वैमानिक और अन्तरिक्षीय अभियान्त्रिकी

अंतरिक्ष अभियांत्रिकी (Aerospace Engineering), अभियांत्रिकी का वह प्राथमिक क्षेत्र है, जिसका सम्बन्ध विमान और अंतरिक्ष यान के विकास से है। वैमानिकी अभियांत्रिकी (Aeronautical Engineering) और अंतरिक्ष विज्ञान अभियांत्रिकी (Astronautical Engineering) इसकी दो प्रमुख और अतिव्यापी शाखाएँ हैं। उड्डयन अभियांत्रिकी (Avionics Engineering) भी इसकी ही एक शाखा है, लेकिन इसका सम्बन्ध अंतरिक्ष अभियांत्रिकी के इलेक्ट्रॉनिक्स विभाग से है।

इस क्षेत्र के लिए "वैमानिकी अभियांत्रिकी (Aeronautical Engineering)" शब्द मूलरूप से प्रचलित था। उड़ान प्रौद्योगिकी (Flight Technology) की उन्नति जैसे-जैसे बाहरी अंतरिक्ष में चलने वाले वाहनों को सम्मिलित करने के लिए हुई, उससे व्यापक शब्द "अंतरिक्ष अभियांत्रिकी" का उपयोग प्रचलन में आ गया है। अंतरिक्ष अभियांत्रिकी में विशेष रूप से अंतरिक्ष विज्ञान शाखा को प्रायः व्यावहारिक भाषा में "रॉकेट विज्ञान" कहा जाता है।

अवलोकन
उड़ान वाहन माँग की स्थिति पर निर्भर करते हैं जैसे कि वाहन के घटकों पर वायुमंडलीय दाब और तापमान में परिवर्तन के कारण संरचनात्मक भार लागू होते हैं। इसके फलस्वरूप, ये आमतौर पर वायुगतिकी (Aerodynamics), प्रणोदन (Air Propulsion), उड्डयन (Avionics), सामग्री विज्ञान (Material Science), संरचनात्मक विश्लेषण और निर्माण सहित विभिन्न तकनीकी और अभियांत्रिकी क्षेत्रों के उत्पाद हैं। इन प्रौद्योगिकियों के बीच की पारस्परिक क्रियाओं को अंतरिक्ष अभियांत्रिकी के रूप में जाना जाता है। अंतरिक्ष अभियांत्रिकी अत्यधिक जटिल है और इसमें सम्मिलित विषयों की संख्या भी अधिक है, इस कारण इसका संचालन अभियंताओं (Engineers) की टीमों द्वारा किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक सदस्य एक विशेष क्षेत्र में विशेषज्ञ होता है।

इतिहास


अंतरिक्ष अभियांत्रिकी की उत्पत्ति का पता 19वीं शताब्दी के अंत से लेकर 20वीं शताब्दी के प्रारंभ तक के उड्डयन अग्रदूतों से लगाया जा सकता है, हालांकि सर जॉर्ज केली का कार्यकाल 18वीं शताब्दी के अंतिम दशक से लेकर 19वीं शताब्दी के मध्य तक का है। वैमानिकी के इतिहास में अतिमहत्वपूर्ण लोगों में से एक और वैमानिकी अभियांत्रिकी में अग्रणी, केली (Cayley) प्रथम ऐसे व्यक्ति थे, जिन्होंने लिफ्ट और ड्रैग की उन शक्तियों को अलग किया था, जो किसी भी वायुमंडलीय उड़ान वाहन को प्रभावित करती हैं।

वैमानिकी अभियांत्रिकी का प्रारंभिक ज्ञान अभियांत्रिकी की अन्य शाखाओं से ली गई कुछ अवधारणाओं और कौशल के साथ काफी हद तक प्रयोगसिद्ध था। द्रव गतिकी जैसे कुछ प्रमुख तत्वों को 18वीं सदी के वैज्ञानिकों द्वारा समझा गया था।

राइट ब्रदर्स ने वर्ष 1903 के दिसम्बर माह में हवा से भारी एक विमान की पहली नियंत्रित एवं निरंतर 12 सेकंड तक चलने वाली उड़ान का प्रदर्शन किया। वैमानिकी अभियांत्रिकी का विकास 1910 के दशक में प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सैन्य विमानों की बनावट के माध्यम से देखा गया।

