અંતરીક્ષ અન્વેષણો

(Space Exploration)

પૃથ્વીના વાતાવરણની બહાર, બ્રહ્માંડના સમગ્ર વિસ્તારમાં અંતરીક્ષયાનોની મદદથી કરવામાં આવતાં અન્વેષણો. આ પ્રકારનાં અન્વેષણોમાં સાઉન્ડિંગ રૉકેટ, પૃથ્વીની નજીકની ભ્રમણકક્ષામાં ઘૂમતા કૃત્રિમ ઉપગ્રહો, ચંદ્ર અને ગ્રહોના અન્વેષણ માટેનાં અંતરીક્ષયાનો તથા ગહન અંતરીક્ષનાં અન્વેષી યાનોનો સમાવેશ થાય છે.

4 ઑક્ટોબર, 1957ના દિવસે સોવિયેટ સંઘ દ્વારા દુનિયાનો પ્રથમ કૃત્રિમ ઉપગ્રહ સ્પુટનિક-1 પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો એ પછી સોવિયેટ સંઘ અને યુ.એસ. (અમેરિકા) દ્વારા અંતરીક્ષ અન્વેષણના કાર્યક્રમોની શૃંખલા શરૂ થઈ. સ્પુટનિક-1 પછી ચાર મહિના બાદ 31 જાન્યુઆરી, 1958ના રોજ અમેરિકાનો પ્રથમ ઉપગ્રહ એક્સપ્લોરર-1 પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો. એ પછીના ત્રણ દાયકામાં બંને દેશ વચ્ચેની અંતરીક્ષ-સ્પર્ધામાં જુદા જુદા પ્રકારનાં હજારો ઉપગ્રહો અને અંતરીક્ષયાનો સફળતાપૂર્વક પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યાં છે. આમાં વૈજ્ઞાનિક સંશોધન અંગેના ઉપગ્રહો, સંદેશાવ્યવહાર, હવામાન, લશ્કરી માહિતી અને નૌકાવહન જેવાં ઉપયોગી કાર્યો માટેના ઉપગ્રહો, ચંદ્ર અને ગ્રહોનાં અન્વેષણ માટેનાં અંતરીક્ષયાનો તથા સ-માનવ અંતરીક્ષ-ઉડ્ડયનોનો સમાવેશ થાય છે. 12 એપ્રિલ, 1961ના દિવસે સોવિયેટ સંઘે દુનિયાના પ્રથમ સ-માનવ અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનમાં એક માનવીને પૃથ્વીની પ્રદક્ષિણામાં પ્રક્ષેપિત કર્યો હતો, જ્યારે 20 જુલાઈ, 1969ના રોજ અમેરિકાના બે માનવીઓએ ચંદ્રની ધરતી ઉપર ઉતરાણ કર્યું હતું.

આ જાતના કાર્યક્રમમાં ખૂબ ખર્ચ થતો હતો. અંતરીક્ષ યુગનાં પહેલાં વીસ વર્ષમાં અમેરિકાએ તેના નાગરિક તથા લશ્કરી અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો પાછળ સંયુક્ત રીતે 9 હજાર કરોડ ડૉલરનો ખર્ચ કર્યો હતો. અમેરિકાના અંતરીક્ષ કાર્યક્રમોમાં પાંચ લાખ કરતાં વધારે લોકો સીધી રીતે રોકાયેલા છે. સોવિયેટ રશિયા અંગે આ પ્રકારની માહિતી ઉપલબ્ધ નથી, પરંતુ ભૌતિક પુરાવાને આધારે અનુમાન કરી શકાય કે સોવિયેટ અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો માટે આનાથી વધારે નહિ, તો આટલો ખર્ચ તો થયો હશે જ અને એટલાં સાધનો વપરાયાં હશે.

સ-માનવ અંતરીક્ષયાનો તથા લશ્કરી માહિતી મેળવતા ઉપગ્રહોને પૃથ્વી પર પુન:પ્રાપ્ત કરવાની વ્યવસ્થા હોય છે, જ્યારે અન્ય પ્રકારના ઉપગ્રહો અમુક મહિના કે વર્ષોના કાર્ય પછી નિષ્ક્રિય થઈ ગયા પછી પણ ભ્રમણકક્ષામાં ફરતા હોય છે. જુદી જુદી ભ્રમણકક્ષામાં પૃથ્વીની પ્રદક્ષિણા કરતા આ જાતના હજારો માનવસર્જિત પદાર્થો ઉપર અમેરિકાની ‘નૉર્થ અમેરિકન એર-ડિફેન્સ કમાન્ડ’ (નૉરેડ) સંસ્થા સતત દેખરેખ રાખે છે. આ માટે રડાર અને પ્રકાશીય દૂરબીન બંનેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ પ્રકારના પદાર્થોમાં સક્રિય કે નિષ્ક્રિય ઉપગ્રહો ઉપરાંત અન્ય ઘણી જાતના પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે, જે ભંગાર (debris) તરીકે ઓળખાય છે. આમાં પ્રક્ષેપિત થતા ઉપગ્રહોની સાથે ભ્રમણકક્ષામાં જતાં પ્રક્ષેપન-વાહનોના ઉપરના તબક્કા (stages), બોલ્ટ્સ, તારનાં દોરડાં તથા અંતરીક્ષયાનમાં થતા વિસ્ફોટને પરિણામે પેદા થતા ટુકડાઓનો સમાવેશ થાય છે. ઓછી ઊંચાઈ ઉપરનો ભંગાર છેવટે પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પુન: પ્રવેશ કરીને ભસ્મીભૂત થઈ જતો હોય છે.

અંતરીક્ષ અન્વેષણની વિવિધ શાખાઓ : અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો દ્વારા પૃથ્વી, ગ્રહો અને સૌર મંડળ અંગે મળેલા નવા જ્ઞાનનું મૂલ્યાંકન હજુ શક્ય નથી. ઘણી નવી સમજણની સાથે નવી વૈજ્ઞાનિક સમસ્યા ઊભી થઈ છે. બ્રહ્માંડના સ્વરૂપ અને તેની ઉત્પત્તિ અંગેના ઘણા પ્રશ્નોનું નિરાકરણ થઈ શક્યું છે, તેમ ઘણા નવા પ્રશ્નો ઊભા પણ થયા છે. 1957 સુધી મનુષ્ય સૌર મંડળનું નિષ્ક્રિય રીતે અવલોકન કરતો હતો, જ્યારે હવે અંતરીક્ષ અન્વેષણો દ્વારા તેને ગ્રહોની પરિસ્થિતિનું પ્રત્યક્ષ જ્ઞાન મળ્યું છે. અત્યાર સુધીમાં 12 મનુષ્યોએ ચંદ્રની સપાટી પર ઉતરાણ કરીને એ ધરતી પર વૈજ્ઞાનિક માહિતી મેળવવા માટેનાં ઉપકરણો ગોઠવ્યાં છે તથા ચંદ્રની સપાટી પરથી પથ્થરો અને માટી પૃથક્કરણ અને અભ્યાસ માટે પૃથ્વી પર પાછાં લાવ્યા છે. ચંદ્રની ગોપિત બાજુની, તેમજ બુધ, શુક્ર, મંગળ, ગુરુ, શનિ, યુરેનસ તેમજ નેપ્ચૂન ગ્રહોની છબીઓ લેવામાં આવી છે અને તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. પૃથ્વી ફરતી ભ્રમણકક્ષાના ઉચ્ચ બિંદુ ઉપરથી હવામાન અને પૃથ્વીનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે તથા સંદેશા-વ્યવહાર અને નૌનયન માટે સુવિધા સ્થાપવામાં આવી છે. ભ્રમણકક્ષામાં અંતરીક્ષ મથકો સ્થાપવામાં આવ્યાં છે, જેમાં રહી મનુષ્યો લાંબા સમય સુધી અવલોકનો લઈ શક્યા છે અને પ્રયોગો કરી શક્યા છે.

આ બધાં કાર્યો કરવા માટે નવા પ્રકારનાં દ્રવ્યો(materials)ની જરૂરિયાત હતી. તે માટે ટૅકનૉલૉજી અને નિર્માણ-પદ્ધતિમાં મહત્વનો વિકાસ કરવો આવશ્યક હતો. આ માટે પહેલાં કરતાં વિશ્વસનીયતા(reliability)નો અનેકગણો આંક નક્કી કરીને મેળવવામાં આવ્યો હતો. આઠ લાખ જેટલા જુદા જુદા ભાગ ધરાવતાં પ્રક્ષેપન-વાહન માટે જરૂરી ક્રિયાત્મક વિશ્વસનીયતાનો આંક 99.9999 જેટલો ઊંચો હતો. પહેલાં કોઈ વખત તેની જરૂર નહોતી પડી. આ સાથે ટૅકનૉલૉજી ઉપર આધારિત અત્યંત ઝડપી કમ્પ્યૂટર અને જડત્વીય માર્ગદર્શન તંત્ર (inertial guidance system) જેવા તદ્દન નવા ઉદ્યોગો પણ ઊભા થયા છે. અંતરીક્ષ ટૅકનૉલૉજીના કેટલાક આડકતરા લાભ (spin-offs) પણ મળી શક્યા છે. દા.ત., પૃથ્વી અને બીજા ગ્રહોની તસવીરો લેવા માટે વિકસાવવામાં આવેલા ચાર્જ-કપલ્ડ ડિવાઇસિઝ(CCD) ધરાવતા સૂક્ષ્મવીજાણુ કૅમેરા તથા એવા કૅમેરા વડે લેવાયેલી તસવીરોમાંથી માહિતી ગ્રહણ કરવાની પૃથક્કરણ-પદ્ધતિ દાક્તરી પરીક્ષણો માટે પણ ઉપયોગી સાબિત થયાં છે. કેટલીક અંતરીક્ષ ટૅકનૉલૉજી વાણિજ્ય અને ઔદ્યોગિક ક્ષેત્રોમાં પણ કામ લાગી છે, અને તેનો લાભ લેવામાં આવ્યો છે. એપૉલો અંતરીક્ષયાનના સ-માનવ કાર્યક્રમો માટે વિકસાવવામાં આવેલી થિજાવીને સૂકવેલા ખાદ્ય પદાર્થો બનાવવાની પદ્ધતિ તથા સૅટર્ન-5 જેવાં પ્રમોચન-વાહનો માટે વિકસાવવામાં આવેલી અત્યંત ઠંડા પ્રવાહીકૃત વાયુના પરિવહન દરમિયાન તેનું જરૂરી ઉષ્ણતા-અવરોધન (insulation) કરવાની પદ્ધતિ રાસાયણિક ઉદ્યોગો માટે અત્યંત ઉપયોગી બની છે. સ-માનવ અંતરીક્ષ પ્રવાસ દરમિયાન આપાતકાલીન પરિસ્થિતિનો સામનો કરવા માટે તૈયાર કરવામાં આવેલી અંતરીક્ષયાત્રીઓ માટેની પ્રશિક્ષણ-પદ્ધતિ આગ કે અન્ય અકસ્માત માટે લોકોને તૈયાર કરવા માટે ઉપયોગી બની છે.

સ્પુનિટક–1નો પૂર્વ–ઇતિહાસ : માનવી માટે અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનનું સ્વપ્ન ખગોળશાસ્ત્ર જેટલું જૂનું છે. જ્યારથી મનુષ્ય જાણતો થયો કે રાત્રિના આકાશમાં દેખાતા દીવા (તારા) વાસ્તવિક રીતે ખૂબ દૂર રહેલા કોઈ પદાર્થો છે, ત્યારથી એ ત્યાં જવાની પ્રબળ ઇચ્છા સેવતો થયો હતો. પૃથ્વીના સૌથી નજીકના આકાશી પડોશી ચંદ્ર પર ઊડીને જવાની સૌપહેલી કલ્પનાકથા તો છેક બીજી સદીમાં લખાઈ હતી, જેમાં ગ્રીક અલંકારશાસ્ત્રી લ્યુસિયાને આવી એક કલ્પિત યાત્રાનું વ્યંગ્યાત્મક વર્ણન આપ્યું હતું.

પરંતુ, ગ્રહો સૂર્યની ચારે બાજુ પ્રદક્ષિણા કરે છે અને ગ્રહો સુધી પહોંચવા માટે વિશાળ અંતર કાપવું જરૂરી છે એ વિશેનો ખ્યાલ આવતાં તો એ પછી સેંકડો વર્ષો વીતી ગયાં. ખગોળનાં અવલોકનો લેવા માટેનાં ઉપકરણો શોધાયાં ત્યાં સુધી બ્રહ્માંડ વિશેની જાણકારીમાં બહુ ધીમો વિકાસ થયો હતો. સત્તરમી સદીમાં ગૅલિલીઓએ દૂરબીનનો ઉપયોગ કરીને ચંદ્રનો અભ્યાસ કર્યો અને પરિણામે તત્કાલીન જ્ઞાનમાં ઘણો વધારો થયો હતો. થોડાં અઠવાડિયાંના સમયમાં જ તેણે ચંદ્રની સપાટી પર દેખાતા મુખ્ય પર્વતો અને ખીણના નકશા તૈયાર કર્યા હતા અને એ ઉપરથી એ એવા નિષ્કર્ષ ઉપર આવ્યો હતો કે ચંદ્ર એક નક્કર ભૂમિની દુનિયા છે. એ પછી દૂરબીનની મદદથી તેણે ગુરુની સપાટી પરથી પસાર થતાં ચાર નાનાં ટપકાં શોધી કાઢ્યાં અને અનુમાન કર્યું કે એ ગતિમાન ટપકાં ગુરુના ચંદ્ર (ઉપગ્રહ) હોવા જોઈએ. વિશેષમાં તેણે એમ પ્રતિપાદન કર્યું કે પૃથ્વીના ચંદ્રની સરખામણીમાં નાના દેખાતા એના કદનું કારણ એ છે કે ગુરુ પૃથ્વીથી ઘણો દૂર છે. આમ ખગોળમાં સૌપ્રથમ માપદંડ વિશેના ખ્યાલની શરૂઆત થઈ. દૂરબીનની મદદથી લીધેલાં અવલોકનોને આધારે, સો વર્ષ પહેલાં કૉપરનિકસે આપેલા સૌર મંડળના ચિત્રને સમર્થન મળ્યું. જોહાનેસ કેપલરે ગ્રહોની દીર્ઘ વર્તુળાકાર (elliptical) ભ્રમણકક્ષા અંગે ગણતરી કરી અને સત્તરમી સદીના અંતમાં આઇઝેક ન્યૂટને પ્રતિપાદિત કરેલા ‘ગતિના નિયમો’ દ્વારા ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ખગોળશાસ્ત્રને આખરે નક્કર આધાર-શિલા પ્રાપ્ત થઈ. અલબત્ત, એ પછી લગભગ સો વર્ષો પછી જ પહેલી વખત મુક્ત બલૂનો દ્વારા ઉડ્ડયનો શરૂ થયાં હતાં અને એ સાથે પૃથ્વીથી દૂર આકાશ તરફની યાત્રાનો આરંભ થયો હતો.

સત્તરમી અને અઢારમી સદીમાં ચંદ્ર પર ઊડીને જવા વિશેની વાર્તાઓ કોઈ કોઈ વખત લખાઈ હતી, જોકે એ બધી કલ્પનાકથાઓ હતી અને એમાં ટૅકનૉલૉજીનો કોઈ આધાર નહોતો લેવાયો. 1865માં જૂલે વર્ને ‘From the Earth to the Moon’ નવલકથા પ્રસિદ્ધ કરી હતી, જે અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનો પરનાં ઘણાં વાસ્તવિક અનુમાનો પર આધારિત હતી. એ પછી થોડાં વર્ષો બાદ બહાર પડેલી એડવર્ડ એવરેટ હેઇલની નવલકથા ‘Brick Moon’માં એક કૃત્રિમ ઉપગ્રહનું વર્ણન હતું, જેનો એક ઉપયોગ દરિયાખેડુઓ માટે નૌનયન અંગેનો પણ હતો. એ પછીની સદીમાં એચ. જી. વેલ્સની વૈજ્ઞાનિક કલ્પનાકથાઓ ‘The War of the Worlds’ (1898) અને ‘The First Men in the Moon’ (1901) અત્યંત લોકપ્રિય બની હતી. ઓગણીસમી અને વીસમી સદીની શરૂઆતમાં ઇજનેરી વિદ્યામાં થયેલી પ્રગતિને લીધે ઘણા લોકો માનતા થયા હતા કે ચંદ્ર પર ઊડીને જવાનું શક્ય છે.

અંતરીક્ષ ઉડ્ડયન વિશે વ્યાવહારિક દૃષ્ટિએ પ્રથમ વિચારનાર ત્રણ પ્રતિભાશાળી વૈજ્ઞાનિકો – રશિયાનો કોન્સ્ટાન્ટિન એડ્વાર્ડોવિચ ત્સિયોલકોવ્સ્કી, અમેરિકાનો રૉબર્ટ હચિન્સ ગૉડાર્ડ અને જર્મનીનો હરમાન ઑબર્થ – હતા, જે રૉકેટ-વિદ્યામાં અગ્રેસર ગણાય છે.

રૉકેટ-શક્તિ દ્વારા ઉડ્ડયન માટે જરૂરી ટૅકનૉલૉજીનો વિકાસ વીસમી સદીની શરૂઆતમાં થયો નહોતો, તેમ છતાં આવાં ઉડ્ડયનોના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો અને તેના ગતિશાસ્ત્ર વિશે તલસ્પર્શી અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. બીજા વિશ્વયુદ્ધના અંતે જર્મનોએ વિમાન અને નિયંત્રિત પ્રક્ષેપાસ્ત્ર (ખાસ કરીને V-2) માટે રૉકેટ-પ્રચલનમાં મહત્વનો વિકાસ સાધ્યો હતો.

આથી 1945માં જ્યારે જર્મનીએ શરણાગતિ સ્વીકારી ત્યારે અમેરિકા અને તેનાં મિત્રરાજ્યો-ગ્રેટ બ્રિટન, ફ્રાંસ અને સોવિયેટ યુનિયન-ને જર્મનોએ વિકસાવેલા રૉકેટ-શક્તિ અંગેના બધા તકનિકી જ્ઞાનનો વારસો મળ્યો. જર્મન પ્રક્ષેપાસ્ત્રનિષ્ણાત વર્નર ફૉન બ્રોન અને તેના ટોચના 150 જેટલા સાથીદારો અમેરિકન સૈન્યને તાબે થયા હતા. તેમાંના મોટાભાગના કાયમી વસવાટ માટે અમેરિકા રહેવા ગયા હતા. અમેરિકામાં તેમણે તેમની સાથે લાવેલાં V-2 પ્રક્ષેપાસ્ત્રોના પ્રક્ષેપન અંગેના પ્રયોગો કર્યા. સોવિયેટ યુનિયનમાં પણ આવું જ કાર્ય થયું હશે, જોકે એ અંગે કાંઈ પ્રગટ થયેલું નથી. ગ્રેટ બ્રિટન અને ફ્રાંસમાં પણ નાના પાયા ઉપર આવા કાર્યક્રમો થયા હતા.

અમેરિકા અને સોવિયેટ રશિયામાં વિકાસ પામેલી લશ્કરી પ્રક્ષેપાસ્ત્ર અંગેની ટૅકનૉલૉજી ઉપગ્રહપ્રક્ષેપન (ઉડ્ડયન) માટે ખાસ મહત્વની હતી. આંતરરાષ્ટ્રીય ભૂ-ભૌતિક વર્ષ(ભૂ-ભૌતિક સંશોધન માટેનો અઢાર મહિનાનો આંતરરાષ્ટ્રીય સહકારી કાર્યક્રમ – International Geophysical Year – IGY)ની તૈયારી દરમિયાન વૈજ્ઞાનિક સંશોધન માટે પૃથ્વીના કૃત્રિમ ઉપગ્રહના પ્રક્ષેપન અંગે ચર્ચા કરવામાં આવી હતી. આને પરિણામે, આંતરરાષ્ટ્રીય ભૂભૌતિક વર્ષની આયોજન સમિતિએ 1954માં ઠરાવ પસાર કરીને એ કાર્યક્રમના એક ભાગ રૂપે કૃત્રિમ ઉપગ્રહની આવશ્યકતા પર ભાર મૂક્યો હતો. જુલાઈ 1957થી ડિસે. 1958ના સમય દરમિયાનના આ કાર્યક્રમ માટે અમેરિકા અને રશિયા બંને દેશો કૃત્રિમ ઉપગ્રહ તૈયાર કરીને પ્રક્ષેપિત કરશે એવી જાહેરાત કરવામાં આવી હતી, પરંતુ એ પછી જ્યારે અમેરિકામાં ઉપગ્રહ-પ્રક્ષેપન વાહન અંગે વિકાસ-કાર્ય ચાલી રહ્યું હતું ત્યારે સોવિયેટ રશિયાએ સ્પુટનિક-1ને ભ્રમણકક્ષામાં મોકલીને આખી દુનિયાને આશ્ર્ચર્યમાં નાખી દીધી હતી.

સ્પુટનિક-1 પ્રક્ષેપિત થયા પછી લગભગ એક મહિના બાદ સોવિયેટ રશિયાએ એક જીવંત કૂતરી લાયકા સહિત બીજો ઉપગ્રહ સ્પુટનિક-2 પ્રક્ષેપિત કરીને ફરી એક આશ્ચર્યજનક સિદ્ધિ મેળવી. વિજ્ઞાનના ક્ષેત્રે અગ્રસ્થાને હોવાનું મનાતું હોવા છતાં 6 ડિસે., 1957ના રોજ પોતાના નાના (2 કિગ્રા. વજનના) ઉપગ્રહને પ્રક્ષેપિત કરવામાં નિષ્ફળ જવાથી અમેરિકાએ રાજકીય પરાજયની લાગણીનો અનુભવ કર્યો. આથી રશિયા સાથે અંતરીક્ષ ટૅકનૉલોજીમાં સમતુલા મેળવવાના હેતુથી, અમેરિકાની કૉંગ્રેસમાં નિર્ણય લઈને ઑક્ટો. 1958માં ‘નૅશનલ એરોનૉટિક્સ ઍન્ડ સ્પેસ એડમિનિસ્ટ્રેશન’(નાસા)ની સ્થાપના કરવામાં આવી હતી. ‘નાસા’ અમેરિકાના બધા અંતરીક્ષ કાર્યક્રમોનું સંચાલન કરે છે. લશ્કરી કાર્યક્રમો સિવાયના બીજા બધા જ અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો તથા એ દ્વારા મળેલી વૈજ્ઞાનિક માહિતી ‘નાસા’ દ્વારા પ્રગટ કરવામાં આવે છે. પરંતુ, અમુક અપવાદ સિવાય, સોવિયેટ રશિયાના અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો મોટેભાગે ગોપિત રહે છે.

અંતરીક્ષની પરિસ્થિતિ : પ્રસ્તુત સંદર્ભમાં, પૃથ્વીના વાતાવરણની બહારના બ્રહ્માંડના સમગ્ર વિસ્તારને અંતરીક્ષ કહી શકાય. પૃથ્વીના વાતાવરણની કોઈ સ્પષ્ટ સીમા નથી; અનુકૂળતા ખાતર કહી શકાય કે વાતાવરણ પૃથ્વીની સપાટીથી 400 કિમી. સુધી વિસ્તરેલું છે. જોકે બ્રહ્માંડની સરખામણીમાં આ અંતર અત્યંત સૂક્ષ્મ છે. સૌર મંડળની અંદર, ગ્રહો વચ્ચેનાં અંતર માપવા માટે કરોડો કિમી.નો માપદંડ વપરાય છે. સૂર્યનો સૌથી બહારનો ગ્રહ પ્લૂટો 50,00,00,000 કિમી.થી પણ વધારે દૂર છે. બધા જ ગ્રહો અને તેમના ઉપગ્રહ જુદી જુદી ગતિથી સૂર્યની પ્રદક્ષિણા કરે છે, જ્યારે સૌર મંડળ પોતે પણ આપણા તારાવિશ્વ-આકાશગંગા-માં ગતિ કરે છે.

પરંતુ દેખીતી રીતે શૂન્ય લાગતું આ કલ્પનાતીત અંતરીક્ષ ખરેખર ખાલી નથી. એના વિશાળ વિસ્તારોમાં અત્યંત ઓછા પ્રમાણમાં હાઇડ્રોજનનું અસ્તિત્વ હોય છે. આંતરગ્રહીય અંતરીક્ષમાં એની ઘનતા એક ઘન સેમી. દીઠ 100 હાઇડ્રોજન અણુ જેટલી છે, જ્યારે આંતરતારાકીય અંતરીક્ષમાં એની ઘનતા એક ઘન સેમી. દીઠ 10 હાઇડ્રોજન અણુ છે. અલબત્ત, પૃથ્વી પર મેળવી શકાતા શૂન્યાવકાશની સરખામણીમાં અંતરીક્ષનો શૂન્યાવકાશ અત્યંત અધિક છે. આ ઉપરાંત અંતરીક્ષમાં ગુરુત્વાકર્ષણક્ષેત્ર, વીજચુંબકીય વિકિરણોનો વિશાળ વર્ણપટ, બ્રહ્માંડ કિરણો અને અજ્ઞાત તીવ્રતા અને વિતરણ (distribution) ધરાવતા ચુંબકીય ક્ષેત્રનું પણ કાયમી અસ્તિત્વ હોય છે. 1946 સુધી અંતરીક્ષ અંગે જે કાંઈ અનુમાનો કરવામાં આવ્યાં હતાં એ પૃથ્વીના વિકૃતિ પેદા કરતા વાતાવરણની આરપાર લીધેલાં અવલોકનો ઉપર આધારિત હતાં. બીજા વિશ્વયુદ્ધ પછી, વધારે ઊંચાઈ પર જઈ શકતાં સાઉન્ડિ રૉકેટ અને અંતરીક્ષયુગના ઉપકરણયુક્ત ઉપગ્રહો તથા અન્વેષી યાનોની મદદથી અંતરીક્ષની અત્યંત જટિલ ઘટનાઓનું પ્રત્યક્ષ અન્વેષણ કરી શકાય છે.

અંતરીક્ષયાનની રચના : અંતરીક્ષયાન એક સામાન્ય નામ છે, જેમાં સાઉન્ડિંગ રૉકેટ્સ, કૃત્રિમ ઉપગ્રહ તથા અંતરીક્ષ અન્વેષી યાનોનો સમાવેશ થાય છે. ઉપગ્રહના પ્રક્ષેપન માટે રૉકેટ-શક્તિથી કાર્ય કરતાં પ્રક્ષેપન-વાહનોને અંતરીક્ષયાનથી જુદાં ગણવામાં આવે છે. અન્વેષી યાન એક એવું અંતરીક્ષયાન છે, જેને પૃથ્વીની ભ્રમણ-ગતિ કરતાં વધારે ગતિથી પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવે છે, જેથી તે પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણમાંથી પલાયન થઈ શકે છે.

અન્વેષી યાનોનું વર્ગીકરણ ચાંદ્ર, ગ્રહીય અથવા ગહન-અંતરીક્ષ-સંબંધિત એ પ્રમાણે કરી શકાય. બીજા વર્ગીકરણ પ્રમાણે અંતરીક્ષયાન સ-માનવ, માનવ-વિહીન, સક્રિય અથવા નિષ્ક્રિય હોઈ શકે. નિષ્ક્રિય ઉપગ્રહ રેડિયો-સંકેત પ્રસારિત કરતા નથી. એના પથ-શોધન માટે પ્રકાશીય પદ્ધતિ અથવા રડારનો ઉપયોગ કરી શકાય છે અને રેડિયો-સંદેશાવ્યવહાર માટે તેની સપાટી પરથી રેડિયો-તરંગ પરાવર્તિત કરી શકાય છે. સક્રિય ઉપગ્રહ રેડિયો-તરંગ પ્રસારિત કરતા હોવાથી એનું પથ-શોધન સરળતાપૂર્વક કરી શકાય છે. સક્રિય ઉપગ્રહ તેનાં ઉપકરણો દ્વારા મળતી માહિતી રેડિયો-સંકેતો દ્વારા ભૂમિ-મથક અથવા બીજા અંતરીક્ષયાનને મોકલે છે.

આ ઉપરાંત, ઉદ્દેશ અનુસાર ઉપગ્રહોને મુખ્ય બે વિભાગમાં મૂકવામાં આવે છે : વૈજ્ઞાનિક અને ઉપયોગલક્ષી. વૈજ્ઞાનિક ઉપગ્રહમાં મૂકેલાં ઉપકરણોની મદદથી ચુંબકીય ક્ષેત્ર, અંતરીક્ષનાં વિકિરણ અને સૂર્ય કે બીજા તારા વગેરે સંબંધિત વૈજ્ઞાનિક માહિતી મેળવવામાં આવે છે. ઉપયોગલક્ષી ઉપગ્રહો વ્યવહાર સંબંધિત અમુક કાર્યો કરે છે, જેમ કે ભૂ-સર્વેક્ષણ, સંદેશાવ્યવહાર, નૌકાવહન વગેરે.

આમ, ઉપગ્રહોનાં કદ, આકાર, સંકુલતા અને ઉદ્દેશોમાં ઘણી વિવિધતા હોય છે. 1957થી અત્યાર સુધીમાં રશિયા અને અમેરિકા દ્વારા હજારો ઉપગ્રહો અને અન્વેષી યાનો પ્રક્ષેપિત થયેલાં છે. આથી, આ બધાંને કાર્યક્રમોના વંશનામ પ્રમાણે જુદાં પાડવામાં આવે છે. દા.ત., સોવિયેટ રશિયાના સ્પુટનિક, વૉસ્ટૉક, મોલ્નીયા, વેનેરા વગેરે; અને અમેરિકાના એક્સપ્લોરર, મરક્યુરી, ઇન્ટેલસૅટ, એપૉલો, મૅરિનર વગેરે.

હલકું વજન અને ક્રિયાત્મક વિશ્વસનીયતા એ અંતરીક્ષયાનની રચના અંગેનાં બે વિશિષ્ટ લક્ષણો છે. કોઈ પણ અંતરીક્ષયાન તેના ઉદ્દેશ પ્રમાણે અંતરીક્ષની પરિસ્થિતિમાં મિનિટો, દિવસો, મહિનાઓ કે વર્ષો સુધી રહે છે. અંતરીક્ષમાં અતિનિર્વાત (high vacuum), તાપમાનમાં થતાં અત્યધિક પરિવર્તનો તથા વિકિરણના અસ્તિત્વની પરિસ્થિતિમાં ઉપગ્રહનાં ઉદ્દેશ માટેનાં કાર્યો સંપન્ન થવાં જોઈએ.

મોટાભાગનાં અંતરીક્ષયાનોમાં સામાન્ય રીતે 9 પ્રકારનાં ઉપતંત્રો હોય છે : વિદ્યુત-શક્તિ, ઉપગ્રહ પરનું પ્રચાલન, સંદેશા-વ્યવહાર, દિશા-નિયંત્રણ, પરિસ્થિતિ-નિયંત્રણ, માર્ગદર્શન, કમ્પ્યૂટર, કલેવર અને ઇજનેરી ઉપકરણો.

વિદ્યુત–શક્તિ ઉપતંત્ર (power supply subsystem) : આ ઉપતંત્ર દ્વારા ઉપગ્રહનાં બીજાં બધાં ઉપતંત્રોને વિદ્યુત-શક્તિ મળે છે. બધા સક્રિય ઉપગ્રહોને વિદ્યુત-શક્તિની આવશ્યકતા હોય છે. બૅટરી, સૌર કોષ, ઈંધણ-કોષ અથવા ન્યૂક્લિયર સમસ્થાનિક આધારિત સાધનો દ્વારા વિદ્યુત-શક્તિ મેળવી શકાય છે. આવશ્યકતા અનુસાર વિદ્યુત-શક્તિનું પ્રમાણ ઓછું કે ઘણું વધારે હોઈ શકે.

ઉપગ્રહ પરનું પ્રચાલન ઉપતંત્ર (onboard propulsion subsystem) : ઘણાં અંતરીક્ષયાનોનાં કાર્યોમાં જુદાં જુદાં કારણોસર તેમની ગતિમાં પરિવર્તન કરવા માટે રૉકેટ-શક્તિનો ઉપયોગ આવશ્યક બને છે. રૉકેટ-મોટર્સમાં સંગ્રહ કરી શકાય તેવાં પ્રવાહી ઈંધણ મૉનોપ્રોપેલન્ટ, બાય-પ્રોપેલન્ટ કે ઘન ઈંધણનો ઉપયોગ થાય છે. ઉપગ્રહ પરનાં આવાં પ્રચલન ઉપતંત્રોનો ઉપયોગ, ઉપગ્રહની ભ્રમણકક્ષામાં પરિવર્તન કરવા માટે, પુન:પ્રવેશ વખતે ઉપગ્રહની ગતિ રોકવા માટે, અધોરૉકેટ (retrorocket) અથવા અંતરીક્ષયાનને ધીમું પાડવા માટે કરવામાં આવે છે.

સંદેશાવ્યવહાર ઉપતંત્ર (communication subsystem) : રેડિયો-સંદેશાવ્યવહાર દ્વારા ઉપગ્રહ પૃથ્વી પરના રિસીવર સંપર્કમાં રહે છે. મહત્તમ શક્તિના રેડિયો-સંકેતો મેળવવા માટે ભૂમિ પરના પરવલયાકાર (parabolic) ઍન્ટીના અને ઉપગ્રહના પ્રસારક અને ગ્રાહક ઍન્ટીના એકબીજાની સામે ચોકસાઈથી તાકેલા રહેવા જોઈએ. પૃથ્વીના આયનમંડળને ભેદી શકાય તે માટે ઉપગ્રહ-સંદેશાવ્યવહારમાં બહુ ઊંચી આવૃત્તિના રેડિયો-તરંગનો ઉપયોગ થાય છે, જે માટે સામાન્ય રીતે, 100થી 3,000 મેગાહર્ટ્ઝ ગાળાની આવૃત્તિનો ઉપયોગ થાય છે.

ઊંચાઈનિયંત્રણ ઉપતંત્ર (altitude control subsystem) : ઉપગ્રહના ઊંચાઈનિયંત્રણ ઉપતંત્રનાં મુખ્ય બે કાર્યો હોય છે : સ્થિરીકરણ અને તાકવું (pointing). સ્થિરીકરણની પ્રક્રિયામાં અંતરીક્ષયાનને જુદા જુદા નૈસર્ગિક બળની વિપરીત અસરોની હાજરીમાં અમુક ખાસ દિશામાં ગોઠવીને જાળવી રાખવામાં આવે છે. ‘તાકવા’ની પ્રક્રિયામાં અંતરીક્ષયાનને આવશ્યકતા પ્રમાણે નિર્ધારિત લક્ષ્ય તરફ તાકેલું રાખવામાં આવે છે.

પૃથ્વીની આજુબાજુની ભ્રમણકક્ષામાં કે પૃથ્વી પરથી પલાયન થતાં, મુક્ત પતનના માર્ગમાં, વજનવિહીન સ્થિતિમાં સંતુલિત થયેલા અંતરીક્ષયાનને તેની એક અથવા ત્રણેય ધરી (પિચ, યો અને રોલ) ઉપર ચાક-બળ લાગતું હોય છે. સ્થિરીકરણ માટે જુદી જુદી પદ્ધતિઓનો અભ્યાસ કરીને તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. સૂર્ય-પ્રકાશનું દબાણ પણ અંતરીક્ષયાનને અયોગ્ય દિશા તરફ વાળી શકે છે. ગ્રહીય અન્વેષી યાનોના દિશાનિયંત્રણ માટે તેનાં પાંખિયાં પર લાગતા સૂર્ય-પ્રકાશના દબાણનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

મોટાભાગનાં ઉપગ્રહ અને અન્વેષી યાનોનાં સંવેદક ઉપકરણોને સૂર્ય, પૃથ્વીના અમુક ભાગ, ગ્રહ કે તારા તરફ તાકવાનું જરૂરી હોય છે. આ જ રીતે, પ્રસારણ દરમિયાન ટ્રાન્સમિટરનું ઍન્ટીના પણ પૃથ્વી તરફ તાકેલું રખાય છે.

પરિસ્થિતિ–નિયંત્રણ ઉપતંત્ર (environment control subsystem) : અંતરીક્ષની પરિસ્થિતિનું પૂર્વજ્ઞાન અને સમજ મેળવીને એ પરિસ્થિતિ અંગે અંતરીક્ષયાનની રચનામાં જરૂરી નિયંત્રણ કરવામાં આવે છે. અંતરીક્ષના અતિનિર્વાત, સૂર્યનું અત્યધિક તાપમાન, પાર-જાંબલી એક્સ-કિરણો, બ્રહ્માંડ કિરણો જેવાં વિકિરણોનું અસ્તિત્વ અને અન્ય પરિસ્થિતિને લીધે અંતરીક્ષયાનનાં ઉપકરણો અને સંદેશાવ્યવહારનાં સાધનોને અસર થઈ શકે છે. સૂર્યના તાપમાં અંતરીક્ષયાનની કોઈ એક બાજુ હમેશાં છાયામાં ન રહે તે માટે અંતરીક્ષયાનને ચાક આપીને સૂર્યના તાપમાનની અસરોનું સમવિભાજન કરવામાં આવે છે. ચંદ્રની સપાટી પર ગોઠવેલાં ઉપકરણો બે સપ્તાહ લાંબી ચાંદ્ર રાત્રિ દરમિયાન અત્યંત ઓછા તાપમાન સામે ટકી રહેવાં જોઈએ. કોઈ વખત ઉપકરણોને ગરમ કરવાં જરૂરી બને છે, જ્યારે કોઈ વખત પરાવર્તક અવાહક(reflecting insulator)નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. અંતરીક્ષયાનની અંદરનો ભાગ વિદ્યુત-પ્રવાહની તાપીય (thermal) અસરોને લીધે ગરમ થાય છે. કેટલાંક અંતરીક્ષયાનના અંદરના ભાગને ઠંડો રાખવા માટે તેની છાયાની બાજુ પર ખૂલી શકે તેવી બારી રાખવામાં આવે છે.

સ-માનવ અંતરીક્ષયાનને રહેવા યોગ્ય બનાવવા માટે તેમાં પૃથ્વી પરની પરિસ્થિતિનું બની શકે તેટલી હદે નિરૂપણ કરવું આવશ્યક છે. શ્વાસ લેવા માટે તાજો ઑક્સિજન જરૂરી છે. વાતાનુકૂલન યંત્ર દ્વારા વજનવિહીન હવાનું પરિભ્રમણ થાય છે, ઝેરી પદાર્થો દૂર કરાય છે અને તાપમાન તથા હવાના દબાણનું નિયંત્રણ કરાય છે.

માર્ગદર્શન અને નિયંત્રણ ઉપતંત્ર (guidance and control system) : તેનું મુખ્ય કાર્ય અંતરીક્ષયાનને તેના લક્ષ્ય તરફ લઈ જવાનું અને તેની ગતિનું નિયંત્રણ કરવાનું છે. જો અંતરીક્ષયાનનો મુખ્ય ઉદ્દેશ ચંદ્રની સપાટી પર હળવેથી ઉતરાણ કરવાનો હોય, તો એ જ્યારે ચંદ્રની નજીક પહોંચે ત્યારે તેનું દિશાનિયંત્રણ ઉપતંત્ર અંતરીક્ષયાનને ઘુમાવીને તેના ઉતરાણ-રડાર તથા અધોરૉકેટ્સને ચંદ્રની સપાટી તરફ તાકેલાં રાખે છે. રડારના સંકેતો દ્વારા અંતરીક્ષયાનના માર્ગદર્શક ઉપતંત્રને ઉતરાણનો દર તથા સપાટીના અંતર વિશે માહિતી મળે છે. આ માહિતીને આધારે અધોરૉકેટનો ઉપયોગ ક્યારે અને ક્યાં સુધી કરવો તે નક્કી થાય છે. જ્યાં સુધી અંતરીક્ષયાન ઉતરાણ કરતું હોય ત્યાં સુધી અધોરૉકેટ ચાલુ રહે છે અને અંતરીક્ષયાન શૂન્ય ગતિથી સપાટીને અડે ત્યારે સ્વયંસંચાલિત રીતે તે બંધ થઈ જાય છે. આની સાથે સાથે દિશા-નિયંત્રણ માટેનાં રૉકેટ થ્રસ્ટર્સ અંતરીક્ષયાનને સપાટી સાથે લંબદિશામાં રાખે છે.

