அறிவியல் ஆயிரம்

விவரங்கள்

சிதம்பரம் இரவிச்சந்திரன்

பிரிவு: தொழில்நுட்பம்

வெளியிடப்பட்டது: 21 மார்ச் 2023

• அறிவியல்

அடிப்படையில் ஒரே பொருளாக இருக்கும் வலிமையற்ற மண்ணை அதாவது களிமண்ணை கட்டிடத்தைத் தாங்கும் செங்கல்லாக மாற்ற முடியும். வெறும் மண் என்று நாம் நினைக்கும் களிமண் எத்தனையோ அற்புதங்களை நிகழ்த்துகிறது. இந்த மந்திரஜாலத்தின் பெயர்தான் பீங்கான் தொழில்நுட்பம். எதிர்காலப் பிரச்சனைகள் அனைத்தையும் தீர்க்கப் போவது இந்த மண்தான் என்று அறிஞர்கள் கருதுகிறார்கள். நமக்குத் தெரிந்த பீங்கான் பொருள்கள், கோப்பைகள், பொம்மைகள் தவிர பீங்கானுக்குப் பின்னால் ஒரு பெரிய பயன்பாட்டுப் பட்டியல் அடங்கியிருக்கிறது.

ஒரு குயவன் பானையாகச் செய்தபோது உடைந்த களிமண்ணைச் சுட்டுப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியபோது அது இறுகி உறுதித்தன்மை அதிகமாகி மனிதனுக்குப் பலவிதங்களிலும் பயன்பட ஆரம்பித்தது. சாதாரணமாக ஒரு குயவன் செய்யும் பானையில் வான்டர்வால்ஸ் விசை என்ற ஒரு விசை மண் துகள்களுக்கு இடையே செயல்படுகிறது. இதே பொருளைச் சுட்டுப் பயன்படுத்தும்போது வான்டர்வால்ஸ் விசை மாறி சகபிணைப்பு அல்லது அயனிப் பிணைப்பு (covalent bonding அல்லது ionic bonding) உருவாகி அதன் கடினத் தன்மை அதிகரிக்கிறது. சாதாரண உப்பான சோடியம் குளோரைடு என்ற சேர்மம் அயணிப் பிணைப்பாலேயே உருவானது ஆகும். சோடியம் அணுவில் வழங்கப்படுவதற்கான ஒரு எலக்ட்ரான் இருக்கும்போது அதைத் தேவையாகக் கொண்டுள்ள குளோரின் அணு சோடியத்துடன் இணைந்து அயணிப் பிணைப்பை ஏற்படுத்துகிறது. சிலிகானில் இருக்கும் 4 எலக்ட்ரான்கள் மற்றொரு சிலிகானுடன் சேரும்போது 8 எலக்ட்ரான்களுடன் சேர்ந்து உறுதியான பிணைப்பை ஏற்படுத்துகிறது. களிமண்ணில் உள்ள ஒரு அலுமினா மூலக்கூறும், நான்கு சிலிகன் டை ஆக்சைடு மூலக்கூறுகளும், நீரும் சேர்ந்து சாதாரண பீங்கானை உருவாக்குகிறது. இது பீங்கான் அல்லது அலுமினியம் சிலிகேட். முன்பு செங்கற்களை விட வலிமையான பீங்கான் கற்கள் கட்டிடங்களில் பெருமளவில் பயன்படுத்தப்பட்டது. இதே பீங்கான் இன்று தரைக்கு செர்ராமிக் டைல்ஸ் என்று பயன்படுகிறது.சிலிகானுடன் கார்பன் அல்லது கரி சேர்ந்து சிலிகான் கார்பைடு உருவாக்கப்படுகிறது. இரு கடினமான உலோகத்தை ஒரு சிறந்த பண்புடையதாக்க அதனுடன் ஒரு வலுவூட்டும் பொருளை (abrasive material) சேர்க்க வேண்டும். அப்போது அந்த உலோகத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட வடிவமும், உருவமும் உடையதாக மாற்ற முடியும். சிலிகன் கார்பைடு இதற்குப் பயன்படுகிறது. சிலிகன் கார்பைடு தொழிற்சாலைகளில் உயர் வெப்பநிலையில் உலோகங்களை உருக்கும் வெப்பமூட்டியாகவும் (heating element) பயன்படுகிறது. வீடுகளில் சாதாரணமாக ஒரு இரும்புப் பொருளிற்கு வண்ணப்பூச்சுப் பூசுவதற்கு முன்னால் ஒரு காகிதம் பயன்படுத்தப்படும். இந்த காகிதம் சிலிகன் கார்பைடு வெவ்வேறு அளவுகளில் அமைந்த துகள்களால் ஆனது.