मुख्यधारा के नागरिक उड्डयन के आगमन से प्रथम विश्व युद्ध और द्वितीय के बीच इस क्षेत्र में बड़ी उपलब्धि हासिल की गई थी। इस युग के उल्लेखनीय हवाई जहाजों में कर्टिस जे.एन. 4 (Curtiss JN 4), फरमान एफ.60 गोलियत (Farman F.60 Goliath) और फोक्कर ट्रिमोटर (Fokker Trimotor) सम्मिलित हैं। इस अवधि के उल्लेखनीय सैन्य हवाई जहाजों में जापान का मित्सुबिशी ए6एम जीरो (Mitsubishi A6M Zero), यूनाइटेड किंगडम सुपरमरीन स्पिटफायर (Supermarine Spitfire) और जर्मनी का मेसर्सचिट बीएफ 109 (Messerschmitt Bf 109) सम्मिलित हैं। जेट इंजन द्वारा संचालित प्रथम परिचालित हवाई जहाज मेसर्सचिट मी 262 के साथ अंतरिक्ष अभियांत्रिकी का एक महत्वपूर्ण विकास हुआ, जिसे द्वितीय विश्व युद्ध के अंत में वर्ष 1944 में सेवा में लगाया गया।

पृथ्वी के वायुमंडल और बाहरी अंतरिक्ष को एक ही क्षेत्र के रूप में देखते हुए फरवरी 1958 में अंतरिक्ष अभियांत्रिकी की पहली परिभाषा सामने आई, जिसके तहत विमान (एयरो) और अंतरिक्ष यान (स्पेस) दोनों शब्दों को नवनिर्मित शब्द एयरोस्पेस में सम्मिलित किया गया।

यूएसएसआर (USSR) द्वारा 4 अक्टूबर, 1957 को अंतरिक्ष में पहले उपग्रह स्पुतनिक को प्रक्षेपित किया गया, जिसके जवाब में अमेरिकी अंतरिक्ष अभियंताओं ने 31 जनवरी, 1958 को पहला अमेरिकी उपग्रह प्रक्षेपित किया। शीत युद्ध की प्रतिक्रिया के रूप में वर्ष 1958 में राष्ट्रीय वैमानिकी एवं अंतरिक्ष प्रशासन की स्थापना की गई थी।चंद्रमा पर पहला मानव अंतरिक्ष मिशन अपोलो 11 वर्ष 1969 में सफल हुआ। इसने तीन अंतरिक्ष यात्रियों को चंद्रमा के चारों ओर की कक्षा में प्रवेश करते हुए देखा, जिनमें से दो यात्री नील आर्मस्ट्रांग और बज़ एल्ड्रिन चन्द्रमा की सतह का दौरा कर रहे थे। तीसरा अंतरिक्ष यात्री, माइकल कॉलिन्स अपनी यात्रा के बाद आर्मस्ट्रांग और एल्ड्रिन के साथ मुलाकात करने के लिए कक्षा में ठहरे थे।



न्यूयॉर्क से लंदन के लिए बोइंग 747 की पहली व्यावसायिक उड़ान के बाद 30 जनवरी, 1970 को एक महत्वपूर्ण नवाचार (Innovation) आया। इस विमान ने इतिहास रच दिया और 480 यात्रियों को वहन करने की क्षमता के कारण इसे "जंबो जेट" या "व्हेल" के नाम से जाना जाने लगा।

पहले सुपरसोनिक (आवाज़ की गति से तेज चलने वाला) यात्री विमान,कॉनकॉर्ड (Concorde) के विकास के साथ वर्ष 1976 में अंतरिक्ष अभियांत्रिकी में एक और महत्वपूर्ण विकास हुआ। फ्रांसीसी (French) और अंग्रेजों (British) द्वारा 29 नवंबर, 1962 को इस विमान के विकास पर सहमति व्यक्त की गई।

कार्गो विमान एंटोनोव एएन-225 मरिया ( Antonov An-225 Mriya) ने 21 दिसंबर 1988 को अपनी पहली उड़ान भरी। दुनिया के सबसे भारी, हवा में उठने वाले सबसे भारी और सबसे लंबे समय तक हवा में उड़ने वाले विमान का रिकार्ड इसके नाम पर दर्ज है, और परिचालन सेवा के सभी विमानों में इसका पंख फैलाव (Wingspan) में सबसे चौड़ा है।

