વિમાનો હંસની ચાલે ઊડવા તૈયાર થઈ રહ્યાં છે!

વિમાનો હંસની ચાલે ઊડવા તૈયાર થઈ રહ્યાં છે!

વિજ્ઞાન સર્જનહાર અને એની રચનાઓ સમજવાનું એક મુખ્ય માધ્યમ છે. એણે રચેલી દરેક ચીજ, સૃષ્ટિ, જીવ અને પ્રવૃત્તિઓમાં ભારોભાર અને પુષ્કળ વિજ્ઞાન ભરેલું હોય છે.

તમે જોયું હશે કે ચોમાસું પૂરું થાય અને યુરોપ, રશિયા અને મધ્ય એશિયા તરફથી પક્ષીઓની વણઝાર ભારત તરફ અથવા કર્કવૃત્ત અને વિષુવવૃત્ત તરફ આવે છે. આકાશમાં ઊડતાં ડક, હંસ, કુંજલ જેવાં પક્ષીઓ રાતદિવસ એક ખાસ આકાર બનાવીને ઊડે છે અને તેની પાછળ બે તિરછી કટારમાં જાતપક્ષીઓ ઊડે છે. એથી આકાશમાં ફ શેઇપ રચાય છે. એમને જોઈને કોઈપણ બાળકના મનમાં જિજ્ઞાસા જાગે કે આવી અંગ્રેજીના વી આકારની આકૃતિમાં ખૂણો બનાવી બે હરોળમાં ઊડવાનું તેમને કોણે શિખવાડયું હશે?

લાખો વરસ અગાઉ ઉત્ક્રાંતિના સમયથી તેઓ વી શેઇપમાં ઊડવાનું શીખ્યાં છે. ખાસ કરીને ખૂબ દૂરનો પ્રવાસ કરતાં જળચર પક્ષીઓ ગીઝ, સ્વાન અને ડક આ રીતે ઊડે છે. પક્ષીઓ આ રીતે ઊડે ત્યારે તેઓની પાંખોના છેડેથી હવાનો પ્રવાહ ફંટાય તેના કારણે પક્ષીઓના સમૂહ વચ્ચે હળવા ભંવર અથવા હળવા ચક્રવાત જેવી રિંગ પેદા થાય છે. આ રિંગના ક્ષેત્રમાં પક્ષીઓ ખાસ બળ કે ઊર્જા વાપર્યા વગર ઊડી શકે છે. આગલું પક્ષી ઊડે અને તેનાથી જે હવા ખસેડાય છે તેનો ફાયદો પાછળનું બીજું, બીજાનો ત્રીજું, ત્રીજાનો ચોથું પક્ષી ઉઠાવતાં રહે છે. પક્ષીઓની પાંખમાં અલુલા તરીકે ઓળખાતી પાંખોનો એક નાનકડો અલગ સમૂહ હોય છે જે હવાને વધુ નજીક લાવે છે જેથી પણ પક્ષી સિફતપૂર્વક અને લયબદ્ધ ઊડી શકે છે. પક્ષીની ટીપ પરથી જે હવાની રિંગ સરજાય તેનો ફાયદો પાછળનાં પક્ષીઓ લે. પણ તે ફાયદા માટે પાછળ ઊડતાં પક્ષીએ સાચા એંગલથી અને ચોક્કસ અંતર રાખીને ઊડવું જરૂરી છે. આ પ્રક્રિયામાં તેઓ વી શેઇપ રચે છે.