કમ્પ્યૂટર ઉપતંત્ર : શરૂઆતના ઉપગ્રહો તેની દિશા અંગેની માહિતી ભૂમિમથકને પ્રસારિત કરતા હતા, જ્યાં કમ્પ્યૂટરની મદદથી દિશામાં જરૂરી પરિવર્તન કરવા અંગે ગણતરી થતી હતી. હવે આવા કાર્ય માટે, મોટાભાગના ઉપગ્રહમાં નાના કદનાં કમ્પ્યૂટર રાખવામાં આવતાં હોય છે.

કલેવર (structure) : કલેવર ઉપતંત્ર અંતરીક્ષયાનનું માળખું છે, જે બાકીનાં બીજાં બધાં ઉપતંત્રોને ભૌતિક આધાર અને રક્ષણ આપે છે. ઘણાં અંતરીક્ષયાનોમાં એક કેન્દ્રીય ભાગ અને બીજા ફેલાવી શકાય તેવા ઍન્ટીના, સૌર કોષનાં પાંખિયાં અને ગુરુત્વસ્થિરીકરણના દંડા જોડેલા હોય છે. હલકું વજન મેળવવા માટે કલેવર બનાવવામાં ઍલ્યુમિનિયમ અથવા મૅગ્નેશિયમ ધાતુ વપરાય છે. ચાક લેતી વખતે અંતરીક્ષયાન ડોલે નહિ તે માટે તેનો આકાર તેની કોઈ પણ એક ધરીના સંદર્ભમાં સમરૂપ રાખવામાં આવે છે. પરંતુ, મોટાભાગનાં અંતરીક્ષયાનો અંતરીક્ષમાં જ કાર્ય કરતાં હોય છે અને તેમને પુન: પ્રાપ્ત કરવાનાં ન હોવાથી, તેમનો દેખાવ બહુધા વિચિત્ર અને ખાંચાદાર હોય છે અને એના આકાર માટે વાયુ-ગતિશાસ્ત્રીય સિદ્ધાંતોને ધ્યાનમાં લેવાતા નથી. પ્રક્ષેપન વખતે ઉત્પન્ન થતા આઘાત સહન કરી શકે એ માટે કલેવરની મજબૂતાઈ ખાસ આવશ્યક છે. પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પ્રવેશ્યા પછી પુન: પ્રાપ્ત કરાતાં અંતરીક્ષયાનોમાં તાપરક્ષણ કવચ રાખવામાં આવતાં હોય છે.

ઇજનેરી ઉપકરણ ઉપતંત્ર (engineering instrument subsystem) : આ ઉપતંત્રમાં બધાં ‘હાઉસ-કીપિંગ’ ઉપકરણોનો સમાવેશ થાય છે. આમાં વૉલ્ટમિટર્સ, એમિટર્સ, ઉષ્ણાતામાપક યંત્રો અને બીજાં સાધનો હોય છે, જેના આંકડાઓ દ્વારા અંતરીક્ષયાનની સામાન્ય સ્થિતિ અથવા ‘સ્વાસ્થ્ય’ અંગે માહિતી મળે છે. સ-માનવ અંતરીક્ષયાનોની આવી માહિતી ભૂમિ-મથકો માટે પ્રસારિત થાય છે અને એ માહિતી અંતરીક્ષયાત્રીઓની જાણ માટે પૅનલો ઉપર પણ દર્શાવવામાં આવે છે. આ ઉપરાંત, અંતરીક્ષયાત્રીઓની શારીરિક સુખાકારી ઉપર દેખરેખ રાખવા માટે અમુક સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. (જુઓ : અંતરીક્ષ આયુર્વિજ્ઞાન).

અંતરીક્ષમાં પ્રક્ષેપન (launching into space) : પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણને ઓળંગીને અંતરીક્ષમાં પહોંચવાનું કાર્ય ખૂબ મુશ્કેલ છે. રૉકેટક્ષેત્રે પહેલ કરનારા વૈજ્ઞાનિકોને અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનના સિદ્ધાંતોની જાણકારી તો હતી; કારણ કે તેમના જ્ઞાનના પાયામાં કૉપરનિકસ, ગૅલિલીઓ અને કેપ્લરનાં અવલોકનો તથા ગણતરીઓ તેમજ ન્યૂટને પ્રસ્થાપિત કરેલા, ગતિ અંગેના વિશ્વવ્યાપી નિયમો રહેલાં છે. પરંતુ એ સિદ્ધાંતોને વાસ્તવમાં અમલી બનાવવા માટે અંતરીક્ષયાનોને યોગ્ય કક્ષીય વેગ (orbital velocity) આપવા માટે પૂરતી રૉકેટ-શક્તિ વિકસાવવી આવશ્યક હતી.

રૉકેટ-મોટરમાં આંતરિક દહન વડે ઉત્પન્ન થયેલા વાયુઓના પ્રચંડવેગી જોરદાર પ્રવાહનું પ્રતિક્રિયાબળ લાગવાથી રૉકેટની ઊર્ધ્વગતિ શરૂ થાય છે. એક રૉકેટની ટોચ ઉપર બીજું અને અને બીજા ઉપર ત્રીજું આવા બહુ તબક્કાવાળા પ્રક્ષેપક રૉકેટવાહન(multistage rocket launching vehicle)ના અગ્રભાગ(નોઝ કોન)માં મૂકેલું અંતરીક્ષયાન પોતાના લક્ષ્યની દિશામાં યાત્રા શરૂ કરે છે. જો ઉડ્ડયનના આરંભે તેના વજન કરતાં બમણા બળ જેટલો ઊર્ધ્વગામી ધક્કો લાગતો હોય તો તેનો પ્રારંભિક પ્રવેગ 1-G 9.81 મીટર/સેકન્ડ² જેટલો થશે. પ્રોપેલન્ટ્સ વપરાતાં ઉત્પન્ન થયેલા વાયુ રૉકેટ-મોટરની નૉઝલ દ્વારા બહાર ફેંકાઈ જતા હોવાથી વજન ક્રમશ: ઘટતું જાય છે, જેને પરિણામે રૉકેટનો પ્રવેગ ઉડ્ડયન સમય સાથે વધતો જાય છે.

ઊર્ધ્વદિશામાં જતા અંતરીક્ષયાન ઉપર લાગતું પૃથ્વીનું ગુરુત્વાકર્ષણબળ ઊંચાઈ વધવા સાથે ક્રમશ: ઘટતું જાય છે. પૃથ્વીની સપાટી પર અનુભવાતા ગુરુત્વાકર્ષણબળ, 1-Gના 99 ટકા જેટલું ખેંચાણબળ 160 કિમી. ઊંચાઈએ, 50 ટકા જેટલું 2,700 કિમી. ઊંચાઈએ અને 97,000 કિમી. ઊંચાઈએ તો તે ફક્ત 5 ટકા જેટલું જ હોય છે. પૃથ્વી છોડીને ચંદ્ર સિવાયની દિશામાં ઊડતા અંતરીક્ષયાન ઉપર પૃથ્વીનું ગુરુત્વાકર્ષણબળ આશરે 45 લાખ કિમી. અંતરે નહિવત્ બને છે, જ્યારે ચંદ્રનું ગુરુત્વાકર્ષણ પૃથ્વીના ખેંચાણબળ કરતાં છઠ્ઠા ભાગનું હોવાથી, ચંદ્રની તરફ ઊડતા અંતરીક્ષયાન ઉપર લગભગ 3 લાખ કિમી. અંતરે જ પૃથ્વી અને ચંદ્રનાં ગુરુત્વાકર્ષણબળ સમાન મૂલ્યનાં થાય છે. જોકે આ બંને ખેંચાણબળની દિશાઓ તો એકબીજીથી વિરુદ્ધ હોય છે.

બહુ તબક્કાવાળી રૉકેટની રચના : પહેલા તબક્કાની ઉપર બીજા તબક્કાનું રૉકેટ એમ એક રૉકેટને માથે બીજું ઉપલા તબક્કાનું રૉકેટ જોડવામાં આવે એવી – અનેક રૉકેટ પ્રચલનવાળી – રૉકેટ ટૅકનિકના વર્ણન માટે ક્રમબદ્ધ તબક્કાઓની ગોઠવણી (staging) એવું નામ આપવામાં આવ્યું છે. એમાં સૌથી નીચેના પ્રથમ તબક્કાના રૉકેટ એન્જિનને પહેલું પ્રજ્વલિત કરવામાં આવે છે, અને ઉતરડની જેમ ગોઠવવામાં આવેલા સમગ્ર રૉકેટ-માળખાને ઊંચકીને તે ઉડ્ડયન આરંભે છે. તેનાં પ્રોપેલન્ટ્સ સંપૂર્ણપણે વપરાઈ જાય ત્યાં સુધી ક્રમશ: વધતા જતા પ્રવેગ સાથે તે ઊડવાનું ચાલુ રાખે છે. આ તબક્કો પૂરો થતાં જ પ્રથમ તબક્કાના રૉકેટની ખાલી થયેલી પ્રોપેલન્ટ ટાંકીઓ, રૉકેટ-ઍન્જિન, રૉકેટનાં અન્ય માળખાં વગેરે બિનઉપયોગી બોજાને ફેંકી દેવામાં આવે છે. આમ રૉકેટયાન ઉત્તરોત્તર હલકું બનતું જાય છે. પ્રથમ તબક્કાની શક્તિ દ્વારા પ્રાપ્ત થયેલા અંતિમ વેગથી શરૂ કરીને, પ્રક્ષેપનયાનનો પ્રવેગ વધારતા જવાની (પહેલા તબક્કાની સરખામણીમાં ઓછા થ્રસ્ટવાળા) આ બીજા તબક્કાની કામગીરીનો આરંભ કરી દેવામાં આવે છે. બીજા તબક્કાના રૉકેટના પ્રોપેલન્ટ્સ વપરાઈ જાય એટલે તરત જ એના નકામા બોજાને પણ ફેંકી દેવામાં આવે છે અને ત્રીજા તબક્કાના રૉકેટ-એન્જિનને દાગવામાં આવે છે. મોટાભાગનાં અંતરીક્ષયાનો ત્રણ તબક્કા ધરાવે છે. આ શક્તિશાળી ટૅકનિકને ત્સિઓલ્કોવ્સ્કીએ, ગૉડાર્ડે તેમજ ઓબર્થે એકબીજીથી સ્વતંત્રપણે વિકસાવી હતી.

પ્રક્ષેપન માટેનો મહત્તમ પ્રવેગદર (rate of acceleration) : અંતરીક્ષયાન પૃથ્વીના વાતાવરણને પસાર કરી જાય તેમજ નિર્ધારિત અંતરીક્ષ કાર્યક્રમ માટે જરૂરી વેગમાન પ્રાપ્ત કરી શકે તે માટેનો યોગ્ય પ્રવેગદર નક્કી કરવો પડે છે. પ્રક્ષેપન કામગીરી બજાવતાં જો વધારે સમય લાગે તો તે વધારે ખર્ચાળ નીવડે છે. ઓછા પ્રવેગદરથી ઊડતું રૉકેટયાન પ્રોપેલન્ટ્સનો મોટા પ્રમાણમાં વ્યય કરે છે. કારણ કે તેના ઉડ્ડયનની પ્રત્યેક સેકન્ડ દીઠ હકીકતમાં તે 9.81 મીટર/સેકન્ડ વેગ ગુમાવતું રહે છે. અંતરીક્ષયાન પેલોડ અને રૉકેટયાનના વિવિધ તબક્કાઓનાં માળખાં કેટલો પ્રવેગી તણાવ (stress) સહન કરી શકે તે મર્યાદાને આધારે મહત્તમ પ્રવેગની માત્રા નક્કી કરવામાં આવે છે. સ-માનવ અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનમાં અંતરીક્ષયાત્રીઓને G-લોડિંગ દિશાને કાટખૂણે સુવડાવવામાં આવે છે, જેથી તેમનાં માથાં અને હૃદય એકસરખાં પ્રવેગી તણાવનો અનુભવ કરે. આ આદર્શ પરિસ્થિતિમાં પણ અંતરીક્ષયાત્રીઓ સમતલ રહીને સહન કરી શકે તેટલા મહત્તમ ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રવેગની માત્રા 6-G જેટલી જ રાખવામાં આવે છે.

ઉડ્ડયન કક્ષાઓ (flight trajectories) : ઉડ્ડયન કાર્યક્રમના ઉદ્દેશ મુજબ ઉડ્ડયન કામગીરી અલગ અલગ હોય છે. તદનુસાર ઉડ્ડયન કક્ષાઓના ચાર મુખ્ય પ્રકાર કહી શકાય.

સાઉન્ડિંગ રૉકેટ જેવી કક્ષા : પૃથ્વીના ઉચ્ચ વાતાવરણના અભ્યાસાર્થે 1945થી છોડવામાં આવતાં સાઉન્ડિંગ રૉકેટો મહદંશે એક તબક્કાનાં હોય છે. એક તબક્કાવાળાં રૉકેટ લગભગ 160 કિમી. જેટલે ઊંચે પહોંચે છે, વધુ ઊંચાઈએ જવું હોય તો બે તબક્કાનાં સાઉન્ડિંગ રૉકેટ વપરાય છે. તેઓ લગભગ સીધાં જ ઊંચે જાય છે. તેમનો મહત્તમ વેગ 5,000થી 8,000 કિમી./કલાક જેટલો હોય છે. રૉકેટ-મોટર પ્રજ્વલન(firing)ની સમાપ્તિ એટલે કે ‘બર્ન આઉટ’ સામાન્યત: 15થી 30 કિમી. જેટલી ઊંચાઈએ થાય છે. અને ત્યારબાદ તે ઊર્ધ્વ ઉડ્ડયન ચાલુ રાખે છે. ઉડ્ડયનની મહત્તમ ઊંચાઈએ તેનો ઊર્ધ્વવેગ ઘટી જઈને શૂન્ય થાય છે અને રૉકેટની પૃથ્વી તરફની વળતી મુસાફરી શરૂ થાય છે. માહિતી એકઠી કરવા માટેનાં ઉપકરણોને કેટલીક વખત યોગ્ય ઊંચાઈએ રૉકેટની બહાર ફંગોળી દેવામાં આવે છે, જ્યાંથી તે પૅરેશૂટની મદદથી ધીમા વેગે પૃથ્વીપટ ઉપર આવી પહોંચે છે. પરંતુ હવે તો મોટેભાગે રૉકેટના ઉડ્ડયન દરમિયાન જ ઉપલબ્ધ થતી માહિતીને પ્રક્ષેપન મથક પાસે આવેલા ટ્રૅકિંગ મથક તરફ પૂર્વનિર્ધારિત ‘કોડ’માં રેડિયો સંદેશાના રૂપમાં પહોંચતી કરવામાં આવે છે.

પૃથ્વી ફરતી ભ્રમણકક્ષા : અંતરીક્ષયાનને પ્રથમ તો ઊર્ધ્વદિશામાં જ છોડવામાં આવે છે. પરંતુ થોડા ઉડ્ડયન પછી એની દિશા એવી રીતે પલટવામાં આવે છે કે ઇચ્છિત ઊંચાઈની કક્ષા માટેનો નિર્ધારિત કક્ષીય વેગ જેટલો તેનો ઉડ્ડયનવેગ થાય ત્યારે અંતરીક્ષયાનનું ઉડ્ડયન પૃથ્વીપટને સમાંતરે થતું હોય. આ સ્થાને તેના રૉકેટ-એન્જિનને બંધ કરવામાં આવે છે અને અંતરીક્ષયાનને અંતિમ તબક્કાના રૉકેટયાનથી મુક્ત કરી દેવામાં આવે છે. અંતરીક્ષયાન પૃથ્વી ફરતે મુક્ત પતનની દશાને પામે છે. અહીંયાં યાનને પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ ખેંચાણના જેટલો જ કેન્દ્રત્યાગી બળનો ધક્કો લાગતો હોવાથી તે પૃથ્વી ફરતે સ્થિર ભ્રમણકક્ષામાં ઘૂમવાનું ચાલુ રાખે છે. 200 કિમી. ઊંચાઈએ પૃથ્વી ફરતો ભ્રમણકક્ષામાં ઉડ્ડયનવેગ 29,000 કિમી./કલાક છે. પૃથ્વીનું લગભગ સમગ્ર વાતાવરણ આ ઊંચાઈ કરતાં નીચે રહી જતું હોવાથી અહીંયાં હવાને કારણે લાગતું વાયુગતિક કર્ષણ (aerodynamic drag) નહિવત્ હોય છે, એટલે અંતરીક્ષયાન ખાસ્સા લાંબા સમય સુધી પૃથ્વી ફરતી કક્ષામાં પોતાનું ઉડ્ડયન ચાલુ રાખે છે.

ઉપગ્રહને ભ્રમણકક્ષામાં એક પરિભ્રમણ પૂરું કરવા માટે લાગતા સમયગાળાને એ ભ્રમણકક્ષા માટેનો આવર્તનકાળ (period) કહેવામાં આવે છે; 200 કિમી. ઊંચાઈએ તેનું મૂલ્ય લગભગ 90 મિનિટ. પૃથ્વીપટથી જેમ વધારે ઊંચાઈએ જઈએ તેમ ઉપગ્રહનો કક્ષીય વેગ ઘટતો જાય છે અને કક્ષીય આવર્તનકાળ વધે છે. ઉદાહરણ તરીકે 1,730 કિમી. ઊંચાઈએ કક્ષીય વેગ 25,400 કિમી. પ્રતિ કલાક જેટલો અને ભ્રમણકાળ બે કલાક જેટલો હોય છે. 36,240 કિમી. ઊંચાઈએ વેગ 11,300 કિમી./કલાક અને ભ્રમણકાળ 24 કલાક થાય છે. આટલા સમયમાં પૃથ્વી પોતાનું એક ધરીભ્રમણ પૂરું કરે છે. એટલે આવા ઉપગ્રહનો તથા પૃથ્વીસપાટીનો કોણીય વેગ એકસરખો હોવાને કારણે પૃથ્વી ઉપરથી જોતાં ઉપગ્રહ આકાશમાં તદ્દન સ્થિર દેખાય છે. સંચાર/સંદેશાવ્યવહાર (communications) માટેના તેમજ હવામાનના અભ્યાસ માટેના ઉપગ્રહોના સંદર્ભમાં આ ભૂસ્થિર (geostationary) કક્ષાનું મહત્વ ઘણું છે. હજુ પણ ઊંચે જઈએ તો ચંદ્ર 3,86,000 કિમી. ત્રિજ્યાવાળી ભ્રમણકક્ષામાં પૃથ્વીની આસપાસ ગોળ ભ્રમણ કરે છે. આ કક્ષામાં ચંદ્રનો ભ્રમણવેગ લગભગ 3,700 કિમી./કલાક અને આવર્તનકાળ આશરે 28 દિવસ છે.

ઉપરનું વર્ણન ફક્ત વર્તુળાકાર ભ્રમણકક્ષાને જ લાગુ પડે છે. સંપૂર્ણ વર્તુળાકાર કક્ષા એક આદર્શ કક્ષા છે જેને મેળવવી ખૂબ મુશ્કેલ છે. મોટેભાગે તો ઉપગ્રહની વાસ્તવિક ભ્રમણકક્ષા નિશ્ચિત અપભૂ (perigee) અને નિશ્ચિત ઉપભૂ (apogee) ઊંચાઈ ધરાવતા દીર્ઘવૃત્ત જેવી હોય છે. જેની આસપાસ ઉપગ્રહ ઘૂમે છે તે કેન્દ્રીય પદાર્થથી (પૃથ્વીથી) માપતાં, ભ્રમણકક્ષામાંનાં સૌથી ઓછી અને સૌથી વધારે ત્રિજ્યાવાળાં બિંદુઓને અનુક્રમે અપભૂ અને ઉપભૂ બિંદુઓ કહેવામાં આવે છે. ઉપગ્રહ અપભૂ બિંદુ ઉપર હોય ત્યારે કક્ષીય ભ્રમણવેગને ઘટાડવા માટે રૉકેટ-એન્જિન ચાલુ કરીને પૂરતો થ્રસ્ટ ઊલટી દિશામાં આપવામાં આવે તો તેનાથી ઉપભૂ બિંદુ ઓછી ઊંચાઈ ઉપર આવે. આમ થતાં દીર્ઘવૃત્તીય ભ્રમણકક્ષાનું વર્તુળાકાર ભ્રમણકક્ષામાં રૂપાન્તર થઈ શકે. તેવી જ રીતે ઉપગ્રહ જ્યારે ઉપભૂ બિંદુ ઉપર હોય ત્યારે તેના કક્ષીય વેગમાં વધારો થાય તેવો થ્રસ્ટ આપવામાં આવે તો અપભૂ બિંદુની ઊંચાઈ વધે. આમ થવાથી પણ ભ્રમણકક્ષાને વર્તુળાકાર બનાવી શકાય. આવા કિસ્સામાં ઉડ્ડયનમાર્ગની ધરીની દિશામાં રૉકેટ-બળ લગાડવામાં આવે છે.

ઉપગ્રહને પૃથ્વી ફરતી કક્ષામાં પહોંચાડવા માટે, પ્રક્ષેપન વાહન(રૉકેટ)ને ઉડ્ડયન-આરંભ (lift off) પછી પૂર્વ દિશા તરફ ઝૂકવા દેવામાં આવે છે. પૃથ્વી-સપાટીના પૂર્વ તરફના ભ્રમણવેગનો લાભ લેવા માટે ઉપગ્રહનું પ્રક્ષેપન પૂર્વ દિશામાં કરવામાં આવે છે. વિષવવૃત્ત પાસે પૃથ્વી-સપાટીનો ભ્રમણવેગ લગભગ 450 મીટર/સેકન્ડ અને કેપકેનેડીના અક્ષાંશે (28.27⁰ ઉ.) તે આશરે 400 મીટર/સેકન્ડ જેટલો હોય છે. ઉપગ્રહનું પશ્ચિમ દિશા તરફ પ્રક્ષેપન શક્ય છે, પરંતુ પૂર્વાભિમુખ ભ્રમણકક્ષા કરતાં એ જ ઊંચાઈ પરની પશ્ચિમાભિમુખ કક્ષા માટે 600 મીટર/સેકન્ડ જેટલા વધારાના વેગમાનની જરૂર પડે છે.

જો ઉપગ્રહનું ઉત્તર કે દક્ષિણ દિશામાં પ્રક્ષેપન કરવામાં આવે તો ધ્રુવીય ભ્રમણકક્ષા સાંપડે છે. ભૂ-સપાટીના પૂર્વાભિમુખ ભ્રમણવેગનો પ્રક્ષેપન ફાયદો આ કિસ્સામાં મળતો નથી, પરંતુ બીજા કેટલાક ફાયદાઓ પ્રાપ્ત થાય છે. પૃથ્વી પોતાની ધરી ઉપર ભ્રમણ કરતી હોવાને કારણે થોડાંક પરિભ્રમણોમાં જ ઉપગ્રહ પૃથ્વીપટ પરના દરેક વિસ્તાર ઉપરથી પસાર થઈ જાય છે. ઉપગ્રહની બરાબર નીચે આવેલા પૃથ્વીપટના વિસ્તારો વડે રચાતો ઉપગ્રહપથ – ઉપગ્રહઅંકિત ભૂમિમાર્ગ (ground track), ઉપગ્રહની ભ્રમણકક્ષા મુજબ બદલાતો રહે છે. દરેક ઉપગ્રહ કાર્યક્રમ(mission)ની વિશિષ્ટ જરૂરિયાત અનુસાર ઉપગ્રહના ભૂમિમાર્ગની પસંદગી કરવામાં આવે છે. ભૂમિસ્થિત ટ્રૅકિંગ અને માહિતીપ્રાપ્તિ માટેનાં ડેટા-મથકો આ ભૂમિમાર્ગની ઉપર અથવા તો નજીકમાં જ આવેલાં હોય તે જરૂરી બને છે.

પૃથ્વી–ત્યાગી કક્ષા (earth escape orbit) : પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણમાંથી સંપૂર્ણપણે મુક્ત થવા માટે ઉપગ્રહનો પ્રક્ષેપવેગ લગભગ 40,000 કિમી. પ્રતિ કલાક થવો જરૂરી છે. આટલા પ્રચંડ વેગને કારણે ઉપગ્રહ પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણક્ષેત્રની બહાર પહોંચવા માટે શક્તિમાન બને છે. જો ઉપગ્રહ અન્ય કોઈ ખગોલીય પદાર્થની ગુરુત્વાકર્ષણ અસર હેઠળ ન આવે તો તેવા સંજોગોમાં તે ઉપગ્રહ નાની ગ્રહકણિકા(planetoid)ની જેમ સૂર્યની આસપાસ પરિભ્રમણ કરવા માંડે છે. સુનિશ્ચિત સમયપાલન વડે અંતરીક્ષયાનને ચંદ્ર સમીપે લઈ જાય તેવા ભ્રમણપથમાં ઉપગ્રહને દાખલ કરી શકાય છે. આઠ એપૉલો ઉડ્ડયનો વખતે અંતરીક્ષયાન ચંદ્રની આગળથી પસાર થાય તેવી ગણતરીપૂર્વકની કક્ષામાં તેને મૂકવામાં આવ્યું હતું. આ યાનને ચંદ્રના ગુરુત્વાકર્ષણની અસર હેઠળ, પૃથ્વી ઉપરથી કદી પણ જોઈ ન શકાતી ચંદ્રની પાછલી બાજુ પર ઝોક ખવડાવવામાં આવ્યો હતો. જો અન્ય કોઈ સંચાલન કામગીરી (manoeuvre) કરવામાં ન આવે તો અંતરીક્ષયાન ચંદ્રને ફરતો એક આંટો મારીને પૃથ્વી તરફ આવતા ભ્રમણપથ ઉપર પાછું ફરે. ચંદ્રની પાછલી બાજુએ પહોંચે ત્યારે યાનનો ઉડ્ડયનવેગ યોગ્ય પ્રમાણમાં ઘટાડી દઈને તેને ચંદ્રના ગુરુત્વાકર્ષણ હેઠળની ચંદ્ર-પરિક્રમા કક્ષામાં ફરતું કરવામાં આવ્યું હતું.

એપૉલો ભ્રમણકક્ષાઓના વાસ્તવિક ગતિશાસ્ત્રીય દૃષ્ટાંત વડે ઉપરનાં કથનોને સમજવાનું સરળ થઈ પડશે. 187થી 190 કિમી. ઊંચાઈવાળી ભ્રમણકક્ષામાં એપૉલો-11 અંતરીક્ષયાન 28,320 કિમી./કલાક વેગથી પૃથ્વીની આસપાસ ઘૂમી રહ્યું હતું. યોગ્ય ભ્રમણપથને અનુરૂપ દિશામાં યાન બરાબર ગોઠવાયું હોય તે જ ક્ષણે રૉકેટ-મોટર ચાલુ કરીને તેનો વેગ 39,325 કિમી./કલાક કરવામાં આવ્યો હતો. યાનની ચંદ્ર તરફની 64 કલાકની મુસાફરી દરમિયાન તેના ઉપર પૃથ્વીનું ગુરુત્વાકર્ષણબળ સતત લાગતું રહ્યું હોવાથી, યાન ચંદ્રથી 63,375 કિમી.ને અંતરે આવી પહોંચ્યું ત્યારે તેનો પૃથ્વીની સાપેક્ષમાં વેગ ઘટીને 3,320 કિમી./કલાક થઈ ગયો હતો. આ સ્થાને યાન ઉપર લાગતું ચંદ્રનું ગુરુત્વાકર્ષણ પૃથ્વીના કરતાં બળવત્તર થયું હોવાથી ચંદ્ર તરફ સતત ખેંચાણ લાગવાથી યાનના વેગમાં ક્રમશ: વધારો થવા માંડ્યો; તે ચંદ્રની પાછલી બાજુએ જઈ પહોંચ્યું ત્યારે તેની ઝડપ વધીને 9,100 કિમી./કલાક થઈ ચૂકી હતી. અંતરીક્ષયાન ઉપરના રૉકેટ-પ્રચલન એકમને ચાલુ કરવાથી યાનનો વેગ ઘટાડીને 5,980 કિમી./કલાક કરવામાં આવ્યો અને યાન ચંદ્રની આસપાસ દીર્ઘવૃત્તીય કક્ષામાં દાખલ થયું. ત્યારપછી ચંદ્રની ભૂમિ ઉપરના ઉતરાણ-કાર્યક્રમની પૂર્વતૈયારી રૂપે ભ્રમણકક્ષાને વર્તુળાકાર કક્ષામાં ફેરવવામાં આવી હતી.

ગતિશાસ્ત્રનો (ત્રણ પદાર્થોના કોયડાના નામને અનુરૂપ) પૃથ્વી, એપૉલો-11 અંતરીક્ષયાન અને ચંદ્રની એકબીજાને સાપેક્ષ ગતિઓ નક્કી કરવાનો પ્રશ્ન સાચે જ ખૂબ જટિલ છે. અન્યોન્યની સાપેક્ષ ગતિને વર્ણવતાં સમીકરણો લખી શકાય ખરાં; પરંતુ અતિઝડપી ડિજિટલ કમ્પ્યૂટરનો વિકાસ થયો તેની અગાઉના સમયમાં લાંબા રેન્જનાં બેલિસ્ટિક પ્રક્ષેપાસ્ત્રોના ગતિપથને અંકિત કરતો સામાન્ય ઉકેલ મેળવવાનું કામ લગભગ અશક્ય જેવું હતું. આદેશ મળતાં ગતિનાં જટિલ સમીકરણોના આંકડાકીય ઉકેલનું કમ્પ્યૂટર એકીકરણ (integration) કરે છે, અંતરીક્ષયાનની સ્થાનાન્તર (translational) ગતિઓનું સંપૂર્ણ ચિત્રણ રીડઆઉટ રૂપે સ્ક્રીન ઉપર ઝબકાવે છે અને કોઈ પણ સમયના વાસ્તવિક અને પૂર્વયોજિત ઉડ્ડયનમાર્ગોની સરખામણી પણ કરી આપે છે.

ગ્રહીય ઉડ્ડયનો (planetary flights) : ગ્રહોની ભ્રમણકક્ષાઓ દીર્ઘવૃત્તીય હોવાને કારણે પૃથ્વી અને તેના નિકટતમ પડોશીઓ – શુક્ર અને મંગળ – વચ્ચેનાં અંતરો કાયમ બદલાતાં રહે છે. લગભગ દર બે વર્ષને સમયાંતરે આ ગ્રહો તરફ અંતરીક્ષયાન છોડવા માટેની અનુકૂળ તક સાંપડે છે. અન્ય સમયે પણ આ ગ્રહોની મુલાકાતે જવા અંતરીક્ષયાનને છોડી શકાય ખરું, પરંતુ તેવે સમયે લક્ષ્ય ગ્રહ સુધી પહોંચવા માટે જરૂરી ઉડ્ડયનવેગ તેમજ સમયગાળો બંને ખૂબ મોટા હોય છે. આ હકીકતને બીજી રીતે મૂલવીએ તો આ પડોશી ગ્રહની મુલાકાતે જનાર અંતરીક્ષયાન એનું એ જ હોય તેવા સંજોગોમાં અંતરીક્ષયાનના પેલોડને ઘણો હલકો રાખવો પડે છે.

ગ્રહોના બદલાતા કક્ષીય સંબંધો : પૃથ્વી ઉપરથી શુક્ર યા મંગળ માટેના ખૂબ કરકસરયુક્ત ઉડ્ડયનમાર્ગનું આયોજન કરતી વખતે ગ્રહોના બદલાતા કક્ષીય સંબંધોનો ઉચિત ફાયદો ઉઠાવી શકાય છે. 1920ના દાયકાના છેલ્લા ચરણમાં આવી ફાયદાકારક ભ્રમણકક્ષાઓની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. આવા ભ્રમણમાર્ગ ઉપરની હેરફેર દરમિયાન યાનનું વેગમાન લઘુતમ હોઈ શકે છે, પણ એની સાથે સંકળાયેલું બીજું પાસું એવું છે કે યાત્રાસમય ખાસ્સો લાંબો હોય છે. પૃથ્વી ઉપરથી નીકળીને મંગળ સુધી પહોંચતાં અંતરીક્ષયાનને 260 દિવસ જેટલો સમય લાગે છે. એટલા માટે 1969 દરમિયાન મૅરિનર-6 અને 7નાં મંગળ તરફનાં ઉડ્ડયનો વખતે આ બંને પાસાંઓ અંગે બાંધછોડ કરીને છેવટે વચલો માર્ગ નક્કી કરવામાં આવ્યો હતો, જેથી અંતરીક્ષયાનના વેગમાનમાં જંગી વધારો જરૂરી ન બને અને છતાં યાત્રાસમય બને તેટલો ટૂંકાવી શકાય. 25 ફેબ્રુઆરી, 1969ના રોજ છોડવામાં આવેલું મૅરિનર-6 અંતરીક્ષયાન 157 દિવસ પછી મંગળના ગ્રહથી 3,463 કિમી.ના અંતરેથી પસાર થઈ શક્યું ત્યારે મંગળ પૃથ્વીથી 9,425 કરોડ કિમી.ને અંતરે હતો.

નૌસંચાલન, યાનજોડાણ અને પુનરાગમન (navigation, docking & recovery) : અંતરીક્ષી નૌસંચાલન : અંતરીક્ષમાં રહેલા બિંદુ Aથી બિંદુ B સુધીનો કોઈ પદાર્થનો મુસાફરીમાર્ગ સુરેખા જેવો સીધો હોતો નથી કે તેનું વેગમાન એકસરખું રહેતું નથી, કારણ કે એ પદાર્થ અંતરીક્ષમાં ગતિ કરી રહ્યો હોય તે દરમિયાન તેને ઘણી જાતની અસરોનો અનુભવ થતો રહે છે. અંતરીક્ષયાનના વેગમાનની તેમજ મુસાફરી-માર્ગની જાળવણી માટે અંતરીક્ષી નાવિકવિદ્યા ખૂબ ઉપયોગી બની રહે છે.

અંતરીક્ષી નાવિકવિદ્યાનો મુખ્ય આધાર સ્થિતિ-સાતત્યના ગુણધર્મ પર આધારિત ઉપકરણ દ્વારા મળતી દોરવણી (inertial guidance) છે. એટલે કે પદાર્થ ઉપર લાગતાં બાહ્યબળો જાણીતાં ન હોય તેમજ સૂર્ય અને / અથવા તારાઓના સ્થાનને આધાર વગર – બાહ્યસંદર્ભ વિના – દિશાનિર્ણય કરવાનો હોય તેવા સંજોગોમાં સ્થિતિ-સાતત્યના સિદ્ધાંત અનુસાર વર્તનાર જોરથી ઘૂમતા ગાયરોસ્કોપનાં આંતરિક અવલોકનો વડે નાવિકવિદ્યા જાણનાર યાનને જરૂરી દોરવણી આપી શકે છે.

ત્રણ ગાયરોસ્કોપ અને પ્રવેગમાપક(accelerometer)ની મદદથી ત્રણે ધરી ઉપર થતા વેગનો વધારો (પ્રવેગ) અથવા ઘટાડો (ઋણ પ્રવેગ) ખૂબ ચોકસાઈપૂર્વક માપી શકાય છે. કમ્પ્યૂટરમાં મેમરી-પ્રણાલીનો ઉપયોગ કરીને, ગમે તે ક્ષણે અંતરીક્ષયાન ઉડ્ડયનમાર્ગ ઉપર ક્યાં હશે તે નક્કી કરી શકાય છે. કોઈ એક અથવા એકથી વધુ ધરી ફરતે યોગ્ય માત્રામાં કરેલા ભ્રમણ દ્વારા અંતરીક્ષયાનનું મુખ ફેરવીને તેમજ રૉકેટ-મોટર અથવા તો જોરદાર નાનો જેટ છોડીને યાનના ભ્રમણપથમાં યોગ્ય સુધારો કરી શકાય છે. ભૂમિમથકમાંના તેમજ મોટા અંતરીક્ષયાન ઉપરના પ્રોગ્રામ કરી શકાય તેવા (પ્રોગ્રામક્ષમ) ડિજિટલ કમ્પ્યૂટર આપમેળે સતત અથવા તો આદેશ આપવામાં આવે તે ક્ષણે અંતરીક્ષયાન અત્યારે ક્યાં છે, અગાઉ ક્યાં હતું અને અત્યારે ક્યાં જઈ રહ્યું છે તે બધાંની ઉપર ચાંપતી નજર રાખી શકે છે. સ-માનવ અંતરીક્ષયાનમાંના યાત્રીઓની સમક્ષ આવી માહિતીને સ્ક્રીન ઉપર સીધી ઉતારી દેવામાં આવે છે.

રૉકેટ-પ્રક્ષેપન તબક્કા દરમિયાન નિર્ધારિત ઉડ્ડયનકક્ષામાંથી ચલિત થયેલા અંતરીક્ષયાનમાં સામાન્યત: નાના થ્રસ્ટ આપનાર થ્રસ્ટ-મોટર્સ વડે, રૉકેટના એક્ઝૉસ્ટ જેટની દિશાફેર કરીને અથવા એક યા વધુ રૉકેટ-એન્જિનોને ગિમ્બલ માઉન્ટમાં ત્રાંસાં ઝુકાવીને, રૉકેટની ઉડ્ડયનકક્ષામાં જરૂરી સુધારાઓ તાત્કાલિક કરી દેવામાં આવે છે.

બે યાનોના મેળાપ (rendezvous) વખતે કમ્પ્યૂટરમાં ફીડ કરવામાં આવતા રડાર સાઇટિંગ્ઝ ઉપરથી કમ્પ્યૂટર એ નક્કી કરી આપે છે કે પ્રત્યેક ધરી ઉપર વત્તા અથવા ઓછા અમુક મીટર/સેકન્ડ જેટલા વેગના ફેરફાર કરવાનું જરૂરી છે. એપૉલો-ચંદ્રયાત્રા દરમિયાન ડિસ્પ્લે કરવાની સૂચના આપવામાં આવે તે ક્ષણ સુધીમાં થયેલાં માર્ગાન્તરોની શ્રેણીને કમ્પ્યૂટરની (મેમરીમાં) યાદ રાખવાની ગોઠવણ પણ કરવામાં આવી હતી, જરૂરત મુજબ અંતરીક્ષપ્રવાસ દરમિયાન એક અથવા વધારે વખત અધવચ્ચે (mid-course) સુધારાઓ કરવા માટે યાનસંચાલન કામગીરી(manoeuvres)ની શ્રેણીઓ હાથ ધરવામાં આવે છે. અવલોકન પુરવણી (back-up) માટે તેમજ અંતરીક્ષયાનના સ્થાનની ચકાસણી માટે એપૉલો-ચંદ્રયાત્રાઓ દરમિયાન સેક્સટન્ટની મદદથી ત્રણ સંદર્ભ માટેના તારાઓના ચાક્ષુષ (optical) વેધ લેવાનું પણ ગોઠવવામાં આવ્યું હતું. ટૂંકાણમાં ઉપર આપેલી આ નૌનયન પદ્ધતિ વગર અંતરીક્ષયાનની સફળ કામગીરી અશક્ય હતી.

