अवकाश मोहिमा स्वाध्याय
अवकाश मोहीम स्वाध्याय
अवकाश मोहीमा स्वाध्याय इयत्ता दहावी
प्रश्न. 1. दिलेल्या विधानांमधील रिकाम्या जागी योग्य शब्द लिहून विधाने स्पष्ट करा.
अ. कृत्रिम उपग्रहाच्या भ्रमणकक्षेची भूपृष्ठापासून उंची वाढविल्यास त्या उपग्रहाची स्पर्श रेषेतील गती ............ होते.
उत्तर :
कृत्रिम उपग्रहाच्या भ्रमणकक्षेची भूपृष्ठापासून उंची वाढविल्यास त्या उपग्रहाची स्पर्श रेषेतील गती कमी होते.
कारण :
येथे G : गुरुत्वीय स्थिरांक
M : पृथ्वीचे वस्तुमान
R : पृथ्वीची त्रिज्या
r : भ्रमण कक्षेचे पृथ्वीपृष्ठापासून अंतर
आ. मंगळ्यानाचा सुरुवातीचा वेग हा पृथ्वीच्या ............... पेक्षा अधिक असणे आवश्यक आहे.
उत्तर :
मंगळ्यानाचा सुरुवातीचा वेग हा पृथ्वीच्या मुक्तिवेगा पेक्षा अधिक असणे आवश्यक आहे.
मुक्तिवेगा - पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या बाहेर पडण्यासाठी मंगळ्यानाला भरपूर शक्ती असावी लागेल. एवढी शक्ती निर्माण करण्यासाठी मंगळ्यानाचा वेग मुक्तिवेगापेक्षा जास्त असावा.
प्रश्न. 2. खालील विधाने चूक की बरोबर ते ठरवून त्यांचे स्पष्टीकरण लिहा.
अ. एखाद्या यानाला पृथ्वीच्या गुरुत्वबलाच्या प्रभावातून बाहेर पाठवायचे असल्यास त्याचा वेग मुक्तिवेगापेक्षा कमी असावा लागतो.
उत्तर ;
वरील विधान चूक आहे.
वेग मुक्तिवेगापेक्षा जास्त असावा लागतो.
कारण यानाला वेग मुक्तिवेगापेक्षा जास्त असेल तरच यानाला गुरुत्वबलाच्या प्रभावातून बाहेर पडण्यासाठी पुरेशी शक्ती प्राप्त होईल अन्यथा नाही.
आ. चंद्रावरील मुक्तिवेग पृथ्वीवरील मुक्तिवेगापेक्षा कमी आहे.
उत्तर :
ही विधान बरोबर आहे.
कारण मुक्तिवेग 
यात M त्या ग्रहाचे वस्तुमान आहे. अर्थात ग्रहाचे वस्तुमान जितके जास्त तितका त्याचा मुक्तिवेग जास्त असतो.
चंद्राचे वस्तुमान पृथ्वीपेक्षा कमी आहे म्हणून त्याचा मुक्तिवेग सुद्धा कमी असतो.
इ. एका विशिष्ट कक्षेत परिभ्रमण करण्यासाठी उपग्रहाला ठराविक वेग द्यावा लागतो.
उत्तर :
ही विधान बरोबर आहे.
कारण एका विशिष्ट कक्षेत परिभ्रमणासाठी व पृथ्वीच्या गुरुत्वीय प्रभावाच्या बाहेर पडण्यासाठी ठराविक वेग आवश्यक आहे.
ई. उपग्रहाची उंची वाढविल्यास त्याचा वेगही वाढतो.
उत्तर :
हे विधान चूक आहे.
कारण
उपग्रहाचा वेग (R + h) च्या वर्गमुळाच्या व्यस्त प्रमाणात बदलतो. म्हणून अंतर वाढविल्यास वेग कमी होतो.
प्रश्न. 3. खालील प्रश्नांची उत्तरे लिहा.
अ. कृत्रिम उपग्रह म्हणजे काय ? उपग्रहांच्या कार्यानुसार त्यांचे वर्गीकरण कसे करतात.
उत्तर :
एखादे मानवनिर्मित यंत्र पृथ्वीची किंवा एखाद्या ग्रहाची नियमित कक्षेत परिक्रमा करीत असेल, तर त्यास कृत्रिम उपग्रह म्हणतात.
