঘাতের প্রয়োজন হয়। পৃথিবীতে মুক্তভাবে পড়ন্ত কোন বস্তুর বেগ প্রতি সেকেণ্ডে ৯.৮ মিটার করে বৃদ্ধি পায়। এবার ধর, তুমি ব্যাগভর্তি ফুটবল নিয়ে মহাশূন্যে ভাসছ আর প্রতি ঘণ্টায় ২১ মাইল বেগে প্রতি সেকেণ্ডে একটা করে বল ছুড়ে মারছ।

রকেট যেভাবে চলে

 

তাহলে বলগুলোও তোমায় প্রতি সেকেণ্ডে সমান কিন্তু বল ছুড়ার বিপরীত দিকে ১ পাউণ্ড ঘাতে ধাক্কা দিবে। তুমি যদি বলগুলো প্রতি ঘণ্টায় ৪২ মাইল বেগে ছুড়তে তাহলে তার প্রতিক্রিয়ায় বলগুলো তোমায় প্রতি সেকেণ্ডে ২ পাউণ্ড ঘাতে বিপরীত দিকে ধাক্কা দিবে। যদি তুমি প্রতি ঘণ্টায় ২১০০ মাইল বেগে বলগুলো ছুড়তে(এক্ষেত্রে অবশ্য ফুটবলগুলো ছুড়তে তোমায় একটা বড়সড় বন্দুক ব্যবহার করতে হবে) তাহলে সেগুলো তোমায় প্রতি সেকেণ্ডে ১০০ পাউণ্ড ঘাতে ধাক্কা দিবে। আর এমনিভাবে বলগুলোকে তুমি যত জোরে ছুড়বে বলগুলোও তোমাকে তত জোরে ধাক্কা দিবে।

এবার ধরা যাক তুমি ১ ঘণ্টাব্যাপী ১০০ পাউণ্ড ঘাত সৃষ্টি করতে চাও। এ কাজটা করতে তোমায় কি করতে হবে? প্রতি ঘণ্টায় ২১০০ মাইল বেগে ১ পাউণ্ড ওজনের একটি করে বল প্রতি সেকেণ্ডে ছুড়তে হবে। অর্থাৎ ১ ঘণ্টায় তোমাকে ৩৬০০ টা বল ছুড়তে হবে। কিংবা ৩৬০০ পাউণ্ড ওজনের একটা বল ২১০০ মাইল বেগে ছুড়তে হবে। এখানে একটা জিনিস লক্ষ্য করে দেখ স্পেসস্যুটসহ তোমার ওজন মাত্র ১০০ পাউণ্ড কিন্তু তোমার উপর এক ঘন্টা ধরে ঘাত সৃষ্টি করতে মোটমাট ৩৬০০ পাউণ্ড ফুটবলের প্রয়োজন হয়েছে। আর ঠিক এই কারণেই একজন ছোটখাট মানুষকে মহাশূন্যে পাঠাতেই বিশাল আকৃতির নভোযানের বিশাল পরিমাণ জ্বালানীর দরকার পড়ে।

তুমি যদি টিভিতে কিংবা অন্য কোন ভাবে স্পেস শাটল উৎক্ষেপণ দেখে থাক, তাহলে তোমার জানার কথা একটা স্পেস শাটলের তিনটি অংশ থাকে। –