સંકેતાનુસાર મેળાપ અને યાન જોડાણ (docking) : એક અંતરીક્ષયાન બીજા યાન તરફ જોડાવા માટે આગળ ધપતું જાય ત્યારે પ્રથમ યાન દ્વારા થતી ક્રિયાને સંકેતાનુસાર મેળાપ કહેવાય છે. અંતરીક્ષ કાર્યવાહીના સંદર્ભમાં આવા મેળાપનો અર્થ એ થાય છે કે બંને યાનની ભ્રમણકક્ષાઓની સંપૂર્ણ એકાત્મતા અને બંને યાન એકબીજાની નજીક આવતાં જાય ત્યારે પહેલા યાન દ્વારા થતી ક્રિયાઓ. આદર્શ મેળાપની પ્રક્રિયાઓ માટે આ બંને યાનોનાં ભ્રમણતલ એક જ હોવાં જોઈએ. સામાન્ય રીતે મેળાપ વખતે બંને યાનો વચ્ચેનું અંતર 100 મીટરથી પણ ઓછું હોવું જોઈએ. મિલનને સંપૂર્ણ સફળતા મળે તે માટે એક યાનને ભ્રમણકક્ષામાં મોકલી દીધા પછી છોડવામાં આવનાર બીજા યાનનો પ્રક્ષેપનસમય સેકન્ડના અલ્પાંશ સુધીની ચોકસાઈપૂર્વક જાળવવામાં આવે છે. ભ્રમણકક્ષામાંના પ્રથમ અંતરીક્ષયાનનો વેગ અતિપ્રચંડ હોય છે અને બીજું યાન પ્રક્ષેપન પહેલાં (ભૂમિ ઉપર) સ્થિર ઊભું હોય છે. એટલે પ્રથમ ઊપડેલું યાન પ્રક્ષેપનમથકના મધ્યાવકાશમાં, માથા ઉપરથી પસાર થાય તેના કરતાં ઘણું વહેલું બીજા યાનને છોડવામાં આવે છે. પ્રથમ યાનની બરાબર નીચે જ બીજું યાન એક જ ભ્રમણતલમાં આવી પહોંચે, એ લક્ષ્ય રાખવામાં આવે છે. જ્યારે આ સિદ્ધ થાય છે ત્યારે પ્રથમ યાન વધારે ઊંચાઈ ઉપર હોવાથી ધીમા કક્ષીય વેગથી આગળ ધપતું રહે છે, એટલે નીચે રહેલું બીજું યાન પહેલા યાનને ઓળંગી જશે. તે પહેલા યાન કરતાં આગળ નીકળી જાય ત્યારે રૉકેટ-થ્રસ્ટ લગાડીને તેની ઊંચાઈ વધારવામાં આવે છે, જેને પરિણામે તેનો વેગ ઘટી જાય છે. આમ કરવાથી પ્રથમ યાનની કક્ષીય ઊંચાઈ અને વેગ સાથે બીજા યાનનાં આ પરિણામો બરાબર એકસરખાં થાય છે. આ કામગીરી સફળતાપૂર્વક પાર પાડવા માટે ઑન બૉર્ડ કમ્પ્યૂટર અને રડાર બંનેની જરૂર પડે છે. જેમિની 6 અને 7 અંતરીક્ષયાનોએ અંતરીક્ષમાં આવી સંમિલનની કામગીરી સૌપ્રથમ વખત કરી હતી. ચંદ્રભૂમિ ઉપર એપૉલો ઉતરાણ કાર્યક્રમ દરમિયાન ચંદ્રસપાટી ઉપરથી ઊપડેલા લૂનર મૉડ્યૂલનો ઊર્ધ્વગામી તબક્કો (ascent stage), ચંદ્રની ભ્રમણકક્ષામાં ફરતા રાખવામાં આવેલ કમાન્ડ મૉડ્યૂલની સાથે સંકેતાનુસાર મેળાપ અને જોડાણ કરતો રહ્યો હતો.

બે અંતરીક્ષયાનોના મેળાપની અને જોડાવાની ક્રિયાને ડૉકિંગ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. એપૉલો લૂનર લૅન્ડિંગ કાર્યક્રમની ટૅકનિકલ કામગીરીમાં ચંદ્રકક્ષામાં સંકેતાનુસારી મેળાપ અને ડૉકિંગ એ અતિ અગત્યની કડી છે. તેવી રીતે પૃથ્વી ફરતી કાયમી અંતરીક્ષ મથકની સ્થાપના જેવા અંતરીક્ષ કાર્યક્રમમાં પણ ડૉકિંગની કામગીરી ઘણી મહત્વની હોય છે. સંમિલનક્રિયાના આરંભની ક્ષણથી જ, ડૉકિંગ કામગીરીમાં ચોકસાઈભર્યા રડાર ડેટા (યાનો વચ્ચેના અંતર અને તેમાં થતા ઘટાડાનો દર), ઑલ્ટિટ્યૂડ કંટ્રોલ અને કમ્પ્યૂટર ઉપતંત્ર ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે. અમેરિકાએ સંમિલનક્રિયાના છેવટના નાજુક તબક્કામાં અંતરીક્ષયાત્રીઓ પોતે જ યાનનયન કરે એવું આયોજન રાખ્યું છે. જ્યારે 1967થી રશિયાએ આ કામગીરી પણ સ્વયંસંચાલિત (automatic) સાધનોની મદદથી કરવાની ક્ષમતા હાંસલ કરી લીધી છે.

નિયત ભ્રમણકક્ષામાં તબક્કાવાર આણવામાં આવેલા છૂટક ભાગોને જોડીને વિશાળ અંતરીક્ષમથકનું નિર્માણ કરવાના કાર્યક્રમમાં વિશ્વસનીય સંમિલનક્રિયા અને ડૉકિંગ કામગીરી અતિ આવશ્યક છે. તેવી જ રીતે મંગળની સમાનવ યાત્રા જેવા દૂરસુદૂરના અંતરીક્ષ ઉડ્ડયન-કાર્યક્રમમાં પણ આ બંને ટૅકનિકોનો ઉપયોગ અનિવાર્ય છે. હાલના અંતરીક્ષ પ્રક્ષેપનવાહનોની પેલોડ ઉઠાવવાની મર્યાદાને કારણે સમગ્ર અંતરીક્ષયાન અને જરૂરી પ્રોપેલન્ટ્સ એક જ ખેપથી અવકાશમાં લઈ જવાય તેમ નથી, તેમજ અંતરીક્ષયાત્રીઓની ફેરબદલી વખતે અને કટોકટી સર્જાય ત્યારે હાથ ધરવાની બચાવ કામગીરી(rescue operation)માં પણ સંમિલનક્રિયા તથા યાનજોડાણ-ક્ષમતા ખૂબ જરૂરી હોય છે.

અંતરીક્ષયાનનો પુન:પ્રવેશ (re-entry) અને પુન:પ્રાપ્તિ (recovery) : અંતરીક્ષયાન પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પાછું ફરે તેને પુન:પ્રવેશ કહેવામાં આવે છે. વાયુગતિક ઘર્ષણ દ્વારા થતી વેગક્ષયક્રિયા (braking) માટે પ્રમાણમાં ગાઢા વાયુઓવાળું પૃથ્વીનું વાતાવરણ ખૂબ ઉપયોગી બને છે. પુન:પ્રવેશની ક્ષણે જ ઝડપથી ઉત્પન્ન થતી અને ઝડપથી વધતી જતી પ્રચંડ ઉષ્માનો કપરો અનુભવ થાય છે. અંતરીક્ષયાનના અગ્રભાગની આસપાસથી જોસભેર વહેતા, વાતાવરણમાંના નાઇટ્રોજન અને ઑક્સિજન અણુઓના પ્રચંડવેગી પ્રવાહો વડે પેદા થતી અતિભારે ઘર્ષણઉષ્માનું આ દેખીતું પરિણામ છે. અપાદાન (ablative) ઉષ્માકવચનો ઉપયોગ કરવાથી, તેમાં પ્રયોજાયેલ ખાસ સંયોજિત પ્લાસ્ટિક પદાર્થો પીગળવાથી તેમનું વાયુઓમાં રૂપાંતર થાય છે અને આ પ્રક્રિયા દ્વારા ઉષ્મા શોષાતી રહેવાને લીધે અંતરીક્ષયાનના અગ્રભાગની સપાટી ઉપર પેદા થયેલી ઘર્ષણ-ઉષ્માને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડી શકાય છે. ઉપરાંત ઉષ્માકવચ(heatshield)ની અંદર લગાડેલા ઉષ્મારોધક સ્તર(insulation)ને કારણે યાનના અંદરના ભાગનું તાપમાન અંતરીક્ષયાત્રીઓ તેમજ સંવેદનશીલ ઉપકરણો સહન કરી શકે તેટલું નીચું રાખી શકાય છે.

અંતરીક્ષયાનના સલામત પુન:પ્રવેશ માટે જરૂરી છે કે પુન:પ્રવેશકોણનું માપ ચોકસાઈપૂર્વક જળવાઈ રહે. પૃથ્વીય ક્ષિતિજતલના સાપેક્ષમાં આ કોણનું માપ 6.2⁰ અને તેને ± 1⁰ની મર્યાદામાં જાળવવું પડે છે. પૃથ્વી તરફ પાછું ફરતું એપૉલો કમાન્ડ મૉડ્યૂલ 40,000 કિમી./કલાકના પ્રચંડ વેગથી આવી રહ્યું હતું. પુન: પ્રવેશ વેળાએ તેનો નમનકોણ 6° કરતાં ઘણો ઓછો હોત તો પુન: પ્રવેશ સમયે તે વાતાવરણને માત્ર સ્પર્શ કરીને ચાલ્યું જાત અથવા તો દડાની જેમ ઊછળીને ફરીથી અંતરીક્ષમાં પૃથ્વીથી દૂર ચાલ્યું જાત. અને જો તેનો પુન:પ્રવેશકોણ 6⁰ કરતાં ઘણો વધારે હોત તો અતિવિપુલ પ્રમાણમાં પેદા થતી અસહ્ય ઉષ્માને ખાળવા માટે યાનનું ઉષ્માકવચ નિષ્ફળ નીવડત. ઉપરાંત અંતરીક્ષયાનનું માળખું તેમજ અંતરીક્ષયાત્રીઓ ગુરુત્વાકર્ષણબળ ‘G બળ’માં ઝડપથી થતા મોટા વધારાની સામે પણ ટકી શકત નહિ. પુન:પ્રવેશકોણના 6.2⁰ માપની યોગ્ય જાળવણી રાખવા છતાં પણ યાનના ઉષ્માકવચની બહારની સપાટી ઉપર 3,000⁰ સે. જેવું ભારે ઊંચું તાપમાન નોંધાયું હતું.

વાતાવરણીય ઘર્ષણબળની અસર હેઠળ ક્રમશ: ધીમું પડતું એપૉલો અંતરીક્ષયાન 9 કિમી.ની ઊંચાઈ પર આવ્યું ત્યારે તેનો ઉડ્ડયનવેગ ઘટીને અવાજનો વેગ (મૅક – 1) જેટલો થયો હતો. આ વખતે યાન સાથે જોડાયેલી ત્રણ પૅરેશૂટને બહાર કાઢવામાં આવી. તે પૂરેપૂરી ખૂલી ગઈ ત્યારે યાન સમુદ્રસપાટીથી 3 કિમી.ની ઊંચાઈએ આવી પહોંચ્યું હતું. કમાન્ડ મૉડ્યૂલ પ્રશાંત મહાસાગરમાં જળસપાટીએ ખાબક્યું ત્યારે ખૂલેલી પૅરેશૂટને લીધે તેનો વેગ ઘટીને ફક્ત 35 કિમી./કલાક જેટલો થઈ ચૂક્યો હતો. યાનને ઉઠાવી લઈ જવા માટેનાં પુન:પ્રાપ્તિ (recovery) હેલિકૉપ્ટર અને નૌકાઓ ગણતરીની મિનિટોમાં જ યાન પાસે આવી પહોંચ્યાં હતાં.

અમેરિકાની જેમ પુન:પ્રાપ્તિ માટે રશિયનો સમુદ્રસપાટીનો આશરો લેતા નથી. સમાનવ અંતરીક્ષયાનની પુન:પ્રાપ્તિ રશિયા સાઇબીરિયાના મેદાની વિસ્તારોમાં જ કરે છે. અંતરીક્ષયાત્રાના પ્રથમ દાયકા દરમિયાન, ઉતરાણના અંતિમ તબક્કામાં યાન છોડીને પૅરેશૂટ દ્વારા યાનથી અલગપણે ઉતરાણ કરવું કે પછી યાનની સાથે જ પૃથ્વીપટ ઉપર ઊતરવું તેની પસંદગી રશિયન અંતરીક્ષયાત્રીઓ પોતે જ કરી શકતા હતા. અમેરિકન અંતરીક્ષયાન પૅરેશૂટની મદદથી પૃથ્વી તરફ ધીમેથી ઊતરી રહ્યું હોય તેવા ઉડ્ડયનના અંતિમ તબક્કામાં અમેરિકન હવાઈ દળનાં વિમાનો, નાના અંતરીક્ષયાનને હવામાં જ ઝડપી લઈને તેમની પુન:પ્રાપ્તિ પણ કરતાં હતાં. હવામાંથી જ અંતરીક્ષયાનને ઝડપી લેવાની આ ટૅકનિકને કારણે યાનનું ઉતરાણ-સ્થાન શોધવાની તેમજ ઉતરાણ પછી યાનને પાછાં ઉપાડવાની માથાકૂટ ટળી જતી; અને અંતરીક્ષયાત્રા દરમિયાન એકત્રિત કરાયેલો માહિતીસંગ્રહ (data) અભ્યાસ માટે વિલંબ વગર ઉપલબ્ધ થતો હતો.

વિવિધ ઉડ્ડયન કાર્યક્રમો (different types of space programmes) : અંતરીક્ષ કાર્યક્રમને સ-માનવ અને માનવવિહોણાં ઉડ્ડયનો  – એમ બે વિભાગમાં વહેંચી શકાય. માનવરહિત યાનો પ્રમાણમાં નાનાં હોય છે, અમુક મહિનાઓ કે વર્ષો સુધી સેવા આપી શકે છે અને એમાં માનવજિંદગીને કોઈ ખતરો હોતો નથી. જોકે એના વડે થતા પ્રયોગો અને માપણીનું કામ સ-માનવ યાનની અપેક્ષાએ ઘણું જ મર્યાદિત હોય છે અને વળી, બધું જ અગાઉથી નક્કી કરી રાખવું પડે છે. આ ઉપરાંત, સ-માનવ યાનમાં કરાતા પ્રયોગોમાં છેલ્લી ઘડીએ કોઈ મહત્વનો નિર્ણય લેવામાં, યા પ્રયોગમાં સાંપડેલાં કોઈ અવલોકનોને આધારે જરૂર પડે તો મૂળ પ્રયોગમાં સુધારાને પણ અવકાશ રહે છે. તેનાં ઉપકરણોને વ્યવસ્થિત કરીને કે સમારકામ કરીને પુન: ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે.

સમાનવ ઉડ્ડયનો વધારે ખર્ચાળ રહે છે, કારણ કે એમાં માનવનું પોતાનું અને એને માટે જરૂરી ચીજવસ્તુઓનું વધારાનું વજન ઉમેરાય છે, જેને કારણે પ્રારંભિક ઉડ્ડયનના તબક્કે જરૂરી ધક્કો મારવા વધારે બળતણ જોઈએ છે. વળી, અંતરીક્ષયાત્રીને અનુકૂળ એવું વાતાવરણ પણ ઊભું કરવું પડે છે, તેમજ એને દૈનિક જરૂરિયાતો પણ પૂરી પાડવી પડે છે. આ બધાંને કારણે માનવયુક્ત યાનમાં વધુ જગ્યાની ગોઠવણ કરવી પડે છે. ઘણી વાર વધારાની સલામતી અને ઉડ્ડયનની વિશ્વાસપાત્રતા જરૂરી થઈ પડતી હોઈ, સ-માનવ યાનમાં કેટલીક વધારાની ગોઠવણો પણ કરવી પડતી હોય છે. (આમ, માનવવિહોણા તેમજ સ-માનવ એમ બંને યાનોને પોતપોતાના આગવા ફાયદા અને ગેરફાયદા હોય છે.)

અંતરીક્ષ પ્રમોચન વાહનો (space-launch vehicles) : આમ તો ‘સાઉન્ડિંગ રૉકેટ’ પૃથ્વીના વાતાવરણની ઉપર પહોંચી જતાં હોય છે, પણ એથી એમને ‘અંતરીક્ષ પ્રમોચન વાહન’ની કક્ષામાં મૂકી શકાય નહિ. ‘અંતરીક્ષ પ્રમોચન વાહન’ને સામાન્ય જન ‘અંતરીક્ષ રૉકેટ યા માત્ર ‘રૉકેટ’ તરીકે ઓળખે છે.

આવાં અંતરીક્ષ પ્રમોચન યાન (વાહન) વિવિધ તબક્કા ધરાવતાં હોય છે. એનો પ્રત્યેક તબક્કો પોતાનું આગવું બળતણ ધરાવતો હોય છે. આ યાનના પ્રથમ તબક્કા સાથે વધારાનાં બળતણ જોડવામાં આવે છે. પૃથ્વીના પલાયન કે છટક-વેગ(escape velocity)ની પકડમાંથી છૂટવા માટે આવા વાહન(રૉકેટ)ને વધારાના ધક્કાની જરૂર રહે છે. આવો વધારાનો ધક્કો આ બળતણ પૂરું પાડે છે. એટલે આવા સહાયક બળતણને વર્ધક યા અભિવર્ધક (booster) કહે છે. એ પ્રથમ તબક્કા સાથે જોડાયેલું હોઈ, રૉકેટના પ્રથમ તબક્કાને પણ ઘણી વાર ‘બૂસ્ટર’ કહેવાય છે. ઘણી વાર આખા વાહનને પણ ‘બૂસ્ટર’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. એક વાર જોરદાર ધક્કાથી ઉપર ચઢ્યા પછી, અને વધારાનું આ બળતણ ધરાવતાં નાનાં રૉકેટ યા બૂસ્ટર બિનજરૂરી થઈ પડવાથી, મૂળ યાનથી છૂટાં પાડી દેવાય છે, જે નીચે તૂટી પડે છે. શિંગના છોતરાની જેમ ખરી પડતા ‘બૂસ્ટર’ને ‘સ્ટ્રૅપ-ઑન બૂસ્ટર’ (strap on booster) કહેવાય છે. રશિયાના ‘વૉસ્તૉક’ અને અમેરિકાના ‘ટાઇટન-3’ નામનાં રૉકેટ (પ્રમોચન વાહન) આવાં જ બૂસ્ટર ધરાવે છે. ‘ડેલ્ટા’ જેવાં રૉકેટ તો વળી નવ જેટલાં નાનાં રૉકેટ (બૂસ્ટર) ધરાવે છે. જ્યારે ‘અંતરીક્ષ શટલ’ (સ્પેસ શટલ) નામનું યાન આવાં બે મોટાં ઘન-બળતણયુક્ત રૉકેટ (બૂસ્ટર) ધરાવે છે.

આમ, જે યાન કે વાહન વધારાના બળતણ દ્વારા પૃથ્વીના પલાયન-વેગમાંથી છુટકારો મેળવીને પોતાની અંદર મૂકેલાં વૈજ્ઞાનિક ઉપકરણો (ઉપગ્રહ) કે સ-માનવ અંતરીક્ષયાન (space craft) યા પછી અમાનવ અન્વેષી યાન(spae probe)ને અંતરીક્ષમાં લઈ જઈ નિર્ધારિત કક્ષામાં મૂકી દે તે બધાં વાહનોને ‘અંતરીક્ષ પ્રમોચન વાહનો’ (space launch vehicles) અથવા ‘ક્ષેપનવાહનો’ યા લૉન્ચ વીઇકલ્સ કહે છે.

1950ની આસપાસ આવાં વાહનો બનાવવાની ટૅકનૉલૉજીનો ઠીકઠીક વિકાસ થયો. તેને પરિણામે પૃથ્વીની આસપાસ કૃત્રિમ ઉપગ્રહ ફરતો કરવાની શક્યતા અંગે વૈજ્ઞાનિકો વિચારવા લાગ્યા. આનો આંરભ 1957-58માં આંતરરાષ્ટ્રીય ભૂ-ભૌતિક વર્ષના કાર્યક્રમના એક ભાગ રૂપે થયો. (આ વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસમાં દુનિયાના ઘણા બધા દેશોએ ભાગ લીધો.) આ સંદર્ભમાં 1955માં અમેરિકા તેમજ રશિયાએ પોતપોતાની રીતે કૃત્રિમ ઉપગ્રહ ચડાવવાની યોજનાઓની જાહેરાત કરી.

આ યોજનાના મૂળમાં ‘મિસાઇલ’(missile)નો આધાર રહેલો હતો. મિસાઇલનો સીધોસાદો અર્થ થાય-ફેંકીને મારવાનું હથિયાર કે ફેંકી શકે તેવું અસ્ત્ર. દ્વિતીય વિશ્વયુદ્ધ દરમિયાન જર્મન વૈજ્ઞાનિકોએ ‘વી-વન’ (V-1) અને ‘વી-ટૂ’ (V-2) નામનાં મિસાઇલ બનાવેલાં. આ ‘વી-ટૂ’ બનાવવાનો જશ વર્નહર ફૉન બ્રોન (1912-1977) અને એમના જર્મન સાથીઓને જાય છે. પ્રવાહી બળતણ વડે કલાકના 5,600 કિમી. જેટલી ગતિ ધરાવતા આ ‘વી-ટૂ’ મિસાઇલનો મારો જર્મનોએ 1944માં લંડનવાસીઓ પર કરેલો. પાછળથી, આ ‘વી-ટૂ’ રૉકેટોમાંથી જ અમેરિકાએ તથા રશિયાએ એકમેકથી સ્વતંત્રપણે કેટલાક સુધારા કરીને ‘ગાઇડેડ મિસાઇલ્સ’ બનાવ્યાં.

આ મિસાઇલ્સનું વર્ગીકરણ એમની પહોંચ (range) કેટલી છે તે પરથી તથા નિર્ધારિત લક્ષ્ય પાસે તે કેવી રીતે પહોંચે છે તેના પરથી કરવામાં આવે છે. આ મુજબ એમના ગાઇડેડ (guided), અનગાઇડેડ (unguided) તથા બેલિસ્ટિક્સ (ballistics) એવા ત્રણ પ્રકાર પડે છે. આ ઉપરાંત, મિસાઇલ્સ કયા ઉપયોગમાં લેવાય તે પરથી તથા તેમનું લક્ષ્ય શું છે, તે પરથી પણ એમનું વર્ગીકરણ કરવામાં આવે છે. જેમ કે ‘antitank missile’ માત્ર ટૅંક (રણગાડી) ઉપર જ હુમલો કરે છે. પૃથ્વીના એક ખંડમાંથી બીજા ખંડમાં આવેલા રાષ્ટ્ર પર જઈને ત્રાટકી શકતાં, ખાસ્સું અંતર કાપતાં મિસાઇલ્સ ‘આંતરખંડીય પ્રાક્ષેપિક અસ્ત્રો’ (intercontinental ballistic missiles) કહેવાય છે.

આવા પ્રકારનાં મિસાઇલ્સમાંથી જ ‘સ્પેસ લૉન્ચ વીઇકલ’નો જન્મ થયો છે. જેમ કે રશિયાએ ‘સૅપવૂડ’ (Sapwood) તરીકે ઓળખાતા પોતાના આંતરખંડીય મિસાઇલમાં જરૂરી ફેરફાર કરીને જ ‘વૉસ્ટૉક લૉન્ચર’ બનાવેલું. આ વૉસ્ટૉક પ્રમોચનવાહક(રૉકેટ)ની મદદથી જ દુનિયાનો પહેલો કૃત્રિમ ઉપગ્રહ (સ્પુટનિક-1) અંતરીક્ષમાં ફરતો કરવામાં આવ્યો હતો. આ રૉકેટ અઢી તબક્કાનું હતું અને એમાં ચારેક બૂસ્ટર જોડવામાં આવેલાં. રશિયા પોતાના લૉન્ચ વીઇકલ તથા મિસાઇલ અંગે સત્તાવાર માહિતી આપવાનું ટાળતું હોવાથી સ્પુટનિક શ્રેણીના ઉપગ્રહો ખરેખર કેવા પ્રકારના રૉકેટથી તરતા મુકાયા તે અંગેની જાણકારી તો એણે પ્રથમ ઉપગ્રહના સફળ ઉડ્ડયન પછી છેક 10 વર્ષ બાદ, એટલે કે 1967માં આપેલી !

આમ ‘મિસાઇલ’ અને ‘સ્પેસ લૉન્ચ વીઇકલ’ મૂળ તો એક જ છે, પણ બંનેનાં ધ્યેય તથા ઉપયોગ જુદાં હોઈ બંધારણમાં થોડો ફેર છે. જેમ કે મિસાઇલમાં વૈજ્ઞાનિક ઉપકરણોને સ્થાને વિનાશક કે સ્ફોટક શસ્ત્રો કે બૉમ્બ મૂકવામાં આવે છે. વળી, એમને પૃથ્વીના પલાયન-વેગમાંથી છૂટવાનું ન હોવાથી ‘બૂસ્ટર’ અનિવાર્ય નથી. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો અંતરીક્ષ માટેનાં રૉકેટો વધુ વજન વધુ ઊંચે ચડાવી શકે તે દૃષ્ટિથી બનાવવામાં આવે છે, ત્યારે યુદ્ધ માટેનાં રૉકેટો (મિસાઇલ્સ) વધુ લાંબા અંતરે પહોંચીને નિશાન શોધી તેના ઉપર બૉમ્બ યા શસ્ત્રો ઝીંકવા માટે હોય છે.

અમેરિકાએ એના પ્રારંભિક અંતરીક્ષ કાર્યક્રમના ભાગ રૂપે બે ભિન્ન પ્રકારનાં પ્રમોચન (ઉડ્ડયન) વાહનોનો ઉપયોગ કર્યો. આ વાહનો તે ‘જૂપિટર-સી’ અને ‘વૅન્ગાર્ડ’ આ ‘જૂપિટર-સી’નું મૂળ પણ ‘વી-ટૂ’ મિસાઇલમાં જોવા મળે છે. પ્રવાહી બળતણ વાપરતાં ‘વી-ટૂ’ સાથે ત્રણ વધારાના ઘન બળતણયુક્ત તબક્કા જોડીને ‘રેડસ્ટોન’ (Redstone) નામનું ‘વી-ટૂ’થી સહેજ મોટા કદનું બેલિસ્ટિક મિસાઇલ બનાવવામાં આવ્યું. એની સુધારેલી-વધારેલી આવૃત્તિ એટલે ‘જૂપિટર-સી’ (Jupiter-C). પાછળથી આ વાહનને ‘જૂનો-1’ (Juno-1) એવું નામ આપવામાં આવ્યું. આ ‘જૂપિટર-સી’ની મદદથી જ અમેરિકાએ એનો પહેલો ઉપગ્રહ 31 જાન્યુઆરી, 1958ના રોજ પૃથ્વીની કક્ષામાં તરતો મૂક્યો. આ ઉપગ્રહ તે ‘એક્સપ્લૉરર-1’ જેનું વજન આશરે 14 Kg જેટલું હતું. આ એક્સપ્લૉરર-શ્રેણીના બાકીના 3 અને 4 ક્રમાંકના ઉપગ્રહો પણ આ જ રૉકેટની મદદથી તરતા મુકાયા. પણ આ શ્રેણીના બાકીના કેટલાક ઉપગ્રહો દા.ત., 7, 8 અને 11ને ‘જૂનો-2’ (Juno-II) નામના વધુ શક્તિશાળી રૉકેટની મદદથી તરતા મુકાયા. આ ‘જૂનો-2’ રૉકેટ ‘જૂપિટર-સી’માંથી નહિ, પણ એનાથી ક્યાંય વધુ શક્તિશાળી અને કદમાં મોટાં, પણ એ જ નામધારી ‘જૂપિટર’ પ્રાક્ષેપિક અસ્ત્ર(ballistic missile)માંથી તૈયાર કરવામાં આવેલાં. આ જ ‘જ્યૂનો-2’ પ્રમોચન વાહનોની મદદથી પાછળથી, ‘પાયોનિયર-3’ અને 4 જેવાં અન્વેષી યાનો છોડવામાં આવેલાં.

અમેરિકાએ 1955માં પોતાનો ઉપગ્રહ તરતો કરવાની યોજના બનાવી. આ યોજનામાં અમેરિકાના નૌકાખાતાએ મૂકેલી ‘વૅન્ગાર્ડ’ (Vanguard) રૉકેટની શ્રેણીને સ્વીકૃતિ આપવામાં આવી. ‘એરોબી’ (Aerobee) અને ‘વાઇકિંગ’ (Viking) નામના ટચૂકડા સાઉન્ડિંગ રૉકેટમાં સુધારા કરીને ત્રણ તબક્કાનું ઘન બળતણ ધરાવતું રૉકેટ બનાવવામાં આવ્યું. આ રૉકેટ તે ‘વૅન્ગાર્ડ લૉન્ચ વીઇકલ’. આ રૉકેટની લંબાઈ અને જૂપિટર-સીની લંબાઈ તો 22 મીટર હતી, પણ જૂપિટર-સીની અપેક્ષાએ વૅન્ગાર્ડ રૉકેટની વજન વહી જવાની ક્ષમતા ઓછી હતી. આ વૅન્ગાર્ડ-બૂસ્ટરની મદદથી 17 માર્ચ, 1958ના રોજ અમેરિકાએ પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષામાં ઉપગ્રહ તરતો મૂક્યો. આ ઉપગ્રહનું વજન 1.47 કિગ્રા. જેટલું જ હતું. ‘વૅન્ગાર્ડ’ તરીકે ઓળખાતો આ ઉપગ્રહ સૌર બૅટરીઓ (solar cells) વડે ચાલતો દુનિયાનો પ્રથમ ઉપગ્રહ હતો. આ શ્રેણીના પછી બીજા બે ઉપગ્રહો પણ આ જ રૉકેટ દ્વારા તરતા મૂકવામાં આવ્યા. કેટલાંક વધુ ઉડ્ડયનો પછી જૂપિટર-સી 1958માં અને વૅન્ગાર્ડ 1959માં રદ કરી દેવાયાં.

1960માં અમેરિકાએ શ્રેણીબદ્ધ પ્રક્ષેપન યાન બનાવ્યાં. આવું એક તે ટાઇટન રૉકેટ. એ જ નામના આંતરખંડીય પ્રાક્ષેપિક અસ્ત્રમાંથી તે બનાવવામાં આવ્યું. આવું પ્રથમ ટાઇટન 1962માં તૈયાર થયું. આ રૉકેટમાં બળતણ તરીકે પ્રવાહી ઑક્સિજન અને કેરોસીન ભરવામાં આવતું. પણ આવું બળતણ વાપરવામાં એક મુશ્કેલી એ હતી કે એ છેક છેલ્લી ઘડીએ જ ભરવાનું રહેતું. એથી કટોકટી વખતે એનું ઉડ્ડયન ઢીલમાં પડતું. એ પછી ‘ટાઇટન-2’ બનાવવામાં આવ્યું. આ રૉકેટ નિમ્નતાપી રૉકેટ (cryogenic rocket) તરીકે પણ ઓળખાય છે. એના એન્જિન બળતણ તરીકે પ્રવાહી હાઇડ્રોજન કે પછી કેરોસીન વાપરે છે. આમ પ્રવાહી બળતણ અને ઑક્સિડાઇઝર ભેગાં થતાં જ, વગર ચિનગારીએ સળગી ઊઠે છે. જાતે સળગી ઊઠતાં આવાં બળતણને સ્પર્શજ્વલી બળતણ (hypergolic fuel યા hypergol) કહેવાય છે. ‘ટાઇટન’ સાથે ઘન બળતણથી ચાલતાં બૂસ્ટર પણ જોડવામાં આવ્યાં. ‘જેમિની’ શ્રેણીનાં સ-માનવ ઉડ્ડયનો આ રૉકેટમાં જરૂરી સુધારા કરીને કરવામાં આવેલાં. ટાઇટન-શ્રેણીમાં એ પછી તો ‘ટાઇટન-34D’ (1982) સહિત ઘણાં બધાં રૉકેટ બનાવવામાં આવ્યાં છે.

અમેરિકાનું આવું બીજું મિસાઇલ ‘થોર’ છે. આ થોર હકીકતે અમેરિકાનું સૌપ્રથમ ઇન્ટરમીડિયટ-રેંજ બેલિસ્ટિક મિસાઇલ (IRBM) હોવાનું માન ધરાવે છે. એનું પરીક્ષણ છેક 1957માં કરવામાં આવેલું. ઍટલાસ રૉકેટમાં વપરાતા એન્જિન જેવું જ; પણ બેને બદલે એક એન્જિન તેમાં હતું. 1963માં ‘થોર’નો લશ્કરી ઉપયોગ સ્થગિત કરી દેવાયો, પણ ત્યાં સુધીમાં એમાં ઘણા સુધારા કરીને લૉન્ચ વીઇકલ તરીકે એનો ઉપયોગ ચાલુ થઈ ગયો હતો અને અમેરિકાના ‘પાયોનિઅર’ તથા ‘એક્સપ્લોરર’ તેમજ ‘ડિસ્કવરર’ જેવા પ્રારંભિક ઉપગ્રહો આ રૉકેટ દ્વારા તરતા મૂકી દેવામાં આવેલા.

1963માં ‘થ્રસ્ટઑગ્મેન્ટેડ થોર’ (ટૂંકામાં ‘TAT’) જેવાં વધુ શક્તિશાળી રૉકેટો બનાવાયાં, તો 1966માં ‘થોરાડ’ જેવાં વધુ લાંબાં અને વધુ વજન વહી જવાની ક્ષમતાવાળાં રૉકેટ બનાવવામાં આવ્યાં. ‘ડેલ્ટા’ રૉકેટના ભાગ તરીકે પણ ‘થોર’ વપરાવા લાગ્યાં.

આ ‘ડેલ્ટા’ રૉકેટો છેક 1962થી વપરાતાં આવ્યાં છે. એમની સરેરાશ લંબાઈ 35 મીટર જેટલી છે અને ત્રણ તબક્કા ધરાવે છે. એના પ્રથમ તબક્કા સાથે 9 જેટલાં ઘન-બળતણ ધરાવતાં બૂસ્ટર જોડેલાં હોય છે. મૂળે આ રૉકેટ મધ્યમ કદનાં હતાં, પણ એની ડિઝાઇનમાં ઉત્તરોત્તર ફેરફાર કરવામાં આવ્યા, જેથી એના કદમાં વધારો થવાની સાથે વજન વહી જવાની એની ક્ષમતા પણ વધવા માંડી; જેમ કે 1964માં એના પ્રથમ તબક્કા સાથે ત્રણ નાના કદનાં ઘન-બળતણ ધરાવતાં ‘સ્ટ્રૅપ-બૂસ્ટર’ જોડીને નવું શક્તિશાળી ‘થ્રસ્ટ ઑગ્મેન્ટેડ ડેલ્ટા’ (TAD) બનાવવામાં આવ્યું. એ પછી તો ઉત્તરોત્તર ફેરફાર થતા જઈને ‘થ્રસ્ટ ઑગ્મેન્ટેડ ઇમ્પ્રૂવ્ડ ડેલ્ટા’ (TAID), ‘લૉન્ગ ટૅન્ક થ્રસ્ટ ઑગ્મેન્ટેડ ડેલ્ટા’ (LTTAD) વગેરે અસ્તિત્વમાં આવ્યાં. આવા ડેલ્ટા રૉકેટની મદદથી જ. 12 ઑગસ્ટ, 1960ના રોજ ‘ઇકો-1’ નામનો ઉપગ્રહ અમેરિકાએ ‘ઇન્ટલસૅટ-1’ (ઇન્ટરનૅશનલ ટેલિકમ્યૂનિકેશન્સ સૅટેલાઇટ કૉર્પોરેશન  ઉપરથી) નામનો ઉપગ્રહ પણ આ જ ડેલ્ટા રૉકેટ દ્વારા તરતો મૂકેલો.

સરેરાશ 25થી 21 મીટર જેટલી લંબાઈ ધરાવતાં ઍટલાસ-રૉકેટ પણ મૂળે તો ઇન્ટરકૉન્ટિનેન્ટલ મિલિટરી મિસાઇલમાંથી જ ઊતરી આવ્યાં છે. આવા મિસાઇલનો પ્રથમ અખતરો 17 ડિસેમ્બર, 1957ના રોજ કરવામાં આવેલો. આ ઍટલાસ-રૉકેટ બળતણ તરીકે કેરોસીન અને પ્રવાહી ઑક્સિજન વાપરે છે. આ ઍટલાસની મદદથી અમેરિકાએ પોતાના પ્રથમ અંતરીક્ષયાત્રી ઍલન શેપર્ડને ‘મર્ક્યુરી પ્રૉજેક્ટ’ હેઠળ 1961માં અંતરીક્ષમાં મોકલ્યો હતો.

ઍટલાસની સાથે ‘એજેના’ નામનું રૉકેટ જોડીને ‘ઍટલાસ-એજેના’ બનાવવામાં આવ્યું. આ એજેના 1959માં અસ્તિત્વમાં આવ્યું. આ રૉકેટનું એન્જિન ઇચ્છા મુજબ ચાલુ-બંધ કરી શકાતું હતું. ‘ઍટલાસ-એજેના’ જેવાં રૉકેટ રેન્જર શ્રેણીનાં તથા ‘લૂનર-ઑર્બિટર’ જેવા ચંદ્ર અન્વેષી યાનોને છોડવા માટે વાપરવામાં આવેલાં. ‘થોર’ અને ‘એજેના’ને પણ જોડવામાં આવ્યાં. તેવી જ રીતે, ઍટલાસના પ્રથમ તબક્કાને 9.1 મીટર લાંબા સૅન્ટોર નામના રૉકેટ સાથે જોડીને ‘ઍટલાસ-સૅન્ટોર’ રૉકેટ બનાવવામાં આવ્યું. સૅન્ટોર એ પ્રવાહી હાઇડ્રોજન અને પ્રવાહી ઑક્સિજનના બળતણવાળું બે એન્જિન ધરાવતું રૉકેટ છે. આ રૉકેટ વડે જ ‘સર્વેયર-1’નું 30 મે, 1966ના રોજ ઉડ્ડયન કરાવવામાં આવેલું. તેણે ચંદ્ર ઉપર હળવું ઉતરાણ કરેલું. એ પછી પણ ગ્રહો તરફ મોકલાતાં અનેક અન્વેષી યાનો માટે આ રૉકેટ પ્રયોજાયું છે. આ સૅન્ટોરને ‘ટાઇટન-3’ના સુધારેલા બૂસ્ટર સાથે જોડીને ‘ટાઇટન-સૅન્ટોર’ રૉકેટ બનાવવામાં આવ્યું છે. મંગળ ઉપર મોકલવામાં આવેલા ‘વાઇકિંગ’ જેવા અન્વેષી યાનને છોડવા માટે આ ‘ટાઇટનસૅન્ટોર’ રૉકેટ જ વપરાયું હતું.

