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उपग्रहों के बीच 225 मीटर तक पहुँचने हेतु प्रयास करते समय नगण्य दृश्यता की अवधि के बाद अपवाह अपेक्षा से अधिक पाया गया। 9 जनवरी 2025 के लिए नियोजित डॉकिंग स्थगित कर दी गई है। उपग्रह सुरक्षित हैं।
स्पेडेक्स तैनात! स्पेडेक्स उपग्रहों का सफल पृथक्करण भारत की अंतरिक्ष यात्रा में एक और मील का पत्थर है।

21 दिसंबर, 2024

स्पेडेक्स मिशन पीएसएलवी द्वारा प्रमोचित किए गए दो छोटे अंतरिक्ष यान का उपयोग करके अंतरिक्ष में डॉकिंग के प्रदर्शन के लिए एक लागत प्रभावी प्रौद्योगिकी प्रदर्शक मिशन है। यह प्रौद्योगिकी भारत की अंतरिक्ष महत्वाकांक्षाओं, जैसे चंद्रमा पर भारतीय के जोन, चंद्रमा से नमूना वापसी, भारतीय अंतरिक्ष स्टेशन (बीएएस) के निर्माण और संचालन आदि के लिए आवश्यक है। जब सामान्य मिशन उद्देश्यों को प्राप्त करने के लिए कई राकेटों के प्रमोचन की आवश्यकता होती है, तब इन-स्पेस डॉकिंग प्रौद्योगिकी अनिवार्य होती है। इस मिशन के जरिए भारत अंतरिक्ष डॉकिंग प्रौद्योगिकी वाला दुनिया का चौथा देश बनने की ओर अग्रसर है।

उद्देश्य:

स्पेडेक्स मिशन का प्राथमिक उद्देश्य निम्न भू वृत्ताकार कक्षा में दो छोटे अंतरिक्ष यान (एसडीएक्स01, जिसका नाम चेज़र है, और एसडीएक्स02, जिसका नाम टार्गेट है) उसके मिलन, डॉकिंग और अनडॉकिंग के लिए आवश्यक प्रौद्योगिकी को विकसित और प्रदर्शित करना है। द्वितीयक उद्देश्यों में शामिल हैं:

  • डॉक किए गए अंतरिक्ष यान के बीच विद्युत शक्ति के अंतरण का प्रदर्शन, जो अंतरिक्ष रोबोटिक्स जैसे भविष्य के अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है,
  • समग्र अंतरिक्ष यान नियंत्रण, और
  • अनडॉक करने के बाद नीतभार संचालन।

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मिशन संकल्पना:

स्पेडेक्स मिशन में दो छोटे अंतरिक्ष यान (लगभग 220 किलोग्राम प्रत्येक) शामिल हैं, जिन्हें स्वतंत्र रूप से और एक साथ पीएसएलवी-सी60 द्वारा लगभग 66 दिनों के स्थानीय समय चक्र के साथ, 55° झुकाव पर 470 कि.मी. की वृत्ताकार कक्षा में प्रमोचित किया जाएगा। पीएसएलवी यान की प्रदर्शित परिशुद्धता का उपयोग प्रक्षेपण यान से अलग होने के समय टार्गेट और चेज़र अंतरिक्ष यान के बीच एक छोटा सापेक्ष वेग प्रदान करने के लिए किया जाएगा। यह वृद्धिशील वेग टार्गेट अंतरिक्ष यान को एक दिन के भीतर चेज़र से 10-20 कि.मी. को अंतर-उपग्रह पृथक्करण की अनुमति देगा। इस बिंदु पर, टार्गेट के बीच सापेक्ष वेग की भरपाई टार्गेट अंतरिक्ष यान की नोदन प्रणाली का उपयोग करके की जाएगी।