பீங்கான் பொருள்களில் நீர்மூலக் கூறுகள் இருப்பதால் அது உயர் வெப்பநிலைக்குக் கொண்டு செல்லப்படும்போது நீர்மூலக் கூறுகள் ஆவியாகிறது. இதனால் பீங்கானின் அடர்த்தி 1% குறைகிறது. பீங்கான் அல்லது சிலிகனுடன் கோபால்ட்டைச் சேர்க்கும்போது அது நிறத்தைக் கொடுப்பதுடன் அடர்த்தி குறையாமலும் இருக்க உதவுகிறது. பீங்கான் மின்கடத்தாப் பொருளாகவும் குறைக் கடத்தியாகவும் பயன்படுகிறது. ஒரு மின்சாதனத்தை வடிவமைக்கும்போது அதன் அளவை பூஜ்யத்தில் இருந்து 5 கனசெ.மீ அளவுக்கு அதிகரிக்கும்போது அதில் எலக்ட்ரான்களின் மாற்றம் அதிகமாக நிகழும். இதே நிகழ்வின்போது ஒரு உலோகக் கடத்தியில் ஒரே சமயத்தில் எலக்ட்ரான்கள் அணைத்தும் ஒரு முனையில் இருந்து மற்றொரு முனைக்குக் கொண்டு சேர்க்கப்படுகிறது. இதனால் பீங்கான் பொருட்கள் மின் கடத்தாக் காப்புப் பொருட்களாகப் பயன்படுகின்றன. உயர் மின் அழுத்தக் கம்பங்களில் கம்பிகளை இழுத்துப் பிடிப்பதற்கு பீங்கான் ஒரு முக்கிய பகுதிப் பொருளாகப் (forcelein) பயன்படுகிறது.

அலுமினா அல்லது அலுமினியம் ஆக்சைடின் உதவியுடன் ஒரு அச்சுப்பிரதி மின்சுற்றை (printed circuit) தயாரிக்கும்போது அங்கு சிலிகான் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கணினியில் சிலிகான் படிவடிவத்தில் மாற்றப்பட்டு பயன்படுத்தப்படுகிறது. அலுமினாவின் மீது சிலிகானைப் படருமாறு செய்து அதைக் கொண்டு தேவையான மின்னணு சாதனங்கள் தயாரிக்கப்படுகிறது. இந்த வகையில் செராமிக் பயன்பாட்டுடன் கூடிய மின்னணு சுற்றுகள் பெருமளவில் தயாரிக்கப்படுகிறது. இதில் பீங்கான் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

