স্পেস এলিভেটর ভেঙ্গে গেলে কি হবে

সিরিজের প্রথমটিতে ভিত্তি সিরিজ অ্যাপল টিভিতে, আমরা একটি সন্ত্রাসীকে গ্যালাকটিক সাম্রাজ্য দ্বারা ব্যবহৃত স্পেস লিফট ধ্বংস করার চেষ্টা করতে দেখি। এটি মহাকাশ লিফটের পদার্থবিদ্যা সম্পর্কে কথা বলার এবং বিস্ফোরিত হলে কী ঘটবে তা নিয়ে ভাবার একটি দুর্দান্ত সুযোগ বলে মনে হচ্ছে। (টিপ: এটি ভাল হবে না।)

লোকেরা পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল থেকে কিছু বের করতে পছন্দ করে: এটি আমাদের অনুমতি দেয় বায়ু উপগ্রহ, ক স্পেস স্টেশন, জিপিএস স্যাটেলাইট, আর যদি জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ. কিন্তু আপাতত, মহাকাশে বস্তু উৎক্ষেপণের জন্য আমাদের একমাত্র বিকল্প হল এটিকে একটি নিয়ন্ত্রিত রাসায়নিক বিস্ফোরণের সাথে আবদ্ধ করা, যাকে আমরা সাধারণত “রকেট” বলি।

আমাকে ভুল বুঝো না, ক্ষেপণাস্ত্র শান্ত, কিন্তু তারা উভয়ই ব্যয়বহুল এবং অদক্ষ। 1 কিলোগ্রামের একটি বস্তু সন্নিবেশ করতে কি লাগে তা দেখা যাক নিম্ন পৃথিবীর কক্ষপথ (LEO)। এটি পৃথিবীর পৃষ্ঠ থেকে প্রায় 400 কিলোমিটার উপরে অবস্থিত, যেখানে আন্তর্জাতিক মহাকাশ স্টেশন অবস্থিত। এই বস্তুটিকে কক্ষপথে আনার জন্য আপনাকে দুটি জিনিস করতে হবে। প্রথমে আপনাকে এটি 400 কিলোমিটার বাড়াতে হবে। কিন্তু বস্তুর উচ্চতা বাড়ালে তা বেশিক্ষণ মহাকাশে থাকবে না। তিনি কেবল পৃথিবীতে ফিরে আসবেন। সুতরাং, দ্বিতীয়ত, LEO-তে এই জিনিসগুলি রাখার জন্য, তাকে সত্যিই দ্রুত অগ্রসর হতে হবে।

শক্তির একটি সংক্ষিপ্ত বিবরণ: দেখা যাচ্ছে যে আমরা একটি সিস্টেমে যে পরিমাণ শক্তি রাখি (আমরা একে কাজ বলি) সেই সিস্টেমে শক্তির পরিবর্তনের সমান। আমরা গাণিতিকভাবে বিভিন্ন ধরনের শক্তির মডেল করতে পারি। গতিশক্তি হল সেই শক্তি যা একটি বস্তুর গতি অনুসারে ধারণ করে। এভাবে কোনো বস্তুর গতি বাড়ালে তার গতিশক্তি বৃদ্ধি পাবে। মহাকর্ষের সম্ভাব্য শক্তি বস্তু এবং পৃথিবীর মধ্যে দূরত্বের উপর নির্ভর করে। এর মানে হল যে কোনো বস্তুর উচ্চতা বাড়ালে অভিকর্ষের সম্ভাব্য শক্তি বৃদ্ধি পায়।

সুতরাং ধরুন আপনি একটি রকেট ব্যবহার করতে চান একটি বস্তুর মহাকর্ষীয় সম্ভাব্য শক্তি বাড়ানোর জন্য (এটিকে সঠিক উচ্চতায় তুলতে) এবং এর গতিশক্তি বাড়াতে (এর গতি বাড়াতে)। কক্ষপথে যাওয়া উচ্চতার চেয়ে গতির উপর নির্ভর করে। মাত্র 11 শতাংশ শক্তি মহাকর্ষীয় সম্ভাব্য শক্তিতে থাকবে। বাকিটা গতিশীল হবে।

এই 1-কিলোগ্রাম বস্তুটিকে কক্ষপথে চালু করার জন্য মোট শক্তির প্রয়োজন হবে প্রায় 33 মিলিয়ন জুল। তুলনা করার জন্য, আপনি যদি মেঝে থেকে একটি পাঠ্যপুস্তক নেন এবং এটি টেবিলে রাখেন তবে এটি প্রায় 10 জুল লাগে। কক্ষপথে যেতে আরও শক্তির প্রয়োজন।

কিন্তু আসলে সমস্যাটা আরও কঠিন। রাসায়নিক ক্ষেপণাস্ত্রের সাহায্যে সেই 1-কিলোগ্রাম বস্তুটিকে কক্ষপথে উৎক্ষেপণ করার জন্য কেবলমাত্র শক্তির প্রয়োজন হয় না, তবে ক্ষেপণাস্ত্রগুলিকে LEO-তে যাওয়ার জন্য জ্বালানীও বহন করতে হবে। এই জ্বালানী পোড়া না হওয়া পর্যন্ত, এটি কেবলমাত্র পেলোডের জন্য একটি অতিরিক্ত ভর, যার অর্থ তাদের এই জ্বালানী চালাতে হবে। আরও বেশি জ্বালানী অনেক বাস্তব জীবনের রকেটের জন্য, মোট ভরের 85% পর্যন্ত সহজভাবে জ্বালানী হতে পারে। এই সুপার অদক্ষ.

