இரட்டை ஆய்வுக் கலங்கள், இரண்டு வெவ்வேறு விதிகள்

ஆகஸ்ட் 2012-இல், இரண்டு ஒரேமாதிரியான விண்கலங்கள் ஒன்றாகப் பூமியிலிருந்து புறப்பட்டன: நம் கோளைச் சூழ்ந்துள்ள கதிர்வீச்சு வளையங்களை ஆய்வு செய்யக் கட்டப்பட்ட வான் ஆலன் ஆய்வுக் கலங்கள், A மற்றும் B. அவை அதே எண்கோண வடிவம், அதே நான்கு சூரியத் தகடுகள், 10.2 பாகை சாய்ந்த அதே மிக நீள்வட்டச் சுற்றுப்பாதை ஆகியவற்றைப் பகிர்ந்துகொண்டன. அறிவியல் பணி முடிந்ததும், கலம் B 19 ஜூலை 2019 அன்றும், கலம் A 18 அக்டோபர் 2019 அன்றும் அணைக்கப்பட்டன. பணிக்கு முன் செய்யப்பட்ட முன்கணிப்புகளின்படி, இரண்டும் 2034 வரை சுற்றுப்பாதையில் இருந்திருக்க வேண்டும்.

நடந்தது அதுவல்ல. கலம் A 11 மார்ச் 2026 அன்று வளிமண்டலத்துக்குள் மீண்டும் நுழைந்தது. கலம் B இன்னும் சுற்றுப்பாதையில் உள்ளது — சில மாதங்கள் முன்பே அணைக்கப்பட்டிருந்தும். ஒரே சுற்றுப்பாதையில் ஏவப்பட்டு, ஒரே விண்வெளி வானிலையில் நனைந்த இரண்டு இரட்டையர்கள் எப்படி இவ்வளவு வேறுபட்ட ஆயுட்காலங்களுடன் முடிவடைகின்றன?

மீட்டுருவாக்கப்பட்ட எட்டு ஆண்டுச் சுற்றுப்பாதைகள்

இந்தியாவின் திருவனந்தபுரத்தில் உள்ள விக்ரம் சாராபாய் விண்வெளி மையம், இந்திய விண்வெளி அறிவியல் தொழில்நுட்ப நிறுவனம் ஆகியவற்றைச் சேர்ந்த ஆயிஷா அஷ்ருஃப் மற்றும் சக ஊழியர்கள், பொதுச் சுற்றுப்பாதைத் தரவிலிருந்து, ஒவ்வொரு 15 வினாடிக்கும் ஒரு புள்ளியாக, ஒவ்வொரு கலத்தின் பாதையையும் மீட்டுருவாக்கினர். ஒவ்வொரு நிலைக்கும், அந்தக் கணத்தில் சூரியனின் செயல்பாட்டையும் பூமியின் காந்தப்புலச் செயல்பாட்டையும் கொண்டு, மேல் வளிமண்டலத்தின் — வெப்ப அடுக்கின் (thermosphere) — மெல்லிய காற்றின் அடர்த்தியை ஒரு வளிமண்டல மாதிரி மதிப்பிட்டது.

நீள்வட்டச் சுற்றுப்பாதைகளின் தாழ்வான பகுதியில், அண்மைநிலை (perigee) எனப்படும் பூமிக்கு மிக அருகிலுள்ள புள்ளிக்கு அருகே, கலங்கள் இந்த மெல்லிய காற்றை உரசிச் சென்றன. ஒவ்வொரு கடப்பும் அவற்றைச் சற்று மெதுவாக்கியது. இதுவே செயற்கைக்கோள்களைக் கீழே கொண்டுவரும் முதன்மை விசையான வளிமண்டல இழுவை (atmospheric drag).

தொடர்ந்து வளரும் ஒரு சிறிய இடைவெளி

2022 வரை, இரண்டு கலங்களும் இணையாகவே மாறின. ஆனால் 2021 முதல், அவற்றின் அண்மைநிலைகள் விலகத் தொடங்கின. விந்தையாக, முதலில் கலம் B-தான் ஆழமாக இறங்கியது — A-இன் 200-க்கு எதிராகச் சுமார் 180 கிலோமீட்டர் — ஆனால் கலம் A அதிக நேரம் தாழ்வாகவே இருந்தது: அதன் அண்மைநிலை ஒவ்வொரு சுழற்சியின் அடிப்பகுதி அருகே தங்கியது.

மேலே: கலம் A (அடர் சிவப்பு), B (நீலம்) ஆகியவற்றின் சுற்றுப்பாதை அளவுகளும் அவற்றின் வேறுபாடும் (இளஞ்சிவப்பு). கீழே: அவற்றின் அண்மைநிலை உயரம். நிழலிட்ட பட்டைகள்: இடைவெளி தாவும் கட்டங்கள்; ஆரஞ்சுக் கோடு: மே 2024 புயல். — படம் 1, Ashruf மற்றும் பலர் (2026), arXiv:2610.05372.

2022-இன் இறுதியிலிருந்து, இடைவெளி தெளிவானது. கலம் A-இன் அண்மைநிலை சுமார் 190 கிலோமீட்டருக்குக் கீழே இறங்கியது; B-இனுடையது மேலேயே இருந்தது. 2023-இன் நடுப்பகுதிக்கும் 2025-க்கும் இடையே, A சுமார் 160 கிலோமீட்டர் வரையும், B சுமார் 180 வரையும் இறங்கின. உரையின்படி, 2025-க்குள் கலம் A, 263 கிலோமீட்டருக்குக் கீழே தன் இரட்டையைவிட சுமார் 39 மணிநேரம் அதிகமாகக் கழித்திருந்தது.

