કક્ષાઓના પ્રકાર Types of Orbits

કક્ષાઓના પ્રકાર Types of Orbits : બાહ્ય અવકાશમાં પૃથ્વીના પ્રાકૃતિક ઉપગ્રહ ચંદ્ર પરથી પ્રેરણા લઈને વિવિધ કૃત્રિમ ઉપગ્રહો પ્રક્ષેપિત કરવા માટે અમુક નક્કી ઊંચાઈ કાલ્પનિક વર્તુળાકાર માર્ગને કક્ષા કહેવામાં આવે છે. આ મુજબ વૈજ્ઞાનિકોએ કક્ષાઓને કુલ ત્રણ ભાગમાં વિભાજિત કરેલ છે :

1. નિમ્ન ભૂ-કક્ષા
2. મધ્ય ભૂ-કક્ષા
3. ભૂ-સમક્રમિક કક્ષા

આ ઉપરાંત, ભૂ-સૈતિક કક્ષા તથા અન્ય ગ્રહો પર પ્રક્ષેપણ યાન મોકલવા માટે સૌપ્રથમ એક સ્થાનાંતરણ કક્ષા નક્કી કરવામાં આવે છે અને આ કક્ષામાં પ્રક્ષેપણ યાનના બુસ્ટરને ફરી શરૂ કરી અન્ય લાંબા અંતરની નક્કી કરેલી કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવે છે.

કક્ષાઓના પ્રકાર

કક્ષાઓના પ્રકાર Types of Orbits

આ કક્ષાઓની વિસ્તૃત સમજૂતી નીચે મુજબ છે :

નિમ્ન ભૂ-કક્ષા (Low Earth Orbit-LEO)

• આ કક્ષામાં 50-1500 km ની વચ્ચે અપ ભૂ-બિંદુ (Apogee) અને ઉપ ભૂ-બિંદુ (Perigee) હોય છે. સ્પેસ શટલ, આંતરરાષ્ટ્રીય અંતરિક્ષ સ્ટેશન અને મુખ્ય ઉપગ્રહો આ કક્ષાથી સંચાલિત કરવામાં આવે છે.
• આ કક્ષાનો ઉપયોગ સંચાર અથવા પૃથ્વી પર સંચરણશીલ રેડિયો સંચાર નેટવર્ક માટે વધુ થાય છે.
• નિમ્ન ભૂ કક્ષાના બે વિશિષ્ટ પ્રકાર નીચે મુજબ છે :ધ્રુવીય કક્ષા  (Polar Orbit) નિમ્ન ભૂ-કક્ષાનો વિશિષ્ટ પ્રકાર છે. આ ઉચ્ચ ઝુકાવવાળા ખૂણાથી યુકત નિમ્ન ભૂ-કક્ષા છે અર્થાત ઉપગ્રહ ધ્રુવો પર ચક્કર લગાવે છે. સામાન્ય રીતે આ કક્ષા પૃથ્વીની સપાટીથી 1000 km ઊંચાઈએ સ્થિત હોય છે.સૂર્ય સમક્રમિક કક્ષા (Sun-synchronous Orbit-SSO) ધ્રુવીય કક્ષાનો વિશિષ્ટ પ્રકાર છે કારણ કે, આ કક્ષામાં પ્રસ્થાપિત કરવામાં આવેલા ઉપગ્રહો દ્વારા લેવામાં આવેલી છબીઓનો પડછાયો હંમેશાં સમાન રહે છે. સામાન્ય રીતે આ કક્ષા પૃથ્વીની સપાટીથી 700-800 km ઊંચાઈએ સ્થિત હોય છે. IRS શ્રેણીના ઉપગ્રહો આ કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યા છે.

મધ્ય ભૂ-કક્ષા (Medium Earth Orbit- MEO)

• આ કક્ષા નિમ્ન ભૂ-કક્ષા અને 35,900 km ની ઊંચાઈ પર સ્થિત ભૂ-સ્થિર કક્ષાના મધ્ય અક્ષાંશ પર છે. સામાન્ય રીતે આ કક્ષા પૃથ્વીની સપાટીથી 5000-12000 km ઊંચાઈએ સ્થિત હોય છે. જેને "ઈન્ટરમિડિએટ સર્કયુલર ઓર્બિટ' (ICO) કહે છે.
• આ કક્ષાના ઉપગ્રહોની કક્ષીય પરિક્રમણની અવધિ 2-12 કલાકની હોય છે. જુદા-જુદા મધ્ય ભૂ-કક્ષામાં સ્થિત ઉપગ્રહ ભેગા કરીને કાર્ય કરે તો સમગ્ર વિશ્વમાં તાર વગર સંચાર ઉપલબ્ધ કરાવી શકે છે.