செராமிக் பண்புகளை வைத்து பல சாதனங்களும் உருவாக்கப்படுகின்றன. மீள்கடத்தும் திறன் (super conductivity) பற்றி உலகம் முழுவதும் ஆய்வுகள் நடைபெறுகிறது. விண்வெளிக்குச் செல்லும்போது, திரும்பி வரும்போது இப்பொருட்கள் மிக உயர் வெப்பத்தைத் தாங்கி எரிந்துவிடாமல் பாதுகாப்பாக பயணம் செய்ய உதவுகிறது. இதற்கு மாலிப்டினம் டை சல்பைடு மற்றும் செராமிக் பயன்படுகிறது. பொதுவாக செராமிக் என்பது அலுமினியம் ஆக்சைடு, சிலிகன் ஆக்சைடு போன்ற ஆக்சைடுகளே. தற்போது ஜிர்கோனியம் ஆக்சைடு என்ற பொருள் பல்வேறு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இவற்றைக் கொண்டு உயர் மின்கடத்திகள் உருவாக்கப்பட்டன. சுவிட்சர்லாந்தில் ஐ.பி.எம் ஆய்வகத்தில் 1988ல் உயர் கடத்துத் திறன் பற்றி ஆய்வுகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. 77 கெல்வின் வெப்பநிலையில் கால்நடைகளின் விந்தணுக்கள் பாதுகாக்கப்படுகிறது. ஏறக்குறைய 120 டிகிரி கெல்வின் வெப்பநிலையில் உயர் கடத்தும் திறன் இந்த ஆக்சைடுகளுக்கு ஏற்படுவதாகக் கண்டறியப்பட்டது. இதற்கு முக்கிய காரணியாக விளங்கியது யுட்ரியம் பேரியம் காப்பர் ஆக்சைடு (YVCo) என்ற பொருளே ஆகும். இது ஒரு செராமிக் என்பது அப்போது அறியப்பட்டது. வளர்ந்த நாடுகளில் மெல்லிய இழை வடிவத்தில் செராமிக் பொருள்களை மாற்றியமைத்து உயர் மின்கடத்தும் திறனை அதிகரித்து, அதன் மூலம் மின்னாற்றல் பெறப்படுகிறது.

வெறும் களிமண் என்று நாம் நினைக்கும் இந்த செராமிக் பொருட்கள் அறிவியலின் பல மர்மக் கதவுகளைத் திறக்க உதவியுள்ளது. விண்வெளி சார்ந்த தொழில்நுட்பம், அணுக்கரு தொழில்நுட்பம் போன்றவற்றில் செராமிக்ஸ் எனப்படும் பீங்கான் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு உள்ளது. குறிப்பிட்ட ஒரு தனிமத்துடன் கோபால்ட் தனிமத்தை சேர்த்தால் அது செர்மெட் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்தப் பொருள் கண்ணாடியின் பண்போடு (glassy nature) இருந்தாலும் இதில் கோபால்ட் கலந்திருப்பதால் இதன் கடினத் தன்மை மிக அதிகமாக இருக்கும். நாம் அதன் மீது அமர்ந்துகூட செல்லும் அளவுக்குக் கடினமானது.

நாம் அன்றாடம் பயன்படுத்தும் பல பொருட்களிலும் டான்டலம் கலந்திருக்கிறது. உதாரணமாக கைக் கடிகாரத்தில் பளபளப்பான தங்கமுலாம் போல ஒன்று பூசப்பட்டிருக்கும். இது உண்மையில் தங்கமுலாம் இருக்க வேண்டும் என்பது அவசியம் இல்லை. ஏனென்றால் தங்கமுலாம் பூசுவது அதிக செலவு பிடிக்கக்கூடிய ஒன்று. துருப்பிடிக்கக் கூடிய இத்தகைய பொருட்கள், (உலோகக் கைப்பிடி உள்ள கதவுகள் போன்றவற்றில்) டான்டலம் கார்பைடு அல்லது சிலிகன் நைட்ரேட் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நைட்ரஜனின் அளவு, அதன் அடர்த்தியைப் பொறுத்து, சிலிகன் நைட்ரேட்டின் நிறமும் மாறும். செராமிக் நிலையில் இவை நடத்தப்படுகிறது. பிளாஸ்மாசிஸ் பூச்சு (plasmosis coating), மெல்லிய படலப் பூச்சு (thin flim deposition) போன்றவை சிலவகைப் பூச்சுகள். இந்தப் பூச்சுத் தொழில்நுட்பம் செராமிக் தொழில்நுட்பத்தின் உதவியுடன் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. பொருட்களின் பண்புகளை மாற்ற இப்பூச்சுகள் பயன்படுகின்றன.