દ્વિતીય વિશ્વયુદ્ધની સમાપ્તિ થતાં જર્મન રૉકેટ-નિષ્ણાત વર્નહર બ્રોન અમેરિકા જઈને વસ્યા. માર્શેલ સ્પેસ ફ્લાઇટ સેન્ટર ખાતે એમના હાથ નીચે અમેરિકાએ ‘સૅટર્ન-રૉકેટ’ બનાવવાનું નક્કી કર્યું. અત્યંત શક્તિશાળી આ ‘સૅટર્ન-રૉકેટ-શ્રેણીનાં વાહનોએ જ અમેરિકાના અંતરીક્ષયાત્રીઓને અંતરીક્ષમાં મોકલવામાં ભાગ ભજવ્યો. તેવી જ રીતે, ચંદ્ર સુધીનાં ઉડ્ડયનો પણ આ રૉકેટ દ્વારા જ શક્ય બન્યાં. આ રૉકેટ છેક 1958થી બનાવવાનાં ચાલુ થયાં હતાં અને એમાં ‘જૂનો-5’, ‘રેડ સ્ટોન’, ‘જૂપિટર’ વગેરે રૉકેટોને એક યા બીજી રીતે ઉપયોગમાં લેવાયાં હતાં. 27 ઑક્ટોબર, 1961ના રોજ કેપ કૅનાવરેલ ખાતેથી ‘સૅટર્ન-1’નું સફળ ઉડ્ડયન થયું. એ પછી વધુ ને વધુ શક્તિશાળી ‘નોવા વર્ગ’(nova class)નાં રૉકેટો પણ બનાવવામાં આવ્યાં. આ દરમિયાન એપૉલો-ચંદ્ર-ઉતરાણની યોજના સાકાર થઈ ગઈ હોવાથી ચંદ્ર ઉપર પહોંચવા માટે આખરે ‘સૅટર્ન-5’ રૉકેટની પસંદગી કરવામાં આવી. આ અગાઉ પૂર્વપ્રયોગ રૂપે ‘સૅટર્ન-1’ રૉકેટની મદદથી 1964માં ‘એપૉલો-કૅપ્સ્યૂલ’ની પ્રતિકૃતિ (dummy) તરતી મૂકવામાં આવી. તેવી જ રીતે, બે તબક્કાનાં ‘સૅટર્ન-1B’ રૉકેટ પણ બનાવવામાં આવ્યાં, જેની મદદથી 11 ઑક્ટોબર, 1968ના રોજ અમેરિકાના ત્રણ અવકાશયાત્રીઓ ‘એપૉલો-7’માં અંતરીક્ષયાત્રા કરી આવ્યા. ‘સૅટર્ન-1B’ની ઊંચાઈ 68 મીટર હતી, તો ‘સૅટર્ન-5’ની ઊંચાઈ 111 મીટર અને વ્યાસ 10 મીટર. આ રૉકેટના ત્રણ વિભાગ યા તબક્કા હતા, અને એ દરેક તબક્કો પોતાનું અલાયદું બળતણ ધરાવતો હતો. તેનું કુલ વજન 29,60,000 કિગ્રા, જે પૃથ્વી ફરતી ભ્રમણકક્ષામાં 95,000 કિગ્રા.ને મોકલી શકે છે. જ્યારે પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણબળની બહાર જવાનું હોય તો 48,000 કિગ્રા. વજન લઈ જઈ શકાય. ‘સૅટર્ન-5’ શ્રેણીના પ્રથમ રૉકેટનું પ્રાયોગિક ઉડ્ડયન 9 નવેમ્બર, 1967ના રોજ કરવામાં આવ્યું હતું. એ કાળે દુનિયામાં સૌથી શક્તિશાળી એવા સૅટર્ન રૉકેટ વડે ‘એપૉલો કમાન્ડ મૉડ્યૂલ’ની પ્રતિકૃતિનું તથા બીજા એવા પ્રાયોગિક ઉડ્ડયન બાદ ‘એપૉલો-8’નું ઐતિહાસિક ઉડ્ડયન 21 ડિસેમ્બર, 1968ના રોજ કરવામાં આવ્યું. એ પછીના ચંદ્રયાત્રાનાં એપૉલો-ઉડ્ડયનો પણ આ ‘સૅટર્ન-5’ રૉકેટ દ્વારા જ કરવામાં આવ્યાં.

1972માં એપૉલો-પ્રોગ્રામની પૂર્ણાહુતિ થતાં બચેલાં એપૉલો અંતરીક્ષયાનો અને ‘સૅટર્ન-5’ રૉકેટના સુધારેલા ત્રીજા તબક્કાનો ઉપયોગ કરીને ‘સ્કાયલૅબ’ નામનાં અંતરીક્ષ-મથકો (space stations) તરતાં મૂકવાનું વિચારાયું, અને એ શ્રેણીનું પ્રથમ સ્કાયલૅબ 14 મે, 1973ના રોજ ‘સૅટર્ન-5’ રૉકેટની મદદથી છોડવામાં આવ્યું. તેવી જ રીતે, વધારાના એપૉલો અંતરીક્ષયાનને જુલાઈ 1975માં ‘એપૉલો-સૉયુઝ ટેસ્ટ પ્રૉજેક્ટ’(ASTP)માં પ્રયોજવામાં આવેલું. અમેરિકાના ત્રણ અને રશિયાના બે અંતરીક્ષયાત્રીઓ અંતરીક્ષમાં આ રીતે પ્રથમ જ વાર મળી રહ્યા હતા.

એ પછી અમેરિકાએ ‘સ્પેસ શટલ’ નામનાં નવા જ પ્રકારનાં પ્રક્ષેપનયાન બનાવ્યાં, જેમાં રૉકેટ અને વિમાનનું સંયોજન જોવા મળે છે. આ વાહન રૉકેટની જેમ ઊડે છે, પણ એનું ઉતરાણ એક સામાન્ય વિમાનની જેમ હવાઈ પટ્ટી પર થાય છે. જોકે આ વિચાર કાંઈ નવો ન હતો. છેક 1930માં યુજેન સેંગર (1905-1964) નામના ઑસ્ટ્રિયને રૉકેટ-વિમાનનું આવું જોડકું વિચારેલું. દ્વિતીય વિશ્વયુદ્ધ સમયે વર્નહર બ્રોન તથા એમના સાથીઓએ પણ આ દિશામાં ઠીક ઠીક પ્રગતિ સાધી હતી. બીજા કેટલાક રૉકેટ-નિષ્ણાતોએ પણ આ અંગે વિચાર્યું હતું. ‘નાસા’એ આવું અંતરીક્ષ શટલ 1968માં પહેલવહેલું બનાવ્યું. આ વાહન ફરી ફરી વાપરી શકાતું હોઈ એના ઉડ્ડયનમાં લાંબે ગાળે ખર્ચ ઘણો ઓછો આવે છે. આ વાહનને મુખ્યત્વે ઑર્બિટર, બે ઘન રૉકેટ બૂસ્ટર (Solid Rocket Boosters  SRBS) અને એક્સ્ટર્નલ ફ્યુઅલ ટૅન્ક એવા ત્રણેક ભાગ હોય છે. આ પૈકી માત્ર એક્સ્ટર્નલ ફ્યુઅલ ટૅન્ક જ ફરી વાપરી શકાતી નથી, જ્યારે બાકીના ભાગ ફરી ફરીને વાપરી શકાય છે. અમુક ઊંચાઈ હાંસલ કર્યા પછી, બે બૂસ્ટરની કામગીરી પૂરી થઈ જતાં તે છૂટાં પડી જાય છે અને હવાઈ છત્રી(પૅરેશૂટ)ની મદદથી તેમને પાછાં મેળવી લેવાય છે. એ પછી ઑર્બિટર નિર્ધારિત કક્ષામાં પ્રવેશે તે અગાઉ સાથે જોડાયેલી એક્સ્ટર્નલ ટૅન્ક પણ છૂટી પડી જાય છે. આખરે કામગીરી પૂરી થતાં, વિમાનની જેમ પાંખો ધરાવતું ઑર્બિટર પૃથ્વી ઉપર સામાન્ય વિમાનની જેમ ઉતરાણ કરે છે. આવા પ્રથમ શટલનું ઉડ્ડયન 12 એપ્રિલ, 1981ના રોજ કરવામાં આવ્યું. કોલંબિયા, ચૅલેન્જર, ડિસ્કવરી અને આટલાન્ટિસ એમ કુલ ચારેક ઑર્બિટર બનાવવામાં આવ્યાં છે. આ પૈકી ‘ચૅલેન્જર’ને 28 જાન્યુઆરી, 1986ના રોજ નડેલા ગમખ્વાર અકસ્માત પછી આ પ્રકારનાં ઉડ્ડયનો જ નહિ, અમેરિકાનાં લગભગ ઘણાં બધાં સ-માનવ અંતરીક્ષ-ઉડ્ડયનો ખાસ્સા સમય સુધી સ્થગિત કરી દેવાયાં. એ પછી સ્પેસ શટલમાં જરૂરી સુધારા કરીને ફરી એમાંના એક – ‘ડિસ્કવરી’ને 29 સપ્ટેમ્બર, 1988ના રોજ સફળતાથી ઉડાડવામાં આવ્યું. આ બધાં સ્પેસ શટલનો ફાળો અંતરીક્ષ વિજ્ઞાનક્ષેત્રે નોંધપાત્ર રહ્યો છે. આ શટલોએ અમેરિકાના તેમજ અન્ય દેશોના ઉપગ્રહો, યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી(ESA)એ બનાવેલી સ્પેસ લૅબ નામની સ-માનવ અંતરીક્ષ પ્રયોગશાળાઓ પણ તરતી મૂકી આપી છે. તો સામે પક્ષે ‘સોલાર-મેક્સ’, ‘હબલ સ્પેસ ટેલિસ્કોપ’ તથા બીજા કેટલાક ઉપગ્રહોને અંતરીક્ષમાં રહીને જ દુરસ્ત કરી આપ્યા છે અથવા દુરસ્ત કરવા માટે પૃથ્વી પર પાછા લાવી આપ્યા છે.

રશિયાના અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો અંગે, એના વિવિધ ઉપગ્રહો અંગે તથા એ બધાને તરતા કરનાર લૉન્ચ વીઇકલ અંગે સત્તાવાર માહિતી બહુ જ ઓછી સાંપડે છે. એટલે કેટલીક માહિતી માત્ર અનુમાન કરીને જ મેળવાય છે. પણ એનાં બધાં જ આધુનિક રૉકેટ પ્રવાહી બળતણ જ વાપરતાં હોય તેવું જણાય છે. રશિયા દર વર્ષે 100થી પણ વધુ રૉકેટ-ઉડ્ડયનો કરે છે. અમેરિકા કરતાં સરેરાશ પાંચગણી વધુ સંખ્યામાં ! 1957માં રશિયાએ પાંચેક જેટલાં મિસાઇલ્સ બનાવીને મૉસ્કો ખાતે થયેલી પરેડમાં પ્રદર્શિત કરેલાં. આ પાંચમાંનું એક આશરે 18.3 મીટર જેટલું લાંબું મિસાઇલ ‘શાયસ્ટર’ (Shyster) તરીકે ઓળખાય છે. પશ્ચિમના શસ્ત્રનિષ્ણાતો એને તે સંજ્ઞાથી ઓળખે છે. આશરે 1,120 કિમી. સુધી શસ્ત્ર કે બૉમ્બ ઝીંકી શકતું આ મિસાઇલ હકીકતે દુનિયાનું સૌપ્રથમ ‘ઇન્ટરમીડિયેટ-રેંજ બેલિસ્ટિક મિસાઇલ’ (IRBM) હતું. અને એનું પ્રથમ ઉડ્ડયન એપ્રિલ 1956માં કરવામાં આવેલું. પ્રવાહી બળતણથી ચાલતું આ મિસાઇલ પણ ‘વી-ટૂ’ રૉકેટમાંથી જ તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. રશિયા પાસે હાલમાં જુદા જુદા પ્રકારનાં આશરે તેરથી પંદરેક જેટલાં લૉન્ચ વીઇકલ હોવાનું મનાય છે. આમાંના એસ.એલ. (SL) શ્રેણીનાં રૉકેટ નોંધપાત્ર છે. જેમ કે SL-1, SL-3, SL-4, SL-6, SL-8, SL-11, SL-14 વગેરે. આ પૈકી 8, 11 અને 14 કુળનાં બધાં રૉકેટો મૂળે તો ઇન્ટરમીડિયેટ અને લૉન્ગ-રેંજ બેલિસ્ટિક મિસાઇલમાંથી જ તૈયાર કરવામાં આવ્યાં છે. SL-12 છેક 1967થી વપરાશમાં છે અને ચાર તબક્કા ધરાવે છે. એને ‘પ્રોટૉન’ રૉકેટ પણ કહેવાય છે. આ રૉકેટની મદદથી જ ‘પ્રોટૉન’ ઉપગ્રહો (Proton Satellites) તરતા મૂકવામાં આવેલા. સેલ્યુત અંતરીક્ષ મથક (Salyut Space Station) પણ આ જ રૉકેટની મદદથી પૃથ્વીને ફરતી ભ્રમણકક્ષામાં મૂકવામાં આવેલું. શુક્ર તરફ ડિસેમ્બર 1984માં છોડવામાં આવેલું વેગા (Vega) નામનું અન્વેષી યાન પણ આ રૉકેટ જ વહન કરી ગયું હતું. આ રૉકેટના પ્રથમ તબક્કા સાથે છ બૂસ્ટર જોડેલાં હોય છે. આ રૉકેટની સરખામણી કરવી હોય તો અમેરિકાનાં ‘સૅટર્ન-1B’ અને ‘સૅટર્ન-5’ સાથે કરી શકાય. આ ઉપરાંત, રશિયા પાસે ‘કૉસ્મૉસ-લૉન્ચર’ અથવા C-1 શ્રેણીનાં રૉકેટો તેમજ અન્ય વિવિધ સંજ્ઞા યા નામધારી સંખ્યાબંધ રૉકેટો છે. આ ઉપરાંત રશિયા ‘એનર્જિયા’ નામના એક અત્યંત શક્તિશાળી લૉન્ચ વીઇકલ ઉપર 1987થી પ્રયોગો કરે છે, તો સામે છેડે, અમેરિકાના ‘સ્પેસ શટલ’ કરતાં વધુ આધુનિક એક તદ્દન નવા પ્રકારના વાહનની તૈયારીમાં થોડાં વર્ષોથી પડ્યું છે. આ યાનને સંભવત: ‘કોસ્મોલ્યોત’ એવું નામ અપાશે એવું પશ્ચિમના નિષ્ણાતો માને છે. રશિયાએ 15 નવેમ્બર, 1988ના રોજ ‘બુરાન’ નામનું માનવવિહીન, સ્વયંસંચાલિત ‘સ્પેસ શટલ’ સફળતાપૂર્વક છોડ્યું છે. આ યાનને ચડાવવા માટે ‘એનર્જિયા’ રૉકેટ વપરાયું. ‘બુરાન’નો અર્થ ‘બરફનું તોફાન’ (snowstorm) એવો થાય છે. બૈકાનૂર અંતરીક્ષ મથકની પાસે આવેલી હવાઈ પટ્ટી પરથી ઊડ્યા પછી આશરે 200 મિનિટમાં એણે પૃથ્વી ફરતે બે આંટા માર્યા, અને પછી ઉડ્ડયન-સ્થળથી આશરે 12 કિમી. દૂર હળવું ઉતરાણ કર્યું. એમાં દસ માણસ બેસી શકે તેટલી સગવડ છે.

થોડાં વર્ષો સુધી તો અંતરીક્ષયાનોનું ઉડ્ડયન માત્ર અમેરિકા તેમજ રશિયા પૂરતું જ મર્યાદિત રહ્યું. એનું કારણ એ હતું કે આ માટેના રૉકેટ યા લૉન્ચ વીઇકલની ડિઝાઇન લાંબા અંતરનાં પ્રાક્ષેપિક અસ્ત્રો (Long Range Ballistic Missiles) ઉપર આધારિત હતી. અને આવાં મિસાઇલ્સ ફક્ત આ બે દેશો પાસે જ હતાં અને એમાં અત્યંત ગુપ્તતા જાળવવામાં આવતી હતી. પણ એ પછી, જ્યારે ફ્રાન્સે ‘ડાયામંટ-એ’ નામના રૉકેટ દ્વારા 38 કિગ્રા. વજનનો ‘A-1’ અથવા ‘એસ્ટેરિક્સ’ તરીકે ઓળખાતો પોતાનો પ્રથમ ઉપગ્રહ 26 નવેમ્બર, 1965ના રોજ ઉડાડ્યો ત્યારે આ બંને દેશોની ઇજારાશાહીનો અંત આવ્યો. આમ રશિયા અને અમેરિકા પછી આવી સિદ્ધિ હાંસલ કરનાર ફ્રાન્સ દુનિયાનું ત્રીજું રાષ્ટ્ર બન્યું. એ પછી 1970માં તથા 1975માં ફ્રાન્સે અનુક્રમે ‘ડાયામંટ-બી’ અને ‘ડાયામંટ બીપી-4’ જેવાં લૉન્ચ વીઇકલની મદદથી બીજા પણ ઉપગ્રહો તરતા મૂક્યા.

પોતાના રૉકેટ વડે, પોતાના જ ઉપગ્રહને તરતો મૂકનાર રાષ્ટ્ર તરીકે જાપાનનો ક્રમાંક ચોથો છે. જાપાને 11 ફેબુઆરી, 1970ના રોજ ‘લેંબડા-4 એસ’ નામના રૉકેટ દ્વારા ‘ઓસુમી’ નામનો ઉપગ્રહ તરતો મૂકીને આવી સિદ્ધ હાંસલ કરી. એ પછી તો જાપાને ઉત્તરોત્તર વધુ ને વધુ શક્તિશાળી રૉકેટો સારી એવી સંખ્યામાં બનાવ્યાં છે. હૅલીના ધૂમકેતુના નિરીક્ષણ માટે પણ એણે બે યાન મોકલ્યાં હતાં (1986).

24 એપ્રિલ, 1970ના રોજ ચીને ‘ચાઇના-1’ નામનો પોતાનો ઉપગ્રહ ‘CSL-1’ સંજ્ઞાધારી, ‘લૉન્ગ માર્ચ-1’ નામે ઓળખાતા રૉકેટ દ્વારા તરતો મૂક્યો. માઓત્સે-તુંગે છેક 1927માં કરેલી ઐતિહાસિક કૂચ (માર્ચ) ઉપરથી આ રૉકેટનું નામ પાડવામાં આવ્યું છે. એ પછી ચીને સંભવત: 1981માં ‘CSL-X3’ અથવા તો ‘લૉન્ગ માર્ચ-3’ રૉકેટ વિકસાવ્યું. આ રૉકેટનો ત્રીજો તબક્કો નિમ્નતાપી એેટલે કે ક્રાયોજેનિક (એટલે કે પ્રવાહી હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજન) બળતણ ધરાવતો હોવાનું માનવામાં આવે છે. આ ઉપરાંત, ચીને ‘CSL-2’ અથવા ‘FB-1’ નામનાં આ પ્રકારનાં રૉકેટ પણ 1975માં બનાવ્યાં. 1987ના મધ્ય સુધીમાં તો ચીને આશરે 21 જેટલા ઉપગ્રહો બનાવીને તરતા મૂકવાના પ્રયત્નો કર્યા છે, જેમાંથી 19 જેટલા સફળ નીવડ્યા છે. તરતા મૂકેલા ઉપગ્રહો કે વૈજ્ઞાનિક ઉપકરણો યા પેલોડને પૃથ્વી પર પાછા હેમખેમ મેળવવાની તરકીબ પણ ચીનના વૈજ્ઞાનિકોએ હાંસલ કરી છે. આવી રીતે ‘પેલોડ’ પાછા મેળવવાની સિદ્ધિ પ્રાપ્ત કરનાર ચીન દુનિયાનું અમેરિકા અને રશિયા પછીનું ત્રીજું એકમાત્ર રાષ્ટ્ર છે, જ્યારે પોતાના રૉકેટ વડે પોતાનો ઉપગ્રહ તરતો મૂકનાર પાંચમું રાષ્ટ્ર બન્યું છે.

યુનાઇટેડ કિંગ્ડમ (બ્રિટન) આવી સિદ્ધિ હાંસલ કરનાર છઠ્ઠું રાષ્ટ્ર બન્યું. એણે ‘બ્લૅક ઍરો’ નામનું રૉકેટ 1969માં બનાવ્યું. ‘બ્લૅક ઍરો’ એ મૂળ ‘બ્લૅક નાઇટ’માંથી ઊતરી આવ્યું છે. ‘બ્લૅક નાઇટ’ શ્રેણીના રૉકેટનું પહેલું ઉડ્ડયન દક્ષિણ ઑસ્ટ્રેલિયા ખાતે આવેલા વૂમેરા નામના બ્રિટનના ઉડ્ડયન મથકેથી 7 સપ્ટેમ્બર, 1958ના રોજ થયું હતું. આવાં 22 જેટલાં રૉકેટ છોડ્યા બાદ એમાં સુધારાવધારા થઈને ‘બ્લૅક ઍરો’ અસ્તિત્વમાં આવ્યું. આ રૉકેટમાં પ્રવાહી બળતણના બે તબક્કા, જ્યારે ઘન બળતણ ધરાવતું એક બૂસ્ટર રૉકેટ હતું, જેથી ઉપગ્રહને કક્ષામાં ફંગોળી શકાય. ત્રણ તબક્કાના આ રૉકેટ દ્વારા 28 ઑક્ટોબર, 1971ના રોજ બ્રિટને ‘પ્રૉસ્પેરો’ નામનો આશરો 66 કિગ્રા. વજનનો ઉપગ્રહ તરતો મૂક્યો. આવી સિદ્ધિ હાંસલ કર્યા પછી બ્રિટને આ યોજના રદ કરી નાખી હોય એમ જણાય છે.

યુરોપના બાર દેશોએ ભેગા મળીને અંતરીક્ષના સંશોધન માટે બનાવેલી પેઢી યા સંસ્થા ‘યુરોપિયન સ્પેસ એન્જસી’ (ESA) કહેવાય છે. આ એજન્સીએ પોતાના ‘એરિયાન’ રૉકેટની મદદથી સંખ્યાબંધ ઉપગ્રહો પૃથ્વીની આસપાસ વિવિધ કક્ષામાં તરતા મૂક્યા છે. શક્તિશાળી ‘એરિયાન’ રૉકેટ આશરે 47 મીટર લાંબું છે, અને ત્રણ તબક્કા ધરાવે છે. એના પ્રથમ બે તબક્કા બળતણ તરીકે હાઇડ્રેઝીન અને ઑક્સિડાઇઝર તરીકે નાઇટ્રોજન ટેટ્રૉક્સાઇડ વાપરે છે. એનો ત્રીજો તબક્કો પ્રવાહી હાઇડ્રોજન અને પ્રવાહી ઑક્સિજન બળતણ વાપરે છે. આ શ્રેણીના પ્રથમ એરિયાન રૉકેટનું સફળ પરીક્ષણ 1979માં થયું હતું. એ પછી આ શ્રેણીમાં બીજાં પણ લૉન્ચ વીઇકલનો ઉમેરો થયો છે, જેમાં ‘એરિયાન-3’ અને ‘એરિયાન-4’ નોંધપાત્ર છે. એ પછી ‘એરિયાન-5’ રૉકેટ પણ વિકસાવવામાં આવ્યું છે.

ભારતનું પહેલું ઉપગ્રહ પ્રમોચક વાહન (રૉકેટ) ‘સૅટેલાઇટ લૉન્ચ વીઇકલ-3’ અથવા ‘એસએલવી-3’ નામે ઓળખાય છે. આ રૉકેટના ચાર તબક્કા છે, જે બધા ઘન બળતણ વડે કાર્ય કરે છે. આ રૉકેટ 40 કિગ્રા. વજનના ઉપગ્રહને પૃથ્વીની નજીકની લંબ-વર્તુળાકાર ભ્રમણકક્ષામાં પ્રક્ષેપિત કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. એસએલવી-3 રૉકેટનું પ્રથમ પ્રયોગાત્મક ઉડ્ડયન 10 ઑગસ્ટ, 1979ના રોજ શ્રીહરિકોટા પ્રમોચન મથક પરથી કરવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ કેટલીક ક્ષતિઓને કારણે ઉડ્ડયન પછી થોડી જ મિનિટોમાં તે બંગાળના ઉપસાગરમાં તૂટી પડ્યું હતું. ત્યારપછી તેમાં જરૂરી સુધારા કરવામાં આવ્યા હતા. નવા સુધારેલા એસએલવી-3 રૉકેટનું ઉડ્ડયન 18 જુલાઈ, 1980ના રોજ કરવામાં આવ્યું હતું, જે સંપૂર્ણ રીતે સફળ થયું હતું અને 35 કિગ્રા. વજનનો ‘રોહિણી’ ઉપગ્રહ પૃથ્વીની નજીકની કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત થયો હતો. એ પછી એસએલવી-3નાં બે વિકાસલક્ષી ઉડ્ડયનો કરવામાં આવ્યાં હતાં. 30 મે, 1981ના રોજ કરવામાં આવેલા ઉડ્ડયનમાં RS-D-1 નામનો ઉપગ્રહ અત્યંત નીચલી કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત થયો હતો, જેને કારણે તે ઉપગ્રહ ફક્ત નવ દિવસ પછી વાતાવરણમાં પ્રવેશીને સળગી ગયો હતો. ત્યારપછી 13 એપ્રિલ, 1983ના ઉડ્ડયનમાં RS-D-2 ઉપગ્રહ તેની નિર્ધારિત ભ્રમણકક્ષામાં સફળતાપૂર્વક પ્રક્ષેપિત થયો હતો.

ભારતનું બીજું ઉપગ્રહ પ્રક્ષેપક વાહન 150 કિગ્રા. વજનના ઉપગ્રહને 400 કિમી. ઊંચાઈએ કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. એસએલવી-3 રૉકેટના પહેલા તબક્કાની સાથે વધારાનાં બે બૂસ્ટર રૉકેટ જોડીને તૈયાર કરવામાં આવેલું આ રૉકેટ ‘ઑગ્મેન્ટેડ સૅટેલાઇટ લૉન્ચ વીઇકલ’ – એેએસએલવી(ASLV)ના નામથી ઓળખાય છે. આ રૉકેટના બધા તબક્કા ઘન બળતણથી કાર્ય કરે છે. એએસએલવીનાં પહેલાં બે વિકાસલક્ષી ઉડ્ડયનો (તારીખ 24 માર્ચ, 1987 અને 13 જુલાઈ, 1988) નિષ્ફળ નીવડ્યાં હતાં. ત્યારપછીનાં બે ઉડ્ડયનો (20 મે, 1992 અને 4 મે, 1994) સંપૂર્ણ રીતે સફળ થયાં હતાં અને એ દ્વારા અનુક્રમે SROSS-C અને SROSS-C2 નામના ઉપગ્રહો પ્રક્ષેપિત થયા હતા.

એએસએલવી પછીનું વધારે શક્તિશાળી રૉકેટ ‘પોલાર સૅટેલાઇટ લૉન્ચ વીઇકલ’(PSLV)ના નામથી ઓળખાય છે. આ રૉકેટની મદદથી 1000 કિગ્રા. વજનના ઉપગ્રહને 900 કિમી.ની ઊંચાઈએ ધ્રુવીય કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત કરી શકાય છે. કુલ 283 ટન વજન અને 44 મીટરની ઊંચાઈ ધરાવતું આ રૉકેટ ચાર તબક્કાવાળું છે. તેના ત્રણ તબક્કા ઘન બળતણથી કાર્ય કરે છે, જ્યારે સૌથી ઉપરનો ચોથો તબક્કો પ્રવાહી બળતણ વાપરે છે. ‘પીએસએલવી’નું પહેલું વિકાસાત્મક પ્રક્ષેપન 20 સપ્ટે., 1993ના રોજ કરવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ તેમાં સફળતા મળી નહોતી. સુધારાવધારા કરેલા બીજા અને ત્રીજા પ્રક્ષેપન (15 ઑક્ટોબર, 1994 અને 21 માર્ચ, 1996) દરમિયાન ભારતના દૂર-સંવેદન ઉપગ્રહો અનુક્રમે IRS-P2 અને IRS-P3 ધ્રુવીય સૂર્ય-સમક્રમિક કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત થયા હતા. આ ઉપરાંત પીએસએલવી દ્વારા 29 સપ્ટે., 1997ના રોજ કાર્યાન્વિત કક્ષાનો ભારતનો દૂર-સંવેદન ઉપગ્રહ આઇઆરએસ-1 ડી (IRS1D) પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો.

સંદેશા-વ્યવહાર ઉપગ્રહને ભૂ-સમક્રમિક ટ્રાન્સફર કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત કરવા માટે ભારતનું ‘જિયોસિન્ક્રોનસ સૅટેલાઇટ લૉન્ચ વીઇકલ’  GSLV અત્યારે વિકાસના અગ્રિમ તબક્કામાં છે. તેની મદદથી 2,500 કિગ્રા. વજનના ઉપગ્રહને ભૂ-સમક્રમિક ટ્રાન્સફર કક્ષા(મહત્તમ અંતર – 36,000 કિમી., ન્યૂનતમ અંતર – 200 કિમી.)માં પ્રક્ષેપિત કરી શકાશે. આ રૉકેટનું વજન 400 ટન અને ઊંચાઈ 50 મીટર છે. ત્રણ તબક્કા ધરાવતા આ રૉકેટના પહેલા અને બીજા તબક્કામાં ઘન બળતણનો ઉપયોગ થાય છે, જ્યારે ત્રીજા તબક્કામાં નિમ્નતાપી (ક્રાયોજેનિક) એન્જિન છે, જે પ્રવાહી ઑક્સિજન અને પ્રવાહી હાઇડ્રોજનથી કાર્ય કરે છે.

આ ઉપરાંત, ભારત ‘ઇન્ટિગ્રેટેડ ગાઇડેડ મિસાઇલ્સ ડેવલપમેન્ટ પ્રોગ્રામ’ હેઠળ 1983થી જુદા જુદા પ્રકારનાં મિસાઇલ્સ(પ્રક્ષેપાસ્ત્રો)નો વિકાસ કરે છે. આ પ્રક્ષેપાસ્ત્રો નીચે પ્રમાણે છે : જમીન પરથી છોડીને જમીન પરના લક્ષ્ય ઉપર પહોંચી શકે તેવાં ‘અગ્નિ’ અને ‘પૃથ્વી’; સમુદ્ર પરથી હવામાં છોડી શકાતાં ‘ત્રિશૂળ’ અને ‘આકાશ’ તથા ટૅન્કભેદી પ્રક્ષેપાસ્ત્ર (ઍન્ટિ-ટૅન્ક મિસાઇલ ‘નાગ’).

ભારતના ઘણા ઉપગ્રહો અન્ય દેશોના પ્રક્ષેપક રૉકેટો દ્વારા અંતરીક્ષમાં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યા છે.

ઉપગ્રહોના પ્રમોચન અંગેની સમયાનુક્રમી વિગતો

ઉપગ્રહ	પ્રક્ષેપનતારીખ	દેશ/પ્રક્ષેપક રૉકેટ
1	2	3
1. આર્યભટ્ટ	19 એપ્રિલ, 1975	સોવિયેટ રશિયા/ ઇન્ટરકૉસ્મૉસ
2. ભાસ્કર-1	7 જૂન, 1979	સોવિયેટ રશિયા/ ઇન્ટરકૉસ્મૉસ
3. ‘ઍપલ’	19 જૂન, 1981	યુરોપ/એરિયાન
4. ભાસ્કર-2	20 નવે., 1981	સોવિયેટ રશિયા/ ઇન્ટરકૉસ્મૉસ
5. ઇનસૅટ-1એ	10 એપ્રિલ, 1982	અમેરિકા/ડેલ્ટા
6. ઇનસૅટ-1બી	30 ઑગસ્ટ, 1983	અમેરિકા/‘ચૅલેન્જર’ સ્પેસ શટલ
7. આઇ.આર.એસ.-1એ	17 માર્ચ, 1988	સોવિયેટ રશિયા/વૉસ્ટૉક
8. ઇનસૅટ-1સી	21 જુલાઈ, 1988	યુરોપ/એરિયાન
9. ઇનસૅટ-1ડી	12 જૂન, 1990	અમેરિકા/ડેલ્ટા
10. આઇ.આર.એસ.-1બી	29 ઑગસ્ટ, 1991	સોવિયેટ રશિયા/વૉસ્ટૉક
11. ઇનસૅટ-2એ	10 જુલાઈ, 1992	યુરોપ/એરિયાન
12. ઇનસૅટ-2બી	23 જુલાઈ, 1993	યુરોપ/એરિયાન
13. ઇનસૅટ-સી	7 ડિસેમ્બર, 1995	યુરોપ/એરિયાન
14. આઇ.આર.એસ.-1સી	28 ડિસેમ્બર, 1995	રશિયા/વૉસ્ટૉક
15. ઇનસૅટ-2ડી	4 જૂન, 1997	યુરોપ/એરિયાન
16. ઇનસૅટ-2ઇ	એપ્રિલ, 1997	એરિયાન/કુરૂ
15. ઇનસૅટ-3બી	ફેબ્રુઆરી, 2000	ફ્રેન્ચ ગિયાના

અંતરીક્ષમાં જતા કોઈ પણ વાહન કે ઉપગ્રહમાં લઈ જવાતી વૈજ્ઞાનિક યંત્રસામગી કે એમનું ભેગું વજન તે પેલોડ કહેવાય છે. એમાં યાત્રી, યંત્ર, બૉમ્બ વગેરેના વજનનો પણ સમાવેશ થાય. રૉકેટના શિરોભાગમાં મૂકેલો ઉપગ્રહ રૉકેટનો પેલોડ કહેવાય. એવી જ રીતે, ઉપગ્રહનો પોતાનો પેલોડ પણ હોઈ શકે. અંતરીક્ષમાં નિર્ધારિત સ્થાને પહોંચીને યોગ્ય સમયે પેલોડ પોતાની કામગીરી આરંભે છે. પેલોડમાં લૉન્ચ વીઇકલ પોતે, એના બળતણ વગેરેના વજનનો સમાવેશ થતો નથી. આ પેલોડ રૉકેટ કે ઉપગ્રહના મૂળભૂત કાર્યમાં કોઈ પણ રીતે ભાગ લેતો નથી.

અમેરિકા, રશિયા તથા ‘યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી’ યોગ્ય વળતર લઈને અન્ય દેશોના ઉપગ્રહો કે પેલોડને ચડાવી આપે છે. અમેરિકાની વાત કરીએ તો 1977માં ‘નાસા’એ જે 15 ઉપગ્રહો ચડાવ્યા એમાંથી 11 જેટલા તો અન્ય રાષ્ટ્રોના હતા ! 1962માં કૅનેડાનો ‘Alouette-1’ નામનો ઉપગ્રહ ‘નાસા’એ ચડાવી આપ્યા પછી એ શ્રેણીના અન્ય ઉપગ્રહ તેમજ બંનેએ સંયુક્તપણે પણ 1969માં અને એ પછી પણ બીજા કેટલાક ઉપગ્રહો તરતા મૂક્યા. તેવી જ રીતે, ઇટાલીનો ‘સાન માર્કો’ નામનો ઉપગ્રહ પણ અમેરિકાએ 1966માં ચડાવી આપ્યો.

આ ઉપરાંત ‘ભારત-સોવિયેટ રશિયાના સંયુક્ત સ-માનવ’ અંતરીક્ષ ઉડ્ડયન પ્રયોગ દરમિયાન ભારતના પ્રથમ અંતરીક્ષ-પ્રવાસી સ્ક્વૉડ્રન લીડર રાકેશ શર્માએ સોવિયેટ રશિયાના સેલ્યુટ-7 અંતરીક્ષયાનમાં એપ્રિલ 1984 દરમિયાન એક અઠવાડિયાનો અંતરીક્ષ પ્રવાસ કર્યો હતો.

અંતરીક્ષયાન – અન્વેષી યાન (Scientific Satellites and Space Probes) : આ પ્રકારના કાર્યક્રમમાં છોડાતા અંતરીક્ષ ઉપગ્રહોનું મુખ્ય ધ્યેય અંતરીક્ષમાં ઘટતી કુદરતી ઘટનાઓના નિરીક્ષણનું હોય છે. આમાં સૌર તેમજ અન્ય સ્રોતોમાંથી ઉદભવતું કૉસ્મિક રેડિયેશન, ચુંબકીય ક્ષેત્ર તેમજ તારાઓનાં નિરીક્ષણોનો સમાવેશ થાય છે. એ સર્વની નોંધ લેવાય છે. આ બધાં નિરીક્ષણો-નોંધોને આધારે સૌરમંડળની ઉત્પત્તિ અંગેની ધારણાઓની ચકાસણી થવા ઉપરાંત એ અંગેના નવા સિદ્ધાંતો પણ ઘડાય છે. આમ, પૃથ્વી અને એની પર વસતા માનવોને મૂળભૂત કુદરતી બળો અંગે મહત્વની જાણકારી સાંપડે છે. આવાં કુદરતી બળો કૃષિશાસ્ત્ર, અર્થશાસ્ત્ર તેમજ રોજિંદી જીવનજરૂરિયાતો ઉપર ઘણી બધી રીતે અસર કરે છે. અંતરીક્ષ સંશોધનો પાછળ મૂળ આવો આશય રહેલો છે.

આજે તો દર વર્ષે 100 કરતાં પણ વધુ ઉપગ્રહો તરતા મૂકવામાં આવે છે. એ બધાની કામગીરી વિવિધ હોય છે. આવા ઉપગ્રહો તરતા મૂકવામાં મુખ્યત્વે રશિયા, અમેરિકા, ‘યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી’, જાપાન, ચીન તથા ભારતનો ફાળો નોંધપાત્ર છે. આવા કેટલાક ઉપગ્રહો અંગે અહીં માહિતી આપવામાં આવી છે.

‘ઑર્બિટિંગ સોલર ઑબ્ઝર્વેટરી’ (OSO) તરીકે ઓળખાતા આવા આઠેક ઉપગ્રહો અમેરિકાએ અત્યાર સુધીમાં તરતા મૂક્યા છે. આમાંનો પ્રથમ ‘OSO-1’ 7 માર્ચ, 1962ના રોજ છોડવામાં આવેલો, જ્યારે છેલ્લો ‘OSO-8’ 21 જૂન, 1975માં. આ ઉપગ્રહોએ પોતાની અંદર ગોઠવેલાં ઉપકરણો દ્વારા 8થી 10 જેટલા પ્રયોગો કર્યા અને સૂર્ય અંગે માહિતી આપવા ઉપરાંત એની પૃથ્વી ઉપર શી અસરો થાય છે એનો પણ અભ્યાસ કર્યો. આ ઉપગ્રહો પૃથ્વીથી સરેરાશ 560 કિમી.ની ઊંચાઈએ ઘૂમતા કરવામાં આવેલા. તેર વર્ષના ગાળામાં તરતા મૂકવામાં આવેલા આ સૌર ઉપગ્રહોએ સૂર્યના 11 વર્ષના સૌર ચક્ર (solar cycle) અંગે પણ બાતમીઓ આપી.

OSO ઉપગ્રહ શ્રેણી પછી 1973-74 દરમિયાન ‘સ્કાયલૅબ’ અંતરીક્ષયાનમાં મૂકેલા ‘એપૉલો ટેલિસ્કોપ માઉન્ટ’ તથા 1980માં પ્રક્ષેપિત થયેલા ‘સોલર મૅક્સિમમ મિશન’ (SMM) નામના ઉપગ્રહ દ્વારા સૂર્ય અંગે ઘણી માહિતી મળી હતી. 1984માં આ SMM ઉપગ્રહને સ્પેસ શટલના અંતરીક્ષયાત્રીઓએ દુરસ્ત કરીને ફરી કક્ષામાં મૂક્યો હતો.

ત્યારપછી 1985માં ESA દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલી સ-માનવ અંતરીક્ષ પ્રયોગશાળા (spacelab-2) સ્પેસ શટલમાં મૂકવામાં આવી હતી, જે એક પ્રકારની સૌર વેધશાળા હતી.

‘પાયોનિયર’ શ્રેણીના નાના સૌર ઉપગ્રહો સૂર્યની સારા એવા નજદીક રહીને ઘૂમતા રહ્યા અને સૂર્યના ચુંબકીય ક્ષેત્રને માપવાની કામગીરી બજાવી. આ ઉપરાંત, એમણે સૂર્યના આયનિત વાયુ(plasma)નું વિશ્લેષણ કરતા પ્રયોગો કર્યા, તો સૌર પવનો યા સૂર્યપ્રવાત (solar wind) તેમજ કૉસ્મિક કિરણોને માપતા પ્રયોગો પણ કર્યા. રેકૉર્ડિગ ટેપ ઉપર આ બધી માહિતી ઉતારી લઈને એનો સંગ્રહ આ ઉપગ્રહો કરી લેતા. પછી પૃથ્વી તરફથી આદેશ મળતાં એ બધી માહિતી ભૂમિમથકો તરફ પ્રસારિત કરવામાં આવતી. આ શ્રેણીના ઉપગ્રહો પૈકી ‘પાયોનિયર-4’ (ઉડ્ડયન 3 માર્ચ, 1959) અને ‘પાયોનિયર5’ (ઉડ્ડયન 11 માર્ચ, 1960) ઉલ્લેખનીય છે.