एयरबस ए380 (Airbus A380) ने अपनी पहली व्यावसायिक उड़ान 25 अक्टूबर 2007 को सिंगापुर से ऑस्ट्रेलिया के सिडनी के लिए भरी। इस यात्री विमान ने अधिकतम 853 यात्रियों को वहन करके यात्री क्षमता के मामले में बोइंग 747 को पीछे छोड़ दिया। हालांकि इस विमान का विकास वर्ष 1988 में 747 यात्रियों को वहन करने वाले विमान के प्रतियोगी के रूप में शुरू हुआ,और ए380 (A380) विमान ने अपनी पहली परीक्षण उड़ान अप्रैल, 2005 में भरी।

तत्व


अंतरिक्ष अभियांत्रिकी के कुछ तत्व निम्नवत हैं:
 * रडार क्रॉस-सेक्शन (Radar cross-section) - इसके अंतर्गत रडार द्वारा रिमोट सेंसिंग (Remote Sensing) के लिए स्पष्ट वाहन हस्ताक्षर (Signature) का अध्ययन करते हैं।
 * द्रव यांत्रिकी - वस्तुओं के चारों ओर द्रव प्रवाह का अध्ययन करना। विशेष रूप से वायुगतिकी जो कि पंख (Wings) जैसे निकायों पर या पवन सुरंग जैसी वस्तुओं के माध्यम से हवा के प्रवाह से संबंधित है। (लिफ्ट और वैमानिकी भी देखें)
 * वायुगतिकी - इसके अंतर्गत कक्षीय यांत्रिकी का अध्ययन करते हैं, जिसमें कुछ चुनिंदा चर दिए जाने पर कक्षीय तत्वों की भविष्यवाणी जैसे अध्ययन सम्मिलित हैं। जबकि संयुक्त राज्य में कुछ स्कूल इसे स्नातक स्तर पर पढ़ाते हैं, और आमतौर पर कई कॉलेजों और विश्वविद्यालयों में वहां के भौतिकी विभाग के संयोजन के साथ इस विषय पर स्नातक कार्यक्रम संचालित होते हैं।
 * स्थिति और गति विज्ञान (अभियांत्रिकी यांत्रिकी) - इसके अंतर्गत यांत्रिक प्रणालियों में गति, बलों और क्षणों का अध्ययन किया जाता है।
 * गणित - इसके अंतर्गत विशेष रूप से कलन (Calculus), अवकल समीकरण और रैखिक बीजगणित का अध्ययन किया जाता है।
 * विद्युतीय प्रौद्योगिकी (Electrotechnology) - इसमें अभियांत्रिकी के भीतर प्रयुक्त विद्युत् उपकरणों (Electronics) का अध्ययन किया जाता है।
 * Expedition 42 Soyuz TMA-14M Landing (201503120102HQ).jpgengine.f15.arp.750pix.jpgप्रणोदन (Propulsion) - एक वाहन को स्थानांतरित करने की ऊर्जा हवा (या बाहरी अंतरिक्ष में) के माध्यम से आंतरिक दहन इंजनों, जेट इंजनों और टर्बोमशीनरी या रॉकेटों के माध्यम से दी जाती है ( प्रोपेलर और अंतरिक्ष यान प्रणोदन भी देखें)। इस मॉड्यूल (Module) में विद्युत प्रणोदन (electric propulsion) और आयन प्रणोदन (ion propulsion) एक नया युग्म है।
 * नियंत्रण अभियांत्रिकी - इसके अंतर्गत तंत्र के गतिशील व्यवहार की गणितीय मॉडलिंग का अध्ययन और बनावट की जाती है।इसके अतिरिक्त आमतौर पर प्रतिक्रिया संकेतों का उपयोग वांछनीय (स्थिर, बिना बड़े उतार-चढ़ाव के, न्यूनतम त्रुटि के साथ) गतिशील व्यवहार प्राप्त करने के लिए किया जाता है। यह विमान, अंतरिक्ष यान, प्रणोदन प्रणाली और एयरोस्पेस वाहनों पर मौजूद उप-प्रणालियों के गतिशील व्यवहार पर प्रयुक्त होती है।
 * विमान संरचना - इसमें विमान के भौतिक रूप की बनावट इस प्रकार की जाती है, जो उड़ान के दौरान सामने आने वाली शक्तियों को सहन कर सकें। अंतरिक्ष अभियांत्रिकी का उद्देश्य संरचनात्मक अखंडता को स्थिर रखते हुए संरचनाओं को हल्का और कम लागत वाला बनाना है।
 * पदार्थ विज्ञान - अंतरिक्ष अभियांत्रिकी संरचनाओं से संबंधित उन सामग्रियों का भी अध्ययन करती है जिनसे अंतरिक्ष संरचनाएं बनाई जानी हैं। इसके अंतर्गत विशिष्ट गुणों वाली नई सामग्रियों का आविष्कार किया जाता है, या मौजूदा सामग्री को उनके प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए संशोधित किया जाता है।
 * ठोस यांत्रिकी - ठोस यांत्रिकी भौतिक विज्ञान से निकटता से संबंधित है, जो वाहन के घटकों के तनाव और तनाव विश्लेषण से संबंधित है। आजकल एमएससी पत्रण/नस्त्रण (MSC Patran/Nastran) जैसे कई प्रारम्भिक परिमित कार्यक्रम हैं जो विश्लेषणात्मक प्रक्रिया में अभियंताओं की सहायता करते हैं।
 * वायु तन्यता - वायुगतिकीय बलों और संरचनात्मक लचीलेपन की परस्पर क्रिया ही संभावित रूप से स्पंदन और विचलन का आदि का कारण बनती है।
 * उड्डयन (Avionics) - इसमें एक विमान या अंतरिक्ष यान पर कंप्यूटर तंत्र की  बनावट और प्रोग्रामिंग तथा तंत्र का सततीकरण (Simulation) किया जाता है।
 * सॉफ्टवेयर - इसमें अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए कंप्यूटर सॉफ्टवेयर के विनिर्देश, बनावट, विकास, परीक्षण और कार्यान्वयन किया जाता है, जिसमें उड़ान सॉफ्टवेयर, भूमि नियंत्रण सॉफ्टवेयर, परीक्षण और मूल्यांकन सॉफ्टवेयर आदि सम्मिलित हैं।
 * जोखिम और विश्वसनीयता - इसमें जोखिम और विश्वसनीयता मूल्यांकन तकनीकों का परिमाणात्मक विधियों में सम्मिलित गणित का अध्ययन किया जाता है।
 * ध्वनि नियंत्रण  - इसमें ध्वनि स्थानांतरण की यांत्रिकी का अध्ययन किया जाता है।
 * एरोकाउस्टिक्स (Aerocoustics) - इसमें अशांत द्रव गति या सतहों के साथ संगत करने वाले वायुगतिकीय बलों के माध्यम से ध्वनि उत्पादन का अध्ययन किया जाता है।
 * उड़ान परीक्षण - इसमें, एक विमान अपनी बनावट और प्रदर्शन लक्ष्यों व आवश्यक प्रमाणों को पूरा करता है या नहीं, यह निर्धारित करने के लिए प्रदर्शन और व्यवहार गुण की सूचना एकत्र किया जाता है और विश्लेषण करने के लिए उड़ान परीक्षण कार्यक्रमों को डिजाइन और निष्पादित किया जाता है।