மண்ணில் இருந்த உலோகங்களை காடுகளை அழித்து பெற்று வருகிறோம். மறுசுழற்சியின் மூலமும் உலோகங்கள் மறுபயன்பாட்டிற்குக் கொண்டு வரப்படுகின்றன. இதற்குப் பதிலாக இப்போது செராமிக் பொருட்கள் அதிகமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. வாகன உற்பத்தி தொழிலில் ஒரு காலத்தில் உலோகங்கள் அதிகமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு வந்தன. இன்று 30 முதல் 40% வரை உலோகமே இல்லாத கார்கள் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. இதற்கு செராமிக் தொழில்நுட்பமே காரணம். செராமிக் கூட்டுப்பொருள்கள் உயர் வெப்பநிலையைத் தாங்கக் கூடியவை. அதனால் என்ஜின் உற்பத்தி போன்றவற்றிலும் இதன் கூட்டுப்பொருட்கள் பயன்படுகின்றன. முப்பரிமான அச்சுத் தொழில்நுட்பம் (3d printing) மூலம் உலோகத்தின் பயன்பாடு குறைக்கப்படுகிறது. 5 கிராம் உலோகம் ஒரு இன்ஞின் உதிரிப்பாகம் செய்யத் தேவைப்படுகிறது என்றால் செராமிக் தொழில்நுட்பத்தால் இதை 5 மில்லிகிராம் அளவுக்குக் குறைத்துப் பயன்படுத்த முடியும். மீதம் செராமிக் பொருளால் ஆக்கப்படுகிறது. உலோகங்களின் பயன்பாடு உலகளவில் அதிகம் தேவைப்படுவதால் இவ்வாறு செய்யப்படுகிறது.

மின்னணுச் சுற்றுகளும், மின்னணு சாதனங்களும் செராமிக் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தியே இன்று மேற்கொள்ளப்படுகிறது. விண்வெளி ஆராய்ச்சியிலும், அறுக்கும் இயந்திரத் தொழிலிலும் (cutting meachine tools industry) செராமிக் பயன்படுகிறது. மனித உடலின் ஒரு பாகமாகவும் செராமிக் பொருள்கள் இருக்கின்றன. எலும்பு, பற்கள், மண்டையோடு ஆகியவை செராமிக் பொருள்களால் ஆக்கப்பட்டவையே. பற்களில் ஹைடிராக்சி ஹெப்படைடு என்ற பொருள் சார்ந்த செராமிக் அடங்கியுள்ளது. இதை ஆய்வுக்கூடங்களில் தயாரித்துப் பக்குவப்படுத்தி மருத்துவத் துறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

நம் விரலில் இருக்கும் ஒரு எலும்பின் கடினத் தன்மையும், முதுகெலும்பில் இருக்கும் எலும்பின் கடினத் தன்மையும், பற்களின் கடினத் தன்மையும், மண்டையோட்டின் கடினத் தன்மையும் மாறுபட்டது. சுண்டுவிரலின் நுனியில் இருக்கும் எலும்பின் கடினத் தன்மையும், அது உள்ளங்கையில் இணையும் இடத்தில் இருக்கும் எலும்பின் கடினத் தன்மையும் மாறுபட்டது. ஹைடிராக்சி ஹெப்படைடில் இருக்கும் அடர்வு வேறுபாடு (concentration ratio difference) காரணமாக இந்தக் கடினத் தன்மையில் மாற்றங்கள் ஏற்படுகின்றன. இதற்கேற்ப அந்தந்த இடங்களில் இருக்கும் எலும்புகளின் பயன்பாடும் அமைகிறது. 20 வருடங்களுக்கு முன்பு வரை வயதானவர்கள் மூட்டுவலியால் அவதிப்பட்டால் அவர்களுக்கு உலோகத் தகடுகளே பொருத்தப்பட்டு வந்தன. ஆனால், இப்போது டான்ட்டலம் அல்லது டைட்டானியம் அடிப்படையில் அமைந்த பொருட்கள் கொண்டு உருவாக்கப்பட்ட தகடுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. செராமிக் மற்ற உலோகங்களுடன் சேர்ந்து உருவாக்கப்பட்டப் பொருட்களே கூட்டுப்பொருள்கள் (composits) என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இதனால் உலோகத் தகடுகளால் ஏற்படும் பிரச்சனைகள் ஏற்படுவதில்லை. மருத்துவத் துறையிலும் செராமிக் தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடு அதிகமுள்ளது.