आ. उपग्रहाची भ्रमणकक्षा म्हणजे काय ? कृत्रिम उपग्रहाच्या भ्रमणकक्षेचे वर्गीकरण कशाच्या आधारे व कसे केले जाते ?
उत्तर :
ग्रहाच्या भोवताल उपग्रह भ्रमण करीत असतात. त्यांच्या भ्रमण मार्गाला भ्रमणकक्षा म्हणतात. पृथ्वीपासून उपग्रहाची भ्रमण कक्षा किती अंतरावर आहे त्यानुसार भ्रमण कक्षांचे वर्गीकरण केले आहे. जसे -
1) उच्च कक्षा - (भूपृष्ठापासून उंची > 35780 km) भ्रमणकक्षेचे अंतर 35780 km किंवा त्यापेक्षा जास्त असेल तर अशा कक्षेस उच्च कक्षा म्हणतात.
या कक्षेतील ग्रहांना पृथ्वीभोवती फिरण्यास 24 तास वेळ लागतो.
या कक्षेतून फिरणाऱ्या उपग्रहांना भूस्थिर उपग्रह म्हणतात.
2) मध्यम कक्षा - (भूपृष्ठापासूनची उंची 2000 km ते 35780 km) ज्या उपग्रहांची भ्रमण कक्षा उंची 2000 km ते 35780 km च्या दरम्यान असते अशा कक्षांना मध्यम कक्षा म्हणतात.
3) निम्न कक्षा - (उंची 180 km ते 2000 km) ज्या उपग्रहाच्या भ्रमणकक्षांची भूपृष्ठापासूनची उंची 180 ते 200 असते अशा कक्षांना निम्न कक्षा म्हणतात. हे उपग्रह शास्त्रीय प्रयोगासाठी अथवा हवामान अभ्यासासाठी वापरले जातात. त्यांचा भ्रमण कालावधी जवळपास 90 मिनिटे असतो.
इ. ध्रुवीय प्रदेशांच्या अभ्यासासाठी भूस्थिर उपग्रह का उपयोगी पडत नाहीत ?
उत्तर :
i) भूस्थिर उपग्रहांची भ्रमणकक्षा ही विषुववृत्ताच्या प्रतलात असते. पृथ्वीची दैनिक परिवलन गती आणि उपग्रहाची भ्रमणगती यांची दिशा एकच असते. तसेच उपग्रहाच्या भ्रमणगतीचा आवर्तकाल पृथ्वीच्या दैनिक परिवलन गतीच्या आवर्तकालाएवढा असतो. त्यामुळे त्यांची समोरासमोरील सापेक्ष स्थितीही स्थिर राहते.
ii) हे उपग्रह कधीही ध्रुवीय प्रदेशावरून जात नाहीत, तर विषुववृत्तावरील एकाच ठिकाणासमोर स्थिर राहतात. त्यामुळे भूस्थिर उपग्रह ध्रुवीय प्रदेशांच्या अभ्यासासाठी उपयुक्त ठरत नाहीत.
ई. उपग्रह प्रक्षेपक म्हणजे काय ? I.S.R.O. ने बनविलेल्या एका उपग्रह प्रक्षेपकाच्या बाह्य आराखडा आकृतीसह स्पष्ट करा.
उत्तर :
उपग्रह त्याच्या निर्धारीत कक्षात स्थापित करण्यासाठी उपग्रह प्रक्षेपकाचा उपयोग केला जातो. हे प्रक्षेपकं न्यूटनच्या तिसऱ्या नियमावर आधारीत कार्य करतात. प्रक्षेपकांमध्ये विशिष्ट प्रकारचे इंधन वापरले जाते. या इंधनाच्या ज्वलनामुळे निर्माण होणारा वायू उष्ण असल्याने प्रसरण पावतो व प्रचंड दाबाने प्रक्षेपकाच्या शेपटाकडून बाहेर पडतो. यामुळे प्रक्षेपक आकाशात झेपावतो. यासाठी प्रक्षेपकाला स्वतः बरोबर खूप मोठ्या वजनाचे इंधन वाहून न्यावे लागते. प्रक्षेपकातील इंधनाचे वजन, टप्या टप्प्याने कमी करणे हे महत्त्वाचे कार्य आहे, त्यासाठी दोन टप्प्यात कार्य करणारे प्रक्षेपक तयार केलेले आहेत.