১) অরবিটার
২) বাড়তি বড় ট্যাঙ্ক
৩) দুটি সলিড রকেট বুস্টার

একটা খালি অরবিটারের ওজন হয় সাধারণত ১ লক্ষ ৬৫ হাজার পাউণ্ড। খালি ট্যাঙ্কগুলোর ওজন ৭৮ হাজার ১০০ পাউণ্ড। অন্যদিকে দুইটা সলিড রকেট বুস্টারের খালি অবস্থায় ওজন ১ লক্ষ ৮৫ হাজার পাউণ্ড। তাহলে একবার ভেবে দেখ জ্বালানীভর্তি একটা রকেটের ওজন কত হতে পারে!! শুনে অবাক হবে প্রতিটা রকেট বুস্টার ১.১ মিলিয়ন পাউণ্ড জ্বালানী বহন করে। বাড়তি ট্যাঙ্কটা বহন করে ১ লক্ষ ৪৩ হাজার গ্যালন(১৩ লক্ষ ৫৯ হাজার পাউণ্ড) তরল অক্সিজেন এবং ৩ লক্ষ ৮৩ হাজার গ্যালন(২ লক্ষ ২৬ হাজার পাউণ্ড) তরল হাইড্রোজেন। উৎক্ষেপণের সময় অরবিটারটা ছাড়া জ্বালানীসহ রকেটের ওজন দাঁড়ায় ৪.৪ মিলিয়ন পাউণ্ড। ৪.৪ মিলিয়ন পাউণ্ডের একটা বস্তুর পক্ষে ১ লক্ষ ৬৫ হাজার পাউণ্ডের আরেকটা বস্তু মহাশূন্যে বয়ে নিয়ে যায় অনেক কঠিন। অরবিটারের ওজনের প্রায় ২০ গুণ বেশি ওজনের জ্বালানীই বহন করতে হয় রকেটটিকে। তবে সত্যি কথা বলতে কি অরবিটার নিজেও সর্বোচ্চ ৬৫ হাজার পাউণ্ড ওজনের বস্তু বহন করতে পারে। কিন্তু তারপরেও পুরো রকেটের জন্যে ব্যপারটা তখনও কষ্টসাধ্যই থেকে যায়।

সাধারণত স্পেস শাটলের পেছন দিক দিয়ে জ্বালানী ঘণ্টায় প্রায় ৬০০০ মাইল বেগে ছুড়া হয়। উৎক্ষেপণের সময় সলিড রকেট বুস্টারগুলো প্রতি ২ মিনিট জ্বলে প্রায় ৩.৩ মিলিয়ন পাউণ্ড ঘাতের সৃষ্টি করে। রকেটের মূল তিনটি ইঞ্জিন(যেগুলো বাড়তি ট্যাঙ্কের জ্বালানী ব্যবহার করে) প্রতি ৮ মিনিট জ্বলে ৩ লক্ষ ৭৫ হাজার পাউণ্ড ঘাত সৃষ্টি করে।

শুষ্ক জ্বালানী চালিত রকেট এবং মিশ্রিত জ্বালানী :
মানুষের তৈরি প্রথম ইঞ্জিন হচ্ছে সলিড ফুয়েল ইঞ্জিন। চীনে প্রায় ২০০ বছর আগে এটি প্রথম উদ্ভাবিত হয় এবং তখন থেকেই এটি ব্যবহৃত হয়ে আসছে। ১৮০০ সালে লেখা চীনের জাতীয় সঙ্গীতের একটি লাইন হল, “the rocket’s red glare” ! এ থেকেই বুঝা যায় বহু আগে থেকেই বোমা নিক্ষেপের কাজে রকেট ব্যবহৃত হয়ে আসছে।

শুষ্ক জ্বালানীচালিত রকেট তৈরির পদ্ধতি বেশ সহজ। আমাদের যা বানাতে হবে তা হচ্ছে এমন একটি যন্ত্র, যা জ্বালানীকে খুব দ্রুত পুড়াবে কিন্তু বিস্ফোরিত হবে না। তুমি নিশ্চয়ই জানো যে গানপাউডার একটি উৎকৃষ্ট বিস্ফোরক।

রকেট যেভাবে চলে

 

এতে থাকে ৭৫% নাইট্রেট, ১৫% কার্বন এবং ১০% সালফার। রকেট ইঞ্জিনের ক্ষেত্রে আমরা চাই জ্বালানীটা বিস্ফোরিত না হয়ে অধিক সফয় ধরে জ্বলে অধিক ঘাত তৈরি করুক। এ জন্যে আমাদেরকে মিক্সচারে কিছুটা পরিবর্তন আনতে হবে। ৭২% নাইট্রেট, ২৪% কার্বন এবং ৪% সালফার ব্যবহার করতে হবে। এক্ষেত্রে মিক্সচারটা গান পাউডার না হয়ে যাবে রকেট ফুয়েল বা রকেটের জ্বালানী। যদি সঠিকভাবে লোড করা যায় তবে এই মিক্সচারটি অনেক দ্রুত জ্বলবে কিন্তু কখনই বিস্ফোরণ ঘটাবে না।

