रशियाने १९९३ मध्ये विक्री गोठवल्यानंतर भारताने स्वतःचे क्रायोजेनिक रॉकेट इंजिन बनवले, आणि ते यशस्वीपणे उडायला ५ जानेवारी २०१४ उजाडले

भारताचे पहिले स्वदेशी बनावटीचे क्रायोजेनिक इंजिन १५ एप्रिल २०१० रोजी उडले आणि प्रज्वलनानंतर एका सेकंदाहून जास्त वेळ जळत राहू शकले नाही, असे लोकसभेतील सरकारच्या स्वतःच्या उत्तरानुसार आहे. तोच टप्पा ५ जानेवारी २०१४ रोजी चालला, आणि इस्रोला तो बनवावाच का लागला, याचे उत्तर जुलै १९९३ मध्ये मॉस्कोने गोठवलेल्या एका रशियन करारापर्यंत जाते.

क्रायोजेनिक टप्पा द्रव हायड्रोजन आणि द्रव ऑक्सिजन जाळतो, जे उणे २५३ आणि उणे १८३ अंश सेल्सिअसलाच द्रव राहतात. २०१४ च्या उड्डाणासाठीच्या इस्रोच्या माहितीपत्रकात म्हटले आहे की अशा इंजिनाला इंधन पुरवणारे पंप सुमारे ४०,००० आरपीएम वेगाने फिरतात, आणि हे इंधन घन किंवा साठवता येणाऱ्या द्रव इंधनांपेक्षा जाळलेल्या प्रत्येक किलोमागे खूप जास्त जोर देते. भारताला हे GSLV साठी हवे होते, म्हणजे सुमारे दोन टन वजनाचे संदेशवहन उपग्रह जिओसिंक्रोनस ट्रान्सफर कक्षेत पोहोचवण्यासाठी रचलेल्या रॉकेटसाठी.

जानेवारी १९९१ चा करार आणि अमेरिकेचा आक्षेप

इस्रो आणि सोव्हिएत अंतराळ संस्था ग्लावकॉसमॉस यांनी १८ जानेवारी १९९१ रोजी एका करारावर सही केली, असे स्पेसटेक एशिया आपल्या २०१७ च्या इतिहासात सांगते; त्यात क्रायोजेनिक इंजिने आणि ती बनवण्याचे तंत्रज्ञान यांचा समावेश होता. रशियाने अखेर पुरवलेली इंजिने KVD-1 म्हणून ओळखली जात. ऑगस्ट १९९३ मधील यूपीआयच्या एका वृत्ताने हा करार १९९० चा म्हणून नोंदवला आणि त्याची किंमत ३५० दशलक्ष डॉलर सांगितली, म्हणजे वर्ष आणि किंमत या दोन्हींबद्दल वृत्तांत वेगवेगळे आहेत.

वॉशिंग्टनने क्षेपणास्त्रांच्या कारणावरून आक्षेप घेतला. यूपीआयने वृत्त दिले की अमेरिकेने मे १९९२ मध्ये इस्रो आणि ग्लावकॉसमॉसवर मर्यादित व्यापारी निर्बंध लादले. क्षेपणास्त्र तंत्रज्ञान नियंत्रण व्यवस्थेअंतर्गत (पाश्चात्त्य देशांमधील १९८७ ची निर्यात-नियंत्रण व्यवस्था) अमेरिकेची चिंता होती की हे तंत्रज्ञान आंतरखंडीय बॅलिस्टिक क्षेपणास्त्रांकडे वळवले जाऊ शकते. भारत आणि रशियाने उत्तर दिले की क्रायोजेनिक इंजिने त्या वापरासाठी अयोग्य आहेत आणि कोणताही देश त्यासाठी ती वापरत नाही. दोघांपैकी कोणीही त्या व्यवस्थेचा सदस्य नव्हता, तरी दोघांनीही तिची मार्गदर्शक तत्त्वे पाळू असे म्हटले होते.