1975માં જર્મનીનો ઉપગ્રહ ‘હીલિયૉસ’ (Helios) પૃથ્વીથી 0.7 ખગોળીય એકમ(astronomical unit)ને અંતરે કક્ષામાં મૂકવામાં આવ્યો હતો (1 ખગોળીય એકમ ≈ 15,00,00,000 કિમી.), અને એના દ્વારા સૌર-પ્રવાતનું અવિરત અવલોકન કરવામાં આવ્યું હતું. 1980માં ISEE-3 (International Sun-Earth Explorer-3) ઉપગ્રહ પ્રભા-મંડળ (Halo) કક્ષામાં મૂકવામાં આવ્યો હતો. આ કક્ષા પૃથ્વીથી 16,00,000 કિમી. દૂર સૂર્યની દિશામાં છે, જ્યાં સૂર્ય અને પૃથ્વીનાં ગુરુત્વાકર્ષણબળ એકસરખાં સમતુલનમાં હોય છે. એ સ્થાનનો લાભ એ છે કે સૌર-પ્રવાત પૃથ્વીના ચુંબકાવરણ(magnetosphere)ને ભટકાય એ પહેલાં જ ત્યાંથી તેનું અવિરત અવલોકન કરી શકાય છે.

અમેરિકાના ‘એક્સપ્લૉરર’ શ્રેણીના ઉપગ્રહોએ અનેકવિધ ઉપયોગી માહિતી મેળવી આપી. આ શ્રેણીનો પ્રથમ ઉપગ્રહ અમેરિકાનો સૌપ્રથમ ઉપગ્રહ હતો. 31 જાન્યુઆરી, 1958ના રોજ તરતો મૂકવામાં આવેલા આ ઉપગ્રહે પૃથ્વીને વીંટળાયેલા ‘વાન ઍલન પટ્ટા’(Van Allen Belt)ની શોધ કરી. આ ઉપગ્રહનું ઉડ્ડયન અમેરિકાના લશ્કર મારફત થયું હતું, પણ એ જ અરસામાં ‘નાસા’ની સ્થાપના થતાં 1958નાં અને એ પછીનાં ઉડ્ડયનો ‘નાસા’ મારફતે થયાં. ‘એક્સપ્લૉરર-1’માં રશિયન ઉપગ્રહ ‘સ્પુટનિક-1’ની જેમ જ, મળતી માહિતીનો સંગ્રહ કરવાની કોઈ વ્યવસ્થા ન હોવાથી, એમાંથી માહિતીનો ધોધ ભૂમિમથકે દિવસ-રાત સતત આવ્યા કરતો હતો. પાછળથી ‘એક્સપ્લૉરર’ શ્રેણીના ઉપગ્રહોએ ચુંબક-મંડળ (magnetosphere), વાન ઍલન (વિકિરણ) પટ્ટાઓ, ઉલ્કા-પરમાણુઓ, શક્તિશાળી કણો (energetic particles), કૉસ્મિક રેડિયેશન, સૂર્યપ્રવાત અને આયનાવરણ (ionosphere) અંગે મહત્વની માહિતી આપી. 4 ઑક્ટોબર, 1964ના રોજ છોડવામાં આવેલો ‘એક્સપ્લૉરર-21’ તથા એની અગાઉ 27 નવેમ્બર, 1963ના રોજ છોડવામાં આવેલા ‘એક્સપ્લૉરર-18’ જેવા આ શ્રેણીના કેટલાક ઉપગ્રહોને પૃથ્વીની ફરતે કેન્દ્રચ્યુત યા ઉત્કેન્દ્રિત કક્ષા(eccentric orbits)માં પણ તરતા મૂકવામાં આવ્યા હતા, જેથી કરીને ભ્રમણકક્ષામાં એના દૂરસ્થબિંદુ(aphelion)એ પહોંચે ત્યારે પૃથ્વીથી એ વધુમાં વધુ અંતરે (કે ઊંચાઈએ) હોય, અને અંતરીક્ષમાં વધુ ઊંડે ડોકિયું કરી શકે. આવા ‘એક્સપ્લૉરર’ ઉપગ્રહને ‘આઇ.એમ.પી.’ (Interplanetary Monitoring Platform) એવું ખાસ નામ આપવામાં આવ્યું. આવી વિશિષ્ટ કામગીરી બજાવતા એક અન્ય પ્રકારના ‘એક્સપ્લૉરર’ શ્રેણીના ઉપગ્રહો’ ‘એસ.એ.એસ.’ (Small Astronomy Satellite) તરીકે ઓળખાય છે.

‘SAS-1’ અર્થાત્, ‘એક્સપ્લૉરર-42’ ઘણો જાણીતો છે. આ ઉપગ્રહે હંસ તારામંડળમાં સંભવિત ‘બ્લૅક હોલ’ હોવાની શોધ કરી. પાછળથી આ ઉપગ્રહને સ્વાહિલી ભાષાના માનમાં ‘ઉહુરુ’ નામ આપવામાં આવ્યું. આ ‘ઉહુરુ’ને 12 ડિસેમ્બર, 1970ના રોજ કેન્યા ખાતે આવેલા ઇટાલીના સાન માર્કો નામના લૉન્ચ પ્લૅટફૉર્મ પરથી ઉડાડવામાં આવેલો. આ ઉપગ્રહે X-કિરણ ખગોળશાસ્ત્ર (X-Ray Astronomy) નામની ખગોળની એક નવી જ શાખાને જન્મ આપ્યો. આ ઉપગ્રહે બધા મળીને આશરે 339 જેટલા X-કિરણોના સ્રોત શોધી કાઢ્યા. એ પછી એપ્રિલ 1973માં એની બૅટરી અટકી પડતાં એનો સંપર્ક તૂટી ગયો. આ ઉપગ્રહ બીજી રીતે પણ યાદગાર છે. આ એવો પહેલો જ અમેરિકાનો ઉપગ્રહ હતો કે જેને બીજા દેશે ભ્રમણકક્ષામાં મૂકી આપ્યો હતો. (આવી જ કામગીરી બજાવતા, પણ ‘એક્સપ્લૉરર’ શ્રેણીના નહિ એવા બીજા બે ઉપગ્રહોને પણ ‘ઉહુરુ’ નામ આપવામાં આવેલું. આમ, ‘ઉહુરુ’ કુલ ત્રણ થાય છે.) 1958માં આરંભાયેલી આ ‘એક્સપ્લૉરર’ ઉપગ્રહોની શૃંખલા 20 નવેમ્બર, 1975ના રોજ પૂરી થઈ.

SAS ઉપગ્રહો પછી એક્સ-કિરણ ખગોળશાસ્ત્રના અભ્યાસ માટે ‘High Energy Astronomy Observatory’ (HEAO) શૃંખલાના ઉપગ્રહો 1977-81 દરમિયાન પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યા હતા. HEAO1નાં ઉપકરણોની મદદથી આકાશના એક્સ-કિરણ સ્રોતોની યાદી તૈયાર કરવામાં આવી હતી, જે SASની યાદી કરતાં વધારે વિગતવાર હતી. HEAO-2 ઉપગ્રહમાં અડધા મીટર વ્યાસના પરાવર્તક દર્પણવાળું દૂરબીન હતું, જે ઓછી શક્તિનાં એક્સ-કિરણો(soft x-rays)ના સ્રોતોના અભ્યાસ માટે ઉપયોગમાં લેવાયું હતું. HEAO-3 ઉપગ્રહમાં કૉસ્મિક કિરણો અને ગૅમા-કિરણો માટે ઉપકરણો મૂકવામાં આવ્યાં હતાં. ક્ષ-કિરણ ખગોળશાસ્ત્રના અભ્યાસ માટે ત્યારબાદ ઘણા ઉપગ્રહો પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યા હતા, જેમાંના કેટલાકનાં નામ અને પ્રક્ષેપન-વર્ષ નીચે પ્રમાણે છે : EINSTEIN (1978), EXOSAT (1983), ROSAT (1990), ASTROD અથવા ASCA (1993), RXTE (1996) અને SAX (1996) તથા જાપાનના ઉપગ્રહો HAKUCHO, TENMA અને GINGA. ભારતના ભૂ-અવલોકન ઉપગ્રહ IRS-P3(1996)માં એક્સ-કિરણ ખગોળશાસ્ત્રના અભ્યાસ માટે એક ઉપકરણ મૂકવામાં આવ્યું હતું.

ગૅમા-કિરણોના ખગોળશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરવા માટે નીચે પ્રમાણે ઉપગ્રહો અંતરીક્ષમાં મૂકવામાં આવ્યા છે. આમાં અગાઉના OSO-3 (1963) અને SAS-2 (1972) ઉપરાંત યુરોપિયન અંતરીક્ષ સંસ્થા(ESA)નો COSB (1975), સોવિયેટ રશિયાનો GRANAT (1989), ‘નાસા’નો CGRO (1991) તથા ભારતના ઉપગ્રહો SROSS-C (1992) અને SROSS-C2 (1994)નો સમાવેશ થાય છે.

‘ઑર્બિટિંગ ઍસ્ટ્રોનૉમિકલ ઑબ્ઝર્વેટરી’ (OAO) શ્રેણીના ચારેક ઉપગ્રહો 1968થી 1972 દરમિયાન કક્ષામાં મૂકવામાં આવ્યા હતા. આ ઉપગ્રહો વીજ-ચુંબકીય વર્ણપટના જુદા જુદા વિસ્તારનાં વિકિરણોનો અભ્યાસ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાયા હતા. પૃથ્વી પરથી ગૅમા-કિરણો, એક્સ-કિરણો, પાર-જાંબલી કિરણો અને અમુક અંશે પાર-રક્ત કિરણોનો અભ્યાસ કરી શકાતો નથી કારણ કે પૃથ્વીનું વાતાવરણ આ કિરણોને વિકૃત કરે છે અને તેમનું શોષણ કરે છે. OAO ઉપગ્રહો દ્વારા આકાશના સ્રોતોમાંથી ઉત્સર્જિત થતાં પારજાંબલી, ગૅમા-કિરણો, એક્સ-કિરણો અને પાર-રક્ત કિરણોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને આમ આ ઉપગ્રહો દ્વારા ‘સૅટેલાઇટ એસ્ટ્રૉનોમી’ ‘ઉપગ્રહ-ખગોળશાસ્ત્ર’ વિષયનો પાયો નંખાયો હતો.

International Ultraviolet Explorer (IUE) ઉપગ્રહ 1978માં ભૂ-સ્થિર કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો. તેનું કાર્ય 18 વર્ષ સુધી લાગલાગટ ચાલ્યું હતું અને એ દ્વારા આકાશના એક લાખ કરતાં વધારે પારજાંબલી સ્રોતોના વર્ણપટ વિશે વિગતવાર માહિતી મળી હતી. 1982 દરમિયાન Infra-red Astronomy Satellite (IRAS) નામના ઉપગ્રહની મદદથી વીજ-ચુંબકીય વર્ણપટના પાર-રક્ત વિસ્તારમાં સમગ્ર આકાશના ઠંડા પદાર્થોનું સર્વેક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. આ જ પ્રકારનો બીજો ઉપગ્રહ ESAનો Infra-red Space Observatory (ISO) નવે. 1995માં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો.

પાર-રક્ત કિરણો કરતાં વધારે લાંબી મિમી. તરંગ-લંબાઈનાં વીજ-ચુંબકીય વિકિરણોનો અભ્યાસ કરવા માટે ‘નાસા’નો ‘Cosmic Background Explorer’ (COBE) 1989માં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો. બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ અંગે પ્રતિપાદિત કરવામાં આવેલા ‘મહા-વિસ્ફોટ સિદ્ધાંત’ (Big Bang Theory) માટે જરૂરી અવલોકનો લેવા માટે આ ઉપગ્રહ તૈયાર કરવામાં આવ્યો હતો.

તારાઓનાં અંતર, સ્થાન અને ગતિ અંગે અત્યંત ચોકસાઈપૂર્વક અવલોકનો લેવા માટે (ગ્રીક ખગોળશાસ્ત્રી હિપાર્કસની સ્મૃતિમાં) ESAનો ‘Hipparchus’ ઉપગ્રહ 1989માં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો અને તેની મદદથી એક લાખથી વધારે તારાઓનાં અવલોકનો લેવામાં આવ્યાં હતાં.

ઉપગ્રહ ખગોળશાસ્ત્રમાં અત્યાર સુધીમાં સૌથી મહત્વનું યોગદાન આપનાર Hubble Space Telescope (HST) 1990માં સ્પેસ શટલ દ્વારા પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો. તેમાં 2.4 મીટર વ્યાસના પરાવર્તક દર્પણવાળું મોટું દૂરબીન મૂકવામાં આવ્યું હતું. ભૂમિ પરના સૌથી મોટા, શક્તિશાળી દૂરબીન કરતાં HST લગભગ વીસગણો વધારે શક્તિશાળી છે અને તેની મદદથી લાખો પ્રકાશ-વર્ષ દૂરના અત્યંત ઝાંખા આકાશી પદાર્થો પણ જોઈ શકાય છે. આ દૂરબીન વડે પાર-જાંબલી, શ્યમાન અને પાર-રક્ત વિસ્તારમાં દૂરનાં તારા-વિશ્વો, વાયુયુક્ત નિહારિકાઓ (gaseous nebulas) અને ‘ક્વાઝાર્સ’નાં અવલોકનો લઈ શકાય છે તથા સૌર-મંડળના જુદા જુદા ગ્રહોનાં વાતાવરણ અને એ ગ્રહોની સપાટી પરની ઘટનાઓનું નિરીક્ષણ કરી શકાય છે.

પાર-જાંબલી વિસ્તારની અત્યંત ટૂંકી તરંગ-લંબાઈમાં ખગોળશાસ્ત્રીય અવલોકનો લેવા માટે ‘Extreme Ultra-violet Explorer’ નામનો ઉપગ્રહ 1992માં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો. આ ઉપગ્રહની મદદથી નવા પાર-જાંબલી સ્રોત શોધી કાઢવામાં આવ્યા હતા. આ ઉપરાંત, આ ઉપગ્રહ દ્વારા, 1997માં દેખાયેલા ધૂમકેતુ હેઇલ-બૉપ(Hale-Bopp)માંથી એક્સ-કિરણોનું ઉત્સર્જન થતું જાણવા મળ્યું હતું.

‘પેગેસસ’ નામના ત્રણેક ઉપગ્રહો પણ તરતા મુકાયા હતા (1965). આ ઉપગ્રહોનો ઉદ્દેશ ઉલ્કાપરમાણુઓની યાન પર થતી અસર અને એમના અભ્યાસનો હતો. એમાં જોડેલી વિસ્તૃત પાંખો પાતળા ઍલ્યુમિનિયમનાં ત્રણેક પતરાંના સ્તરની બનાવવામાં આવેલી. એના ઉપર જુદાં જુદાં કદના ઉલ્કાશ્મ કણો(meteoritic particles)ની અથડામણ શી અસર ઉપજાવે છે તે જોવાનો આશય હતો. આમ, ઉલ્કા-પરમાણુ(meteoroid)નો વેગ, કદ અને એમના વિતરણ સંબંધી મેળવાયેલી માહિતીનો ઉપયોગ સ-માનવ ઉડ્ડયનમાં ઊભા થતા સંભવિત ખતરાથી બચવાનો હતો. ‘પેગેસસ’ નામના આ ત્રણ ઉપગ્રહો અનુક્રમે 16 ફેબ્રુઆરી, 1965; 25 મે, 1965 અને 30 જુલાઈ, 1965ના રોજ છોડવામાં આવેલા.

અમેરિકાના ‘ઑર્બિટિંગ જીઓફિઝિકલ ઑબ્ઝર્વેટરી’ (OGO) શ્રેણીના ઉપગ્રહો મોટા કદના, પટારા જેવા આકારના તથા 450 કિગ્રા. વજનના હતા. એમાં મૂકેલાં ઉપકરણો દ્વારા 20થી 30 પ્રકારના વિવિધ પ્રયોગો કરવામાં આવ્યા હતા. પૃથ્વીની આસપાસ ઘૂમતા આ ઉપગ્રહો દ્વારા પૃથ્વી, સૂર્ય તેમજ પૃથ્વીના ચુંબક મંડળ (મૅગ્નેટોસ્ફિયર) વચ્ચેના સંબંધોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. આમાં કૉસ્મિક કિરણો, શક્તિશાળી કણો, ચુંબકીય ક્ષેત્ર, સૌર વિકિરણ, સૌર પ્લાઝમા, અત્યંત ઓછી આવૃત્તિનું વિકિરણ, પૃથ્વીના ધ્રુવ પ્રદેશોની આસપાસ જોવા મળતાં ધ્રુવપ્રકાશ (aurora) વાતદીપ્તિ (airglow), સૂક્ષ્મ ઉલ્કાકણો, સૌર જ્વાલા (solar flares), વાતાવરણનું બંધારણ વગેરે વિષયોનો વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. આમાંના કેટલાક ઉપગ્રહો પૃથ્વીનાં બંને ધ્રુવોને આવરી લેતી ઉત્તરથી દક્ષિણની ભ્રમણકક્ષા એટલે કે ‘ધ્રુવીય ભ્રમણકક્ષા’(polar orbit)માં મુકાયા હતા તો કેટલાક વળી પૃથ્વીથી 1,60,900 કિમી. દૂર પહોંચી શકે તેવી અત્યંત લંબવર્તુળાકાર ઉત્કેન્દ્રિત (eccentric) ભ્રમણકક્ષામાં મૂકવામાં આવ્યા હતા. આ OGO શ્રેણીનો પહેલો ઉપગ્રહ 4 સપ્ટે., 1964ના રોજ તરતો મુકાયેલો, જ્યારે છેલ્લો ‘OGO-6’ ઉપગ્રહ જૂન 1969માં તરતો મૂકવામાં આવેલો. પૃથ્વીના વાતાવરણ, આયનાવરણ, ચુંબકીય ક્ષેત્ર, એને વીંટળાયેલા વિકિરણ-પટ્ટાઓ વગેરે ઉપર સૂર્ય-પ્રવાત તેમજ અન્ય ઘટકોની કઈ અને કેવી અસર થાય છે એ અંગે આ ઉપગ્રહોએ બહુ મહત્વની માહિતી પૂરી પાડી હતી. સૂર્ય, પૃથ્વીના ઉચ્ચ વાતાવરણ તથા પૃથ્વીના ચુંબકમંડળમાં બનતી ભૌતિક ઘટનાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે એ પછી ઘણા ઉપગ્રહો અંતરીક્ષમાં મૂકવામાં આવ્યા છે, જેમાંના કેટલાક વિશે નીચે માહિતી આપવામાં આવી છે.

1970-80 દરમિયાન ઉચ્ચ વાતાવરણમાં અવલોકનો લેવા માટે ત્રણ ઉપગ્રહો (Atmospheric Explorer Satellites) પૃથ્વી ફરતી લંબવર્તુળાકાર કક્ષામાં મૂકવામાં આવ્યા હતા. આ કક્ષાના લઘુતમ અંતર-બિંદુ (perigee) પરથી એ ઉપગ્રહો ઉચ્ચતર વાતાવરણમાં ડોકિયું કરી શકતા હતા. આ ઉપરાંત, ત્રણ ISEE (International Sun-Earth Explorer) ઉપગ્રહો પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યા હતા, જેમાંના બે ધ્રુવીય કક્ષામાં અને એક પ્રભા-મંડળ (Halo) કક્ષામાં મૂકવામાં આવ્યા હતા. 1984-85 દરમિયાન અમેરિકા, બ્રિટન અને પશ્ચિમ જર્મનીએ સંયુક્ત પ્રયાસથી બનાવેલા ઉપગ્રહો – Active Magnet-ospheric Particle Tracer Explorer – પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યા હતા. આ ઉપગ્રહોનાં ઉપકરણની મદદથી બેરિયમ, લિથિયમ અને અન્ય રસાયણોના ઉપયોગ દ્વારા શ્રેણીબદ્ધ કૃત્રિમ ધૂમકેતુઓ પેદા કરવામાં આવ્યા હતા, જેના દ્વારા ચુંબકાવરણની અંદર અને બહાર આયનિત (ionized) કણોની ગતિવિધિ વિશે માહિતી મળી હતી.

અમેરિકા તથા ઇટાલી દ્વારા સંયુક્ત રીતે તૈયાર કરવામાં આવેલો સાન માર્કો (San Marco D/L) નામનો ઉપગ્રહ હિંદી મહાસાગરમાં આવેલા ‘સાન માર્કો’ પ્રમોચન મથક ખાતેથી 1988માં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો. તેમાં અમેરિકા, ઇટાલી અને પશ્ચિમ જર્મની દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલાં ઉપકરણો મૂકવામાં આવ્યાં હતાં, જેની મદદથી પૃથ્વીના ઉચ્ચ વાતાવરણ અને અંતરીક્ષ વચ્ચેના વિસ્તારનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

25 જુલાઈ, 1990ના રોજ ‘Combined Release and Radiation Effect Satellite’ નામનો ઉપગ્રહ અમેરિકા દ્વારા પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો. તેના નામ પ્રમાણે તેમાંથી વિદ્યુતભાર ધરાવતા રંગીન રાસાયણિક પદાર્થનો પાઉડર છોડવાની વ્યવસ્થા હતી, જેથી પૃથ્વીની ચુંબકીય રેખાઓ એ રંગીન વિદ્યુતભાર વડે ‘રંગાઈ’ જાય અને તેનું અવલોક્ધા પૃથ્વી પરથી કરી શકાય. ત્યારબાદ 3 જુલાઈ, 1992ના રોજ અમેરિકાનો ‘સોલર અનૉમલસ ઍન્ડ મૅગ્નેટોસ્ફિયર એક્સપ્લૉરર’ નામનો ઉપગ્રહ પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો, જેનો હેતુ પૃથ્વીની નજીકના અંતરીક્ષમાં કૉસ્મિક કિરણો અને અન્ય વિકિરણો વિશે અવલોકનો લેવાનો હતો.

International Solar Terrestrial Physics અર્થાત્ સૂર્ય અને પૃથ્વી વચ્ચેના ભૌતિક સંબંધો અંગેના આંતરરાષ્ટ્રીય કાર્યક્રમ હેઠળ પૃથ્વીની નજીકના અંતરીક્ષના અન્વેષણ માટે વિશિષ્ટ પ્રકારનાં અવલોકનો લેવાની ક્ષમતા ધરાવતા ઘણા ઉપગ્રહો પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યા હતા. 1 નવે., 1994ના રોજ ‘નાસા’નો ‘Wind Spacecraft’ પ્રક્ષેપિત થયો હતો, જેને 1995ના અંતમાં ‘પ્રભામંડળ ભ્રમણકક્ષા’- (Halo orbit)માં ખસેડવામાં આવ્યો હતો. આ ભ્રમણકક્ષા સૂર્ય-પૃથ્વીને જોડતી રેખા ઉપર સૂર્યની દિશામાં 16,00,000 કિમી. દૂર છે. આ અગાઉ, 1977-78 દરમિયાન ‘નાસા’નો ISEE-3 (Inter- national Sun-Earth Explorer-3) ઉપગ્રહ પણ આ જ કક્ષામાં મૂકવામાં આવ્યો હતો. આ કક્ષામાંથી Wind Spacecraft દ્વારા અવિરત રીતે સૂર્ય-પ્રવાતનાં અવલોકનો લેવામાં આવે છે. ઉપર્યુક્ત આંતરરાષ્ટ્રીય કાર્યક્રમમાં અમેરિકાના બે ઉપગ્રહો 1996માં પ્રક્ષેપિત થયા હતા. એક, ‘પોલર સૅટેલાઇટ’ અર્થાત્ ‘ધ્રુવીય ઉપગ્રહ’ જે પૃથ્વીની દિવસ તથા રાત્રિ બાજુએ દેખાતા ધ્રુવીય પ્રકાશ(aurora)ની દૃશ્યમાન અને પારજાંબલી પ્રકાશમાં તસવીરો લેવા માટે હતો જ્યારે બીજો Fast Auroral Snapshots, ટૂંકમાં ‘FAST’ નામનો ઉપગ્રહ હતો, જેનો ઉપયોગ વિદ્યુત તથા ચુંબકીય ક્ષેત્રો તથા ઇલેક્ટ્રૉન/આયન અંગે અવલોકનો લેવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. ‘પોલર’ ઉપગ્રહ દ્વારા એક વિસ્મયકારક શોધ એ થઈ હતી કે પૃથ્વીથી ઊંચે 8,000થી 24,000 કિમી. ઊંચાઈ પરના વાતાવરણમાં દરરોજ હજારોની સંખ્યામાં કાર્બન આચ્છાદિત નાના ધૂમકેતુઓ પ્રવેશ કરીને તૂટી પડે છે અને તેમાંથી 100 ટન જેટલું પાણી – જલબાષ્પનાં મોટાં વાદળાંના રૂપમાં — જમા થાય છે. આ નવી અને આશ્ચર્યજનક શોધના ઘણા દૂરગામી ગર્ભિતાર્થો વિચારવામાં આવ્યા છે. દાખલા તરીકે, પૃથ્વી અને તેના વિશાળ સમૂહોની મૂળ ઉત્પત્તિ અને કાળક્રમે તેની ઉત્ક્રાંતિ તથા પૃથ્વી પર જીવ-સૃષ્ટિની ઉત્પત્તિ વગેરે મૂળભૂત પ્રશ્નો, આ ઉપરાંત, આવા ધૂમકેતુઓને લીધે, ખાસ કરીને 36,000 કિમી. ઊંચાઈ પર ભૂ-સ્થાયી કક્ષામાંના લશ્કરી અને વ્યાપારી સંદેશા-વ્યવહાર ઉપગ્રહો માટે સંભવિત જોખમ અવગણી શકાય તેમ નથી. આ જ કાર્યક્રમ અંતર્ગત જાપાનનો ઉપગ્રહ ‘જીઓટેઇલ’ (Geotail) 24 જુલાઈ, 1992ના રોજ અંતરીક્ષમાં મૂકવામાં આવ્યો હતો, જેનો હેતુ કૉસ્મિક કિરણો અને અન્ય વિકિરણ અંગે અવલોકનો લેવાનો હતો.

‘બાયોસૅટેલાઇટ’ નામના ઉપગ્રહો એવી રીતે તૈયાર કરવામાં આવેલા કે તેમને પાછા મેળવી શકાય. એમાં પ્રાણી તેમજ વનસ્પતિજગતના જીવંત નમૂનાઓ લઈ જવામાં આવ્યા. (દા.ત., જીવાણુઓ, ફૂગ, વાવેલાં બીજમાંથી તાજા ઊગેલા રોપ, દેડકાનાં ઈંડાંઓ, અમીબા વગેરે.) આ બધાંને ત્રણેક દિવસ સુધી અંતરીક્ષમાં ઘૂમતાં રાખ્યાં અને એમના ઉપર વજનવિહીન અવસ્થા, વિકિરણ તથા પૃથ્વી ઉપર જોવા મળતાં ચોવીસ કલાકનાં દિવસ-રાત્રિનાં જૈવિક ચક્કર(day-night rhythm)ના અભાવની શી અસરો થઈ શકે તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો. આ જૈવિક નમૂનાઓની પુન:પ્રાપ્તિ માટે વિમાનોનો ઉપયોગ કરાયો. 1969માં એક વાંદરા(pigtailed monkey)ને સાધનો સહિત ઉડાડવામાં આવ્યો હતો અને પાછો ધરતી પર ઉતારી પણ લેવાયો હતો. પણ અમેરિકાની આ શ્રેણીના ઉપગ્રહોનાં પરિણામો અનિર્ણાયક જણાતાં, આ કાર્યક્રમ પડતો મૂકવામાં આવ્યો.

આવો જ એક જીવ-વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગ અમેરિકા, રશિયા અને ફ્રાંસ દ્વારા સંયુક્ત રીતે કરવામાં આવ્યો હતો, જેમાં ડિસેમ્બર 1996માં Bion-11 નામના ઉપગ્રહમાં બે વાંદરા અને બીજાં પ્રાણીઓને અંતરીક્ષમાં મોકલવામાં આવ્યાં હતાં. આ પ્રયોગને અંતે પ્રાણીઓને પૃથ્વી ઉપર પાછાં ઉતારવામાં આવ્યાં તે પછીની વૈદ્યકીય તપાસમાં એક વાંદરાનું મૃત્યુ થયું હતું. જીવ-દયા અને પ્રાણીઓના હક્ક માટે લડતાં જૂથોના સખ્ત વિરોધને કારણે ત્યારબાદ એ જાતના જીવ-વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગો બંધ કરવામાં આવ્યા હતા.

આ અરસામાં રશિયાએ પણ અંતરીક્ષમાં અનેક ઉપગ્રહો તરતા મૂકીને વિવિધ વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગો કર્યા હતા. પણ એ અંગેની ઝાઝી વિગતો મળતી નથી. એવું મનાય છે કે એની ‘કૉસ્મૉસ’ શ્રેણીના ઉપગ્રહો વૈજ્ઞાનિક સંશોધનો માટે પ્રયોજાય છે. કૉસ્મૉસ-1 16 માર્ચ, 1962ના રોજ છોડાયો એ પછી 16 વર્ષના ગાળામાં, એટલે કે માર્ચ 1978 સુધીમાં રશિયાએ એકલી ‘કૉસ્મૉસ’ શ્રેણીના જ 1,000 જેટલા ઉપગ્રહો તરતા મૂકેલા. અને એ પછી, 1985 સુધીમાં એટલે કે 7 વર્ષના ગાળામાં બીજા 600 જેટલા ‘કૉસ્મૉસ’ છોડ્યા. એ ઉપરથી કહી શકાય કે આજ સુધીમાં આ શ્રેણીના 1,700થી પણ વધુ ઉપગ્રહો રશિયાએ છોડ્યા હોવા જોઈએ. આ કૉસ્મૉસ-ઉપગ્રહો પૈકી ‘કૉસ્મૉસ-3’ (ઉડ્ડયન, 24 એપ્રિલ, 1962) અને ‘કૉસ્મૉસ-7’ (ઉડ્ડયન, 28 જુલાઈ, 1962) અને કૉસ્મૉસ-262 (ઉડ્ડયન, 26 ડિસેમ્બર, 1968) ઉલ્લેખનીય છે. આ ઉપગ્રહોએ સૂર્ય અંગે, કૉસ્મિક કિરણો અંગે તેમજ એવાં વિકિરણો અંગે મહત્વની માહિતી પૂરી પાડી હતી.

સૂર્ય અને પૃથ્વીના સંબંધો અંગે તેમજ સૂર્યમાંથી ઉત્સર્જિત થતાં વિકિરણો અંગે ઘણી બધી માહિતી રશિયાના ‘પ્રૉગ્નોઝ’ ઉપગ્રહોએ આપી (‘પ્રૉગ્નોઝ’ એટલે વર્તારો, આગાહી). આ શ્રેણીનો પ્રથમ ઉપગ્રહ 14 એપ્રિલ, 1972ના રોજ છોડવામાં આવેલો, જ્યારે મળતી માહિતી મુજબ છેલ્લામાં છેલ્લો (પ્રૉગ્નોઝ-7) ઑક્ટોબર, 1978માં છોડવામાં આવેલો. આ શ્રેણીનો ‘પ્રૉગ્નોઝ-6’ (ઉડ્ડયન, 22 સપ્ટેમ્બર, 1977) પણ બહુ ઉપયોગી નીવડ્યો છે. ‘પ્રૉગ્નોઝ’ શ્રેણીના ઉપગ્રહોની ભ્રમણકક્ષા અંડાકાર હોઈ, એ પૃથ્વીથી દૂરમાં દૂરના સ્થાને પહોંચે ત્યારે પૃથ્વી અને ચંદ્ર વચ્ચેના અંતરથી લગભગ અડધા જેટલા અંતરે, એટલે કે 2,00,000 કિમી. છેટે જતા રહે છે. અમેરિકાના ‘આઈ. એમ. પી.’ (Interplanetary Monitoring Platform) નામના ઉપગ્રહો પણ આવી અત્યંત લંબગોળ યા કેન્દ્રચ્યુત ભ્રમણકક્ષા ધરાવતા હતા.

1995માં રશિયાએ ઇન્ટરબૉલ-1 (Interbol-1) નામનો ઉપગ્રહ પ્રક્ષેપિત કર્યો હતો, જેનું મુખ્ય ધ્યેય પૃથ્વીના ચુંબક મંડળ (magnetosphere) અંગે અભ્યાસ કરવાનું હતું.

બ્રિટને પણ ‘એરિયલ’ નામના ઉપગ્રહો બનાવ્યા હતા. આ ઉપગ્રહો ‘નાસા’એ તરતા મૂકી આપ્યા હતા. આ શ્રેણીના કેટલાક ઉપગ્રહો બંને રાષ્ટ્રોએ સાથે મળીને બનાવ્યા હતા. આ શ્રેણીમાં કુલ છ જેટલા ઉપગ્રહો તરતા મુકાયેલા. આ શ્રેણીનો પહેલો ઉપગ્રહ 26 એપ્રિલ, 1962ના રોજ, જ્યારે છેલ્લો ‘એરિયલ6’ 2 જૂન, 1979ના રોજ તરતો મુકાયો હતો. આ ઉપગ્રહોએ આયનાવરણ તેમજ વાતાવરણ અંગે તથા સૌર વિકિરણ અંગે બહુ ઉપયોગી માહિતી મેળવી આપી હતી. આમાંના ‘એરિયલ-5’ (ઉડ્ડયન, 15 ઑક્ટોબર, 1974) નામના ઉપગ્રહે ‘ઉહુરુ’ની જેમ, X-કિરણો ઉત્સર્જિત કરતા સંખ્યાબંધ સ્રોત શોધીને X-કિરણ ખગોળશાસ્ત્રનો પાયો નાખવામાં મહત્ત્વનો ભાગ ભજવ્યો છે.

બ્રિટને આ ઉપરાંત ‘પ્રૉસ્પેરો’ નામનો 66 કિગ્રા. (145 પાઉન્ડ) વજન ધરાવતો વૈજ્ઞાનિક ઉપગ્રહ પણ બનાવ્યો હતો. આ ઉપગ્રહનું ઉડ્ડયન 28 ઑક્ટોબર, 1971ના રોજ બ્રિટને પોતે જ બનાવેલા ‘બ્લૅક ઍરો’ રૉકેટની મદદથી કર્યું હતું.

યુરોપના 14 દેશોની બનેલી અંતરીક્ષ સંસ્થા (ESA) પણ અંતરીક્ષ અન્વેષણમાં અત્યંત સક્રિય રહી છે. અમેરિકાની સંસ્થા ‘નાસા’ સાથે સહયોગમાં તથા સ્વતંત્ર રીતે ESAના ઘણા ઉપગ્રહો પ્રક્ષેપિત થયા છે. તેના ESRO-2A, 2B (1968) ઉપગ્રહો ‘વાન ઍલન વિકિરણ-પટ્ટા’, સૂર્ય અને કૉસ્મિક કિરણોના અવલોકન માટે અંતરીક્ષમાં મૂકવામાં આવ્યા હતા. HEOS-1 (1968) અને HEOS-2 (1972) ઉપગ્રહો દ્વારા સૂર્ય, વિકિરણો અને ચુંબકીય ક્ષેત્રનાં અવલોકનો લેવામાં આવ્યાં હતાં, જ્યારે COS-B (1975) ગૅમા-કિરણ ખગોળશાસ્ત્રના અભ્યાસ માટે પ્રક્ષેપિત કરાયો હતો.

સૂર્ય, સૂર્યમાંથી ઉત્સર્જિત થતા સૌર-પ્રવાત અને આંતરગ્રહીય ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઘનિષ્ઠ અભ્યાસ કરવા માટે ’90ના દાયકામાં કેટલાક વિશિષ્ટ પ્રકારના ઉપગ્રહો વિશે ઉલ્લેખ કરવો ખાસ જરૂરી છે. સૂર્ય-પ્રવાત અંગેનાં અવલોકનો માત્ર પૃથ્વી અને અન્ય ગ્રહો જે ભ્રમણતલમાં સૂર્યની પ્રદક્ષિણા કરે છે એ તલ અયનવૃત્ત(ecliptic)માં જ લેવામાં આવ્યાં છે, જ્યારે સૂર્યના ઉત્તર અને દક્ષિણ ગોળાર્ધમાંથી ઉત્સર્જિત થતા સૌર-પ્રવાત વિશે કોઈ જ આધારભૂત અવલોકનો લેવાં અશક્ય હતાં, કારણ કે બધાં જ અંતરીક્ષયાનો અયનવૃત્ત-તલમાં જ ભ્રમણ કરતાં હોય છે. આ ખોટ પૂરી કરવા માટે ESA દ્વારા એક મહત્વાકાંક્ષી ઉપગ્રહતંત્રની રચના કરવામાં આવી હતી. આ ઉપગ્રહને ગ્રીક પૌરાણિક પાત્ર ‘યૂલિસીસ’ (Ulysses) નામ આપવામાં આવ્યું હતું. ESA દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલા ‘યૂલિસીસ’ ઉપગ્રહને અમેરિકાની સ્પેસ શટલ ‘ડિસ્કવરી’ના ઉડ્ડયન દરમિયાન ઑૅક્ટોબર 1990માં સૌરમંડળના સૌથી મોટા ગ્રહ ગુરુ તરફ પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો. 1992માં એ ઉપગ્રહ ગુરુની નજીક પહોંચ્યો હતો. ગુરુના પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણબળને કારણે ‘ગુરુત્વ-સહાયી’ પ્રક્રિયા દ્વારા ‘યૂલિસીસ’નો ભ્રમણપથ સૂર્યના વિષુવવૃત્તીય તલથી લગભગ કાટખૂણે ફેરવાઈ ગયો હતો અને એ સૂર્ય તરફ પાછો ફંગોળાયો હતો. 1994-95 દરમિયાન ‘યૂલિસીસ’ ઉપગ્રહે સૂર્યની એક પ્રદક્ષિણા પૂરી કરી હતી, જેમાં એ સૂર્યના ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવથી લગભગ દસ અંશ જેટલે જ દૂરથી પસાર થયો હતો. એ દરમિયાન તેનાં 9 જેટલાં વિવિધ ઉપકરણો દ્વારા ઉત્તર અને દક્ષિણ ગોળાર્ધમાંથી ઉત્સર્જિત થતા સૌર-પ્રવાત, સૌર-ચુંબકીય ક્ષેત્ર, તારાવિશ્વમાંથી આવતાં કૉસ્મિક કિરણો, સૂર્ય, ગ્રહો અને અન્ય સ્રોતોમાંથી ઉત્સર્જિત થતા રેડિયો-સંકેતો તથા આંતરતારકીય અંતરીક્ષમાંથી આવતા ધૂળના કણો વગેરેનાં અવલોકનો લેવામાં આવ્યાં હતાં. આ ઉપરાંત, બીજા કેટલાક આંતરગ્રહીય ઉપગ્રહોની સાથે ‘યૂલિસીસ’ ઉપગ્રહ પણ ‘ગૅમા-કિરણ વિસ્ફોટો’ અંગે અવલોકનો લેવા માટે સુસજ્જ કરવામાં આવ્યો છે.
ઈ. સ. 2000ની સાલ પછી સૂર્યની ક્રિયાશીલતા (activity) મહત્તમ થવાની સંભાવના છે, ત્યારે ‘યૂલિસીસ’ની સૂર્યની બીજી પ્રદક્ષિણા દરમિયાન અત્યંત મહત્વનાં અવલોકનો મેળવી શકાશે, કારણ કે 1994-95નાં વર્ષોમાં સૌર-ક્રિયાશીલતા થોડી મંદ હતી.

‘ESA’ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવેલો બીજો ઉપગ્રહ ‘સોલર ઍન્ડ હીલિયોસ્ફેરિક ઑબ્ઝર્વેટરી’, ટૂંકમાં ‘સોહો’ (SOHO), 20 ડિસેમ્બર, 1995ના રોજ અમેરિકાના ‘ઍટલાસ’ રૉકેટની મદદથી પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો અને તેને ‘પ્રભામંડળ ભ્રમણકક્ષા’માં સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો હતો. ‘સોહો’ દ્વારા સૂર્યનાં સર્વગ્રાહી અવલોકનો, દા.ત., કિરીટાવરણ(corona)નું તાપમાન, સૌરચુંબકીય ક્ષેત્ર, સૌર-પ્રવાત વગેરે લેવામાં આવે છે. આમ SOHO ઉપગ્રહ દ્વારા ઘણાં નવાં અવલોકનો મળી શક્યાં છે.