বা দিকে যে রকেটটি দেখতে পাচ্ছ তার বুস্টারটি এখনো জ্বালানো হয় নি। শুষ্ক জ্বালানীকে এখানে সবুজ দেখাচ্ছে। যখন জ্বালানীকে জ্বালানো হবে তখন সেটি টিউবের দেয়ালসহ জ্বলবে। জ্বালানী যদি ফুরিয়ে না যায় তাহলে এ আগুন কেসিং পর্যন্ত চলে যেত। ছোট আকৃতির রকেটের ক্ষেত্রে এই পুড়ানোর প্রক্রিয়াটা ১ সেকেণ্ড কিংবা তারও কম সময় স্থায়ী হয়। একটা বড় আকৃতির স্পেস শাটলের শুষ্ক জ্বালানীর ট্যাঙ্ক, যেটিতে কয়েক মিলিয়ন পাউণ্ড জ্বালানী থাকে সেটিই সর্বোচ্চ ২ মিনিট ধরে জ্বলে পুরো জ্বালানী নিঃশেষ করে দেয়।

শুষ্ক জ্বালানীচালিত রকেটের চ্যানেল কনফিগারেশন:
যখন তুমি শুষ্ক জ্বালানীদ্বারা চালিত আরো উন্নত রকেটের ব্যাপারে জানতে চাইবে, তখন দেখবে প্রতিটি বুস্টারে জ্বালানীর মিশ্রণটি এলুমিনিয়াম পারক্লোরেট(জারক, ৬৯.৬ শতাংশ), এলুমিনিয়াম(জ্বালানী, ১৬ শতাংশ), আয়রন অক্সাইড(অনুঘটক, ০.৪ শতাংশ), একটি পলিমার(যেটি পুরো মিশ্রণকে একসঙ্গে ধরে রাখে, ১২.০৪ শতাংশ) এবং একটি এপক্সি কিউরিং এজেন্ট(১.৯৬ শতাংশ)এর সমন্বয়ে গঠিত। ইঞ্জিনের প্রোপেলারটা দেখতে অনেকটা ১১ পয়েন্ট বিশিষ্ট তারকাচিহ্নের মত।

রকেট যেভাবে চলে

 

এই কনফিগারেশনের দরুণ ইগনেশনের সাথে সাথেই ভয়াবহ ধাক্কা পায় রকেটটি। আর উড্ডয়নের ৫০ সেকেন্ডের মধ্যেই এই ধাক্কার পরিমাণ এক তৃতীয়াংশে নেমে আসে। ফলে রকেটটি অতিরিক্তি স্ট্রেসজনিত পরবর্তী ক্ষতির হাত থেকে রক্ষা পায়!

পুড়ানোর মাত্রা বাড়ালে বেশি পরিমাণ ঘাত সৃষ্টি হয় এবং এর ফলে চ্যানেলের তলের আয়তনও বাড়ে। জ্বালানী পুড়ানোর ফলে আকৃতিটা এক সময় বৃত্তের মত হয়ে যায়। এই পুরো প্রক্রিয়াটি সলিড রকেট বুস্টারের ইঞ্জিনকে প্রয়োজন অনুযায়ী অধিক এবং স্বল্প ঘাত সৃষ্টিতে সাহায্য করে।

শুষ্ক জ্বালানী চালিত রকেট ইঞ্জিনের ৩টি গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা হল-

১) সরল গঠন
২) কম খরচ
৩) নিরাপত্তা

তবে এ ধরণের ইঞ্জিনের দুটি অসুবিধাও আছে-

১) ঘাত নিয়ন্ত্রণ করা যায় না
২) একবার চালু করার পর ইঞ্জিনটিকে আর বন্ধ কিংবা পূনরায় চালু করা যায় না

তার মানে শুষ্ক জ্বালানী চালিত রকেট ইঞ্জিন দিয়ে কেবল ছোটখাট কিছু কাজ করা যায়। এই যেমন মিসাইল নিক্ষেপ। ইঞ্জিনকে নিয়ন্ত্রণ করতে হলে তরল জ্বালানীর বিকল্প নেই। তাহলে চল আমরা এখন তরল জ্বালানী চালিত রকেটের ব্যাপারে জানতে চেষ্টা করি-