যদি আপনার বস্তু একটি রাসায়নিক রকেটের উপর নিক্ষিপ্ত হওয়ার পরিবর্তে মহাকাশে পৌঁছায় এমন একটি তারের উপর অবতরণ করতে পারে? স্পেস লিফটের ক্ষেত্রেও তাই হবে।

স্পেস লিফটের বুনিয়াদি

ধরুন আপনি 400 কিলোমিটার উঁচু একটি বিশাল টাওয়ার তৈরি করছেন। আপনি লিফটটিকে শীর্ষে নিয়ে যেতে পারেন এবং তারপরে আপনি মহাকাশে থাকবেন। সহজ, তাই না? না সত্যিই না.

প্রথমত, আপনি সহজে ইস্পাত থেকে এই ধরনের কাঠামো তৈরি করতে পারবেন না; ওজন টাওয়ারের নীচের অংশগুলিকে সংকুচিত করার সম্ভাবনা রয়েছে। উপরন্তু, এটি উপাদান একটি বড় পরিমাণ প্রয়োজন হবে।

তবে এটি সবচেয়ে বড় সমস্যা নয় – গতি নিয়ে এখনও সমস্যা রয়েছে। (মনে রাখবেন, কক্ষপথে যাওয়ার জন্য আপনাকে সত্যিই দ্রুত অগ্রসর হতে হবে।) আপনি যদি পৃথিবীর নিরক্ষরেখায় ভিত্তি সহ একটি 400-কিলোমিটার টাওয়ারে দাঁড়িয়ে থাকেন তবে আপনি সত্যিই নড়তেন, কারণ গ্রহটি ঘুরছে — ঠিক যেমন গতির গতি একটি ঘূর্ণায়মান চাঁদের প্রান্তে একজন মানুষ। কারণ পৃথিবী দিনে একবার ঘোরে (নাক্ষত্রিক এবং সিনোডিক ঘূর্ণনের মধ্যে পার্থক্য রয়েছে) এর কৌণিক বেগ 7.29 x 10^-5 রেডিয়ান প্রতি সেকেন্ড।

কৌণিক বেগ রৈখিক বেগ থেকে আলাদা। এটি ঘূর্ণন গতির একটি পরিমাপ যা আমরা সাধারণত গতি বলে মনে করি – একটি সরলরেখায় চলন্ত। (রেডিয়ান হল ডিগ্রীর পরিবর্তে ঘূর্ণন দ্বারা ব্যবহৃত পরিমাপের একক।)

একটি পার্টিতে ঘুরতে ঘুরতে যদি দুজন লোক থামে, তবে তাদের উভয়েরই একই কৌণিক বেগ থাকবে। (ধরুন এটি প্রতি সেকেন্ডে 1 রেডিয়ান।) যাইহোক, ঘূর্ণনের কেন্দ্র থেকে দূরে থাকা একজন ব্যক্তি দ্রুত অগ্রসর হবে। ধরুন একজন ব্যক্তি কেন্দ্র থেকে 1 মিটার দূরে এবং অন্যজন কেন্দ্র থেকে 3 মিটার দূরে। তাদের গতি হবে যথাক্রমে 1 m/s এবং 3 m/s. একই জিনিস ঘূর্ণায়মান পৃথিবীর সাথে কাজ করে। পৃথিবীর আবর্তন আপনাকে গ্রহের চারপাশে কক্ষপথে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় কক্ষপথের গতি দেয় বলে যথেষ্ট দূরে যাওয়া সম্ভব।

সুতরাং আসুন 400 কিলোমিটার টাওয়ারের উপরে দাঁড়িয়ে থাকা একজন ব্যক্তির উদাহরণে ফিরে যাই। তারা কি কক্ষপথে থাকার জন্য পৃথিবী থেকে যথেষ্ট দূরে? পৃথিবীর সম্পূর্ণ ঘূর্ণনের জন্য তাদের কৌণিক বেগ হবে প্রতিদিন 2π রেডিয়ান। এটি খুব দ্রুত মনে হতে পারে না, তবে বিষুবরেখায়, এই ঘূর্ণনটি আপনাকে প্রতি সেকেন্ডে 465 মিটার গতি দেয়। এটি ঘন্টায় 1,000 মাইলেরও বেশি। যাইহোক, এটি এখনও যথেষ্ট নয়। সেই উচ্চতায়, কক্ষপথের গতি (কক্ষপথে থাকার জন্য প্রয়োজনীয় গতি) প্রতি সেকেন্ডে 7.7 কিলোমিটার বা ঘণ্টায় 17,000 মাইলের বেশি।

প্রকৃতপক্ষে, আরেকটি কারণ রয়েছে: পৃথিবী থেকে দূরত্ব বাড়ার সাথে সাথে কক্ষপথের বেগ হ্রাস পায়। আপনি যদি পৃথিবীর পৃষ্ঠ থেকে 400-800 কিমি উচ্চতা থেকে উঠে যান, তাহলে কক্ষপথের গতি 7.7 কিমি/ঘণ্টা থেকে 7.5 কিমি/ঘন্টা কমে যায়। এটি একটি বড় পার্থক্য বলে মনে হচ্ছে না, তবে মনে রাখবেন যে আসলেই গুরুত্বপূর্ণ তা হল কক্ষপথের ব্যাসার্ধ, এবং শুধুমাত্র পৃথিবীর পৃষ্ঠের উপরে উচ্চতা নয়। তাত্ত্বিকভাবে, আপনি কক্ষপথ থেকে এক ধাপ দূরে একটি জাদু টাওয়ার তৈরি করতে পারেন, তবে এটি 36,000 কিলোমিটার উচ্চ হওয়া উচিত। এটা হবে না।