जिस प्रकार वायुगतिकी, द्रव गतिकी पर और उड़ान गतिकी, गति के समीकरण पर आधारित है, इसी प्रकार इनमें से अधिकांश तत्वों का आधार सैद्धांतिक भौतिकी में निहित है। यहाँ एक बड़ाप्रयोगसिद्ध घटक भी है। ऐतिहासिक रूप से, यह प्रयोगसिद्ध घटक या तो पवन सुरंगों या मुक्त वातावरण में पैमाने के मॉडल और आदर्श मॉडल (Prototype) के परीक्षण से प्राप्त किया गया था। हाल ही में, गणना की प्रगति ने पवन-सुरंग परीक्षण पर खर्च किए गए समय और व्यय को कम करते हुए तरल पदार्थ के व्यवहार का अनुकरण करने के लिए गणनात्मक तरल गतिकी के उपयोग को सक्षम किया है। द्रवगतिकी या हाइड्रोकॉस्टिक्स का अध्ययन करने वाले लोग प्रायः अंतरिक्ष अभियांत्रिकी में डिग्री प्राप्त करते हैं।

इसके अतिरिक्त, अंतरिक्ष अभियांत्रिकी उन सभी घटकों के एकीकरण को संबोधित करती है जो एक अंतरिक्ष वाहन (शक्ति, अंतरिक्ष बीयरिंग, संचार, तापीय नियंत्रण, जीवन समर्थन सहित उपप्रणाली) और इसके जीवन चक्र (डिजाइन, तापमान, दबाव, विकिरण, वेग, जीवनकाल) का निर्माण करते हैं।