கார்போரேன்டம் யூயென்சில்ஸ் என்பது சென்னையில் உள்ள முருகப்பா கம்பெனியின் செராமிக் தயாரிப்பு. கிராம்ட்டன் வீல்ஸ் என்ற கம்பெனி சிலிகன் கார்பைடு என்ற வெப்பமூட்டியைத் (heating element) தயாரிக்கிறது. இதுபோல ஏராளமான செராமிக் அடிப்படையான தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடுகள் நாளுக்கு நாள் வளர்ந்து வருகின்றன. ஒரு குயவன் செய்த மண்பாண்டங்களில் இருந்து போர்சலீன் என்ற தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் இன்று பல பொருள்களும் கண்ணாடி நிலைக்குக் கொண்டு வரப்பட்டு பயன்படுத்தப்படுகிறது. பிளாஸ்மா பூச்சு என்ற எளிமையான தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் இது சாத்தியமாகிறது. இந்தப் பூச்சுக்கு அடிப்படையாக டான்ட்டலம் கார்பைடு அல்லது சிலிகன் நைட்ரேட் என்ற செராமிக் சார்ந்த பொருட்கள் உள்ளன. செயற்கை வைரங்கள் சிர்கோனியம் என்பதை க்யூபிக் சிர்கோனியமாக மாற்றி தயாரிக்கப்படுகின்றன. இதனால்தான் இன்று செயற்கை வைரங்கள் விலை மலிவாகக் கிடைக்கின்றன. ஒரு தேநீர்க் கோப்பையில் தொடங்கி விண்வெளிக்குச் செல்லும் ராக்கெட் வரை பீங்கான் தொழில்நுட்பம் இன்று கற்பனைக்கு எட்டாத விதத்தில் நமக்குப் பயன்படுகிறது.

- சிதம்பரம் இரவிச்சந்திரன்

விவரங்கள்

சிதம்பரம் இரவிச்சந்திரன்

பிரிவு: தொழில்நுட்பம்

வெளியிடப்பட்டது: 01 மார்ச் 2023

• அறிவியல்

பூமியின் வளங்களைப் புகைப்படங்கள் மூலம் அறிந்து கொள்ளும் தொழில்நுட்பம் இன்று வளர்ச்சி அடைந்துள்ளது. தொழில்நுட்பத் துறையில் ஏற்பட்ட முன்னேற்றம், பூமியைப் பற்றிய விவரங்களின் சேகரிப்பு, பூமியின் நில வரைபடங்கள் தயாரிக்கப்பட்டது போன்றவை பூமியைப் பற்றி மேலும் அறிய நமக்கு உதவின. செயற்கைக் கோள்கள் ஏவப்பட்டதும், நவீனக் கணினிகளில் ஏற்பட்ட மென்பொருள் வளர்ச்சி இத்துறையில் பெரும் திருப்பத்தை ஏற்படுத்தியுள்ளது