তরল জ্বালানী চালিত রকেট
১৯২৬ সালে রবার্ট গডার্ড প্রথম তরল জ্বালানী চালিত রকেট ইঞ্জিনের পরীক্ষা চালান। তার ইঞ্জিনে গ্যাসোলিন এবং তরল অক্সিজেন ব্যবহার করা হয়েছিল।
রকেট যেভাবে চলে চিত্রঃ তরলজ্বালানী চালিত ইঞ্জিনের সাথে গডার্ড

রকেট ইঞ্জিনের কিছু প্রধান সমস্যা(যেমন চাপ নিয়ন্ত্রণ, তাপ প্রশমন, গতি নিয়ন্ত্রণ) নিয়ে তিনি কাজ করেন এবং কিছু ক্ষেত্রে সফলতাও পান। এবং এগুলোই ছিল তরল জ্বালানী চালিত রকেট ইঞ্জিনের মূল সমস্যা।

গডার্ডের আইডিয়াটা বেশ সহজ। অধিকাংশ তরল জ্বালানী চালিত রকেট ইঞ্জিনের ক্ষেত্রেই এক ধরণের জ্বালানী এবং একটি জারক(যেমন গ্যাসোলিন এবং তরল অক্সিজেন) একটি দহন চ্যাম্বারে প্রবেশ করানো হয়। ওখানে উত্তপ্ত গ্যাসের উচ্চগতি সম্পন্ন বাষ্প এবং উচ্চ চাপ তৈরি করতে সেগুলোকে পুড়ানো হয়। তারপর গ্যাসটিকে একটি নোজলের মধ্য দিয়ে আসতে হয়, যেটি গ্যাসকে আরও গতিশীল করে দেয়(প্রতি ঘণ্টায় ৫ হাজার থেকে ১০ হাজার মাইল), তারপর তারা ইঞ্জিন ছেড়ে বেরিয়ে আসে। নিচের ছবিটা দেখ, এটা ধারণাকে আরো পরিষ্কার করে দেবে-

রকেট যেভাবে চলে

 

এই ডায়াগ্রামটা আসলে রকেট ইঞ্জিনের জটিলতাকে খুব ভালভাবে প্রকাশ করছে না। তরল জ্বালানী চালিত ইঞ্জিনের অন্যতম প্রধান একটি সমস্যা হল নোজল এবং দহন চ্যাম্বারের তাপকে প্রশমিত করা, কেননা এই কাজে যে তরল ব্যবহার করা হয় সেটি অপেক্ষাকৃত বেশি উত্তপ্ত অংশগুলোতে আগে ছড়িয়ে পড়ে। দহন চ্যাম্বারে জ্বলতে থাকা জ্বালানীকর্তৃক সৃষ্ট উচ্চ চাপকে অগ্রাহ্য করতে হলে পাম্পগুলোকে তারও বেশি চাপ সৃষ্টি করতে হয়। যেকোনো স্পেস শাটলে ব্যবহৃত তরল জ্বালানী চালিত রকেট আসলে দুই ধাপে পাম্পিঙের কাজটা সম্পন্ন করে। একটি হল জ্বালানী পুড়ানো এবং নোজল ও দহন চ্যাম্বারের তাপ প্রশমিত করা।

তরল জ্বালানী চালিত রকেট ইঞ্জিনে যেসকল জ্বালানীর মিশ্রণ ব্যবহার করা হয় সেগুলো হচ্ছে-

তরল হাইড্রোজেন এবং তরল অক্সিজেন – ব্যবহৃত হয় স্পেস শাটলের মূল ইঞ্জিনে
গ্যাসোলিন এবং তরল অক্সিজেন – ব্যবহৃত হয়েছিল গডার্ডের প্রথম দিককার রকেট ইঞ্জিনে
কেরোসিন এবং তরল অক্সিজেন – ব্যবহৃত হয়েছিল এপোলো প্রোগ্রামের স্যাটার্ন ভি রকেটের বুস্টারে
এলকোহল এবং তরল অক্সিজেন – ব্যবহৃত হয়েছিল জার্মান ভি টু রকেটে
নাইট্রোজেন টেট্রাক্সাইড/মনোমিথাইল হাইড্রাজিন – ব্যবহৃত হয়েছিল ক্যাসিনি ইঞ্জিনে