એરોનોટિકલ એન્જિનિયરો આ પ્રક્રિયાથી વાકેફ હોય છે. દક્ષિણ કોરિયાના સિઉલ ખાતે સિઉલ નેશનલ યુનિવર્સિટીના મિકેનિકલ એન્જિનિયરો અને બાયોલોજિસ્ટો દ્વારા એક ખાસ ટનલમાં અમુક પક્ષીઓને ઉડાડીને પ્રયોગો કર્યા તો ઊડાણ વખતે જે રીતે હવાની યોજના બને છે તે બાબતમાં ઘણી મહત્ત્વની શોધો થઈ શકી, પરંતુ તે અગાઉથી એરોનોટિકલ એન્જિનિયરો ઉમ્મીદ બાંધીને બેઠા છે કે વિમાનોને જો હંસ ફેમિલીનાં પક્ષીઓની માફક વી આકારમાં ઉડાડવામાં આવે તો વિમાનોની ઊર્જા અથવા બળતણ ઓછું વપરાય. વિમાનોના સમૂહની આગળ ઊડતું પ્રથમ અથવા લીડર વિમાન હવાની રીંગ અથવા ખાસ લહેરો પેદા કરે તેનો લાભ પાછળનાં વિમાનો ઉડાવી શકે. એ લહેરને પાછળનું વિમાન લિફટ અથવા મદદ તરીકે વાપરી શકે.

આજકાલ સિવિલ એવિએશનમાં ગળાકાપ સ્પર્ધાઓ ચાલી રહી છે. અનેક વિમાન કંપનીઓ આખી ને આખી જમીનદોસ્ત થઈ ગઈ. આ સ્થિતિમાં જો વિમાનના ઈંધણમાં દસ ટકા જેટલી બચત થાય તો ટકવાનું આસાન બને છે. અમેરિકાની મશહૂર બોઈંગ કંપનીને કોઈની નજર લાગી ગઈ છે તે આજકાલ બ્લન્ડરો કરે છે. તેની પ્રતિષ્ઠા અસાધારણપણે ખરડાઈ છે. તેના એક મહત્ત્વના હોદ્દેદારે હમણાં રાજીનામું આપવું પડયું, પરંતુ યુરોપીય સંઘનો જેમાં પ્રમુખ ફાળો છે તે ફ્રાન્સની એરબસ કંપનીનો હમણાં સારો સમય ચાલે છે. દુનિયામાંથી તેને ખૂબ વરદીઓ મળી રહે છે. આ સમયમાં કંપની ઈચ્છે છે કે હંસ કુળનાં પક્ષીઓમાંથી પ્રેરણા લઈ વિમાનો ઉડાડવાની એવી સિસ્ટમ તૈયાર કરવી કે બળતણના વપરાશમાં મોટી બચત થાય.

પરંતુ આ સિસ્ટમમાં તકલીફ એ છે કે હવાની જે ચક્રવાતીય રિંગ પેદા થાય અને વિમાનને અપલીફ્ટ કરે તે માટે વિમાન એ રિંગમાં જ ઊડવું જોઈએ. જો આછુંપાછું જતું રહે તો વિમાનમાં ટરબ્યુલન્સ પેદા થાય અને વિમાનને અપલિફ્ટ કરવાને બદલે ડાઉનડ્રાફટ શરૂ થાય જેમાં વિમાન નીચે તરફ ખેંચાય. વળી હળવા ભંવરની એક ચોક્કસ બાહરી ધાર પર વિમાન ઊડે તો પેસેન્જરો થડકારો ન અનુભવે. અંદરની તરફ જતું રહે તો પણ ટરબ્યુલન્સ શરૂ થાય.

આ માટેના પ્રયોગો કરવામાં આવે તો વધુ સમજણ પડે, એરબસના સંશોધકો તે માટે કામે લાગી ગયા છે. ‘એરબસ ગ્રૂપ ડેમોન્સ્ટ્રેટર્સ’નાં વડાં સેન્દ્રા બાઉર શાફટના નેતૃત્વમાં પ્રયોગો ચાલી રહ્યા છે. એરબસ ‘એ ૩૮૦’ પ્રકારનું વિમાન આગેવાનીમાં ઊડે અને તેની પાછળ અનુયાયીઓ તરીકે ‘એ ૩૫૦-૯૦૦’ પ્રકારનાં વિમાનો ઊડે છે. એ-૩૮૦ દ્વારા છોડવામાં આવતી હવાની ચોક્કસ લકીરમાં તેઓએ ઊડવાનું હોય છે. બંને પ્રકારનાં વિમાનોમાં પેસેન્જર અને કાર્ગો મળીને જેટલું વજન ભરાય એટલું ખોટું વજન પ્રયોગો દરમિયાન ભરવામાં આવે છે.