१९९३ मध्ये विक्री कशी गोठवली गेली

बोरिस येल्तसिन यांनी जानेवारी १९९३ मध्ये नवी दिल्लीला भेट दिली आणि पुढे जाण्याचे वचन दिले, असे यूपीआयने वृत्त दिले. जुलैपर्यंत स्थिती उलटली होती. १६ जुलै १९९३ रोजी अमेरिकेच्या परराष्ट्र विभागाने रशियाशी झालेल्या कराराची घोषणा केली, आणि युनायटेड स्टेट्स इन्फर्मेशन एजन्सीने वृत्त दिले की भारताला प्रस्तावित इंजिन आणि तंत्रज्ञान विक्री गोठवण्यास रशियाने संमती दिली. रशिया १ नोव्हेंबर १९९३ पासून या व्यवस्थेचे नियम काटेकोरपणे पाळेल, आणि दोन्ही देश नागरी उपग्रह प्रक्षेपण आणि एका अंतराळ स्थानकावर सहकार्य करतील. अमेरिकी संघाचे नेतृत्व करणाऱ्या अंडर सेक्रेटरी ऑफ स्टेट लिन डेव्हिस यांनी सांगितले की गमावलेल्या भारतीय कराराची भरपाई अमेरिका रशियाला देत नव्हती.

यूपीआयने रशियाच्या घोषणेचा संबंध अध्यक्ष बिल क्लिंटन यांनी टोकियो येथील जी-७ शिखर परिषदेत येल्तसिन यांच्याकडे हा मुद्दा मांडण्याशी जोडला. १५ ऑगस्ट १९९३ रोजी, स्वातंत्र्यदिनाच्या भाषणात, पंतप्रधान पी. व्ही. नरसिंह राव म्हणाले की भारत दोन वर्षांत स्वतःचे क्रायोजेनिक तंत्रज्ञान विकसित करेल. त्या तंत्रज्ञानाचे पहिले यशस्वी उड्डाण जानेवारी २०१४ मध्ये झाले, वीस वर्षांहून अधिक काळानंतर.

सात टप्पे मागवले, तंत्रज्ञान हस्तांतरणाशिवाय

रशिया पूर्णपणे मागे हटला नाही. जुलै १९९४ च्या अखेरीस, भारताचे परराष्ट्र राज्यमंत्री रघुनंदन लाल भाटिया यांनी संसदेला सांगितले की रशिया सात क्रायोजेनिक इंजिने विकेल, सुरुवातीला चार आणि आणखी तीनवर पर्याय. “हे तंत्रज्ञान हस्तांतरणाशिवाय असेल,” ते म्हणाले, असे द मॉस्को टाइम्सने सांगितले. वृत्तपत्राने नोंदवले की हे सप्टेंबर १९९३ मधील भारतीय अंतराळ शास्त्रज्ञांच्या दाव्यांशी विसंगत होते, जेव्हा त्यांच्यापैकी एकाने सांगितले होते की इस्रोला इंजिनाची रेखाचित्रेही मिळाली होती.

त्या रशियन टप्प्यांनी GSLV ला अनेक वर्षे वाहून नेले. इस्रोचे अध्यक्ष के. राधाकृष्णन यांनी ऑक्टोबर २०१० मध्ये सांगितले की इस्रोने सात मागवले होते आणि पाच वापरले होते, असे प्रागमधील आंतरराष्ट्रीय अंतराळ परिषदेतून स्पेसफ्लाइट नाउने वृत्त दिले. याच वृत्तात म्हटले आहे की २००१ आणि २००७ मध्ये कक्षा गाठण्यातील किरकोळ अडचणींसाठी रशियन टप्प्याला दोष देण्यात आला होता.

इस्रोचा स्वतःचा क्रायोजेनिक अप्पर स्टेज प्रकल्प ते आयात केलेले टप्पे बदलण्यासाठी होता. स्पेसटेक एशिया इस्रोचा स्वतःचे इंजिन बनवण्याचा निर्णय १९९४ चा सांगते, आणि हे काम लिक्विड प्रोपल्शन सिस्टिम्स सेंटरच्या नेतृत्वाखाली झाले.

नंबी नारायणन प्रकरण

१९९४ मध्ये, केरळ पोलिसांनी एस. नंबी नारायणन यांना शासकीय गुपिते कायद्याखाली अटक केली, असे बार अँड बेंच सांगते. लाइव्हलॉ त्यांचे वर्णन इस्रोचे क्रायोजेनिक तंत्रज्ञानाचे प्रकल्प संचालक असे करते आणि म्हणते की त्यांना ५० दिवसांहून अधिक काळ ताब्यात ठेवण्यात आले. केंद्रीय अन्वेषण विभागाने तपास हाती घेतला, प्रकरण निराधार असल्याचे आढळले आणि समाप्ती अहवाल दाखल केला. १९९८ मध्ये सर्वोच्च न्यायालयाने पुढील तपासाचा आदेश देणारी केरळ सरकारची अधिसूचना रद्द केली.