19ம் நூற்றாண்டில் வரைபடங்கள் வரைய ஆரம்பிக்கப்பட்ட பிறகு, தகவல் சேகரிப்புத் துறையில் பெரும் மாற்றம் ஏற்பட்டது. பலூன்கள், விமானங்களில் கேமராக்கள் பொருத்தப்பட்டு உயரமான இடங்களில் இருந்து புகைப்படங்கள் எடுக்கப்பட்டன. 1960ல் செயற்கைக் கோள்களைப் பயன்படுத்தி தகவல் சேகரிப்பு தொடங்கியது. கேமராக்களுடன் சேர்த்து தகவல்களைத் திரட்ட பலவிதமான ஸ்கேனர்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. இதன்படி ஒரு பொருள் அல்லது ஒரு பிரதேசத்தைக் குறித்த விவரங்கள் கருவிகளின் உதவியுடன் சேகரிக்கப்படத் தொடங்கின. இத்தகைய தொடர்பின் மூலம் விவரங்களைச் சேகரிக்கும் முறைக்கு உணரிகள், கேமராக்கள், ஸ்கேனர்கள், மின்காந்த கதிரியக்கம் (electro magnetic radiation) பயன்பட்டன.

சூரிய ஒளியின் உதவியால் தொலைத்தகவல் சேகரித்தல் தொடங்கியது. விவரங்கள் சேகரிப்பதற்காக கேமராக்களும், உணரிகளும் பொருத்தப்பட்டுள்ள தளமே ப்ளாட்பார்ம் (platform) என்று அழைக்கப்படுகிறது. பலூன்கள், விமானங்கள், செயற்கைக் கோள்களில் உணரிகள் போல கருவிகளைப் பொருத்தலாம். இவற்றைக் கொண்டு தொலைத்தகவல் திரட்டுதலை மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கலாம். பூமியில் இருந்து குறைவான உயரத்தில் இருந்து எடுக்கப்படும் முறை, ஆகாயத்தில் இருந்து எடுக்கப்படும் முறை மற்றும் செயற்கைக் கோள்களில் எடுக்கப்படும் முறை என இது மூன்று வகைப்படும். இத்தகையவற்றில் கேமராக்கள் மற்றும் உணரிகள் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன. பொருட்களின் மீது விழுந்து பிரதிபலிக்கும் ஒளியையே கேமரா படமாக எடுக்கிறது. இது தவிர மின்காந்தப் புலத்தை புகைப்படமாக ஸ்கேனர்கள் புகைப்படம் எடுக்கின்றன. பூமியில் இருந்து அல்லது பூமியின் உயரமான இடத்தில் இருந்து பூமியின் மேற்பரப்பைப் புகைப்படம் எடுக்கும் முறை இதில் முக்கியமானது. கேமராக்களைப் பயன்படுத்திப் புகைப்படங்களை எடுப்பது இதற்கு உதாரணம். பலூன்கள் அல்லது விமானங்களில் பொருத்தப்பட்டுள்ள கேமராக்கள் மூலம் ஆகாயத்தில் இருந்து பூமியின் புகைப்படங்களை எடுப்பது மற்றுமொரு முறை. சற்றேறக் குறைய பரப்பு குறைவாக உள்ள இடங்களின் புகைப்படங்களை எடுக்க இது பயன்படுகிறது. விமானம் கடந்து செல்லும் பிரதேசங்களின் தொடர்ச்சியான புகைப்படங்கள் இதன் மூலம் கிடைக்கிறது. எடுக்கப்படும் ஒவ்வொருப் புகைப்படத்திலும் அதற்கு முன்பாக எடுக்கப்பட்டுள்ளப் புகைப்படத்தின் 60%ம் சேர்த்தே எடுக்கப்படுகிறது. தொடர்ச்சியாக இருக்க நிறமாலைமானியின் (stereoscope) உதவியுடன் இறுதி செய்யப்படுகிறது. எடுக்கப்படும் புகைப்படங்களின் முப்பரிமான படங்கள் கிடைக்க இது உதவுகிறது. இது, இம்மாதிரி படங்களின் ஓவர்லேப் (over lap) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

படங்களில் இருந்து முப்பரிமான வடிவம் கிடைக்க உதவும் உபகரணமே ஸ்டீரியோஸ்கோப். ஒரு பிரதேசத்தை ஒன்று சேர்ந்து பார்ப்பதற்கும், பூமியின் மேற்பரப்பில் மேடு பள்ளங்களைப் பிரித்து அறிவதற்கும் இந்தக் கருவி பெரிதும் பயன்படுகிறது.