इस अवरुद्ध अपवाह परिचालन के अंत में, टार्गेट और चेज़र समान वेग के साथ एक ही कक्षा में होंगे, किंतु लगभग 20 किमी की दूरी पर होंगे, जिसे फ़ार रॉन्डिवू के रूप में जाना जाता है। दो अंतरिक्ष यान के बीच एक छोटे सापेक्ष वेग की शुरुआत करने और फिर क्षतिपूर्ति करने की एकसमान रणनीति के साथ, चेज़र 5 किमी, 1.5 किमी, 500 मीटर, 225 मीटर, 15 मीटर और 3 मीटर की उत्तरोत्तर कम अंतर-उपग्रह दूरी के साथ टार्गेट तक पहुंचेगा, जिससे अंततः दो अंतरिक्ष यान की डॉकिंग होगी। सफल डॉकिंग और मजबूती से जुड़ने के बाद, दो साल तक के संभावित मिशन अवधि के लिए अपने संबंधित नीतभारों के संचालन को शुरू करने के लिए दोनों उपग्रहों को अनडॉक करने और अलग करने से पहले दोनों उपग्रहों के बीच विद्युत ऊर्जा अंतरण का प्रदर्शन किया जाएगा।

नई तकनीकें:

इस डॉकिंग मिशन को सुसाध्य बनाने के लिए विकसित स्वदेशी प्रौद्योगिकियाँ इस प्रकार हैं:

  • डॉकिंग तंत्र,
  • चार मिलन स्थल और डॉकिंग संवेदकों का एक सूट,
  • पावर विद्युत अंतरण प्रौद्योगिकी,
  • स्वदेशी अभिनव स्वचालित मिलन और डॉकिंग रणनीति,
  • अंतरिक्ष यान के बीच स्वचालित संचार के लिए अंतर-उपग्रह संचार लिंक (आईएसएल) को अन्य अंतरिक्ष यान की स्थिति जानने के लिए अंतर्निहित बुद्धिमत्ता के साथ शामिल किया गया,
  • अन्य अंतरिक्ष यान की सापेक्ष स्थिति और वेग निर्धारित करने के लिए जीएनएसएस-आधारित नवीन सापेक्षिक कक्षा निर्धारण और प्रसार (आरओडीपी) प्रोसेसर,
  • हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर डिजाइन के सत्यापन और परीक्षण के लिए अनुरूपी परीक्षण सुविधा।

इसके अलावा, स्पेडेक्स अपने छोटे आकार और द्रव्यमान के कारण दो बड़े अंतरिक्ष यान को डॉक करने की तुलना में मिलन और डॉकिंग परिचालन के लिए आवश्यक उच्च सटीकता के कारण और भी अधिक चुनौतीपूर्ण है। यह मिशन पृथ्वी से जीएनएसएस के सहयोग के बिना चंद्रयान -4 जैसे भविष्य के चंद्र मिशनों के लिए आवश्यक स्वायत्त डॉकिंग का अग्रदूत होगा।

डॉकिंग तंत्र:

यह डॉकिंग तंत्र एक कम प्रभाव वाला डॉकिंग सिस्टम है (उपगमन वेग 10 मिमी/सेकेंड के क्रम में है), एंड्रोजिनस (डॉकिंग प्रणालियां दोनों अंतरिक्ष यान, चेज़र और टार्गेट के लिए समान है), और एक परिधीय डॉकिंग सिस्टम है (मानव मिशनों के लिए अन्य एजेंसियों द्वारा उपयोग की जाने वाली अंतरराष्ट्रीय डॉकिंग प्रणाली मानक के समान अवधारणा है)। विस्तार के लिए एक डिग्री की स्वतंत्रता के साथ यह तंत्र छोटा (450 मिमी) है और 24 मोटरों वाले हेक्सापॉड पर आईडीएसएस (800 मिमी) की तुलना में दो मोटरों का उपयोग करता है। डॉकिंग उपगमन मापदंडों को सत्यापित करने और अंतिम रूप देने के लिए डॉकिंग शुद्धगतिकी के हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर अनुरूपण का परीक्षण करने के लिए कई परीक्षण बेड स्थापित किए गए थे।