પ્રયોગો સલામતીથી થાય અને જ્યારે તેને વ્યવહારમાં અમલમાં મૂકવામાં આવે ત્યારે પણ વિમાનો સલામતીથી ઊડે તે માટે પાઇલટ કે ટેસ્ટ પાઈલટે હવાની ભમરી અથવા ભંવરનું કેન્દ્ર ક્યાં છે તે જાણવું જરૂરી બને છે. જો કેન્દ્રમાં વિમાન ઘૂસી જાય તો ચક્રવાતીય અસરથી વિમાન તૂટી પણ પડે. પ્રથમ જે પ્રયોગો હાથ ધરાયા હતા તેમાં ભંવરની સ્થિતિ અને આકાર જાણવા માટે ધુમાડાની મદદ લેવાઈ હતી. ત્યારબાદ રડારનો નજરેથી જોઈ શકાય (દૃશ્યમાન) તેવો વિકલ્પ ગણાત લિડારની મદદ લેવામાં આવી. આ લિડાર ચામાચીડિયાની માફક તરંગો છોડે છે. તે તરંગો કોઈ ટારગેટને અફળાઈને પરત ફરે છે. જેની સાથે અફળાયા હોય તેની ઇમેજ તેઓ સ્ક્રીન પર રજૂ કરે છે અને તેનું અંતર પણ દર્શાવે. તેના વડે એરબસના સંશોધકો જુદા જુદા અંતરેથી ભંવરનો આકાર અને દૂરી નક્કી કરી શક્યા હતા. અલગ અલગ વિમાનો લીડર વિમાનથી અલગ અલગ અંતર બનાવીને ઊડતાં હતાં. પ્રયોગો દ્વારા તે પણ જાણવાનું હતું કે કેટલા અંતરે બીજું, ત્રીજું કે ચોથું વિમાન ઊડે તો ભંવરના અપલિફ્ટનો મહત્તમ લાભ મળે?

પ્રયોગો દરમિયાન પ્રયોગ શરૂ થતો ત્યારે પ્રથમ વિમાનોને દૂર રખાતાં, પરંતુ ત્યારબાદ સલામતીપૂર્વકના તબક્કાઓ પસાર કરી ધીમેધીમે એકબીજાની નજીક આવ્યા અને ભમરી (અથવા વોરટેક્સ)ની બાહરી કિનારી સુધી નજીક આવ્યા. વિમાનોમાં બેઠેલા એન્જિનિયરોએ બળતણનો વપરાશ, ઝડપ, બે વિમાનો વચ્ચેની ઝડપની વધઘટના ડાટા એકઠા કર્યા.

પ્રથમ પ્રયોગો વરસ ૨૦૧૬માં દક્ષિણ ફ્રાન્સ વિસ્તાર પર હાથ ધરાયા હતા. સંશોધકોની ટીમને જાણવા મળ્યું કે અનુયાયી વિમાનોને એક ચોક્કસ અંતરે પાછળ રાખવામાં આવે તો વિમાનની ગતિ અને પ્રવાસ ખૂબ સ્મૂધ અથવા સરળ બને છે. જે ખાસ દૂરી પર વિમાનને રાખવાનું અથવા ગોઠવવાનું હોય તે સ્થળને સંશોધકોએ ‘સ્વીટ સ્પોટ’ એવું નામ આપ્યું છે. સ્વીટ સ્પોટ પર વિમાન ઉડાડવાથી બળતણના વપરાશમાં દસ ટકાનો ઘટાડો થશે. તેનો અર્થ એ કે વિમાનની પ્રત્યેક દસ ફ્લાઈટમાંથી એક સાવ મફત પડે. મુંબઈથી સીધી ન્યૂજર્સી જતી ફ્લાઈટને લાખો-કરોડો રૂપિયાની બચત થાય.