செயற்கைக் கோள்கள் வர ஆரம்பித்தபின் இந்தக் குறைபாடுகள் எல்லாம் ஒவ்வொன்றாக நீக்கப்பட்டன. செயற்கைக் கோள்கள் நடைதளங்களாக (platform) பயன்படத் தொடங்கியதுடன் தொலைத்தகவல் மேலும் திறம்பட்டது. செயற்கைக் கோள்களில் பொருத்தப்பட்டுள்ள உணரிகளின் மூலம் தகவல்களை சேகரித்துப் பரிமாறும் முறை வந்தது.

செயற்கைக் கோள்களை புவி சுற்றுவட்டப்பாதை செயற்கைக் கோள்கள், சூரிய சுற்றுவட்டப் பாதை செயற்கைக் கோள்கள் என்று இரு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம். பூமியின் சுழற்சியுடன் சுழலும் செயற்கைக் கோள்கள் புவி சுற்றுவட்டப் பாதை செயற்கைக் கோள்கள். இவற்றின் சுற்றுவட்டப் பாதை பூமியில் இருந்து ஏறக்குறைய 36,000 கி.மீ உயரத்தில் அமைந்திருக்கும். இவை பூமியின் மூன்றின் ஒரு பகுதியைக் கண்காணித்து, தகவல்களை அனுப்பும் திறன் பெற்றது. புவி சுழற்சியின் வேகத்துடன் சம வேகத்தில் சுற்றுவதால் இவை எல்லா சமயங்களிலும் பூமியின் ஒரே பிரதேசத்தை நோக்கி நிலைநிறுத்தப்படுகின்றன. ஒரு பிரதேசத்தின் நிலையான தகவல்களைத் திரட்ட இவை பெரிதும் பயன்படுகின்றன. இவை தகவல் தொடர்பு, அன்றாடப் பருவநிலையில் ஏற்படும் மாற்றங்களைப் புரிந்து கொள்ள உதவுகின்றன.

துருவங்களுக்கு மேற்பகுதியில் பூமியைச் சுற்றிவரும் செயற்கைக் கோள்களே சூரிய வட்டப் பாதையில் நிலைநிறுத்தப்படும் செயற்கைக் கோள்கள். இவை புவி வட்டப் பாதையில் சுற்றும் செயற்கைக் கோள்களை விடக் குறைவான உயரத்திலேயே சுற்றுகின்றன. இவற்றின் சுற்றுவட்டப் பாதை பூமியின் மேற்பரப்பில் இருந்து ஏறக்குறைய 1000 கி.மீக்கும் குறைவாகவே இருக்கும். புவி வட்டப் பாதையில் சுழலும் செயற்கைக் கோள்களைக் காட்டிலும் குறைவான பரப்பையே இவை கண்காணிக்கின்றன. ஒரு சிறிய பகுதியைப் பற்றிய தகவல்களுக்கு இவை உதவுகின்றன. இயற்கை வளங்கள், நிலப்பரப்பு, இதர வளங்கள், நிலத்தடி நீர் போன்றவை பற்றி தகவல்களைச் சேகரிக்க இவை உதவுகின்றன.

இந்தியா ஏவிய இன்சாட் வரிசை செயற்கைக் கோள்கள் புவி சுற்றுவட்டப் பாதை செயற்கைக் கோள்களாகும். ஐ. ஆர்.என்.எஸ் வரிசை செயற்கைக் கோள்கள் சூரிய வட்டப்பாதை செயற்கைக் கோள்கள்.