संवेदक सुइट:

इस मिशन में अतिरिक्त संवेदक सुइट में रेंज (आर) निर्धारित करने के लिए 6000 से 200 मीटर के रेंज तक काम करने के लिए लेजर रेंज फाइंडर (एलआरएफ) और कॉर्नर क्यूब रेट्रो रिफ्लेक्टर शामिल हैं। रॉन्डिवू संवेदक (आरएस) के सेट का उपयोग 2000 से 250 मीटर और 250-10 मीटर की रेंज में किया जाता है। आरएस सापेक्ष स्थिति (x, y, z) प्रदान करता है जबकि एलआरएफ सापेक्ष स्थिति और वेग दोनों को स्वतंत्र रूप से निर्धारित करता है।

निकटता और डॉकिंग संवेदक (पीडीएस) 30 मीटर से 0.4 मीटर की रेंज में सापेक्ष स्थिति और वेग प्रदान करता है। लेजर डायोड (एलडी) का उपयोग आरएस और पीडीएस के लिए लक्ष्य के रूप में किया जाता है। एक वीडियो मॉनिटर का उपयोग 20 से 0.5 मीटर की रेंज में किया जाता है और यह डॉकिंग की घटना के वीडियो का अभिग्रहण करेगा। डॉकिंग के दौरान टार्गेट अंतरिक्ष यान में चेज़र के प्रवेश का पता लगाने के लिए 8 सेमी से 4 सेमी तक एक प्रणाली प्रवेश संवेदक (एमईएस) का उपयोग किया जाता है। मिशन के लिए स्वीकार करने से पहले इन संवेदकों को जांचने और मान्य करने के लिए कई परीक्षण पटलों का उपयोग किया गया था।

आईएसएल-सुसाध्य जीएनएसएस-आधारित आरओडीपी:

निम्न-भू कक्षा में सभी इसरो उपग्रहों की तरह, दोनों स्पेडेक्स अंतरिक्ष यान एक विभेदक जीएनएसएस-आधारित उपग्रह स्थिति प्रणाली (एसपीएस) ले जाते हैं, जो उपग्रहों के लिए पीएनटी (स्थिति, नौवहन और कालन) समाधान प्रदान करती है। स्पेडेक्स में, एसपीएस अभिग्राही में एक नया आरओडीपी प्रोसेसर शामिल है, जो चेज़र और टार्गेट की सापेक्ष स्थिति और वेग का सटीक निर्धारण संभव बनाता है। चेज़र और टारगेट एसपीएस अभिग्राही दोनों में समान जीएनएसएस उपग्रहों से वाहक चरण माप को घटाकर, दोनों उपग्रहों की उच्च सटीक सापेक्ष स्थिति निर्धारित की जाती है। दोनों उपग्रहों में वीएचएफ/यूएचएफ ट्रांसीवर जीएनएसएस उपग्रह माप को एक उपग्रह से दूसरे उपग्रह में आंतरित करके इस प्रक्रिया में सहायता करते हैं। आरओडीपी प्रदर्शन को चिह्नित करने के लिए संवृत पाश सत्यापन सहित हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर परीक्षण पटल आयोजित किए गए।

मिलन स्थल और डॉकिंग एल्गोरिदम:

5 किमी की अंतर-उपग्रह दूरी (आईएसडी) तक, इसरो निम्न भू कक्षा अंतरिक्ष यान में मानक कक्षीय रखरखाव और अभिवृत्ति नियंत्रण एल्गोरिदम का उपयोग किया जाता है। चूंकि अंतरिक्ष यान वृत्ताकार कक्षा में है, और उपग्रहों के वेग में किसी भी वृद्धि या कमी के परिणामस्वरूप कक्षा में परिवर्तन होगा, संवेदक और सॉफ्टवेयर का मूल्यांकन करने और अंत में डॉकिंग करने के लिए निश्चित आईएसडी पर स्थित उपग्रहों के बीच आईएसडी को कम करने के लिए एन-स्पंद, ग्लाइडस्लोप और पीवी मार्गदर्शन एल्गोरिदम का उपयोग करते हुए वी-बार रणनीति का उपयोग किया जाता है। मिलन और डॉकिंग को प्राप्त करने के लिए इन एल्गोरिदम को सॉफ्टवेयर में परिवर्तित किया गया था। इन सॉफ़्टवेयर समाधानों का कई डिजिटल, हार्डवेयर-इन-लूप, ऑनबोर्ड-इन-लूप, सॉफ़्टवेयर-इन-लूप और रोबोटिक सिमुलेशन में परीक्षण और सत्यापन किया गया।

डॉकिंग के बाद की गतिविधियाँ:

डॉकिंग और अनडॉकिंग की घटनाओं के बाद, अंतरिक्ष यान अलग हो जाएंगे और अनुप्रयोग संबंधी मिशनों के लिए उपयोग किए जाएंगे।

  • 4.5 मीटर IGFOV और 450 किमी की ऊंचाई से 9.2 x 9.2 किमी (स्नैपशॉट मोड) के प्रमाज और 9.2 x 4.6 किमी (वीडियो मोड) के साथ एक उच्च-विभेदन कैमरा (एचआरसी) SDX01 में लगाया गया है। यह सैक/इसरो द्वारा विकसित निगरानी कैमरे का लघु संस्करण है।
  • सैक/इसरो द्वारा विकसित SDX02 में एक लघु बहु-स्पेक्ट्रमी नीतभार (एमएमएक्स) लगाया गया है। इसमें 450 एनएम से 860 एनएम पर चार वीएनआईआर बैंड (बी1/बी2/बी3/बी4) और 450 किमी की ऊंचाई से 100 किमी प्रमाज के साथ 25 मीटर आईजीएफओवी है। यह प्रतिबिंबन प्राकृतिक संसाधन निगरानी और वनस्पति अध्ययन के लिए उपयोगी है।
  • SDX02 में एक रेडिएशन मॉनिटर (रेडमॉन) नीतभार लगाया गया है, जो अंतरिक्ष में आने वाली विकिरण की मात्रा को मापेगा। इससे मानव अंतरिक्ष उड़ान में अनुप्रयोगों के साथ, अंतरिक्ष विज्ञान अध्ययन के लिए भविष्य में कुल आयनीकरण डोसीमीटर (टीआईडी) और सिंगल इवेंट अपसेट (एसईयू) मापनों के लिए विकिरण डेटाबेस तैयार करने में मदद मिलेगी।

अंतरिक्ष यान विकास:

स्पेडेक्स अंतरिक्ष यान को अन्य इसरो केंद्रों (वीएसएससी, एलपीएससी, सैक, आईआईएसयू और लियोस) के सहयोग से यूआर राव उपग्रह केंद्र (यूआरएससी) द्वारा डिजाइन और साकार किया गया था। अपने कक्षीय चरण में, अंतरिक्ष यान का नियंत्रण इसरो के भू केंद्रों और अन्य बाहर से किराए पर लिए गए भू केंद्रों का उपयोग करके इस्ट्रैक किया जाएगा। उपग्रह का पूर्ण एकीकरण और परीक्षण यूआरएससी की देखरेख में मेसर्स अनंत टेक्नोलॉजीज, बेंगलूरु में किया गया था। वर्तमान में, सभी परीक्षण और मंजूरी पूरी करने के बाद, अंतरिक्ष यान यूआरएससी से एसडीएससी में भेज दिया गया है और प्रक्षेपण के लिए तैयार किया जा रहा है।

मिशन स्पेडेक्स
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