ભૂ-સમક્રમિક કક્ષા (Geo Synchronous Orbit - GSO)

• આ કક્ષા સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી કથા છે.
• આ કક્ષા પૃથ્વીની સપાટીથી ઉપર 35,786 km ઊંચાઈએ આવેલી છે. આ કક્ષાઓમાં ગતિ કરતા ઉપગ્રહોના ભ્રમણકાળ 24 કલાક જેટલો હોય છે જેથી તેને પૃથ્વી પરથી જોતા અવકાશમાં સ્થિર જણાય છે. આ કક્ષામાં સ્થિત ઉપગ્રહ અને પૃથ્વી સમાન રૂપથી ફરતા હોવાને લીધે ઉપગ્રહ પૃથ્વી પરના કોઈ બિંદુની સાપેક્ષ સ્થિર દેખાય છે.
• આ કક્ષા જો વિષુવવૃતને સમાંતર હોય તો તેને ભૂ-સ્થિર કક્ષા (Geo-Stationary Orbit-GSO) કહે છે.
• 1945 માં પ્રથમ વાર ચૈતિક ઉપગ્રહના વિચારને પ્રસ્થાપિત કરવામાં આવ્યો. પ્રસિદ્ધ લેખક આર્થર સી. કલાર્ક દ્વારા ઉપગ્રહથી પૃથ્વી પર રેડિયો સિગ્નલને પ્રસારિત કરવાના વિચારને આગળ વધારવામાં આવ્યો.
• આર્થર સી. કલાર્ક પોતાના નિબંધ "એકસ્ટ્રાટેરિસ્ટ્રિયલ રિલીઝ" માં લખ્યું છે - જો 42,000 km લાંબી ત્રિજ્યાવાળી વર્તુળાકાર કક્ષા જેની કક્ષીય પરિક્રમણની અવધિ 24 કલાક હશે તો કોઈ વસ્તુ વિષવવૃત્ત રેખાની ઉપર લંબવતું ભ્રમણ કરતા પૃથ્વી પરના કોઈ પણ બિંદુની સાપેક્ષ સ્થિર રહેવી જોઈએ. તેથી આ કક્ષાને 'આર્થર કક્ષા' પણ કહે છે.

સ્થાનાંતરણ કક્ષા (Transfer Orbit-TO)

• જુદા-જુદા ચરણમાં ઉપગ્રહ તેની કક્ષામાં સ્થાપિત કરવા આર્થિક રીતે ઓછો ખર્ચ લાગે છે તથા સરળ રહે છે.
• આ અનુસાર એક ઉપગ્રહને ઉપ-ભૂ બિંદુ (નિકટતમબિંદુ - Apogee)- 250 km અને અપ-ભૂ બિંદુ (દુરતમબિંદુ - Perigee)-35,800 kin ની સાથે ભૂ-તુલ્યકાલિક પરિવર્તન કક્ષામાં સ્થાપિત કરવામાં આવે છે.
• ઉપગ્રહને છોડનાર રોકેટને 'અપ-ભૂ મોટર' કહેવામાં આવે છે, જ્યારે ઉપગ્રહ અપ-ભૂ બિંદુ પર પહોંચે છે, ત્યારે રેડિયો કમાન્ડ દ્વારા ધક્કો આપવામાં આવે છે જેથી તેનો વેગ વધી જાય છે અને તે અંડાકાર નિમ્ન કક્ષામાં ફરવા લાગે છે.
• બિંદુ જ્યાં ઉપગ્રહ માટે ન્યૂનતમ વેગ પરિવર્તન આવશ્યક હોય છે, ત્યાં ન્યૂનતમ નોદકનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ સિદ્ધાંતની વ્યાખ્યા 1925 માં વોલ્ટર હોમન દ્વારા કરવામાં આવી હતી.
• આ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ ઉપગ્રહને પ્રારંભિક અંડાકાર કક્ષાથી ભૂ-તુલ્યકાલિક વર્તુળાકાર કક્ષામાં સ્થાનાંતરણ માટે કરવામાં આવે છે.
• અપ-ભૂ મોટર દ્વારા વિસ્ફોટ કરતા પહેલા કક્ષામાં નાના-મોટા સુધારા કરવામાં આવે છે જેની ગણતરીઓ કરવામાં આવે છે.
• સામાન્ય રીતે વિસ્ફોટ કરવામાં આવે છે ત્યારે ઉપગ્રહ 3 અથવા કોઈવાર 10 કક્ષાઓ બાદ અપ-ભૂ બિંદુ પર પહોંચી જાય છે.
• અંડાકાર કક્ષામાં ઉપ-ભૂ બિંદુ પર ઉપગ્રહનો વેગ 10.15 km/s તથા અપ-ભૂ બિંદુ પર 1.46 km s હોય છે.
• અહીંથી ભૂ-તુલ્યકાલિક કક્ષામાં મોકલવા માટે ફકત 3.07 km/s અધિક વેગની આવશ્યકતા હોય છે.
• પૃથ્વી પરથી નિયંત્રિત થતા રેડિયો કમાન્ડ દ્વારા ત્રણવાર વિસ્ફોટ કર્યા બાદ અપ-ભૂ મોટર ભૂ-તુલ્યકાલિક કક્ષામાં સ્થાપિત કરવા હેતુ ઉપગ્રહને જેટલા વેગની આવશ્યકતા હોય છે, તેનાથી અડધાનું યોગદાન કરે છે.
• આ પ્રક્રિયામાં 70% બળતણ સમાપ્ત થઈ જાય છે. બાકીના ઈંધણને પૂરા જીવનકાળની આવશ્યકતાઓ પૂર્ણ કરવાના હેતથી બચાવી રાખવામાં આવે છે.