डिग्री कार्यक्रम
अंतरिक्ष अभियांत्रिकी का अध्ययन कई विश्वविद्यालयों में अंतरिक्ष अभियांत्रिकी विभाग में उन्नत डिप्लोमा, स्नातक, परास्नातक और पी.एच.डी. स्तर पर, और कुछ में यांत्रिकी अभियांत्रिकी (Mechanical Engineering) विभाग में किया जा सकता है। कुछ विभाग अंतरिक्ष-केंद्रित अंतरिक्ष विज्ञान अभियांत्रिकी में डिग्री प्रदान करते हैं। कुछ संस्थान वैमानिकी और अंतरिक्ष विज्ञान अभियांत्रिकी के बीच अंतर व्यक्त करते हैं। अंतरिक्ष उद्योग के लिए उन्नत या विशिष्ट क्षेत्रों में स्नातक डिग्री की पेशकश की जाती है।

अंतरिक्ष अभियांत्रिकी की डिग्री हासिल करने वाले छात्रों के लिए रसायन विज्ञान, भौतिकी, कंप्यूटर विज्ञान और गणित का ज्ञान होना आवश्यक है।

लोकप्रिय संस्कृति में
"रॉकेट वैज्ञानिक" शब्द का प्रयोग कभी-कभी अत्यधिक विद्वान् व्यक्ति का वर्णन करने के लिए किया जाता है क्योंकि रॉकेट विज्ञान को एक ऐसा अभ्यास माना जाता है, जिसमें विशेष रूप से तकनीकी और गणितीय रूप से वृहद् मानसिक क्षमता की आवश्यकता होती है। इस शब्द का प्रयोग "यह रॉकेट विज्ञान नहीं है" कथन में विडंबनापूर्ण रूप से किया जाता है ताकि यह इंगित किया जा सके कि यह एक सरल कार्य है। "रॉकेट विज्ञान" में "विज्ञान" का उपयोग सख्त रूप से असत्य है, क्योंकि विज्ञान ब्रह्मांड की उत्पत्ति, प्रकृति और व्यवहार का अध्ययन है; जबकि अभियांत्रिकी, समस्याओं को हल करने और नई तकनीक विकसित करने के लिए वैज्ञानिक और अभियान्त्रिक सिद्धांतों के उपयोग का अध्ययन है। इस वाक्यांश का अधिक व्युत्पन्न रूप से सही संस्करण "रॉकेट अभियंता" होगा। हालांकि, "विज्ञान" और "अभियांत्रिकी" शब्द का प्रायः समानार्थक शब्द के रूप में दुरुपयोग किया जाता है।

यह सभी देखें

 * अमेरिकी वैमानिकी एवं अंतरिक्ष विज्ञान संस्थान
 * अमेरिकी अंतर्राष्ट्रीय हेलीकॉप्टर संस्था
 * उड़ान परीक्षण
 * अंतरिक्ष अभियांत्रिकी की शब्दावली
 * अंतरिक्ष अभियांत्रिकी लेखों का सूचकांक
 * अंतरिक्ष अभियांत्रिकी स्कूलों की सूची
 * अंतरिक्ष अभियंताओं की सूची
 * रूसी अंतरिक्ष अभियंताओं की सूची
 * सिग्मा गामा टाऊ - एयरोस्पेस इंजीनियरिंग सम्मान संस्था
 * अंतरिक्ष शक्ति सुविधा

फुटनोट
हालांकि, "रॉकेट विज्ञान" एक असत्य नाम है क्योंकि अंतरिक्ष अभियंता वैज्ञानिक नहीं हैं, और जरूरी नहीं कि वे रॉकेट प्रणोदन पर काम करें।

अग्रिम पठन
धर्महिन्दर सिंह चंद एयरो-इंजीनियरिंग थर्मोडायनामिक्स । नॉलेज कर्व, 2017। आईएसबीएन 978-93-84389-16-1 ।

बाहरी संबंध

 * NDTAeroTech.com, एयरोस्पेस एनडीटी पेशेवरों के लिए ऑनलाइन समुदाय
 * वायु सेवा प्रशिक्षण विमानन रखरखाव यूके
 * प्रश्न और उत्तर
 * प्रश्न और उत्तर