१४ सप्टेंबर २०१८ रोजी सरन्यायाधीश दीपक मिश्रा यांच्या नेतृत्वाखालील तीन न्यायाधीशांच्या खंडपीठाने निकाल दिला. बार अँड बेंच तो उद्धृत करते: “फौजदारी कायदा कोणत्याही आधाराशिवाय गतिमान करण्यात आला.” न्यायालयाने केरळ राज्याला त्यांना आठ आठवड्यांत ५० लाख रुपये (५ दशलक्ष रुपये) देण्याचा आदेश दिला, आणि संबंधित अधिकाऱ्यांविरुद्ध कोणती पावले उचलता येतील याचा विचार करण्यासाठी सर्वोच्च न्यायालयाचे माजी न्यायाधीश डी. के. जैन यांच्या नेतृत्वाखाली समिती स्थापन केली. न्यायालयाने नोंदवले की ते अधिक भरपाईसाठी आपला दिवाणी दावा पुढे चालवू शकतात.

२०१० मधील दोन अपयशे

GSLV-D3 ने १५ एप्रिल २०१० रोजी पहिल्या भारतीय बनावटीच्या क्रायोजेनिक टप्प्यासह उड्डाण केले. ९ मार्च २०११ रोजी लोकसभेला सांगण्यात आले की प्रज्वलनानंतर एका सेकंदापलीकडे इंजिन ज्वलन टिकवू शकले नाही. स्पेसफ्लाइट नाउने कारण द्रव हायड्रोजन टर्बोपंपातील विसंगती असे सांगितले. सरकारने जी. माधवन नायर यांच्या नेतृत्वाखाली अकरा तज्ज्ञांची अपयश विश्लेषण समिती नेमली.

GSLV-F06 २५ डिसेंबर २०१० रोजी अयशस्वी ठरले, पण त्या उड्डाणात भारतीय नव्हे तर रशियाने पुरवलेला टप्पा होता. २३ फेब्रुवारी २०११ च्या लोकसभेतील उत्तरात म्हटले होते की रॉकेट ४७.५ सेकंदांपर्यंत सामान्यपणे वागले, मग दिशेतील चुका वाढत गेल्या आणि ५३.८ सेकंदांना ते तुटले. प्राथमिक कारण रशियन क्रायोजेनिक टप्प्याच्या तळाशी असलेल्या दहा जोडण्या (कनेक्टर) लवकर तुटल्या हे होते. त्या पहिल्या टप्प्याच्या इलेक्ट्रॉनिक्सपर्यंत नियंत्रण आदेश नेत होत्या. या प्रक्षेपणाला सुमारे ३०० कोटी रुपये (३ अब्ज रुपये) खर्च आला.

५ जानेवारी २०१४ पूर्वी काय बदलले

GSLV-D5 साठीच्या इस्रोच्या माहितीपत्रकात दुरुस्त्यांची यादी आहे. क्रायोजेनिक तापमानात बेअरिंग आणि आवरण कसे आकुंचन-प्रसरण पावते याचा विचार करून इंधन बूस्टर टर्बोपंपाची पुनर्रचना करण्यात आली, मुख्य इंजिन, दिशादर्शक इंजिने आणि गॅस जनरेटर यांचा प्रज्वलन क्रम बदलण्यात आला, आणि वातावरणातील उड्डाणात इंजिनाला झाकणारे खालचे आवरण आणि टप्प्याची वायर नलिका यांची पुनर्रचना करण्यात आली. इंजिनाने इस्रोच्या मुख्य इंजिन आणि उच्च-उंचीवरील चाचणी सुविधांमध्ये स्वीकृती चाचण्या पार केल्या.

GSLV-D5 ने २९ तासांच्या उलटगणतीनंतर ५ जानेवारी २०१४ रोजी १६:१८ भारतीय प्रमाणवेळेनुसार उड्डाण केले. १७ मिनिटे ५ सेकंदांनंतर त्याने १,९८२ किलोग्रॅम वजनाचा GSAT-14 उपग्रह नियोजित ट्रान्सफर कक्षेत पोहोचवला, असे इस्रोचे स्पेस इंडिया सांगते. स्वदेशी टप्प्याचे हे दुसरे उड्डाण होते. इस्रो म्हणते की मुख्य इंजिन आणि दोन दिशादर्शक इंजिने मिळून निर्वातात नाममात्र ७३.५५ kN इतका जोर देतात, आणि टप्पा नाममात्र ७२० सेकंद जळतो.