સૌર-પ્રવાતનાં અવિરત અવલોકનો લેવા માટે ‘નાસા’નો ઉપગ્રહ ‘એડવાન્સ્ડ કૉમ્પોઝિશન એક્સપ્લૉરર’ACE ઑગસ્ટ 1997માં ‘પ્રભામંડળ કક્ષા’માં સ્થાપિત કરવામાં આવ્યો છે અને તેની મદદથી સૌર-પ્રવાતનાં નિયમિત અવલોકનો મળવા લાગ્યાં છે. આમ, આ ઉપગ્રહની મદદથી ‘અંતરીક્ષના હવામાન’ વિશે આગાહી કરી શકાશે, તથા સૌર-પ્રવાતના બંધારણ વિશે પણ નવી માહિતી મળશે. 1 નવે., 1994ના રોજ ‘નાસા’નો WIND ઉપગ્રહ પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યો હતો અને 1995ના અંતમાં તેને પણ પ્રભા-મંડળ કક્ષામાં ખસેડવામાં આવ્યો હતો, જ્યાં તે નિરંતર સૌર-પ્રવાતનું અવલોકન કરે છે.

હૅલીના ધૂમકેતુના 1986ના આગમન સમયે એના અભ્યાસ માટે પાંચ યાનો છોડવામાં આવેલાં તેનો ઉલ્લેખ પણ અહીં કરવો જોઈએ. આ પાંચ પૈકી બે જાપાનનાં (સુસી અને સાકીગાકે), બે રશિયાનાં (વેહા-1 અને વેહા-2, Vega 1/2) અને એક યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સીનું (ગિયોટો) હતાં. આ બધાં યાનોએ હૅલીના ધૂમકેતુનો બહુ નજીકથી અભ્યાસ કર્યો હતો. રશિયાનાં ઉપર્યુક્ત બે યાનો શરૂઆતમાં શુક્ર ગ્રહનાં અવલોકનો માટે રવાના કરવામાં આવ્યાં હતાં અને તે પછી તેમની કક્ષા હૅલીના ધૂમકેતુની નજીકથી પસાર થાય તે રીતે બદલવામાં આવી હતી. અમેરિકાએ હૅલીનો અભ્યાસ કરવા માટે કોઈ અન્વેષી યાન મોકલ્યું નહોતું, પરંતુ 1985માં ISEE-3 ઉપગ્રહની કક્ષા અન્ય એક ધૂમકેતુ જીઆકોબિનિ-ઝિનર(Giacobini-Zinner)ની નજીકથી પસાર થાય તે રીતે બદલવામાં આવી હતી. આ જ રીતે 1992માં ‘ગિયોટો’નો ઉપયોગ કરીને ‘Grigg-Skje-llerup’ નામના ધૂમકેતુનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

માનવવિહીન અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો (unmanned space programmes) : આમાં સાઉન્ડિંગ રૉકેટ, વિવિધ કામગીરી માટે છોડવામાં આવેલા ઉપગ્રહો અને ચંદ્ર સંબંધી તથા સૂર્યમાળાના ગ્રહો અંગે માહિતી આપતાં કે ત્યાં ઉતરાણ કરતાં અન્વેષી યાનો(space probes)નો સમાવેશ કરી શકાય.

સાઉન્ડિંગ રૉકેટ (પરિજ્ઞાપી પ્રક્ષેપક) : વાતાવરણના ઉપલા સ્તરના અભ્યાસ માટે છોડવામાં આવતા સંશોધન-રૉકેટને સાઉન્ડિંગ રૉકેટ કહેવાય છે. અગાઉ આ ટચૂકડું રૉકેટ ખગોળશાસ્ત્રનાં નિરીક્ષણો માટે પણ વપરાતું હતું, પણ ઉપગ્રહો પ્રચલિત થતાં ખગોળશાસ્ત્રમાં એનો ઉપયોગ હવે ઓછો થઈ ગયો છે. તેમ છતાંય, આપણા તારાવિશ્વ (galaxy)માં એક્સ-કિરણોનું ઉત્સર્જન કરતા કોઈ સ્રોત છે એવી માહિતી આવાં રૉકેટોએ જ સૌપ્રથમ આપી હતી.

એક સામાન્ય નિયમ એવો છે કે જો 200 કિમી.થી નીચેની ઊંચાઈએ વાતાવરણનો અભ્યાસ કરવો હોય તો સાઉન્ડિંગ રૉકેટ વાપરવાં જોઈએ, પણ જો એથી વધુ ઊંચાઈએ અભ્યાસ કરવો હોય તો, ઉપગ્રહ વધુ અનુકૂળ રહે છે. ઉપગ્રહની ભ્રમણકક્ષા 125 માઈલથી કોઈ પણ હિસાબે નીચી ન હોવી જોઈએ. તેવી જ રીતે, માનવવિહોણાં આધુનિક બલૂન સમુદ્રની સપાટીથી 40 કિમી.થી વધુ ઊંચે માંડ જઈ શકે છે. આ કારણે 40 કિમી. અને 200 કિમી. વચ્ચેની ઊંચાઈ વચ્ચેના વાતાવરણના અભ્યાસ માટે સાઉન્ડિંગ રૉકેટ બહુ આદર્શ ગણાય છે.

સાઉન્ડિંગ રૉકેટ તીરની જેમ સીધાં ઉપર જાય છે, નિર્ધારિત ઊંચાઈએ પહોંચ્યા પછી, વળાંક લઈ, શીર્ષાસનની સ્થિતિમાં, નીચેની તરફ સડસડાટ ઊતરવા માંડે છે, અને મોટેભાગે પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પ્રવેશતાં જ સળગી જાય છે અથવા તો ભૂમિ પર પટકાઈને તૂટી જાય છે. ઉપર જતી વખતે તથા નીચે આવતી વખતે આ રૉકેટમાં મૂકેલાં ઉપકરણોએ મેળવેલી માહિતી કાં તો રેડિયો-સંકેતો દ્વારા પૃથ્વી પર ઝીલી લેવાય છે, અથવા તો પછી ઉપકરણોને હવાઈ છત્રી (પૅરેશૂટ) દ્વારા પાછાં મેળવી લેવાય છે.

ઉપલા વાતાવરણના અભ્યાસાર્થે અમેરિકાના સૈન્યે 1946 થી 1951ના ગાળા દરમિયાન આવાં આશરે 60 જેટલાં રૉકેટો ન્યૂ મેક્સિકો ખાતેથી છોડેલાં. મૂળે આ બધાં દ્વિતીય વિશ્વયુદ્ધમાં જર્મનીની નાઝી સરકારે બનાવેલાં ‘વી-ટૂ’ રૉકેટ જ હતાં. એમાં ફેર માત્ર એટલો જ હતો કે એના આગળના માથામાં એક ટનના વિધ્વંસક પદાર્થને સ્થાને વૈજ્ઞાનિક ઉપકરણો ગોઠવેલાં હતાં. આ બધાં ‘વી-ટૂ’ પ્રકારનાં રૉકેટ વધુમાં વધુ 214 કિમી. સુધીની ઊંચાઈએ પહોંચતાં હતાં.

આવા જ પ્રયોગો વ્હાઇટ સૅન્ડ્ઝ ખાતે અમેરિકાનું નૌકાખાતું પણ કરતું હતું. એણે ‘વી-ટૂ’ રૉકેટને મથાળે એક ‘વેક-કૉર્પોરલ’ નામનું રૉકેટ જોડી દઈને નવા પ્રકારનાં રૉકેટ બનાવ્યાં હતાં. ‘એરોબી’ અને ‘વાઇકિંગ’ નામે ઓળખાતાં આ સાઉન્ડિંગ રૉકેટ આશરે 320 કિમી. જેટલી ઊંચાઈને આંબતાં હતાં.

વિશ્વયુદ્ધ પછીના એક દસકામાં તો સાઉન્ડિંગ રૉકેટની પ્રગતિમાં ઘણો બધો વધારો થયો અને એમની એંજિનની ટૅકનૉલૉજી, સુપરસૉનિક (પરાધ્વનિક) ડિઝાઇન, ઉડ્ડયનને નિયંત્રણમાં રાખતી વ્યવસ્થા, પથાનુસરણ (tracking), ઉપકરણન કે યંત્રીકરણ (instru mentation) વગેરેમાં ધરમૂળથી સુધારા થતા જઈને ઉત્તરોત્તર વધુ સારાં રૉકેટ બનવા લાગ્યાં. જેમ કે વાઇકિંગ નામના સાઉન્ડિંગ રૉકેટમાં ગાઇગર (પાર્ટિકલ) કાઉન્ટર, આયનન કક્ષ (ionization chambers), પ્રકાશ-ઇલેક્ટ્રૉનિક સંવર્ધનનલિકા (photo multiplier tubes), કૅમેરા વગેરે જેવાં વિશિષ્ટ કામગીરી માટેનાં ઉપકરણો લઈ જવાવા માંડ્યાં.

એ પછી ‘નાઇક-શ્રેણી’ અસ્તિત્વમાં આવી. ધરતી પરથી હવામાં છલાંગ મારતાં, ગાઇડેડ મિસાઇલ્સ તરીકે ઓળખાતાં આ એક પ્રકારનાં સાઉન્ડિંગ રૉકેટ હતાં, પણ તે પ્રમાણમાં સસ્તાં હતાં. એકમાત્ર ‘એરોબી’ને બાદ કરતાં (જે પ્રવાહી બળતણ વાપરતાં હતાં), એ સમય સુધી અમેરિકામાં વપરાતાં બધાં જ સાઉન્ડિંગ રૉકેટો છેક 1971 સુધી ઘન બળતણ જ વાપરતાં હતાં.

18 મહિના સુધી ચાલેલા ‘આંતરરાષ્ટ્રીય ભૂ-ભૌતિક વર્ષ’ (1957-58) દરમિયાન બધા દેશોએ ભેગા મળીને એકમેકના સહકારથી આવાં અનેક સાઉન્ડિંગ રૉકેટો છોડ્યાં હતાં, જેના વડે ઘણી બધી વૈજ્ઞાનિક માહિતી મેળવવામાં આવી હતી. એકલા અમેરિકાએ જ, એકમેકથી અત્યંત દૂર આવેલાં એવાં ભિન્ન સ્થળોએથી (જેમ કે આર્ક્ટિક, કૅલિફૉર્નિયા અને પેસિફિક મહાસાગરમાં આવેલાં એના તાબાનાં ગુઆમ ટાપુ) આશરે 210 જેટલાં સાઉન્ડિંગ રૉકેટો ઉડાડ્યાં હતાં.

આ દરમિયાન, સોવિયેટ રશિયા ઉપરાંત અન્ય કેટલાક દેશોએ પણ સાઉન્ડિંગ રૉકેટો બનાવીને ઉડાડેલાં. એકલા રશિયાએ જ ‘આંતરરાષ્ટ્રીય ભૂ-ભૌતિક વર્ષ’ દરમિયાન આર્ક્ટિક, ઍન્ટાર્ક્ટિકા અને મધ્ય એશિયામાંથી  – એમ જુદાં જુદાં ભૌગોલિક સ્થળોએથી આશરે 125 જેટલાં રૉકેટો છોડેલાં. આમાં ભૂ-ભૌતિકીય પ્રક્ષેપક (geophysical rockets) જેવા સીધા સાદા નામે ઓળખાતાં વિશિષ્ટ સાઉન્ડિંગ રૉકેટનો પણ સમાવેશ થતો હતો. 1957માં, આવા જ પ્રકારના કોઈ એક રૉકેટમાં 2,200 કિગ્રા. વજનના પેલોડને 212 કિમી. જેટલી ઊંચાઈએ વહી જવાયો અને તેમાં એક સંપુટિકા(capsule)માં બે કૂતરાઓને પણ લઈ જવાયા. આ કૂતરાઓને પછી પૅરેશૂટની મદદથી સહીસલામત ભૂમિ પર ઉતારી લીધા હતા. પાછળથી ‘આંતરરાષ્ટ્રીય ભૂ-ભૌતિક વર્ષ’ દરમિયાન જ રશિયાએ 473 કિમી. જેટલી ઊંચાઈએ એક વજનદાર પેલોડને ચડાવવામાં સફળતા મેળવી. આને પરિણામે પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રને માપી શકાયું, તો સામે છેડે પૃથ્વીને વીંટળાયેલા વાતાવરણના ઉપલા સ્તરોના ભૌતિક તેમજ રાસાયણિક ગુણધર્મો પણ જાણી શકાયા તો અંતરીક્ષ (બ્રહ્માંડીય યા વૈશ્વિક) કિરણો (cosmic rays), સૌર વિકિરણ (solar radiation), એક્સ-કિરણો, પારજાંબલી વિકિરણ (ultra-violet radiation) તથા ઉલ્કા-પરમાણુઓ (micro-meteoroids) અંગે મહત્ત્વની જાણકારી પણ સાંપડી.

આર્જેન્ટીના, ઑસ્ટ્રેલિયા, કૅનેડા, ફ્રાંસ, જર્મની, બ્રિટન, ભારત, ઇટાલી, જાપાન, નૉર્વે, પોલૅન્ડ અને સ્વીડન જેવા દેશોએ પણ પછી તો સાઉન્ડિંગ રૉકેટો બનાવ્યાં. કેટલાક દેશોએ પરસ્પર સહકારથી પણ આવાં રૉકેટ-ઉડ્ડયનો કર્યાં હતાં; જેમ કે ભારતમાં થુમ્બા ખાતેથી પહેલી વખતે 21 નવેમ્બર, 1963ના રોજ અમેરિકન બનાવટનું ‘નાઇક-એપાચે’ સાઉન્ડિંગ રૉકેટ છોડવામાં આવ્યું હતું. ભારતે ફ્રાંસની ટૅકનિકલ મદદ લઈને ‘સેન્ટૉર’ નામનું રૉકેટ બનાવ્યું હતું અને ત્યારબાદ ‘રોહિણી’ શ્રેણીમાં વિવિધ ક્ષમતા ધરાવતાં રૉકેટોનું સ્વતંત્ર રીતે નિર્માણ કર્યું છે. અત્યાર સુધીમાં ભારતે 3,000 જેટલાં સાઉન્ડિંગ રૉકેટોના પ્રયોગો કર્યા છે.

ઉપગ્રહો કે અન્વેષી યાનોને તરતાં મૂકનારા સ્પેસ લૉન્ચ વીઇકલ જેવાં એમનાં નજદીકના સગાંની અપેક્ષાએ સાઉન્ડિંગ રૉકેટો કદાચ ઓછાં મોહક લાગે, પણ વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસમાં અને ખાસ તો ઉચ્ચ સ્તરના વાતાવરણના વિવિધ ગુણધર્મોના અભ્યાસમાં એમનો ફાળો નોંધપાત્ર રહ્યો છે. અલબત્ત, લગભગ લંબ દિશામાં પ્રક્ષેપિત થતા આ રૉકેટનો નિરીક્ષણ અને પરીક્ષણનો ગાળો માંડ પાંચેક મિનિટથી દસેક મિનિટ જેટલો હોય છે. તોપણ એ જે ઊંચાઈએ કામ કરે છે, એ ઊંચાઈ, આપણે આગળ જોયું તેમ, ઉપગ્રહ માટે ઓછી પડે છે અને હવાઈ વિમાન કે માનવવિહીન બલૂન માટે વધારે પડે છે. આમ, સમુદ્રની સપાટીથી 40 અને 160 કે 200 કિમી. વચ્ચેના વાતાવરણના અભ્યાસ માટે હજુ આજે પણ સાઉન્ડિંગ રૉકેટનો બીજો વિકલ્પ નથી.

વળી, સુધારેલી ડિઝાઇનવાળું નાના કદનું પેલોડ વાપરીને અમેરિકાના વૈજ્ઞાનિકોએ વજનવિહીન અવસ્થામાં દ્રવ્ય ઉપર સંસ્કાર (પ્રક્રિયા) કરતા પ્રયોગો પણ આ સાઉન્ડિંગ રૉકેટની મદદથી કર્યા. વજનવિહીન અવસ્થા ભલે અત્યંત થોડા સમય પૂરતી જ હોય, તેમ છતાંય આવા પ્રયોગો કરવાની તક સાઉન્ડિંગ રૉકેટોએ જ પૂરી પાડી છે.

અંતરીક્ષમાં માનવયુક્ત કાર્યક્રમો : કોઈ પણ સ-માનવ અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનને નીચેના મુખ્ય ત્રણ તબક્કામાં વહેંચી શકાય : (1) રૉકેટ દ્વારા પ્રક્ષેપન, (2) અંતરીક્ષમાં પૃથ્વી ફરતું પરિભ્રમણ અને (3) અંતરીક્ષ-યાત્રાની સમાપ્તિ, વાતાવરણમાં પુન:પ્રવેશ અને પૃથ્વી પર ઉતરાણ.

સ-માનવ અંતરીક્ષયાનની રચના સમજવા માટે ઉપર્યુક્ત ત્રણેય તબક્કા દરમિયાન સર્જાતી વિશિષ્ટ અને અમુક અંશે વિષમ પરિસ્થિતિ સમજવી જરૂરી છે. પ્રક્ષેપન દરમિયાન રૉકેટની પ્રવેગિત ગતિને કારણે ભારે આંચકા, ધ્રુજારી અને અસહ્ય અવાજ ઉત્પન્ન થાય છે.

અંતરીક્ષમાં પરિભ્રમણ દરમિયાન માનવીને કેટલીક અસામાન્ય ભૌતિક અને માનસિક પરિસ્થિતિનો સામનો કરવો પડે છે, જેમાં વાતાવરણનો સંપૂર્ણ અભાવ (શૂન્યાવકાશ), સંપૂર્ણ શાંતિ, એકાકીપણું, વજનવિહીનતા અથવા શૂન્ય ગુરુત્વાકર્ષણ, 24 કલાકના દિવસ-રાત્રિના નિયમિત સમય-ચક્રનો અભાવ, તાપમાનમાં થતાં ત્વરિત અને અધિક પરિવર્તનો તથા અંતરીક્ષમાં વિકિરણ અને સૂક્ષ્મ ઉલ્કાકણોનો સતત મારો વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. અંતરીક્ષયાત્રાની સમાપ્તિ વખતે જ્યારે અંતરીક્ષયાન પૃથ્વી પર પાછું લાવવામાં આવે છે ત્યારે પૃથ્વીના ગુરુત્વીય પ્રવેગને લીધે તેની ગતિ ઘણી વધી જાય છે. આ ગતિને રોકવાથી પ્રબળ આંચકા લાગે છે. વળી, પૃથ્વીના ઘટ્ટ વાતાવરણ સાથે ઘર્ષણ થવાથી અંતરીક્ષયાનની બહારની સપાટી અત્યંત ગરમ થઈ જાય છે અને છેલ્લે અંતરીક્ષયાન પૃથ્વી પર પછડાવાથી પણ મોટો ધક્કો લાગે છે.

ઉપર્યુક્ત બધી પરિસ્થિતિનો અસરકારક રીતે સામનો કરી શકાય એ રીતે સ-માનવ અંતરીક્ષયાનની સમગ્ર તંત્ર-રચનાનું નિર્માણ કરવામાં આવે છે. આ ઉપરાંત, માનવીનું જીવન ટકાવી રાખવા માટે તેની ત્રણ મૂળભૂત જરૂરિયાત  હવા, પાણી અને ખોરાક  વિશે પણ અંતરીક્ષયાનમાં યોગ્ય વ્યવસ્થા કરવી ખાસ જરૂરી હોય છે. કોઈ પણ સ-માનવ અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનમાં માનવીની સુરક્ષા સૌથી વિશેષ મહત્વ ધરાવે છે. આથી સ-માનવ અંતરીક્ષયાનનું સમગ્ર તંત્ર બની શકે તેટલી ઉચ્ચ ગુણવત્તા અને વિશ્વસનીયતા ધરાવનારું હોવું જોઈએ.

સ–માનવ અંતરીક્ષયાનની રચના : અંતરીક્ષના સંપૂર્ણ શૂન્યાવકાશને ધ્યાનમાં લેતાં સ-માનવ અંતરીક્ષયાન સંપૂર્ણ રીતે બંધ અને છિદ્ર-રહિત હોવું જોઈએ. સૂક્ષ્મ ઉલ્કાકણોના મારા સામે પૂરતું રક્ષણ મળે એ હેતુથી અંતરીક્ષયાનની દીવાલ બેવડી રાખવામાં આવે છે.

અંતરીક્ષયાનની અંદર ફક્ત ઑક્સિજન અથવા ઑક્સિજન અને નાઇટ્રોજનનું મિશ્ર વાતાવરણ રાખવામાં આવે છે અને તેનું દબાણ પૃથ્વીના સમુદ્રતલ પરના વાતાવરણના દબાણ જેટલું, એટલે કે 1 ઍટમોસ્ફિયર રાખવામાં આવે છે. વાતાનુકૂલ યંત્ર વડે એ વાતાવરણનું તાપમાન 22⁰ સે. અને તેમાંનો ભેજ 40 ટકા જેટલો રાખવામાં આવે છે. માનવીના ઉચ્છવાસમાં નીકળતા કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ વાયુ તથા વધારે પડતા ભેજનો નિકાલ રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા સ્વયંસંચાલિત રીતે થાય તેવી વ્યવસ્થા રાખવામાં આવે છે.

ટૂંકી મુદતની અંતરીક્ષયાત્રા માટે અંતરીક્ષયાનમાં વાયુ અથવા પ્રવાહી રૂપમાં ઑક્સિજનનો પૂરતો પુરવઠો રાખવામાં આવે છે અને આલ્કલી પદાર્થ વડે કાર્બન ડાયૉક્સાઇડનું શોષણ કરવામાં આવે છે. લાંબા સમયની યાત્રા માટે રાસાયણિક પદ્ધતિ વડે કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ વાયુમાંથી ઑક્સિજન વાયુ છૂટો પાડીને એને પુન: ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે અને કાર્બનને કચરા તરીકે જુદો રાખવામાં આવે છે. બીજો ખાસ અગત્યનો મુદ્દો એ છે કે સ-માનવ અંતરીક્ષયાનમાં ઝેરી વાયુ ઉત્પન્ન કરે તેવા કોઈ પદાર્થો હોવા ન જોઈએ. કારણ કે સંપૂર્ણ રીતે બંધ એવા અંતરીક્ષયાનમાંથી ઝેરી વાયુને બહાર કાઢવાનો કોઈ ઉપાય હોતો નથી.

અંતરીક્ષ પોશાક : અંતરીક્ષયાત્રી માટે અંતરીક્ષ પોશાક એક સ્વાવલંબી જીવન-રક્ષક તંત્ર સમાન ગણી શકાય. આ પોશાક દ્વારા અંતરીક્ષયાત્રીને શ્વાસ લેવા માટે યોગ્ય દબાણે ઑક્સિજન વાયુ મળે છે. આ ઉપરાંત, અંતરીક્ષ પોશાકથી સ્વયં-સંચાલિત રીતે તાપ-નિયંત્રણ થાય છે અને વિકિરણ, સૂક્ષ્મ ઉલ્કાકણ તથા સૂર્યના તીવ્ર પાર-જાંબલી પ્રકાશ સામે પૂરતું રક્ષણ મળે છે. અંતરીક્ષ પોશાકની સાથે વ્યક્તિગત ઉપયોગ માટે એક નાજુક રેડિયો-સંદેશાવ્યવહારતંત્ર પણ હોય છે.

અંતરીક્ષ-યાત્રાની શરૂઆત અને સમાપ્તિ વખતે અંતરીક્ષ પોશાક પહેરવો ખાસ આવશ્યક છે, પરંતુ અન્ય સમયે અંતરીક્ષયાનની અંદરના સાનુકૂળ વાતાવરણમાં અંતરીક્ષ પોશાક પહેરવાની જરૂર પડતી નથી. કોઈ અકસ્માતને કારણે અંતરીક્ષયાનની અંદરના વાતાવરણનું દબાણ ઘટવા લાગે ત્યારે અંતરીક્ષયાત્રી માટે અંતરીક્ષ પોશાક એકમાત્ર બચવાનું સાધન બની રહે છે. અંતરીક્ષયાનની બહાર ખુલ્લા અંતરીક્ષમાં કોઈ પ્રવૃત્તિ કરવાની હોય ત્યારે અંતરીક્ષ પોશાક અત્યંત જરૂરી બને છે. આ પ્રકારના કાર્યમાં અંતરીક્ષયાત્રીના પોશાક સાથે નાયલૉનનું લાંબું દોરડું બાંધેલું હોય છે, જેનો બીજો છેડો અંતરીક્ષયાન સાથે જોડેલો હોય છે જેથી અંતરીક્ષયાત્રી સુરક્ષિત રહે છે અને છટકી જતો નથી.

ખોરાક તથા પાણી અંગેની વ્યવસ્થા : અંતરીક્ષયાનમાં જગા અને વજન અંગેની મર્યાદા હોવાથી ઓછું વજન અને કદ ધરાવતા સૂકવેલા પોષક ખાદ્ય પદાર્થો જ રાખવામાં આવે છે. પિચકારી વડે જરૂર પ્રમાણે પાણી ઉમેર્યા પછી વિદ્યુત-સગડી ઉપર ગરમ કરીને આ ખોરાક ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. વજનવિહીનતાની પરિસ્થિતિને કારણે પિચકારી વાપરવી આવશ્યક છે, કારણે કે પાણી (અથવા કોઈ પણ પ્રવાહી) રેડવાથી તેનાં સૂક્ષ્મ બિંદુઓ અંતરીક્ષયાનમાં અધ્ધર તરવા લાગે છે. આ જ કારણથી કોથળીમાં ભરેલું પ્રવાહી પણ ચૂસીને જ પીવું પડે છે. વજનવિહીનતાને કારણે ઘન ખાદ્ય પદાર્થોના કણ પણ અંતરીક્ષયાનમાં અધ્ધર લટકી રહે છે. આ કણો શ્વાસમાં જવાથી પણ અંતરીક્ષયાત્રીને મુશ્કેલી થાય છે. આ કારણથી બધા જ ખાદ્ય પદાર્થો કોથળીઓમાં જ રાખવામાં આવે છે અને એ કોથળીઓ પણ જમવાના મેજ ઉપર ચોંટી રહે એ જાતની વ્યવસ્થા કરવામાં આવે છે. આ જ કારણથી ખુરસી ઉપર બેસવા માટે પણ પટ્ટા બાંધવા પડે છે.

ટૂંકી મુદતની અંતરીક્ષયાત્રા માટે અંતરીક્ષયાનમાં પાણી અને ખોરાકનો પૂરતો પુરવઠો રાખવામાં આવે છે. પરંતુ, લાંબી મુદતની અંતરીક્ષયાત્રા માટે પૃથ્વી પરથી બીજા અંતરીક્ષયાન દ્વારા વધારાનો પુરવઠો પહોંચાડવામાં આવે છે. એક અન્ય વિકલ્પ તરીકે માનવમૂત્રમાંથી જ રાસાયણિક પ્રક્રિયા વડે શુદ્ધ પાણી મેળવીને એનો પુન: ઉપયોગ કરવામાં આવે છે અને મૂત્રમાંનો ઘન યુરિયા તથા અન્ય કચરો જુદાં રખાય છે.

અન્ય દિનચર્ચા અંગેની વ્યવસ્થા : વજનવિહીન પરિસ્થિતિને કારણે મળ-મૂત્ર વિસર્જનની ક્રિયા પૃથ્વી પર હોય છે તેવી સાહજિક હોતી નથી. આ બંને ક્રિયા માટેની ખાસ અલગ વ્યવસ્થામાં પંપ વડે નળીમાં શૂન્યાવકાશ ઉત્પન્ન કરીને મળ-મૂત્રને ખેંચી લેવામાં આવે છે. મૂત્રમાંથી શુદ્ધ પાણી જુદું પાડવામાં આવે છે, જ્યારે મળને સૂકવીને પ્લાસ્ટિકની બંધ કોથળીમાં રાખવામાં આવે છે. અંતરીક્ષયાત્રીનો આહાર એવો રાખવામાં આવે છે કે જેથી ઓછામાં ઓછો મળ ઉત્પન્ન થાય.

વજનવિહીન પરિસ્થિતિમાં સ્નાન કરવા માટે બાજુએથી બંધ કરેલી જગામાં ફુવારા વડે પાણી છોડીને સ્નાન કરવું જરૂરી બને છે. આ રીતે બહુ ઓછા પાણી વડે સ્નાન કરી શકાય છે. સૂવા માટેની ખાસ વ્યવસ્થામાં અંતરીક્ષયાનની અંદરની દીવાલ સાથે બાંધી રાખેલી ‘સ્લીપિંગ બૅગ’નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેમાં અંતરીક્ષયાત્રી કોઈ પણ સ્થિતિમાં નિદ્રા લઈ શકે છે.

પરિસ્થિતિવિષયક સુરક્ષા : અંતરીક્ષની નૈસર્ગિક પરિસ્થિતિમાં ‘વાન ઍલન વિકિરણ’ અને બ્રહ્માંડકિરણો સામે અંતરીક્ષયાત્રીને પૂરતું રક્ષણ આપવું જરૂરી છે. આ બંને વિકિરણમાં ‘વાન ઍલન વિકિરણ’ની માત્રા અત્યંત અધિક હોવાથી સ-માનવ અંતરીક્ષયાનની ભ્રમણકક્ષા ‘વાન ઍલન વિકિરણ’ પટ્ટાથી બની શકે તેટલી દૂર અને પૃથ્વી તરફ રાખવી જોઈએ. સામાન્ય રીતે, અત્યારસુધીનાં લગભગ બધાં જ સ-માનવ અંતરીક્ષયાનની ભ્રમણકક્ષા પૃથ્વીથી 300-400 કિમી. દૂર જ રાખવામાં આવી છે. ફક્ત ચંદ્ર ઉપર મોકલવામાં આવેલાં સ-માનવ ‘એપૉલો’ અંતરીક્ષયાનો ‘વાન ઍલન વિકિરણ’ પટ્ટાની આરપાર નીકળી ગયાં હતાં, જોકે એ વિકિરણની કોઈ ખરાબ અસર જાણવામાં આવી નથી.

અંતરીક્ષમાં અધિક શક્તિ ધરાવતાં બ્રહ્માંડ-કિરણોની તીવ્રતા સામાન્ય રીતે ઓછી હોય છે, એટલે અંતરીક્ષયાનની બેવડી દીવાલ પૂરતું રક્ષણ આપે છે. તેમ છતાં કેટલાક સૌર તેજવિસ્ફોટ પછી અંતરીક્ષમાં બ્રહ્માંડ-કિરણોની તીવ્રતા અલ્પ સમય માટે અનેકગણી વધી જાય છે. એથી એ સમયે અંતરીક્ષયાત્રીને પૂરતું રક્ષણ આપવું જરૂરી બને છે.

અંતરીક્ષયાત્રાની શારીરિક અને માનસિક અસરો : સંખ્યાબંધ સ-માનવ અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનો દ્વારા વજનવિહીનતા અથવા શૂન્ય ગુરુત્વાકર્ષણની પરિસ્થિતિને કારણે થતી કેટલીક શારીરિક અસરો વિશે જાણવા મળ્યું છે. દાખલા તરીકે, શૂન્ય ગુરુત્વાકર્ષણને લીધે હાડકાંમાં કૅલ્શિયમ તત્વનું પ્રમાણ ઘટે છે. પરિણામે હાડકાંનું વજન ઓછું થઈ જવાથી માનવીને અસ્થિભંગનો ડર વધારે રહે છે. લાંબા સમય સુધી વજનવિહીન અવસ્થામાં રહેવાથી કરોડરજ્જુની લંબાઈમાં થોડો વધારો થતો હોવાથી માનવીની ઊંચાઈ વધે છે. વજનવિહીન પરિસ્થિતિમાં શરીરના ઉપરના ભાગમાં (મસ્તક, ગળું તથા છાતી) લોહીનો ભરાવો થાય છે, આથી મોઢું સોજાવાળું લાગે છે અને પગ પાતળા દેખાય છે. આ ઉપરાંત શરીરમાં હૉર્મોન અને સ્ટીરૉઇડ પેદા થતાં નથી. વજનવિહીન પરિસ્થિતિમાં લાંબો સમય રહ્યા પછી પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણની સામાન્ય પરિસ્થિતિમાં પુન: ગોઠવાતાં પણ મુશ્કેલી પડે છે. શૂન્ય ગુરુત્વાકર્ષણની પરિસ્થિતિમાં સ્નાયુઓનો ઉપયોગ થતો નથી. આ મુશ્કેલી દૂર કરવા ‘ટ્રેડ મિલ’ વડે અંતરીક્ષયાત્રીએ નિયમિત કસરત કરવી જરૂરી બને છે.

વજનવિહીનતાને કારણે મગજના કાર્યને પણ અસર થવાથી આળસ અને સ્વપ્નાવસ્થા જેવાં લક્ષણો પેદા થાય છે; આ સાથે અંતરીક્ષયાત્રીને એક પ્રકારનો ભય લાગે છે અને એ પોતાનું અસ્તિત્વ પણ ભૂલી જાય છે. આ જાતની માનસિક અસરો ઓછી કરવા માટે અંતરીક્ષયાત્રીએ કોઈ પણ પ્રવૃત્તિમાં કાર્યરત રહેવું જરૂરી છે. સામાન્ય રીતે, સ-માનવ અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનમાં અંતરીક્ષયાત્રી માટે તેની દિનચર્યા તથા વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગો અને અવલોકનો ઉપરાંત મનોરંજન જેવાં જુદાં જુદાં કાર્યો માટે સમયપત્રક બનાવવામાં આવે છે. આ પ્રકારના નિયમિત કાર્યક્રમથી અંતરીક્ષયાત્રી કોઈ ખાસ વિપરીત અસર વગર અંતરીક્ષયાત્રા કરી શકે છે. અંતરીક્ષયાત્રીને આ જાતની અસામાન્ય પરિસ્થિતિ સહન કરવાની જરૂરી ક્ષમતા મળે છે. લાંબા સમયની અંતરીક્ષયાત્રામાં એક કરતાં વધારે યાત્રીઓ રાખવાથી એકલતા લાગતી નથી. આ ઉપરાંત, ટેલિવિઝન અને રેડિયો દ્વારા પૃથ્વી પરના લોકો સાથે સંપર્ક રાખવાથી કંટાળાજનક પરિસ્થિતિમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે. અત્યાર સુધીમાં સ-માનવ અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનના સંખ્યાબંધ સફળ પ્રયોગો પછી એમ પુરવાર થયું છે કે અંતરીક્ષની વિકટ ભૌતિક પરિસ્થિતિમાં પણ માનવી કોઈ જાતની વિપરીત અસર વગર લાંબો સમય રહી શકે છે.

1996માં રશિયાનો અંતરીક્ષયાત્રી પોલિયાકોવ ‘મીર’ અંતરીક્ષયાનમાં 439 દિવસો સુધી રહ્યો હતો, જે અત્યાર સુધીની અંતરીક્ષયાત્રાની અવધિનો વિક્રમ ગણાય છે.

અંતરીક્ષયાત્રાની સમાપ્તિ : અંતરીક્ષયાત્રાની સમાપ્તિ વખતે અંતરીક્ષયાનને તેની ભ્રમણકક્ષામાંથી મુક્ત કરીને પૃથ્વીની દિશા તરફ વાળવામાં આવે છે. અંતરીક્ષયાન પૃથ્વીની નજીક આવતું જાય છે તેમ તેમ પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણને લીધે તેની ગતિ વધતી જાય છે. આ પ્રવેગિત ગતિને રોકવા માટે અંતરીક્ષયાનની પહોળી (વધારે ક્ષેત્રફળ ધરાવતી), બુઠ્ઠી સપાટી પૃથ્વી તરફ રાખવામાં આવે છે. આથી વાતાવરણ સાથેના ઘર્ષણને લીધે તેની ગતિ ઓછી થાય છે. આ ઉપરાંત, અંતરીક્ષયાનની બહાર બાજુ ઉપર રાખેલાં ઊલટાં રૉકેટોનો ઉપયોગ કરીને પણ તેની ગતિ રોકી શકાય છે. વાતાવરણ સાથેના ઘર્ષણને લીધે અંતરીક્ષયાનની ગતિ ઓછી થવાની સાથે બીજી ઘટના એ બને છે કે અંતરીક્ષયાનની બહારની સપાટી 2,000⁰ સે. જેટલી ગરમ થઈ જાય છે. આવા ઊંચા તાપમાનને લીધે અંતરીક્ષયાનની અંદરનું તાપમાન અસહ્ય પ્રમાણમાં વધી ન જાય તે માટે તેની બહારની સપાટી ઉપર ઊંચા તાપમાને ઓગળીને બાષ્પીભવન થઈ જાય તેવા ખાસ પદાર્થનું પડ (ablative coating) ચડાવવામાં આવ્યું હોય છે.

ઊંચા તાપમાનને લીધે બીજી એક મહત્વની ભૌતિક ઘટના એ બને છે કે અંતરીક્ષયાનની બહારની સપાટીના સંપર્કમાં આવતી હવા લગભગ સંપૂર્ણ રીતે આયનિત (ionised) થઈ જાય છે અને એથી અંતરીક્ષયાનની બધી બાજુ ઉપર પ્લાઝ્માનું ઘટ્ટ વાદળું છવાઈ જાય છે. અંતરીક્ષયાન દ્વારા પ્રસારિત થતા રેડિયો-સંકેતો આ પ્લાઝ્માનાં વાદળાંને ભેદી શકતા નથી અને એથી પૃથ્વી પરના ભૂમિમથક સાથે અંતરીક્ષયાત્રીનો રેડિયો-સંપર્ક અણીના સમયે તદ્દન બંધ પડી જાય છે. આ ઘટના ‘Radio Black-out’ તરીકે ઓળખાય છે. છેલ્લે, અંતરીક્ષયાન પૃથ્વીની સપાટી પર (ભૂમિ કે સમુદ્રમાં) પછડાયા વગર ધીમે ધીમે ઊતરી શકે તે માટે સ્વયંસંચાલિત રીતે ઊઘડતી હવાઈ-છત્રીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એ પછી અંતરીક્ષયાત્રીઓને બચાવ-ટુકડી દ્વારા અંતરીક્ષયાનની બહાર કાઢીને સુરક્ષિત રીતે બીજે સ્થળે લઈ જવામાં આવે છે, જ્યાં તેમને આરામ આપવામાં આવે છે તથા તેમની સંપૂર્ણ વૈદ્યકીય તપાસ કરવામાં આવે છે.

સ–માનવ અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો : પ્રથમ સ-માનવ અંતરીક્ષ ઉડ્ડયનમાં સોવિયેટ રશિયાના યુરી ગેગારિને 12 એપ્રિલ, 1961ના રોજ ‘વૉસ્ટૉક’ અવકાશયાનમાં 1 કલાક, 48 મિનિટની અંતરીક્ષયાત્રા દરમિયાન પૃથ્વીની એક પ્રદક્ષિણા કરી હતી. એ પછીના રશિયા અને અમેરિકાના સ-માનવ અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો જે તે અંતરીક્ષયાનોનાં વંશનામથી ઓળખાય છે. સમયાનુક્રમ પ્રમાણે આ કાર્યક્રમો નીચે પ્રમાણે છે.