 |
| 'इस्त्रो' ने बनविलेल्या या प्रक्षेपकाचा बाह्य आराखडा |
पहिला टप्पा - प्रक्षेपकाच्या उड्डाणासाठी पहिल्या टप्प्यातील इंधन व इंजिन वापरले जाते व प्रक्षेपकाला एक वेग व उंची प्राप्त होते. या पहिल्या टप्प्यातील इंधन संपले की इंधनाची रिकामी टाकी व इंजिन प्रक्षेपकापासून वेगळे होऊन खाली समुद्रात किंवा अन्य निर्जन जागी पडते.
दुसरा टप्पा - पहिल्या टप्प्यातील इंधन संपले की दुसऱ्या टप्प्यातील इंधन प्रज्वलित होते व दुसरे इंजिन सुरू होते. याही टप्प्यातील इंधन संपले की इंधन टाकी प्रक्षेपकापासून अलग होते. अशाप्रकारे टप्या टप्प्याने प्रक्षेपकाचे वजन कमी कमी होत जाते व प्रक्षेपक अधिक वेगाने पुढे झेपावतो.
अशा प्रकारचा प्रक्षेपक ISRO ने बनविलेला आहे. प्रक्षेपक एकदाच वापरता येत असल्याने ते जास्त खर्चिक असतात. त्यामुळे अमेरिकेने Space Shuttle तयार केले आहेत.
उ. उपग्रह प्रक्षेपणासाठी एकाहून अधिक /अनेक टप्पे असलेले प्रक्षेपक वापरणे का फायदेशीर आहे?
उत्तर :
प्रक्षेपकाला खूप मोठ्या वजनाचे इंधन बरोबर वाहून न्यावे लागते. त्यामुळे प्रक्षेपकाचे वजन वाढते ते वजन कमी करण्यासाठी एकाहून अधिक टप्पे असलेले प्रक्षेपक वापरणे फायदेशीर आहे. टप्या टप्प्याने प्रक्षेपकाचे वजन कमी कमी कसे होत.
पहिला टप्पा - प्रक्षेपकाच्या उड्डाणासाठी पहिल्या टप्प्यातील इंधन व इंजिन वापरले जाते. प्रक्षेपकाला एक वेग व उंची प्राप्त होते या पहिल्या टप्प्यातील इंधन संपले की ही इंधनटाकी प्रक्षेपकापासून वेगळी होते व जमिनीवर सुरक्षित ठिकाणी पडते अशाप्रकारे प्रक्षेपकाचे वजन पुढील टप्प्यात टप्प्याटप्प्याने कमी कमी होत जाते, त्यामुळे प्रक्षेपकाला वेग उंची गाठणे सहज शक्य होते. त्यामुळे उपग्रह प्रक्षेपकासाठी एकाहून अधिक टप्पे असलेले प्रक्षेपक वापरणे फायदेशीर आहे.
प्रश्न. 4. खालील तक्ता पूर्ण करा.
उत्तर :
प्रश्न. 5. खालील उदाहरणे लिहा.
अ. एखाद्या ग्रहाचे वस्तुमान पृथ्वीच्या वस्तुमानापेक्षा 8 पट जास्त आणि त्रिज्या पृथ्वीच्या त्रिज्येच्या 2 पट असेल तर त्या ग्रहासाठी मुक्तिवेग किती असेल ?
आ. पृथ्वीचे वस्तुमान, तिचे आहे त्या वस्तुमानापेक्षा चार पट असते तर 35780 किमी उंच कक्षेत फिरणाऱ्या उपग्रहाला पृथ्वीभोवती एक प्रदक्षिणा करण्यास किती कालावधी लागला असता ?
इ. पृथ्वीभोवती T सेकंदात एक परिक्रमा करणाऱ्या उपग्रहाची भूपृष्ठापासूनची उंची h1 असेल तर 2√2 T सेकंदात परिक्रमा करणाऱ्या उपग्रहाची उंची किती असेल ?