चांद्रयान-३ मागचे मोठे इंजिन

CE-20 हे एक वेगळे इंजिन आहे, जे मोठ्या LVM3 साठी बनवले गेले, ज्याला इस्रोने आधी GSLV Mk III म्हटले होते. इस्रो त्याला निर्वातात नाममात्र १८६.३६ kN जोर आणि ४४२ सेकंदांचा स्पेसिफिक इम्पल्स (इंजिनाची कार्यक्षमता मोजण्याचे इस्रोचे मापन) देते. त्याच्या २०१४ च्या नोंदींमध्ये त्याचे वर्णन गॅस जनरेटर चक्रावर चालणारे नवे भारतीय इंजिन असे केले आहे.

पहिली LVM3 चाचणी, १८ डिसेंबर २०१४ रोजी, निष्क्रिय, न चालणारा क्रायोजेनिक टप्पा घेऊन गेली. चालू टप्प्यासह पहिले उड्डाण, GSLV Mk III-D1, ५ जून २०१७ रोजी संध्याकाळी ५:२८ भारतीय प्रमाणवेळेनुसार GSAT-19 घेऊन श्रीहरिकोटाहून निघाले; ३,१३६ किलोग्रॅम वजनाचा तो उपग्रह तेव्हा भारतीय भूमीवरून सोडलेला सर्वांत जड उपग्रह होता. इस्रो म्हणते की २८ टनांच्या टप्प्याने अंदाजाप्रमाणे कामगिरी केली.

७ जुलै २०२६ च्या इस्रोच्या प्रसिद्धिपत्रकात म्हटले आहे की CE-20 ने सलग आठ LVM3 मोहिमांमध्ये काम केले आहे, ज्यात चांद्रयान-२, चांद्रयान-३ आणि तीन व्यावसायिक मोहिमा आहेत, आणि त्याने गगनयानसाठीच्या मानवी उड्डाणाच्या पात्रता आवश्यकता पूर्ण केल्या आहेत. चांद्रयान-३ १४ जुलै २०२३ रोजी १४:३५ भारतीय प्रमाणवेळेनुसार LVM3 M4 वरून निघाले, आणि त्यामुळे शक्य झालेल्या लँडिंगची कथा आमच्या चांद्रयान-३ लेखात आहे. व्यापक कार्यक्रम इस्रोच्या काटकसरी अभियांत्रिकीवरील लेखात आहे, आणि मानवी यानाच्या रॉकेटच्या योजना गगनयान लेखात आहेत.

भारताकडे अजूनही काय नाही

भारताचे अर्ध-क्रायोजेनिक इंजिन अजूनही चाचणीत आहे. SE2000 द्रव ऑक्सिजन आणि केरोसिन जाळते, २,००० kN जोराने, आणि ते SC120 नावाच्या टप्प्याला ऊर्जा देण्यासाठी आहे, जो LVM3 च्या L110 कोअर टप्प्याची जागा घेईल. इस्रो म्हणते की सुधारित क्रायोजेनिक टप्प्यासह यामुळे LVM3 ची जिओसिंक्रोनस ट्रान्सफर कक्षेतील क्षमता ४ टनांवरून ५ टनांवर जाईल. इंजिनाच्या पॉवर हेडची, ज्यात थ्रस्ट चेंबर वगळता प्रत्येक यंत्रणा आहे, पहिली हॉट टेस्ट २८ मार्च २०२५ रोजी झाली आणि २.५ सेकंद चालली. ५ सप्टेंबर २०२६ रोजी या मालिकेतील नववी चाचणी ३५ सेकंदांच्या प्रज्वलनात ५ सेकंद पूर्ण २०० टन जोराने चालली. इस्रोच्या प्रसिद्धिपत्रकात म्हटले आहे की SC120 अजूनही विकसित होत आहे आणि स्टार्ट टँकवरून रन टँकवर जाण्याची पद्धत नंतरच्या दीर्घ पॉवर हेड चाचण्या शक्य करण्यासाठी तपासून पाहण्यात आली.