સોવિયેટ રશિયા	અમેરિકા
વૉસ્ટૉક 1થી 6 (1961-63)	મર્ક્યૂરી (1961-63)
વૉસ્ખૉડ 1, 2 (1964-65)	જેમિની (1965-66)
સૉયૂઝ (1967થી ચાલુ)	એપૉલો 7થી 17 (1968-75)
મીર (1986થી ચાલુ)	સ્કાયલૅબ (1973)
	સ્પેસ શટલ (1981થી ચાલુ)

કાયમી અંતરીક્ષ મથક : આ મહત્વાકાંક્ષી યોજનાનું કાર્ય ‘નાસા’એ છેક 1960માં શરૂ કર્યું હતું, પરંતુ અન્ય કાર્યક્રમો તથા નાણાંની મુશ્કેલી હોવાથી એ યોજના હંમેશાં પાછળ ઠેલાતી ગઈ હતી. 1984માં અમેરિકાની સરકારે 1990ના દસકામાં અંતરીક્ષ મથક તૈયાર કરવાની જવાબદારી ‘નાસા’ને સોંપી હતી. એ પછી ઘણાં વર્ષો સુધી અંતરીક્ષ મથકની રચનામાં તેના વજન અને ખર્ચની દૃષ્ટિએ ઘણા ફેરફારો થયા હતા. છેલ્લી નક્કી થયેલી રચના પ્રમાણે અંતરીક્ષ મથકમાં ચોરસ આકારમાં એકબીજા સાથે જોડાયેલા કુલ ચાર ભાગ (modules) રહેશે. આ ચાર ભાગમાં : (1) નિયંત્રણ/માર્ગદર્શન એકમ (command unit), (2) યાત્રીઓ માટે રહેઠાણ એકમ (living unit) અને (3) બે પ્રયોગશાળા એકમો હશે. આ ઉપરાંત, જરૂરી પુરવઠાના સંગ્રહ માટે પાંચમો ભાગ ચોરસની એક બાજુ પર જોડાયેલો રહેશે. આ બધા ભાગ લાંબા trussની એક બાજુ પર જોડવામાં આવશે, જ્યારે એ trussની બીજી બાજુ પર સૌર વિદ્યુતશક્તિ તંત્ર રાખવામાં આવશે. અંતરીક્ષ મથકનું કુલ વજન 1,13,400 કિગ્રા. અને ઊંચાઈ 122 મીટર હશે. તેના વિદ્યુતશક્તિ તંત્રની સૌર-પૅનલો એક એકર જેટલી વિશાળ હશે. અંતરીક્ષમાં બાંધવામાં આવનારું આ મથક સૌથી વિશાળ, વજનદાર અને ખર્ચાળ હશે.

અંતરીક્ષ મથકની અંદર ઉપગ્રહોને દુરસ્ત કરવા માટે અને બૂસ્ટર રૉકેટના ઉપલા તબક્કા તથા ઉપગ્રહોને પ્રક્ષેપન માટે તૈયાર કરવા માટે પૂરતી મોકળાશ રહેશે. સામાન્ય રીતે તેમાં છથી આઠ યાત્રીઓ સહેલાઈથી રહી શકશે પણ તેમાં વધારાના ભાગ જોડીને સોળથી વધારે યાત્રીઓને રાખી શકાશે. અંતરીક્ષયાત્રીઓ લગભગ 6 મહિના સુધી રહેશે અને અઠવાડિયાદીઠ 40 કલાક કાર્ય કરશે.

અંતરીક્ષ મથકના જુદા જુદા ભાગ તથા આવશ્યક યંત્રો અંતરીક્ષ/વૈજ્ઞાનિક ક્ષેત્રની જુદી જુદી ખાનગી કંપનીઓ દ્વારા બનાવવામાં આવશે તથા ‘સ્પેસ શટલ’ અને ‘સૉયૂઝ’નાં ઉડ્ડયનો દ્વારા એ બધા ભાગ અંતરીક્ષમાં એકબીજા સાથે જોડવામાં આવશે. આ સમગ્ર યોજનામાં ઘણી ખાનગી કંપનીઓ ઉપરાંત 16 દેશો ભાગ લેશે, જેમાં અમેરિકા, રશિયા, યુરોપની અંતરીક્ષ સંસ્થા(ESA)ના 11 દેશો, કૅનેડા, જાપાન તથા બ્રાઝિલનો સમાવેશ થાય છે. અગાઉ અંતરીક્ષ મથકનું નામ ‘Freedom’ રાખવાનું નક્કી થયું હતું, પણ અન્ય દેશોનો સહયોગ મળવાથી તેનું નામ ‘ઇન્ટરનૅશનલ સ્પેસ સ્ટેશન’ – ISS (આંતરરાષ્ટ્રીય અંતરીક્ષ મથક) રાખવામાં આવ્યું છે. આ મથકને અંતરીક્ષમાં બાંધવાનું કામ 1998માં શરૂ થઈ ગયું છે અને ડિસેમ્બર 2003માં તે પૂરું થશે એવી ધારણા છે. તેનો કુલ ખર્ચ 40થી 50 અબજ ડૉલર જેટલો થશે.

ભૌતિક અને ખગોળવિજ્ઞાનમાં ફાળો : રૉકેટ, કૃત્રિમ ઉપગ્રહ અને અંતરીક્ષયાનોની મદદથી આજ સુધી થયેલાં સંશોધનોથી વિજ્ઞાનનાં વિવિધ ક્ષેત્રોમાં ઘણી નવી અને ઉપયોગી માહિતી પ્રાપ્ત થઈ છે. તેમાંની કેટલીક મુખ્ય માહિતી આ વિભાગમાં આવરી લેવામાં આવી છે.

પૃથ્વી વિશેની નવી માહિતી : ઊંચા પર્વતો અને ખીણો બાદ કરતાં, પૃથ્વીના આકાર વિશે એવી સમજણ દૃઢ થઈ હતી કે પૃથ્વી એ એક સહેજ ચપટો અને વ્યવસ્થિત સંપૂર્ણ ગોળો છે. વૅનગાર્ડ-1 કૃત્રિમ ઉપગ્રહની પૃથ્વી આસપાસની ભ્રમણકક્ષામાં થતા ફેરફારના અભ્યાસથી જણાયું છે કે પૃથ્વીનો આકાર ઉપરની સમજણ કરતાં સહેજ જુદો, જામફળના આકારને વધુ મળતો આવે તેવો છે. પૃથ્વીના મધ્યબિંદુથી તેના ઉત્તર ધ્રુવનું અંતર દક્ષિણ ધ્રુવના અંતર કરતાં સહેજ વધારે છે. વળી એમ પણ જણાયું છે કે વિષુવવૃત્ત આગળ પૃથ્વી સંપૂર્ણ ગોળ નહિ પરંતુ સહેજ અંડાકાર છે. પૃથ્વીની સપાટી પર અનુભવાતું ગુરુત્વાકર્ષણનું બળ બધે એકસરખું નહિ, પરંતુ સરેરાશ સપાટી કેમ જાણે થોડી ઊંચી-નીચી 30થી 90 મીટર ‘ખાડા’ અને ‘ટેકરા’વાળી હોય એમ અનુભવાય છે.

વાદળસમૂહ અને સરખું હવામાન એકસાથે હોય તેવા વિસ્તારના કદ વિશે માન્યતા હતી કે આવા વિસ્તારો નાના, આશરે સો-બસો માઈલમાં વિસ્તરેલા હોય છે. કૃત્રિમ ઉપગ્રહમાંથી લીધેલી પૃથ્વીની તસવીરો પરથી માલૂમ પડ્યું છે કે વાદળસમૂહો સમગ્ર પૃથ્વીને વ્યવસ્થિત રીતે આવરી લે છે. જુદા જુદા વાદળસમૂહો હજારો માઈલના વિસ્તારમાં પ્રસરેલા અને બીજા વાદળસમૂહો સાથે સુસંગત રીતે સંકળાયેલા માલૂમ પડ્યા છે. આ તસવીરોના ઊંડા અભ્યાસથી એક નવું સત્ય સમજાયું છે કે હવામાનની જુદી જુદી પરિસ્થિતિ ચોક્કસ પ્રકારનાં વાદળોના વર્ગો સાથે સંકળાયેલી છે. આ નવા જ્ઞાનથી ઉપગ્રહ દ્વારા વાદળોનો અભ્યાસ કરીને હવામાનનાં ઝડપી ફેરફાર, તોફાન, દરિયાઈ ઝંઝાવાત વગેરેની માહિતી સચોટ રીતે મેળવવાનું શક્ય બન્યું છે.

માનવીની વધતી જતી ઔદ્યોગિક પ્રવૃત્તિઓથી પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પ્રદૂષણ પેદા કરતા વાયુઓનું પ્રમાણ વધતું જાય છે; એ એક હકીકત છે. આ પરિસ્થિતિને લક્ષમાં રાખીને વિજ્ઞાનીઓએ આગાહી કરી છે કે મુખ્યત્વે કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ અને બીજા કેટલાક વાયુઓના વધારાને લીધે ‘ગ્રીન-હાઉસ’ (green-house) ઘટના દ્વારા લાંબા ગાળે પૃથ્વીનું સરેરાશ તાપમાન વધશે અને પરિણામે આબોહવામાં વિચિત્ર ફેરફારો થશે. આ ઉપરાંત, જાણવા મળ્યું છે કે અમુક વાયુઓ ઓઝોનને નષ્ટ કરે છે અને તેથી ઓઝોનની માત્રા ઘટતી જાય છે. આને લીધે સૂર્યનાં પાર-જાંબલી કિરણોની અધિક તીવ્રતા પૃથ્વી પરની જીવ-સૃષ્ટિ માટે ઘાતક બનશે. આ પ્રકારના પર્યાવરણીય ફેરફારો વિશે માહિતી મેળવવા માટે હવે ઉપગ્રહોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ જાતના ઉપગ્રહો વૈશ્વિક સ્તર ઉપર સમગ્ર વાતાવરણ માટે ઓઝોનની કુલ માત્રા અને ‘ગ્રીન-હાઉસ’ ઘટના પેદા કરતા જુદા જુદા વાયુઓ વિશે માહિતી આપે છે. દા. ત., Upper Atmosphere Reasearch Satellite – UARS (1991) અને Total Ozone Mapping Satellite  TOMS (1996). પૃથ્વીની નૈસર્ગિક સંપત્તિ  જમીન, પાણી, વન, કૃષિ, ખનિજ  વિશે માહિતી મેળવવા માટે ભૂ-સંપત્તિ ઉપગ્રહો (Earth Resources Satellites) પણ ખૂબ ઉપયોગી ભૂમિકા ભજવે છે. અમેરિકા, યુરોપ, ભારત, જાપાન વગેરે દેશોએ તેમના ભૂ-સંપત્તિ ઉપગ્રહો અંતરીક્ષમાં પ્રક્ષેપિત કર્યા છે.

કૃત્રિમ ઉપગ્રહો શક્ય બન્યા તે પહેલાં પૃથ્વીના વાતાવરણના ઉપરના સ્તરનું તાપમાન, ઘટત્વ વગેરેની માહિતી બલૂનની મદદથી અને પછીથી રૉકેટની મદદથી મેળવવામાં આવતી હતી. વાતાવરણના ઘર્ષણથી પેદા થતા અવરોધને લીધે ઉપગ્રહની ભ્રમણકક્ષાના ફેરફારોનો ઊંડો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. આથી જાણવા મળ્યું છે કે ઉચ્ચ વાતાવરણના ઘટત્વમાં થતા ફેરફારો સૂર્ય પર થતાં તોફાનો અને જ્વાળાઓ (flares) સાથે સંકળાયેલાં છે અને તેની અસર સૂર્ય પર ઉત્પન્ન થતાં પ્લાઝ્મા(plasma)નાં વાદળો જ્યારે પૃથ્વી પર 20થી 30 કલાક પછી પહોંચે છે ત્યારે જ માલૂમ પડે છે. વળી સૂર્યજ્વાળા સાથે ઉત્પન્ન થતાં પારજાંબલી કિરણોની સીધી અસરથી વાતાવરણના ઉચ્ચ સ્તરોમાં તાત્કાલિક આયનીકરણ (ionisation) અને ઉષ્ણતામાનનો વધારો થાય છે. આયનિત કણો જ્યારે પુન:સંયોજિત થાય છે ત્યારે આ ઉષ્મા મુક્ત થાય છે.

એવું એક અનુમાન હતું કે પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રની બળ-રેખાઓ(lines of force)માં ઉચ્ચ વાતાવરણના સ્તરોમાં વીજળીક ભારવાળા અણુ-પરમાણુઓ તથા વીજાણુઓ સપડાયેલા (trapped) હોવા જોઈએ. એક્સપ્લૉરર-1 અને 4નાં સંશોધનયંત્રોથી ઉપલબ્ધ થયેલી માહિતીથી વિજ્ઞાનની એક મહાન શોધ શક્ય બની કે આવા સપડાયેલા વીજળીક ભારવાળા અણુ-પરમાણુના બે પટ્ટા (radiation belts) ખરેખર અસ્તિત્વમાં છે. આ વૅન ઍલન (Van Allen) પટ્ટાઓ પૃથ્વીથી 3,000 અને 16,000 કિમી.ની ઊંચાઈએ આવેલા છે અને તેમનો આકાર કાણાવાળા વડા (doughnut shape) જેવો છે.

અવકાશયુગ પહેલાં અયનમંડળ (ionosphere) વિશે એવું ધારવામાં આવ્યું હતું કે તે 60થી 600 કિમી.ની ઊંચાઈના વાતાવરણમાં ધન અને ઋણ ભારવાળા અણુ અને વીજાણુનાં ત્રણ અલગ પડ D, E અને Fમાં વહેંચાયેલું છે. આ અયનમંડળની વીજચુંબકીય તરંગોને પરાવર્તન કરવાની શક્તિને લીધે દૂર દૂર સુધીનો રેડિયો-સંદેશાવ્યવહાર શક્ય બન્યો છે. કૃત્રિમ ઉપગ્રહો દ્વારા કરવામાં આવેલા અવલોકનથી માહિતી પ્રાપ્ત થઈ છે કે આ ત્રણ પડ અલગ નથી. 60 કિમી. પછી વાતાવરણમાં અયન અને વીજાણુનું પ્રમાણ વધતું જાય છે અને સતત વધતાં વધતાં છેક ઉચ્ચ વાતાવરણ સુધી પ્રસરે છે. જે ઊંચાઈએ D, E અને F પડ જુદાં માલૂમ પડ્યાં હતાં તે ઊંચાઈઓએ આ અયનનું પ્રમાણ વધારે હોય છે એમ પણ માલૂમ પડ્યું છે.

પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્ર વિશે માન્યતા હતી કે એ દ્વિધ્રુવી ચુંબક(dipolar magnet)ના શક્તિક્ષેત્ર જેવું અવકાશમાં સમપ્રમાણ ઘાટમાં ચુંબકીય ધરીની આસપાસ પ્રસરેલું હશે. ઉપગ્રહ દ્વારા થયેલી મોજણીથી જણાયું છે કે આ પૃથ્વીનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર સમપ્રમાણ નહિ પરંતુ સૂર્યની દિશા તરફ ચપટું અને દબાયેલું, સ્પષ્ટ હદવાળું માલૂમ પડ્યું છે. આ સૂર્યની દિશા તરફની હદ સૂર્યપવનના પ્લાઝ્માના દબાણને લીધે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. અને દબાણની વધઘટ સાથે પૃથ્વીથી એનું અંતર ઓછું-વત્તું થાય છે. સૂર્યની ઊલટી દિશામાં આ ચુંબકીય ક્ષેત્ર પૂંછડીની માફક લંબાયેલું, ચંદ્રની કક્ષાની પણ પેલે પારથી આગળ સુધી પહોંચેલું માલૂમ પડ્યું છે.

ધ્રુવીય પ્રદેશોમાં બનતી ધ્રુવ-પ્રકાશની ઘટના અંગે ઉપગ્રહો દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે ચુંબકીય પુચ્છમાં થતી પ્રક્રિયાઓને કારણે વિદ્યુત-કણો ચુંબકીય ધ્રુવો તરફ ધકેલાય છે. અન્ય ઉપગ્રહો દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે ચુંબકીય ધ્રુવોમાંથી નીકળતી ચુંબકીય રેખાઓને માર્ગે નાઇટ્રોજન અને ઑક્સિજનના અણુઓ ફુવારાની ધારાની જેમ ઉપરની દિશામાં ફેંકાય છે.

સૂર્યની ઉપરની પ્રક્રિયાઓની સમજ : સૂર્યમાંથી નીકળતાં X-કિરણો અને પારજાંબલી કિરણો પૃથ્વીના વાતાવરણના ઉપલા સ્તરમાં શોષાઈ જાય છે અને પૃથ્વીની સપાટી સુધી પહોંચી શકતાં નથી. આથી આવાં કિરણોની માપણી થઈ શકતી નહોતી. રૉકેટની શોધ પછી શરૂઆતમાં આવી માપણી રૉકેટ પર મૂકેલાં યંત્રો દ્વારા કરવામાં આવતી હતી, પરંતુ એ રીતે માપણી ટુકડે ટુકડે જ થઈ શકતી હતી. હવે આવી માપણી ઉપગ્રહની મદદથી સ્થળ અને સમય સાથે ચોવીસે કલાક થતા ફેરફાર માપી શકાય એ રીતે શક્ય બની છે. આ માપણી અને એમાં થતા ફેરફાર તથા સૂર્ય ઉપરના ફેરફાર સાથે તે જ સમયે થતી પ્રક્રિયાની સમજ વધી છે. અને આ નવી સમજથી સૂર્યનાં વાતાવરણ, સપાટી અને સપાટીની નીચે થતી પ્રક્રિયાઓ વિશે નવું જ્ઞાન પ્રાપ્ત થવા માંડ્યું છે. એમ શોધાયું છે કે આ એક્સ-કિરણો અને પારજાંબલી કિરણો સૂર્યના રંગકવચ (chromosphere) અને તેજાવરણ (corong)માંથી અંગારપ્રકાશ (incandescence)ની પ્રક્રિયાથી ઉત્પન્ન થાય છે.

પારજાંબલી અને એક્સ-કિરણો સૂર્યની દૃશ્યમાન સપાટીમાં ઉત્પન્ન નથી થતાં, પરંતુ સૂર્યના વાતાવરણમાં ઊંચાઈ પર રંગકવચ (chromosphere) અને તેજાવરણ(corona)માં ઉત્પન્ન થાય છે. ‘સ્કાયલૅબ’નાં સૌર દૂરબીનો દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે તેજાવરણમાં ઠંડા વિસ્તારો (Holes) હોય છે, અને હવે માનવામાં આવે છે કે આ ઠંડા વિસ્તારો જ સૌર પવનના સ્રોત હોય છે. ‘સોલર મૅક્સિમમ મિશન’ (SMM) ઉપગ્રહ દ્વારા સૂર્યની કુલ ઉત્સર્જિત ઊર્જામાં બે દિવસમાં 0.2 ટકા જેવાં પરિવર્તનો થતાં હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. સૂર્યની ઊર્જામાં થતાં આવાં નાનાં પરિવર્તનોથી પૃથ્વીની આબોહવામાં સો વર્ષ જેવા લાંબા ગાળામાં ફેરફાર થવાની સંભાવના છે. 1995માં પ્રક્ષેપિત સોહો (‘SOHO’) ઉપગ્રહ દ્વારા સૂર્ય વિશે વધારે સર્વગ્રાહી માહિતી મળી શકશે.

આંતરગ્રહીય પ્રક્રિયાઓ અંગે થયેલી શોધ : પહેલાં માન્યતા હતી કે સૂર્યમાંથી છૂટતા વીજ-કણો તથા રાત્રિના સમયે પૃથ્વીના વાતાવરણમાં પ્રવેશ્યા પછી તેજ-લિસોટા રૂપે દેખાતા ઉલ્કા-કણો સિવાય આંતરગ્રહીય અંતરીક્ષ તદ્દન ખાલી અને પદાર્થવિહીન છે. અંતરીક્ષમાં કરવામાં આવેલાં અવલોકનો દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે સૂર્યમાંથી સૌર પવન અવિરત રીતે વહે છે. અને તેની ગતિ 400થી 500 કિમી./સેકંડ જેટલી વધારે હોવાથી સૌર પવનના કણ સૌર-મંડળની બહાર છટકી જાય છે. ‘યૂલિસીસ’ અંતરીક્ષયાનનાં અવલોકનોથી માલૂમ પડ્યું છે કે સૂર્યના વિષુવવૃત્તીય વિસ્તારમાંથી ઉત્સર્જિત થતા સૌર પવનની ગતિ પ્રમાણમાં ઓછી (350થી 400 કિમી./સેકંડ) હોય છે, પરંતુ ઉચ્ચ અક્ષાંશ તથા ધ્રુવીય વિસ્તારમાંથી ઉદભવતા સૌર પવનની ગતિ 750 કિમી./સેકંડ જેટલી વધારે હોય છે. આમ, ‘યૂલિસીસ’, ‘સોહો’ અને પ્રભામંડળ કક્ષાનાં અન્ય અંતરીક્ષયાનો દ્વારા આંતરગ્રહીય અંતરીક્ષ અને સૌર પવન વિશે ઘણી નવી માહિતી મળવાની શક્યતા છે.

અંતરીક્ષમાં ઉલ્કાકણોની સંખ્યા વિશે પહેલાં માત્ર અનુમાનો જ હતાં, પરંતુ ‘એક્સપ્લૉરર-16’, ‘પેગાસસ’ અને બીજાં અંતરીક્ષયાનો દ્વારા મળેલી માહિતી પ્રમાણે પહેલાંની ધારણા કરતાં અંતરીક્ષમાં ઉલ્કાકણોની સંખ્યા ઘણી ઓછી હોય છે અને તેથી અંતરીક્ષયાનો માટે તેનું જોખમ પણ ઓછું હોય છે. આ ઉપરાંત, ‘પાયોનિયર’, ‘વૉયેજર’ અને અન્ય અંતરીક્ષયાનો લઘુગ્રહો(asteroids)ના પટ્ટાની આરપાર જઈ શક્યાં એ હકીકત બતાવે છે કે ધાર્યા કરતાં લઘુગ્રહોથી પેદા થતું જોખમ પણ ઓછું છે.

ચંદ્ર અને સૂર્યમંડળના ગ્રહોનું સંશોધન : અંતરીક્ષયાનો સફળતાપૂર્વક ચંદ્ર સુધી પહોંચી તેની પ્રદક્ષિણા કરી પાછાં આવવા શક્તિમાન થયાં ત્યારપછી ચંદ્રની દૃશ્યમાન અને આપણાથી છુપાયેલી પાછલી બાજુની સપાટીની વિગતવાર માહિતી મળી શકે તેવી છબીઓ શક્ય બની છે. આવી છબીઓની મદદથી ચંદ્રનો વિગતવાર નકશો બનાવી શકાયો છે. ચંદ્ર પર યાન તથા મનુષ્ય ઊતરવા શક્તિમાન થયાં છે અને તેમની સાથેનાં યંત્રો તથા ટેલિવિઝન કૅમેરાની મદદથી ચંદ્રની સપાટીની ઝીણવટભરી માહિતી આપતી છબીઓ પ્રાપ્ત થઈ છે, તે ઉપરથી સપાટીની જમીનની કઠણતા તેમજ બીજી ભૌતિક માહિતી મેળવી શકાઈ છે. ચોક્કસ પ્રકારના આઇસોટોપ બૅક-સ્કૅટરમાપનયંત્રની મદદથી સપાટીની જમીનનું રાસાયણિક પૃથક્કરણ પણ કરવામાં આવ્યું છે. ચંદ્ર ઉપર ધરતીકંપમાપક યંત્ર, સૂર્યપવન તથા શક્તિશાળી અણુ-પરમાણુમાપક યંત્રો, ચુંબકીય ક્ષેત્રમાપન, લેસર પરાવર્તક કોણ (cube corner reflectors) વગેરે ઘણાં જુદા જુદા પ્રકારનાં વૈજ્ઞાનિક સંશોધન-યંત્રો મૂકવામાં આવ્યાં છે, જે ઘણી અગત્યની માહિતી પૂરી પાડે છે. છ જેટલાં માનવયુક્ત એપૉલોયાનની મદદથી આજ સુધીમાં ચંદ્રની ધરતી પરની માટી તથા ખડકના આશરે 382 કિગ્રા. નમૂનાઓ પૃથ્વી પર લાવીને તપાસવામાં આવ્યા છે.

આ રીતે અંતરીક્ષયુગે ચંદ્રની ધરતીની તદ્દન અશક્ય મનાતી માહિતી મેળવી આપી છે. આ બધી ઉપલબ્ધ થયેલી માહિતીઓની યાદી ઘણી લાંબી થઈ જાય. પૃથ્વી ઉપર મળતા ખડકના નમૂનાઓ, પૃથ્વી પર થતા સતત ફેરફારોને લીધે 5,00,00,000 વર્ષથી વધુ જૂના નથી હોતા, જ્યારે ચંદ્ર ઉપર ઘણા ઓછા ફેરફારો થયા છે અને ચંદ્ર પરના ખડકના નમૂનાઓ 4,60,00,00,000 વર્ષ જૂના માલૂમ પડ્યા છે. આ રીતે સૂર્ય પરની પ્રક્રિયાઓ અને તેમાં શરૂઆતથી થયેલા ફેરફારોની માહિતી મેળવવા માટે ચંદ્ર પરના ખડકોનો અભ્યાસ ઘણો જ ઉપયોગી નીવડ્યો છે.

ઉપર્યુક્ત અભ્યાસથી જાણવા મળ્યું હતું કે ચંદ્ર ઉપર પાણીનું અસ્તિત્વ બિલકુલ નથી. પરંતુ આ પરિણામમાં 1990 પછી મહત્વનું પરિવર્તન આવ્યું છે. અગણિત વર્ષોથી અનેક બરફીલા ધૂમકેતુઓ (icy comets) ચંદ્રની સપાટી ઉપર ટકરાયા છે, અને વિજ્ઞાનીઓના મત પ્રમાણે એ ધૂમકેતુઓનું અબજો ટન ‘પાણી’ થીજેલી સ્થિતિમાં બરફના રૂપમાં ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવના સંખ્યાબંધ ગર્તમાં રહેલું હોવું જોઈએ, કારણ કે ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવ ઉપર સૂર્યની ગરમી કદી પહોંચતી નથી. 1994માં અમેરિકાના લશ્કરી અન્વેષી યાન ‘ક્લેમેન્ટીન’નાં રડાર અવલોકનો દ્વારા ચંદ્રના દક્ષિણ ધ્રુવના વિસ્તારમાં પાણીના બરફનું અસ્તિત્વ જાણવા મળ્યું ત્યારે વિજ્ઞાનીઓના ઉપર્યુક્ત મતને સબળ સમર્થન મળ્યું હતું. અહીં એ જાણવું જરૂરી છે કે 1960થી 1970 દરમિયાન સ્વયંસંચાલિત તથા સ-માનવ અંતરીક્ષયાનો દ્વારા કરવામાં આવેલાં અન્વેષણોમાં ફક્ત વિષુવવૃત્તની આજુબાજુનો ચંદ્રનો 25 ટકા જેટલો ભાગ જ તપાસવામાં આવ્યો હતો, જ્યારે બાકીના 75 ટકા ભાગનું અન્વેષણ બાકી રહ્યું હતું. આ હકીકતને ધ્યાનમાં રાખીને અમેરિકાએ જાન્યુ. 1998માં ‘લ્યૂનર પ્રૉસ્પેક્ટર’ નામનું અન્વેષી યાન ચંદ્રની સમગ્ર સપાટીની સર્વગ્રાહી તપાસ કરવા માટે મોકલ્યું છે. આ અન્વેષી યાન લગભગ 100 કિમી.ના અંતરે રહીને દર 118 મિનિટમાં ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવ ઉપરથી પસાર થતી ધ્રુવીય કક્ષામાં ચંદ્રની પ્રદક્ષિણા કરે છે. વિવિધ સાધનો દ્વારા (1) ચંદ્રની સપાટી પર પાણીના બરફના અસ્તિત્વ અંગે, (2) ચંદ્રની સપાટીના સહુથી ઉપરના પોપડાના રાસાયણિક બંધારણ અંગે. (3) ચંદ્ર પર થતા ધરતીકંપ (ચંદ્રકંપ) અને જ્વાળામુખી અંગે, (4) ચંદ્રના અનિયમિત ચુંબકીય ક્ષેત્ર તથા (5) ચંદ્રના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર વિશે માહિતી મેળવવામાં આવશે. ‘લ્યૂનર પ્રૉસ્પેક્ટર’નાં પ્રારંભિક અવલોકનોના આધારે ચંદ્ર પર મોટા જથ્થામાં ‘બરફ’નું અસ્તિત્વ જાણવા મળ્યું છે.

1960થી 1970ના દશકામાં સૂર્યમંડળના નજીકના ગ્રહો મંગળ અને શુક્રના અભ્યાસ માટે કેટલાંક અંતરીક્ષયાનો મોકલવામાં આવ્યાં હતાં. આ જ અરસામાં સૂર્યમંડળને આવરી લેતા અવકાશની પ્રકૃતિનાં સંશોધનો માટે પણ IMP (Interplanetary Monitoring Probes) નામનાં અંતરીક્ષયાનોની શ્રેણીથી સૂર્યપવન, વીજ-ચુંબકીય ક્ષેત્ર તેમજ શક્તિશાળી ગતિમાન અણુ-પરમાણુઓથી ભરેલા આંતરગ્રહીય અંતરીક્ષ વિશે ઘણી નવી માહિતી પ્રાપ્ત થઈ છે. આ જ દશકામાં પાયોનિયર યાનોએ ગુરુના ગ્રહના અને મૅરીનર યાને બુધના ગ્રહના સંશોધનની શરૂઆત કરી.

IMP અંતરીક્ષયાનો મારફતે મળેલી માહિતી, સૂર્યપવન અને પૃથ્વીના ચુંબકીય પિંડ (magnetosphere) વચ્ચે થતી પ્રક્રિયાઓ, વાન ઍલન પટ્ટામાં થતા ફેરફારો અને સૂર્યપવનમાં જકડાયેલા ચુંબકીય ક્ષેત્રની દિશા અને શક્તિ સાથે સંકળાયેલાં પૃથ્વી પરનાં ચુંબકીય તોફાનો, ધ્રુવપ્રકાશ વગેરેની સમજ માટે ઘણી ઉપયોગી નીવડી છે. સૂર્યમાંથી વખતોવખત ફેંકાતા ગતિમાન પ્લાઝ્માનાં વાદળો અને સૂર્યમાંથી ઉત્પન્ન થતા શક્તિશાળી અણુ-પરમાણુ વિશે પણ IMP યાનોએ ઘણી ઉપયોગી માહિતી એકઠી કરવામાં મદદ કરી છે.

સૂર્યમંડળના ગ્રહોનો ઊંડો અભ્યાસ કરવાના અમેરિકન અંતરીક્ષ-વિજ્ઞાનીઓના પ્રયત્નોમાં પહેલ મૅરિનર-2 અંતરીક્ષયાનને 1962ના ઑગસ્ટમાં સૂર્યની આસપાસની ભ્રમણકક્ષામાં મૂકવાથી થઈ. શુક્રના ગ્રહના તાપમાનની માપણી આ યાનનાં યંત્રોએ કરી અને શોધી કાઢ્યું કે શુક્ર ઘણો ઉષ્ણ છે અને જીવંત સૃષ્ટિને ટકાવી શકવાની સ્થિતિમાં નથી. આ પછી આજ સુધીમાં અમેરિકા અને સોવિયેટ સંઘે ઘણાં અંતરીક્ષયાનો મંગળ, શુક્ર, બુધ, તેમજ ગુરુ, શનિ, યુરેનસ અને નેપ્ચ્યૂન ગ્રહના સંશોધન માટે મોકલ્યાં છે. અમેરિકાનાં વૉયેજર યાનો પ્લૂટો અને તેની પણ દૂર દૂરની માહિતી આપવા કટિબદ્ધ થઈ આગળ ધપી રહ્યાં છે.

1975થી 1978 દરમિયાન શુક્ર ગ્રહના ઊંડા અભ્યાસ માટે સોવિયેટ સંઘે શુક્રના ઘટ્ટ વાતાવરણમાંથી વેનેરા અન્વેષી યાનોને સુરક્ષિત રીતે શુક્રની સપાટી પર ઉતાર્યાં હતાં. વેનેરા યાનો દ્વારા જાણવા મળ્યું હતું કે શુક્રની વાદળઆચ્છાદિત સપાટીનું તાપમાન 540⁰ સે. જેટલું છે, જ્યારે તેના ઘટ્ટ વાતાવરણમાં 95 % કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ અને 0.4 % જલબાષ્પ (ભેજ) છે. 1978માં અમેરિકાનાં પાયોનિયર-1 અને પાયોનિયર-2 અન્વેષી યાનોને શુક્રની પ્રદક્ષિણા કરે તે હેતુથી મોકલવામાં આવ્યાં હતાં. આમાંના પહેલા અન્વેષી યાન દ્વારા શુક્રના નીચેના વાતાવરણમાંથી ઉત્સર્જિત થતા રેડિયો-તરંગોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો; જ્યારે બીજા અન્વેષી યાનના રડારની મદદથી શુક્રની સપાટીની છબીઓ તૈયાર કરવામાં આવી હતી, જેમાં મોટા પર્વતો અને ઊંડી ખીણો જોવા મળ્યાં હતાં. 1989માં અમેરિકાના મેગેલન અંતરીક્ષયાનના રડાર દ્વારા શુક્રની મોટાભાગની સપાટીનું અન્વેષણ કરવામાં આવ્યું હતું, જેની દ્વારા જાણવા મળ્યું હતું કે શુક્રની વેરાન જમીનમાં મોટા પર્વતો, ઊંડા ગર્ત અને સક્રિય ભભૂકતા જ્વાળામુખીઓનું અસ્તિત્વ છે.

અંતરીક્ષયાનો દ્વારા મંગળનો અભ્યાસ થઈ શક્યો તે પહેલાં અનુમાન હતું કે મંગળ પરનું વાતાવરણ પૃથ્વીના વાતાવરણના દસમા ભાગનું હશે. અમેરિકન મૅરિનર-4ના સંશોધનથી માલૂમ પડ્યું કે મંગળનું વાતાવરણ ઘણું પાતળું, આશરે પૃથ્વીના વાતાવરણના સોમા ભાગનું, એટલે કે મંગળ પરની સપાટી પરનું વાતાવરણનું દબાણ પૃથ્વી પરના 1,000 મિલિબારની સરખામણીમાં ફક્ત 8 કે 9 મિલિબાર માલૂમ પડ્યું છે. આ માપણી મંગળ પર ઊતરી શકે તેવાં યાનોની રચના માટે ઘણી ઉપયોગી નીવડી છે. મંગળનું વાતાવરણ શુક્રની માફક કાર્બન ડાયૉક્સાઇડનું બનેલું છે. ખૂબ નાના પ્રમાણમાં નાઇટ્રોજન, ઑક્સિજન, પાણીની વરાળ અને આર્ગન વાયુ પણ માલૂમ પડ્યાં છે. મંગળના વાતાવરણમાં કાર્બન મોનૉક્સાઇડ પણ માલૂમ પડ્યો છે. તેને લીધે પૃથ્વી જેવી જીવંત સૃષ્ટિ ત્યાં શક્ય નથી.

અમેરિકાનાં મૅરિનર અને સોવિયેટ સંઘનાં માર્સ અવકાશયાનોએ મંગળની ધરતીની ઘણી તસવીરો પાડી છે અને મંગળની ધરતીના નકશા તૈયાર કર્યા છે. મંગળની ધરતી મહદ્ અંશે ચંદ્રની ધરતીને મળતી આવે છે. મંગળ પર મોટા જ્વાળામુખીઓ અને ઘણી ઊંડી અને લાંબી ખીણો જોવા મળી છે. અમેરિકાએ 1975માં વાઇકિંગ નામનાં બે યાન મંગળની ધરતી પર સફળતાથી ઉતાર્યાં હતાં. આ યાનોએ ઘણી ઉપયોગી વૈજ્ઞાનિક માહિતી મોકલી આપી છે; પરંતુ મંગળ પર કોઈ પણ જાતનું જીવન છે કે નહિ તે હજુ સુધી નક્કી થઈ શક્યું નથી. મંગળ ઉપર ઘણી વખત પવન જોરથી ફૂંકાઈને ધૂળનાં મોટાં તોફાનો થાય છે, એમ પણ માલૂમ પડ્યું છે. મંગળના ધ્રુવપ્રદેશો પાણીના બરફથી આચ્છાદિત છે.

મંગળ ગ્રહનું સર્વગ્રાહી અન્વેષણ કરવાના હેતુથી અમેરિકાનું ‘માર્સ ઑબ્ઝર્વર’ નામનું અંતરીક્ષયાન 25 સપ્ટેમ્બર, 1992ના રોજ પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું. આ અંતરીક્ષયાનને મંગળની સપાટીથી 400 કિમી.ની ઊંચાઈ પરની કક્ષામાં મૂકીને તેનાં વિવિધ ઉપકરણો વડે તેની સપાટીનું સર્વગ્રાહી અવલોકન લેવાની યોજના હતી, પરંતુ મંગળની કક્ષામાં મુકાયા પહેલાં જ તેનું રેડિયોતંત્ર અટકી ગયું હતું અને એ રીતે એ મહત્ત્વાકાંક્ષી યોજના નિષ્ફળ ગઈ હતી.

મંગળ ગ્રહ ઉપર જીવ-સૃષ્ટિના અસ્તિત્વના પ્રશ્ન અંગે અન્ય એક સંશોધન દ્વારા વિજ્ઞાનીઓના મનમાં ઘણી ઉત્તેજના જન્મી હતી. 1984માં દક્ષિણ ધ્રુવના ‘ઍલન હિલ્સ’ નામના હિમક્ષેત્રમાંથી એક ઉલ્કાપાષાણ (ALH 84001) મળી આવ્યો હતો. આ ઉલ્કાપાષાણ લગભગ 13,000 વર્ષ પહેલાં મંગળ ગ્રહ ઉપરથી આવ્યો હશે એમ માનવામાં આવતું હતું, કારણ કે તેનું રાસાયણિક બંધારણ વાઇકિંગ અંતરીક્ષયાન દ્વારા નક્કી કરાયેલા મંગળની સપાટીના રાસાયણિક બંધારણને મળતું આવતું હતું. આ ઉલ્કાપાષાણના વિગતવાર પૃથક્કરણ બાદ તેમાં કેટલાક સેંદ્રિય (organic) રાસાયણિક અણુઓ તથા પ્રાથમિક કક્ષાની બૅક્ટેરિયા જેવી જીવ-સૃષ્ટિના સૂક્ષ્મ અશ્મીભૂત અવશેષોનું અસ્તિત્વ જોવા મળ્યું હતું. આ પરિણામને આધારે 1994માં એમ જાહેર કરવામાં આવ્યું હતું કે મંગળ ઉપર પ્રાથમિક કક્ષાની જીવ-સૃષ્ટિ હોવાની સંભાવના છે.

મંગળ ગ્રહનું સંશોધન કરવાના ઉદ્દેશથી અમેરિકાનું ‘માર્સ ગ્લોબલ સર્વેયર’ અંતરીક્ષયાન 7 નવેમ્બર, 1996ના રોજ પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું. આ યાન સપ્ટે. 1997માં મંગળની પ્રદક્ષિણા કરતી લંબ-વર્તુળાકાર કક્ષામાં મૂકવામાં આવ્યું હતું અને તેનાં વિવિધ ઉપકરણો દ્વારા મંગળની સપાટીનું સર્વગ્રાહી સર્વેક્ષણ શરૂ કરવામાં આવ્યું હતું. આ સર્વેક્ષણ મંગળના પૂરા એક વર્ષ (687 દિવસો) સુધી કરવામાં આવશે.

વાઇકિંગ અંતરીક્ષયાનો પછી મંગળની સપાટી પર ઉતરાણ કરીને તેનું સર્વેક્ષણ કરવાના હેતુથી અમેરિકાનું અંતરીક્ષયાન ‘પાથફાઇન્ડર’ 4 ડિસેમ્બર, 1996ના રોજ પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું. 4 જુલાઈ, 1997ના રોજ (અર્થાત્ અમેરિકાના સ્વાતંત્ર્યદિને) ‘પાથફાઇન્ડર’ હવાઈ છત્રી, ઊર્ધ્વ રૉકેટો અને છેલ્લે હવા ભરેલા ફુગ્ગાઓની મદદથી મંગળનું વાતાવરણ પાર કરીને સહીસલામત રીતે સપાટી પર ઉતારવામાં આવ્યું હતું. ત્યારબાદ ‘પાથફાઇન્ડર’ની સૌર પૅનલ ખોલવામાં આવી હતી, તેના રંગીન ત્રિ-પરિમાણદર્શક (three dimensionstereo) કૅમેરા ચાલુ કરવામાં આવ્યા હતા તથા તેનાં ઉપકરણો દ્વારા વાતાવરણ અને હવામાન અંગેનાં અવલોકનો લેવાનું ચાલુ કરવામાં આવ્યું હતું. મંગળની સપાટીની તસવીરોમાં ખડકો/પથ્થરોથી છવાયેલાં મેદાનો, જેમાં ભૂતકાળમાં પ્રવાહી પાણી વહ્યું હોય તેવી નિશાનીઓ પણ દેખાતી હતી.