রকেট ইঞ্জিনের ভবিষ্যৎ
আমরা আসলে জ্বালানী পুড়িয়ে ঘাত সৃষ্টি করে চলা রাসায়নিক রকেট ইঞ্জিন দেখতে দেখতে অভ্যস্ত হয়ে গেছি, যদিও ঘাত সৃষ্টি করার আরো অনেক উপায় রয়েছে। তুমি যদি একটি ফুটবলকে অনেক বেশি গতিতে ছুড়তে পারার নতুন কোন কৌশল বের করতে পার,তাহলে ধরেই নিতে পার যে সম্পূর্ণ নতুন ধরণের রকেট ইঞ্জিন আবিষ্কার করতে সক্ষম হয়েছ তুমি। কিন্তু এ ধরণের প্রচেষ্টায় একমাত্র সমস্যা হচ্ছে মহাশূন্যে ফুটবলের(এক্ষেত্রে অধিক গতিসম্পন্ন) এক্সাহোস্টলেস স্ট্রিমিং । এই একটা মাত্র কারণেই রকেট ইঞ্জিন ডিজাইনাররা গ্যাসকে প্রাধান্য দিতে বাধ্য হন।

অনেক রকেট ইঞ্জিন আছে যেগুলোর আকৃতি বেশ ছোট। উদাহরণস্বরূপ বলা যায় স্যাটেলাইটে ব্যবহৃত ইঞ্জিনের কথা, ওইধরনের রকেট ইঞ্জিনকে সাধারণত খুব বেশি ঘাত সৃষ্টি করতে হয় না। স্যাটেলাইটে বেশির ভাগ সময়ে যে ইঞ্জিনটি ব্যবহৃত হয় সেটি সেটি কোন জ্বালানীই ব্যবহার করে না, নোজলের মধ্য দিয়ে সরাসরি ট্যাঙ্ক থেকে নাইট্রোজেন গ্যাস বের করে দিয়ে এটি ঘাত সৃষ্টি করে সামনের দিকে এগিয়ে যায়। এই পদ্ধতিটি কক্ষপথে ‘স্কাইল্যাব’ স্থাপন এবং অনেক সময় মনুষ্যবাহী শাটলেও ব্যবহার করা হয়।

বর্তমানে রকেট ইঞ্জিন ডিজাইনাররা চেষ্টা করছেন চেষ্টা করছেন আয়ন কিংবা পারমাণবিক কণা ব্যবহার করে আরো বেশি ঘাত সৃষ্টি করার কৌশল বের করতে। নাসা’র “Deep Space-1” নামক নভোযানে প্রথম আয়ন ইঞ্জিন ব্যবহার করা হয়েছিল।
—————-

এই লেখাটির প্রথম থেকে শেষ পর্যন্ত আমি চেষ্টা করেছি রকেট ইঞ্জিন চলার পুরো কৌশলটা যতটা সম্ভব সহজভাবে ব্যাখ্যা করতে। কতটা সফল হয়েছি, তা নির্ধারণ করার দায়িত্বটা তোমাদের উপরেই রইল।
তোমাদের মত হীরকখণ্ডগুলোর জ্যোতি ছড়িয়ে পড়ুক মহাশুন্যের গহীন অন্ধকারে, উন্মোচিত হোক মহাবিশ্বের রহস্য, তোমাদের স্বপ্নগুলো খুঁজে পাক ঠিকানা। মহাশুন্যের অসীমতার চেয়েও অসীমগুণ বেশি শুভকামনা রইল তোমাদের জন্যে, ভবিষ্যৎ রকেট বিজ্ঞানীদের জন্যে, ভবিষ্যৎ নভোচারীদের জন্যে, ভবিষ্যৎ বাংলাদেশের জন্যে এবং সর্বোপরি ভবিষ্যৎ পৃথিবীর জন্যে।

(মার্শাল ব্রেইনের “How Rocket Engines Work” অবলম্বনে রচিত)

 

আশা করবো আপনাদের মতামত দেবেন

রকেট যেভাবে চলেরকেট যেভাবে চলে

একটি উত্তর ত্যাগ