પણ આ સ્વીટ સ્પોટ પર વિમાનને સતત ઉડાડી શકાય કે? કામ અઘરું છે. પ્રથમ તો આ સ્વીટ સ્પોટ મુખિયા અથવા લીડર વિમાનથી દોઢથી ત્રણ કિલોમીટર દૂર અને સહેજ સાઈડમાં હોય છે. સાઈડમાં હોય તો જ વી શેઈપ બને, પરંતુ લીડર વિમાન દ્વારા સર્જાયેલા ભંવર (વોરટેક્સ)નાં કદ, આકાર અને પોઝિશન વગેરે ઊંચાઈ અને તાપમાનમાં થતા સતત ફેરફારને કારણે બદલાતાં રહે છે. આ ઉપરાંત લીડર પ્લેનની ઝડપ અને તેનું વજન પણ વોરટેક્સના આકાર પર અસર કરે છે અને તેને કારણે ‘સ્વીટ સ્પોટ’ની જગ્યા પણ સતત બદલાતી રહે છે.

વિમાનના ઓટો પાઈલટમાં આ તમામ સ્થિતિઓ અને પરિસ્થિતિઓ પામવાની બુદ્ધિ આવરી લેવાય તો આ બધી સમસ્યાનો ઉકેલ મળી જશે. હવે પછીના વધુ પ્રયોગો સેન્દ્રા બાઉર શાફટ આ અને આવતા વરસે હાથ ધરશે. હાલમાં તો એકની પાછળ બીજું એક વિમાન ઉડાડી શકાય તેવી ગણતરી લઈને આગળ વધી રહ્યા છે. એટલે બળતણની બચતનો લાભ માત્ર એક વિમાનને જ મળશે. તેને વ્યવહારમાં મૂકવાની મુશ્કેલી નડશે. એક જ કંપની એક સાથે બે ફ્લાઈટ ઉડાડશે? એટલા પેસેન્જરો મળી રહેશે? જોકે આ આર્થિક બાબતો છે, છતાં પ્રયોગો સફળ થાય તો પણ એર-ટ્રાફિક કંટ્રોલરો અને રેગ્યુલેટરોની મંજૂરી મેળવવાનું મુશ્કેલ રહેશે. એક વિમાન સાથે જોડાવા માટે બીજા વિમાને ક્યારે ઊપડવાનું? શું તે માટે આગળનું વિમાન ધીમે ઉડાડી આકાશમાં સમય બરબાદ કરવાનો? વળી આકાશમાં જ્યારે વિમાન ૯૦૦ કે વધુ કિલોમીટરની ઝડપે ઊડતું હોય ત્યારે બે વિમાનો વચ્ચેના બે કે ત્રણ કિલોમીટર માત્ર અમુક સેકન્ડમાં કપાઈ જાય. ખૂબ લાંબા અંતર માટે બે વિમાનોને આટલાં નજીક ઉડાડવા બાબતે પાઈલટો અને એન્જિનિયરો પણ માથું ખંજવાળતાં થઈ જાય છે. ફલાઈટ-કંટ્રોલ અને નેવિગેશનની ખૂબ ચોકસાઈભરી ટેક્નોલોજી ખૂબ વધુ ને વધુ કાર્યક્ષમ બની રહી છે અને હવાઈ ઉદ્યોગ પર મેણું છે કે તે હવામાં કાર્બન ડાયોકસાઈડ છોડીને વાતાવરણને વધુ પ્રદૂષિત કરે છે તે બાબતો આ પ્રયોગોમાં આગળ વધવા પ્રેરે તેવી છે. પણ પ્રયોગોની પ્રેરણા કોણે આપી? પક્ષીઓએ. અને તેઓને આ હવાઈ ભૂમિતિ અને ચક્રવાતનું ગણિત કોણે શિખવ્યું?

સાયન્સ મોનિટર : વિનોદ પંડયા