પાથફાઇન્ડરમાં રાખવામાં આવેલી 10 પૈડાંવાળી નાની ગાડી(sojourner)ને સપાટી પર ચલાવવામાં આવી હતી તથા તેના રંગીન કૅમેરા વડે તસવીરો લેવામાં આવી હતી અને તેના ખાસ પ્રકારના વર્ણપટમાપક દ્વારા મંગળના ખડકો, જમીન અને ધૂળનાં ભૂ-સ્તરીય અને ભૂ-રાસાયણિક અવલોકનો લેવામાં આવ્યાં હતાં. નવેમ્બર 1997ના અંત સુધી આ રીતે હજારો તસવીરો તથા બીજાં અવલોકનો મળ્યાં હતાં. ત્યારબાદ ‘પાથફાઇન્ડર’નું કાર્ય સ્થગિત કરવામાં આવ્યું હતું.

સોવિયેટ ગણરાજ્યના ભાગલા પડ્યા પછી મંગળનું અન્વેષણ કરવાના હેતુથી 16 નવેમ્બર, 1996ના રોજ રશિયાનું અંતરીક્ષયાન માર્સ-196, પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું. પરંતુ, પ્રક્ષેપક રૉકેટના ચોથા તબક્કાનું એન્જિન કાર્ય ન કરવાથી તે અંતરીક્ષયાન પૃથ્વી પર પડી ગયું હતું.

અમેરિકાના મૅરિનર-10 યાનનાં યંત્રોએ બુધના ગ્રહ વિશે વિવિધ માહિતી મેળવી છે. આ યાન સૂર્યની આસપાસની ભ્રમણકક્ષામાં મૂકવામાં આવ્યું હતું. આ યાનની કક્ષા એવી ગણતરીથી નક્કી કરી હતી કે દરેક 176મે દિવસે યાન બુધની નજીકથી પસાર થાય. બુધની સપાટીની તસવીરોથી માલૂમ પડ્યું છે કે બુધની ધરતી ચંદ્રની માફક ગોળ ખાડાવાળી છે અને બુધની આસપાસ ઘણું પાતળું હીલિયમ વાયુનું વાતાવરણ છે. બુધનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઘણું નબળું માલૂમ પડ્યું છે.

બાહ્ય સૂર્યમંડળના ગુરુ, શનિ વગેરે ગ્રહોનાં સંશોધનની શરૂઆત અમેરિકાએ પાયોનિયર-10 અવકાશયાનને 1972માં છોડીને કરી. યાન ગુરુના ગ્રહની નજીકથી પસાર થઈને પછીથી સૂર્યમંડળની બહાર બાહ્યાવકાશમાં ગમન કરે એ રીતે આ યાનની કક્ષા નક્કી કરવામાં આવી હતી. યાનનાં યંત્રોમાં ગુરુના ગ્રહની તસવીરો લેવા ઉપરાંત કૉસ્મિક કિરણો, આંતરગ્રહીય અવકાશયાનમાંનાં ચુંબકીય અને વીજળીક ક્ષેત્રોની માપણી, ક્ષુદ્ર ગ્રહો(asteroids)નું સંશોધન, સૂર્યપવન અને આંતરગ્રહીય અવકાશનું તાપમાન વગેરેની માપણીનાં સાધનો મૂકવામાં આવ્યાં હતાં. પાયોનિયર-11 યાન પણ પાયોનિયર-10 જેવાં જ સાધનોથી સજ્જ કરાયું હતું, પરંતુ એની કક્ષા ગુરુના ગ્રહની પાસેથી પસાર થયા પછી શનિના ગ્રહ તરફ પ્રયાણ કરે તે રીતે ગણતરી કરીને ગોઠવવામાં આવી હતી. આ બંને યાનો દ્વારા ગુરુના ગ્રહ અને તેના ઉપગ્રહો, ગુરુના વાતાવરણની સપાટી પરનું મોટું લાલ ધાબું, ગુરુની આસપાસનું અયનમંડળ અને વાન ઍલન પટ્ટા વિશે ઘણી ઉપયોગી માહિતી મળી છે. એમ પણ જાણવા મળ્યું છે કે ગુરુનું બંધારણ સંપૂર્ણપણે પ્રવાહી હાઇડ્રોજનથી થયું છે. એના વાતાવરણમાં બીજા વાયુઓના બહુ થોડા અંશ માલૂમ પડ્યા છે.

પાયોનિયર-11 યાન ઑગસ્ટ, 1979માં શનિના ગ્રહ પાસેથી પસાર થયું ત્યારે યાન પરનાં યંત્રોએ શનિ તથા તેની આજુબાજુના ગોળાકાર પટ્ટાઓ(saturn rings)ની ઘણી તસવીરો લીધી છે. શનિના સૌથી મોટા ઉપગ્રહ ટાઇટનની વાદળછાયી સપાટીની તસવીરો પણ લીધી છે. અમેરિકાએ ત્યારપહેલાં 1977માં વૉયેજર-1 અને વૉયેજર-2 નામનાં અંતરીક્ષયાનો લગભગ પાયોનિયર યાનો જેવી જ કક્ષામાં મોકલ્યાં હતાં અને એ બંને યાન દ્વારા ગુરુ અને શનિ તથા તેમના ઉપગ્રહોની ઘણી ઉપયોગી માહિતી પ્રાપ્ત થઈ છે.

વૉયેજર-2 અંતરીક્ષયાન 24 જાન્યુઆરી, 1986ના રોજ યુરેનસ ગ્રહથી 80,000 કિમી.ના અંતરેથી પસાર થયું હતું અને ટૂંકા ગાળામાં યુરેનસની સંખ્યાબંધ છબીઓ, તેની મેખલાઓ, ચુંબકીય ક્ષેત્ર તથા તેના પંદર ઉપગ્રહો વિશે માહિતી મેળવી હતી. ત્યારપછી 1989ના ઑગસ્ટ મહિનામાં વૉયેજર-2 નેપ્ચૂન ગ્રહની નજીકથી પસાર થયું હતું અને તેની તસવીરો લીધી હતી. એ ઉપરાંત, નેપ્ચૂનનાં વાતાવરણ, પવન, તાપમાન, ચુંબકીય ક્ષેત્ર, વિકિરણ પટ્ટા, મેખલાઓ અને આઠ ઉપગ્રહો વિશે માહિતી મેળવવામાં આવી હતી.

ગુરુ ગ્રહનું લાંબા સમય સુધી સર્વગ્રાહી અન્વેષણ કરવાના હેતુથી અમેરિકાનું અંતરીક્ષયાન ‘ગૅલિલીઓ’ 18 ઑક્ટોબર, 1989ના રોજ સ્પેસ શટલ ‘આટલાંટિસ’ દ્વારા પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું. ગૅલિલીઓ અંતરીક્ષયાનના મુખ્ય બે ભાગ હતા : (1) બે વર્ષ જેટલા લાંબા સમય સુધી ગુરુની પ્રદક્ષિણા કરી શકે તેવું ઉપકરણયુક્ત ભ્રમણયાન (orbiter) તથા (2) ગુરુના વાતાવરણમાં નીચે ઊતરી શકે તેવું ઉપકરણયુક્ત અન્વેષક (probe).

છ વર્ષની લાંબી યાત્રા પછી ‘ગૅલિલીઓ’ ગુરુની નજીક પહોંચ્યું. ત્યારે ડિસેમ્બર, 1995ના પ્રારંભમાં તેનું અન્વેષક છૂટું પડીને ગુરુના વાતાવરણમાં નીચે ઊતર્યું હતું અને તેનાં ઉપકરણો દ્વારા વાયુના બનેલા આ વિરાટ ગ્રહના વાતાવરણના ઘટકો અને બંધારણની રચના અંગે પ્રથમ વખત સ્થાન પરથી (in Situ) જ અવલોકનો મળ્યાં હતાં. અન્વેષક જ્યારે વાતાવરણમાં વધારે નીચે ઊતર્યું ત્યારે તેના ઉષ્ણતા-કવચને છૂટું પાડી નાખવામાં આવ્યું હતું અને હવાઈ છત્રીની મદદથી તેની નીચે ઊતરવાની ગતિ ધીમી પાડી દેવામાં આવી હતી. તેના ઉતરાણ દરમિયાન પવન, વાદળાં તથા વાતાવરણની પરિસ્થિતિ અંગે અવલોકનો મળ્યાં હતાં. જ્યારે અન્વેષક ગુરુની વધારે નજીક પહોંચ્યું. ત્યારે તેની ઉપરના વાતાવરણનું દબાણ પૃથ્વી પરના સમુદ્ર-તલ(sea-level)ના વાતાવરણ કરતાં લગભગ 100 ગણું જેટલું થઈ ગયું હતું અને તેથી એ (અન્વેષક) તૂટી ગયું હતું. અન્વેષકનાં બધાં અવલોકનો ‘ગૅલિલીઓ’ યાનને રેડિયો-સંકેતો દ્વારા મળતાં હતાં અને પછી પૃથ્વી તરફ પુન: પ્રસારિત થતાં હતાં.

ડિસેમ્બર, 1995માં જ્યારે અન્વેષક છૂટું પડીને ગુરુના વાતાવરણમાં નીચે ઊતરવા માંડ્યું ત્યારે ‘ગૅલિલીઓ’ યાન ગુરુના ઉપગ્રહો ‘યુરોપા’ અને ‘આયો’ની નજીકથી પસાર થયું હતું અને ત્યારબાદ 8 ડિસેમ્બર, 1995ના રોજ ગુરુની પ્રદક્ષિણા કરતી કક્ષામાં ગોઠવાયું હતું. આ કક્ષામાં ‘ગૅલિલીઓ’ યાનને ઓછામાં ઓછું એક વર્ષ રાખવાની યોજના હતી અને એ દરમિયાન ગુરુ અને તેના ઉપગ્રહોની તસવીરો મેળવવાનો હેતુ હતો. પરંતુ, ‘ગૅલિલીઓ’નું મોટું ઍન્ટેના ખોલી શકાયું નહોતું એટલે તેના નાના ઍન્ટેના દ્વારા ઘણી ઓછી તસવીરો મળી શકતી હતી. ગૅલિલીઓની કક્ષા વારંવાર થોડી થોડી બદલવામાં આવતી હતી જેથી એ ગુરુના ચાર ઉપગ્રહો-જેનીમીડ, કેલિસ્ટો, યુરોપા અને આયોથી 250 કિમી. જેટલું નજીકથી પસાર થઈ શકે, અને તેમની વધારે સ્પષ્ટ તસવીરો મેળવી શકે. આ રીતે મળેલી સંખ્યાબંધ તસવીરોમાં યુરોપાની સપાટી પર તિરાડોવાળા બરફનું આચ્છાદન જોવા મળ્યું હતું. વિજ્ઞાનીઓ માને છે કે આ બરફની નીચે ‘હૂંફાળા બરફ’નું પ્રવાહી પાણી હોય તો તેમાં જીવ-સૃષ્ટિ પાંગરી શકે એ પ્રકારની અનુકૂળ પરિસ્થિતિ હોવાની શક્યતાની સંભાવના છે.

બે વર્ષ પછી 7 ડિસેમ્બર, 1997ના રોજ ગૅલિલીઓનો મુખ્ય અન્વેષણકાર્યક્રમ પૂરો થયો હતો. પરંતુ, ‘નાસા’ અને અમેરિકાની કૉંગ્રેસ દ્વારા ‘ગૅલિલીઓ’ના કાર્યક્રમને વધુ બે વર્ષ માટે મંજૂરી આપવામાં આવી છે અને એ સમય દરમિયાન ગુરુના ઉપગ્રહો ‘યુરોપા’ અને ‘આયો’નો વધારે વિગતવાર અભ્યાસ કરવામાં આવશે.

શનિ ગ્રહ અને તેના ઉપગ્રહ ‘ટાઇટન’ના અન્વેષણ માટે નાસાનું ‘કૅસિની’ (Cassini) અંતરીક્ષયાન 15 ઑક્ટોબર 1997ના રોજ પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું. ‘કેસિની’ ઈ. સ. 2004માં શનિ ગ્રહની નજીક પહોંચશે અને પછી તેની કક્ષામાં મુકાશે, જ્યારે તેનું અન્વેષક યાન ‘હાયગેન્સ’ (Huygens) શનિના ઉપગ્રહ ટાઇટનના મીથેનયુક્ત વાતાવરણમાં ઊતરશે.

લઘુગ્રહની પ્રદક્ષિણા કરવાના ઉદ્દેશથી તૈયાર કરવામાં આવેલું ‘નાસા’નું પ્રથમ અંતરીક્ષયાન  Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) 17 ફેબ્રુઆરી, 1996ના રોજ પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું. આ યાન 27 જૂન, 1997ના રોજ લઘુગ્રહ મટિલ્ડા (Mathilda)થી 1,200 કિમી.ના અંતરે પસાર થયું હતું અને વિવિધ રંગોમાં તેની તસવીરો લીધી હતી. આ અંતરીક્ષયાન 1998માં પૃથ્વીનો એક ચકરાવો લઈને વધારાની ગતિ મેળવીને 1999માં બીજા લઘુ ગ્રહ ઇરોસ(Eros)ની આજુબાજુ ઢીલી કક્ષામાં મુકાશે; છેવટે એની કક્ષા 15 કિમી. જેટલી નજીકની કરવામાં આવશે, જેથી એ લઘુગ્રહની સપાટીની વધારે સ્પષ્ટ તસવીરો મળી શકે અને એ રીતે તેનો આકાર જાણી શકાય.

ખગોળવિજ્ઞાનમાં ફાળો : અંતરીક્ષ અન્વેષણો શરૂ થયાં તે પહેલાં ખગોળશાસ્ત્રીઓની એવી સમજણ હતી કે પૃથ્વી પરથી અવલોકી શકાતા તારાઓના દૃશ્યમાન પ્રકાશના વર્ણપટની મદદથી તેમનું તાપમાન નક્કી કરી શકાય. પરંતુ અંતરીક્ષ અન્વેષણો દ્વારા તારાઓના પાર-જાંબલી અને પાર-રક્ત પ્રકાશના વર્ણપટ અંગે મળેલી માહિતીના આધારે કેટલાક તારાઓનું તાપમાન અગાઉની ધારણા કરતાં વધારે કે ઓછું હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. એમ પણ શોધાયું છે કે અતિ-વિરાટ (supergiant) તારાઓ પહેલાંની ધારણા કરતાં વધુ ઝડપથી પોતાનું દળ અવકાશમાં ગુમાવે છે.

પહેલાંની માન્યતા એવી હતી કે સૌર મંડળ જેમાં આવેલું છે એ આકાશગંગા તારાવિશ્વના દળમાં મોટેભાગે હાઇડ્રોજન અણુઓ છે. અંતરીક્ષયાનોનાં અવલોકનો દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે અગાઉની માન્યતા કરતાં હાઇડ્રોજન અણુઓનું પ્રમાણ ઘણું ઓછું છે અને હાલ પ્રાપ્ત ઉપકરણો દ્વારા તેનું અવલોકન શક્ય નથી.

પહેલાં એમ પ્રતિપાદન કરવામાં આવ્યું હતું કે તારાઓ તેમની ઊર્જા મોટેભાગે દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં ઉત્સર્જિત કરે છે. ઉપગ્રહો દ્વારા માલૂમ પડ્યું છે કે કેટલાક તારાઓ દૃશ્યમાન પ્રકાશ કરતાં પારજાંબલી, રેડિયો અથવા પારરક્ત અથવા એ ત્રણે વિસ્તારમાં ઘણી વધારે ઊર્જાનું ઉત્સર્જન કરે છે. ઊર્જાના આવા અધિક ઉત્સર્જનના સંદર્ભમાં તારકીય ઉત્ક્રાંતિ અંગેના સિદ્ધાંતો વિશે પુનર્વિચારણા જરૂરી બની છે.

મોટાભાગના તારાઓનાં અંતર તેમની તેજસ્વિતા(intensity)ના અંદાજ ઉપર આધાર રાખે છે. આથી અધિક શક્તિના ઉત્સર્જનની શોધને લીધે બ્રહ્માંડના ભૌતિક કદનો અંદાજ પણ બેગણો વધારવો પડે એમ ખગોળશાસ્ત્રીઓ માને છે. અત્યાર સુધી અજ્ઞાત એવા ઘણા નવા તારકીય સ્રોતો ઝડપથી શોધાતા જાય છે. અધિક સંવેદનશીલ ઉપકરણો ધરાવતા ઘણા ઉપગ્રહો દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે આકાશમાં એક્સ-કિરણોના હજારો સ્રોત અસ્તિત્વ ધરાવે છે; એ જ રીતે પાર-રક્ત પ્રકાશનાં અવલોકનો લેતા ઉપગ્રહો – IRAS અને ISO  — દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે પાર-રક્ત પ્રકાશના બે લાખ કરતાં વધારે સ્રોતો અને પારરક્ત પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરતાં ઠંડાં, આછાં ધૂળનાં વાદળાં છે. આ ઉપરાંત, એવા ઘણા તારાઓ મળી આવ્યા છે જેમની આજુબાજુ ગ્રહ-મંડળોની ઉત્પત્તિ થતી હોય તેવું લાગે છે.

બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ અંગેના ‘મહા-વિસ્ફોટ સિદ્ધાંત’(big bang theory)ને ચકાસવા માટે મિમી. તરંગ-લંબાઈનાં વિકિરણોનું અવલોકન લેતા ‘કોબે’ (COBE) ઉપગ્રહનાં પરિણામો દ્વારા જાણવા મળ્યું છે કે બ્રહ્માંડનું પશ્ચાદભૂ (background) તાપમાન 2.7 કેલ્વિન જેટલું છે, જે ‘મહા-વિસ્ફોટ સિદ્ધાંત’ સાથે સુસંગત છે.

‘હબલ સ્પેસ ટેલિસ્કોપ’ (HST) દ્વારા અત્યંત દૂરનાં તારાવિશ્વોનું અવલોકન શક્ય બન્યું અને એ રીતે તેનાં અંતર વિશે પણ અંદાજ મળી શક્યો. આ ઉપરાંત, ‘હિપાર્કૉસ’ ઉપગ્રહની મદદથી તારાઓનાં સ્થાન અને અંતર પણ અત્યંત ચોકસાઈથી જાણી શકાયાં છે, જે પૃથ્વી પરથી શક્ય નથી. આ બધાં અવલોકનોના આધારે તારાઓની તથા બ્રહ્માંડની વય વિશે નવો અંદાજ મળી શક્યો છે. ગૅમા-કિરણ વિસ્ફોટની ઘટનામાં થોડી જ સેકંડોમાં અત્યધિક ઊર્જા ઉત્સર્જિત થતી હોય છે. આ અસાધારણ શક્તિશાળી ઘટના પણ ખગોળવિજ્ઞાનીઓ માટે એક રહસ્ય છે.

ભાવિ કાર્યક્રમો : ભવિષ્યના અંતરીક્ષ કાર્યક્રમો વિશે થોડી માહિતી નીચે જુદા જુદા વિભાગમાં આપી છે.

સ-માનવ કાર્યક્રમો : (1) એકવીસમી સદીનો સૌથી મહત્ત્વનો સ-માનવ અંતરીક્ષ કાર્યક્રમ ‘આંતરરાષ્ટ્રીય અંતરીક્ષ મથક’ (International Space Station) છે, જેમાં 16 દેશો અને સંખ્યાબંધ ખાનગી ઔદ્યોગિક કંપનીઓ ભાગ લઈ રહ્યાં છે. લગભગ 40થી 50 અબજ ડૉલરના ખર્ચે તૈયાર થતું આ અંતરીક્ષ મથક ઈ. સ. 2003માં સંપૂર્ણ રીતે કાર્યરત થઈ જશે એવી ધારણા છે. લગભગ 350 કિમી.ની ઊંચાઈએ પૃથ્વીની પ્રદક્ષિણા કરતા આ અંતરીક્ષ મથકમાં 6થી 8 યાત્રીઓ 6 મહિના સુધી રહીને વિવિધ પ્રયોગો કરશે.

(2) રશિયાનું ‘મીર’ અંતરીક્ષયાન ફેબ્રુ. 1986માં અંતરીક્ષમાં કાર્યરત થયું ત્યારથી છેલ્લાં 12 વર્ષ સુધી તેની 400 કિમી.ની કક્ષામાં જ છે. આ 12 વર્ષમાં તેમાં ઘણી મુશ્કેલીઓ ઊભી થઈ હતી. આગ, વિદ્યુતશક્તિ તંત્ર અને કમ્પ્યૂટરમાં ખરાબી, ઑક્સિજન ઉત્પન્ન કરતા તંત્રમાં મુશ્કેલી, કચરો ભરેલા માલવાહક યાન સાથે અથડામણ જેવી આપત્તિઓ આવ્યા છતાં ‘મીર’ અંતરીક્ષયાન કાર્યરત રહ્યું છે. આ બધી મુશ્કેલીઓ દરમિયાન અમેરિકાના અંતરીક્ષયાત્રીઓએ ‘સ્પેસ શટલ’નાં ઉડ્ડયનો કરીને રશિયાના અંતરીક્ષયાનના યાત્રીઓને ઘણી મદદ કરી હતી.

રશિયાની અંતરીક્ષ સંસ્થા ‘મીર’ અંતરીક્ષયાનને પૃથ્વી પર પાછું ઊતરે તે દરમિયાન ‘આંતરરાષ્ટ્રીય અંતરીક્ષ મથક’ તેના છેલ્લા તબક્કામાં હશે એવી ધારણા છે.

ગ્રહીય અન્વેષણો : (1) શનિ ગ્રહના વૈજ્ઞાનિક અન્વેષણ માટે ઑક્ટોબર, 1997માં મોકલવામાં આવેલું ‘નાસા’નું ‘કૅસિની’ અંતરીક્ષયાન જુલાઈ, 2004માં શનિની નજીક પહોંચીને તેની આજુબાજુ ભ્રમણકક્ષામાં ગોઠવાશે. ત્યારબાદ કૅસિનીનાં ઉપકરણો દ્વારા શનિનાં અવલોકનો લેવામાં આવશે અને તેના કૅમેરા દ્વારા શનિ અને તેની મેખલાઓની 3 લાખથી પણ વધારે તસવીરો લેવામાં આવશે. ચાર મહિના પછી નવે. 2004માં કૅસિની અંતરીક્ષયાનમાંથી ESA દ્વારા બનાવવામાં આવેલું ‘હાયગેન્સ’ (Huygens) નામનું અન્વેષક યાન (probe) શનિના ઉપગ્રહ ‘ટાઇટન’(Titan)ના મીથેનયુક્ત ઘટ્ટ વાતાવરણમાં ધીમે ધીમે ઊતરશે. 22 દિવસ ચાલનારી આ લાંબી અવરોહણપ્રક્રિયા દરમિયાન હાયગેન્સનાં ઉપકરણો ટાઇટનના વાતાવરણનાં જુદાં જુદાં ભૌતિક પરિબળોના આંકડા મેળવશે અને ‘કૅસિની’ને મોકલશે, જ્યાંથી એ આંકડા અનુકૂળ સમયે પૃથ્વી તરફ મોકલવામાં આવશે.

(2) મંગળ ગ્રહના અભ્યાસ માટે ‘માર્સ સર્વેયર-2’ ઈ. સ. 2001 દરમિયાન મોકલવામાં આવશે. આ અંતરીક્ષયાનનું ભ્રમણયાન મંગળની પ્રદક્ષિણા કરશે, જ્યારે બીજું અન્વેષક યાન ‘લૅન્ડર’ મંગળની ધરતી પર ઉતારવામાં આવશે. ‘લૅન્ડર’માં પણ અગાઉના ‘પાથફાઇન્ડર’ની જેમ એક નાની ગાડી (rover) રાખવામાં આવશે, જે મંગળની સપાટી ઉપર 100 કિમી. જેટલા લાંબા અંતર સુધી ફરી શકશે (પાથફાઇન્ડરમાં મૂકવામાં આવેલી ગાડી ફક્ત 100 મીટરના અંતરની મર્યાદામાં જ ફરી શકતી હતી). ‘લૅન્ડર’નાં સાધનો દ્વારા મંગળની સપાટી પરની જમીનના નમૂના એકઠા કરવામાં આવશે, જે ભવિષ્યના અંતરીક્ષયાનની મદદથી પૃથ્વી પર લાવવામાં આવશે.

(3) લઘુગ્રહોના અભ્યાસ અર્થે મોકલવામાં આવેલા ‘NEAR’ મિશન પછી ‘The Stardust’ મિશન અંતર્ગત એક અંતરીક્ષયાન પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવશે જે ઈ. સ. 2004માં ધૂમકેતુ વાઇલ્ડ-2 (Wild-2)ની ધૂળ પૃથ્વી પર પાછી લાવશે.

એકવીસમી સદીના પહેલા દસકામાં દેખાનારા ધૂમકેતુઓના અભ્યાસ માટે જુલાઈ, 2002 દરમિયાન ‘કૉન્ટૂર’ (Contour) ઉપગ્રહ પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવશે. આ ઉપગ્રહ નીચે જણાવેલા ત્રણ ધૂમકેતુઓની નજીકથી પસાર થઈને એ ધૂમકેતુઓની નાભિ(nuclei)નાં વર્ણપટીય અવલોકનો તથા તસવીરો લેશે અને એની ધૂળ વિશે માહિતી મેળવશે. નવેમ્બર 2003માં ધૂમકેતુ Enke, જૂન 2006માં Schwassmann Wachmann3 ધૂમકેતુ તથા ઑગસ્ટ 2008માં ધૂમકેતુ d’Arrestની માહિતી મેળવશે.

(4) આંતરગ્રહીય અંતરીક્ષમાં સૌર પવનના વીજભારયુક્ત કણો એકઠા કરીને તેનું પૃથક્કરણ કરવા માટે પૃથ્વી પર લાવવાના હેતુથી એક અંતરીક્ષયાન જાન્યુ. 2001 દરમિયાન પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવશે. સૌર પવનના કણો વિશેની આ માહિતી સૂર્ય અને ગ્રહોની ઉત્પત્તિ અંગેના સિદ્ધાંતોને ચકાસવા માટે ઉપયોગી થશે.

(5) ‘નાસા’ના ‘લ્યૂનર પ્રૉસ્પેક્ટર’ ઉપગ્રહની મદદથી જાણવા મળ્યું છે કે ચંદ્રના ઉત્તર અને દક્ષિણ ધ્રુવની વિશાળ જમીનની નીચે અડધા મીટરની ઊંડાઈએ અબજો ટન પાણીના બરફનું અસ્તિત્વ છે. ભવિષ્યનાં સ-માનવ અંતરીક્ષ અન્વેષણો તથા ચંદ્ર પરની વસાહત માટે આ બરફનું ઉત્ખનન કરીને તેમાંથી પાણી, હવા તથા રૉકેટ માટે હાઇડ્રોજન અને ઑક્સિજનનું બળતણ મેળવી શકાશે. જોકે આ બરફના મોટા જથ્થાને ખોદી કાઢવા માટે એવા પ્રકારનાં યંત્રો વિકસાવવાં પડશે જે અત્યંત નીચા અને અત્યંત ઊંચા તાપમાને કાર્ય કરી શકે. અલબત્ત, આ બધી વાતો અત્યારે કલ્પનાકથા જેવી લાગે છે. પરંતુ, છેલ્લાં 40 વર્ષમાં અંતરીક્ષ ટૅકનૉલોજીના ક્ષેત્રમાં થયેલી અસાધારણ પ્રગતિને ધ્યાનમાં રાખતાં ચંદ્રના બરફના ઉત્ખનનની વાત તદ્દન અસંભવિત નથી લાગતી.

ખગોળશાસ્ત્રીય અન્વેષણો : (1) એક્સ-કિરણ ખગોળશાસ્ત્રના અભ્યાસમાં ક્રાંતિકારક પરિવર્તનો લાવી શકે તેવો યુરોપનો ‘X-ray Multi-Mirror’ (XMM) ઉપગ્રહ 1999માં એરિયન-5 રૉકેટ દ્વારા પ્રક્ષેપિત થયો છે. અગાઉનાં એક્સ-કિરણ દૂરબીનોની સરખામણીમાં XMM ઉપગ્રહનાં દૂરબીનોની ખાસિયત એ છે કે તે દ્વારા 120 ચોમી. ક્ષેત્રફળમાં દર કલાકે ઘણી મોટી સંખ્યામાં એક્સ-કિરણો ગ્રહણ કરી શકાશે. આનો મુખ્ય લાભ એ થશે કે એક્સ-કિરણોના ઘણા શક્તિશાળી સ્રોતોનું પૃથક્કરણ ઝડપથી થઈ શકશે તથા ઘણા ઝાંખા સ્રોતો (જે પહેલાં શોધવા અશક્ય હતા.) શોધીને તેમની લાક્ષણિકતાઓ જાણી શકાશે. XMM ઉપગ્રહનાં ત્રણ દૂરબીનોની રચનામાં અત્યંત ચોકસાઈપૂર્વક બનાવેલાં 58 દર્પણો મૂકવામાં આવ્યાં છે, જેની મદદથી મોટી સંખ્યામાં એક્સ-કિરણો ગ્રહણ કરીને તેમને ચોકસાઈથી કેન્દ્રિત કરી શકાશે. આ ઉપરાંત, તેની સાથે દૃશ્યમાન પ્રકાશનાં પણ દૂરબીન છે, જેની સમાંતર મદદથી ગૅમા-કિરણ વિસ્ફોટોના ઉદગમ-સ્રોતો ઓળખી શકાશે.

XMM ઉપગ્રહને અત્યંત લંબ-વર્તુળાકાર કક્ષામાં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવશે. આ કક્ષામાં એ ઉપગ્રહ પૃથ્વીથી એક લાખ કિમી. દૂર પૃથ્વીના વિકિરણ-પટ્ટાની તદ્દન બહાર દક્ષિણ દિશામાં ખાસ્સો સમય રહેશે અને એક્સ-કિરણ સ્રોતોનાં અવલોકનો લઈ શકશે.

(2) એક્સ-કિરણ ખગોળશાસ્ત્રના ક્ષેત્રમાં ‘નાસા’નો ઉપગ્રહ ‘Advanced X-ray Astrophysics Facility’ (AXAF) પણ એક મોટું દૂરબીન ધરાવે છે. આ ઉપગ્રહ દ્વારા જુદી જુદી શક્તિ ધરાવતાં એક્સ-કિરણોનો વર્ણપટ અને તેના સ્રોતની તસવીર મેળવી શકાશે. આ તસવીરોનું રૈખિક વિભેદન (spatial resolution) ઘણું ઊંચું હશે. AXAF અને XMM ઉપગ્રહો એકબીજાના પૂરક બની રહેશે. AXAFને ‘ચંદ્ર’  નામ આપવામાં આવ્યું છે. એ જાણીતા ખગોળવિદ્ અને નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા ડૉ. સુબ્રહ્મણ્યમ્ ચંદ્રશેખરના નામનું સંક્ષિપ્ત રૂપ છે.

આ રીતે, એકવીસમી સદીની શરૂઆતમાં એક્સ-કિરણ અને ગૅમા-કિરણ ખગોળશાસ્ત્રમાં ઉપર્યુક્ત ઉપગ્રહો અને એ પહેલાંના જુદા જુદા ઉપગ્રહો દ્વારા ઘણી પ્રગતિ થઈ શકશે.

ભૂ–ભૌતિકીય ઉપગ્રહો : પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને સૌર પવન વચ્ચે થતી ભૌતિક પ્રક્રિયાથી પૃથ્વીનું ચુંબક-મંડળ (magnetosphere) રચાય છે. ચુંબક-મંડળની અંદર થતા ફેરફારો અને ચુંબકીય તોફાનો(magnetic storms)ની પ્રક્રિયાને સમજવા માટે ‘નાસા’ના ત્રણ ઉપગ્રહો ઈ. સ. 2000થી 2004 વચ્ચે પ્રક્ષેપિત કરવાની યોજના છે.

અંતરીક્ષનો ભંગાર : અનેક ઉપગ્રહો પ્રક્ષેપિત થયા પછી હવે પૃથ્વીના નજીકના અંતરીક્ષમાં ભંગારની માત્રા એટલી હદે વધી ગઈ છે કે અંતરીક્ષ મથકો અને ઉપગ્રહો સાથે ભંગારની અથડામણની સંભવિતતા પહેલાં કરતાં ઘણી વધી ગઈ છે. આ ભંગારમાં નાનામોટા લાખો ટુકડાઓ છે, જેમાંના 5 મિમી. કે તેથી મોટા ફક્ત 8,000 જેટલા ટુકડાઓ જ ભૂમિ-સ્થિત સાધનો દ્વારા પારખી શકાય છે. આ ભંગારને સાફ કરવાનું અશક્ય છે. નજીકના અંતરીક્ષનો મોટાભાગનો ભંગાર મહત્તમ સૌર પ્રક્રિયાશીલતાનાં વર્ષો દરમિયાન વાતાવરણમાં પ્રવેશીને બળી જાય છે, પરંતુ દર વર્ષે સંખ્યાબંધ ઉપગ્રહોના પ્રક્ષેપન સાથે ભંગાર વધતો જાય છે. ભવિષ્યમાં ‘આંતરરાષ્ટ્રીય અંતરીક્ષ મથક’ કાર્ય કરતું થઈ જશે, પછી અંતરીક્ષ ભંગારને લીધે તેને નુકસાન થાય એની સંભવિતતા પણ ઘણી વધારે છે, કારણ કે આ અંતરીક્ષ મથક અને તેની સૌર પૅનલો ખૂબ મોટી છે. આ પરિસ્થિતિને ધ્યાનમાં રાખીને અત્યારે ‘નાસા’ અને અમેરિકાના સંરક્ષણ વિભાગ દ્વારા અંતરીક્ષ ભંગાર અંગે બની શકે તેટલી વધારે જાણકારી મેળવવા માટે પ્રયાસો શરૂ કરવામાં આવ્યા છે. અમેરિકાના સંરક્ષણ વિભાગની ત્રણે પાંખો (લશ્કર, હવાઈ દળ અને નૌકા દળ) દ્વારા દુનિયાભરમાં 16 સ્થાનો પર સ્થાપવામાં આવેલાં 31 રડાર મથકો અને પ્રકાશીય સાધનો દ્વારા અંતરીક્ષના ભંગાર વિશે આંકડા મેળવીને તેની વિસ્તૃત યાદી તૈયાર કરવામાં આવે છે. જોકે આ માહિતીની મદદથી અંતરીક્ષના ભંગાર સાથેની અથડામણ ટાળી શકાય તેમ નથી.

કાર્ય કરતા અટકી ગયા હોય તેવા નકામા ઉપગ્રહોને ઓછા ખર્ચે નીચે લાવવા માટે એક નવો ઉપાય સૂચવવામાં આવ્યો છે. આ ઉપાયમાં ઉપગ્રહની અંદર 10 કિમી. લાંબું તારનું દોરડું રાખવામાં આવશે. જ્યારે ઉપગ્રહને તેની કક્ષામાંથી નીચે લાવવો હોય ત્યારે આ દોરડાને ઉખેળીને નીચે લબડાવવામાં આવશે. પૃથ્વીના ચુંબકીય બળને કાપીને પસાર થતા આ દોરડામાં એક ઍમ્પિયર જેટલો વિદ્યુત-પ્રવાહ ઉત્પન્ન થશે, અને આ વિદ્યુત-પ્રવાહ અને ચુંબકીય બળ વચ્ચેની પ્રક્રિયાને લીધે ઉપગ્રહની ગતિ ઓછી થતી જશે અને તેથી તે ધીમે ધીમે નીચે આવતો જશે અને અંતે વાતાવરણમાં પ્રવેશીને બળી જશે. આ અંગેનો એક અખતરો 1996માં કરવામાં આવ્યો હતો, જેમાં પૂરેપૂરું ઉખેળાયા પહેલાં જ કોઈ કારણથી દોરડું તૂટી ગયું હતું. આ અંગેનો બીજો પ્રયોગ 1998ના અંતમાં કે 1999ની શરૂઆતમાં કરવાની યોજના હતી. આ રીતે 780 કિમી.ની કક્ષામાં ફરતો ઉપગ્રહ એક વર્ષ કરતાં ઓછા સમયમાં જ નીચે આવી જશે એવી ગણતરી છે.

ભાવિ કાર્યક્રમોનું સ્વરૂપ દ્વિપાંખિયું રહ્યું છે. એક તરફ ખગોળશાસ્ત્રને લગતી વધુ ને વધુ માહિતી મેળવવા બાહ્ય સૂર્યમંડળના ગ્રહોનું વધુ ચોકસાઈભર્યું અવલોકન અને સૂર્યમંડળની બહાર અવકાશયાન દ્વારા મનુષ્યને મોકલવાના વિચારો છે, જ્યારે બીજી તરફ આ નવી વિદ્યાને માનવોપયોગી કાર્યક્રમો દ્વારા કેવી રીતે વધુ અને વધુ સાંકળવી તેના વિચારો છે. અવકાશ અન્વેષણો ઘણાં જ ખર્ચાળ હોવાથી આર્થિક કારણો આ વિચારસરણીઓને ઘણી અસર કરે છે. રાજકીય અને સામાજિક કારણો પણ ભાવિ કાર્યક્રમોના ઘડતરમાં અગત્યનો ભાગ ભજવી રહ્યાં છે.

વૉયેજર-1 અને 2ના સફળ પ્રયોગો પછી હવે ગુરુની ફરતો કૃત્રિમ ઉપગ્રહ મૂકવાના વિચારો તથા ગુરુના વાતાવરણમાં ઊતરી માહિતી આપે તેવાં સંશોધનયંત્રો વિકસાવવાના કાર્યક્રમો વિચારણા હેઠળ છે. બીજા ગ્રહો અને તેના ચંદ્રો ઉપર મનુષ્યને મોકલતા પહેલાં અવકાશમાં પૃથ્વી નજીક વસાહતો અને અવલોકન માટે અવકાશ પ્લૅટફૉર્મ સ્થાપવાનું શક્ય બનાવવું આવશ્યક છે. આ માટે અમેરિકન સ્પેસ-શટલ તેમજ સોવિયેટ સોયૂઝ અને સેલ્યુત અંતરીક્ષયાનો પ્રથમ સોપાન જેવાં છે. આગળ તેમાં કેવા સુધારાવધારા કરી અવકાશ પ્લૅટફૉર્મ બાંધવાની સિદ્ધિ પ્રાપ્ત કરવા અમેરિકા અને રશિયા કટિબદ્ધ છે તે દેખાશે. આ પ્રયત્નોમાં અમેરિકાએ બીજા દેશોને સંયુક્ત કાર્યક્રમની રચના માટે આમંત્ર્યા છે.

અંતરીક્ષવિદ્યાના ઉપયોગોમાં વધુ શક્તિશાળી અને ભૂમિસંપત્તિ ઉપરાંત સમુદ્ર વિશે પણ માહિતી આપી શકે તેવા દૂર-સંવેદન ઉપગ્રહોનો વિકાસ થઈ રહ્યો છે. કાર્બનવાયુનું વાતાવરણમાં વધતું જતું પ્રમાણ, પ્રદૂષણની દેખભાળ, આપત્તિનો સામનો કરવા તથા આપત્તિઓનું અગાઉથી અને જલદીથી માહિતી-પ્રસારણ વગેરે કામોમાં અવકાશયાનનો ઉપયોગ કરવાના પ્રયોગો પણ સફળતાપૂર્વક આગળ વધી રહ્યા છે.

પરંતપ પાઠક

પ્ર. દી. અંગ્રેજી

સુશ્રુત પટેલ

પ્રફુલ્લ દ. ભાવસાર