ஒரே உயரத்தில் இருந்தாலும், இரண்டு கலங்களும் இனி ஒரே காற்றைச் சந்திக்கவில்லை: இப்போது அவை தாழ் வளிமண்டலத்தை வெவ்வேறு அட்சரேகைகள், தீர்க்கரேகைகள், நாளின் வெவ்வேறு நேரங்களில் கடந்தன. அதே சூரியன், அதே புயல்கள், ஆனால் அதே வளிமண்டலம் அல்ல.

இழுவையின் விஷச் சுழல்

கீழே செல்லச் செல்லக் காற்று மிக வேகமாக அடர்த்தியாகிறது. தாழ்வில் சற்று அதிக நேரம் என்றால் மிக அதிக இழுவை. அதிக இழுவை சுற்றுப்பாதையைத் தாழ்த்துகிறது; அது கலத்தைக் காற்று இன்னும் அடர்த்தியாக உள்ள இன்னும் கீழான இடத்துக்குக் கொண்டுவருகிறது. இந்த வலுப்படுத்தும் பின்னூட்டத்தை (amplifying feedback) கதையின் இதயமாக ஆசிரியர்கள் விவரிக்கின்றனர்: தன்னைத் தானே ஊட்டிக்கொள்ளும் ஒரு சிறிய தொடக்க வேறுபாடு.

முடுக்கிகளாகப் புயல்கள்

விண்வெளி வானிலையும் அதே திசையில் தள்ளியது:

• அக்டோபர் 2022-இல், மிதமான புவிகாந்தப் புயல்களின் ஒரு தொடர், இடைவெளியின் முதல் தெளிவான தாவலுடன் ஒத்துப்போகிறது. அப்போது கலம் A ஏற்கனவே 180 கிலோமீட்டருக்கு அருகில் இருந்தது, B 200-க்கு மேல். பிப்ரவரி 2022-இல் ஒரு மிதமான புயல், 200 கிலோமீட்டர் அருகே காற்றை உப்பச் செய்து, ஏற்கனவே 38 ஸ்டார்லிங்க் செயற்கைக்கோள்களின் இழப்புக்குக் காரணமானதை ஆசிரியர்கள் நினைவூட்டுகின்றனர்.
• டிசம்பர் 2023-இலும், பின்னர் மார்ச், ஆகஸ்ட் 2024-இலும் ஏற்பட்ட வலுவான புயல்கள் ஒவ்வொன்றும் இடைவெளியின் புதிய விரிவுடன் ஒத்துப்போகின்றன.
• மே 2024-இன் “கேனன்” புயலின்போது, B-யுடையது அல்ல, கலம் A-இன் மீட்சி மெதுவாக்கப்பட்டதாகத் தெரிகிறது. அப்போது இரண்டு கலங்களும் மாலையின் வெவ்வேறு நேரங்களில் கடந்தன; அது முக்கியமாக இருக்கலாம்.
• பின்னணியில் சூரியன் விழித்துக்கொண்டிருந்தது: புதிய சூரியச் சுழற்சியுடன் 2019 முதல் அதன் புற ஊதா வெளியீடு உயர்ந்து வருகிறது; அது மேல் வளிமண்டலத்தை அடர்த்தியாக்கி, சுற்றுப்பாதையின் ஒவ்வொரு சிறு வேறுபாட்டையும் அதிகச் செலவுமிக்கதாக்குகிறது.

நெரிசலான சுற்றுப்பாதைகளுக்கான பாடங்கள்

எந்த ஒரு புயலும் இதை விளக்கவில்லை: புயல்களாலும், ஆழத்துடன் காற்றின் அடர்த்தி செங்குத்தாக உயர்வதாலும் மீண்டும் மீண்டும் பெருக்கப்பட்ட சிறிய சுற்றுப்பாதை வேறுபாடுகளிலிருந்தே இந்த விலகல் விளைகிறது. ஆசிரியர்கள் தங்கள் கருவிகளின் வரம்புகளை ஒப்புக்கொள்கின்றனர் — புயல்களைக் குறைத்து மதிப்பிடும் ஒரு சராசரி வளிமண்டல மாதிரி, இறுதி வீழ்ச்சியின்போது மங்கலாகும் சுற்றுப்பாதைத் தரவு, கவனிக்கப்பட்டதுடன் பொருந்தப் பத்து மடங்கு குறைக்க வேண்டியிருந்த ஒரு கணக்கிடப்பட்ட ஆற்றல் இழப்பு. இருந்தும், கிட்டத்தட்ட ஒரேமாதிரியான சுற்றுப்பாதைகளில் உள்ள இரண்டு விண்கலங்கள் ஒரே வானத்தின் கீழ் மிக வேறுபட்ட ஆயுட்காலங்களுடன் முடிவடையலாம் என்று அவர்கள் முடிவுசெய்கின்றனர் — செயற்கைக்கோள்களும் விண்வெளிக் குப்பைகளும் எப்போது விழும் என்று முன்கணிப்பதற்கான ஒரு பாடம்.