பொருட்கள் வெளியிடும் அல்லது பிரதிபலிக்கும் மின்காந்தக் கதிர்கள் வெவ்வேறு அளவுகளில் அமைந்துள்ளன. ஒவ்வொரு பொருளும் பிரதிபலிக்கும் ஆற்றலின் அளவே அப்பொருளின் ஸ்பெக்ட்ரல் கையொப்பம் (spectral signature) என்று அழைக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டு மண்ணின் ஸ்பெக்ட்ரல் கையொப்பம் தாவரங்களின் கையொப்பத்தில் இருந்து வேறுபட்டது. மின்காந்த நிறமாலையில் வெவ்வேறு அம்சங்களைப் பிரித்தறிய உதவும் வெவ்வேறு வகையான ஸ்கேனர்கள் செயற்கைக் கோள்களில் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. இவை வெவ்வேறு பொருட்களை ஸ்பெக்ட்ரல் கையொப்பத்தின் அடிப்படையில் பகுத்தறிந்து விவரங்களை சமிஞ்ஞைகள் வடிவத்தில் பூமியில் உள்ள மையங்களுக்கு எண்களாக அனுப்புகின்றன. இவை கணினிகளின் உதவியுடன் விரிவாக ஆராயப்பட்டு படங்கள் வடிவத்தில் மாற்றப்படுகின்றன. இவையே செயற்கைக்கோள் படங்கள் (satellite pictures).

செயற்கைக் கோள்களில் உள்ள உணரிகளால் பூமியின் மேற்பரப்பில் இருக்கும் எல்லாப் பொருட்களையும் பகுத்தது அறிய முடிவதில்லை. ஓர் உணரியால் பிரித்து அடையாளம் காணக்கூடிய பூமியின் மேற்பரப்பில் உள்ள மிக மிகச் சிறிய பொருளே அதன் சிறப்பு நேர்வுகள் (special resolution). காலநிலை கணிப்பு, கடல் வானிலை அறிவிப்பு, நில வளங்களைப் புரிதல், வறட்சி, வெள்ளப்பெருக்கு போன்றவற்றால் பாதிக்கப்பட்ட பிரதேசங்களைக் கண்டறிதல், அடர்ந்த உட் காடுகளில் காட்டுத் தீயைக் கண்டுபிடிக்க, பாதுகாப்பு முன்னெச்சரிக்கை நடவடிக்கைகளை எடுக்க, பயிர்களின் பரப்பு, பூச்சிகள் தாக்குதல் போன்றவற்றைப் பற்றிய விவரங்கள் சேகரிக்க, எண்ணெய், நிலத்தடி நீர் வளம் உள்ள பகுதிகளின் கண்டுபிடிப்பு போன்ற பல வகைகளில் இவை பயன்படுகின்றன.

தொலைத்தகவல் செய்திகள் மற்றும் இதர ஆய்வுகளை ஒன்றிணைத்து நில வரைபடங்கள் தயாரிக்க, அவற்றில் தேவைப்படும் மாற்றங்களை ஏற்படுத்த, அவற்றின் விரிவாக்கத்திற்கு மென்பொருட்கள் பயன்படுகின்றன. பூமியின் மேற்பரப்பில் உள்ள ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் அதற்கே உரிய அமைவிடம் (position) உள்ளது. அதனால் ஒரு பிரதேசத்தின் நில வரைபடம் இந்த அடிப்படையில் தயாரிக்கப்படும்போது அது அமைந்திருக்கும் சரியான அட்சரேகை, கடகரேகை போன்ற விவரங்களையும் எடுத்துக்கூறவேண்டும். இந்தத் தகவல்களை மென்பொருட்கள் உதவியுடன் பெறலாம். ரயில்வே, நதிகள் போன்றவை தொடர்பான திட்டங்களுக்கு இவை பயன்படுகின்றன. இதன் மூலம் மிகக் குறைவாக உள்ள பயணப்பாதை, சுங்கச்சாவடி இல்லாத பாதை, போக்குவரத்து நெரிசல் குறைவாக உள்ள பாதை, உணவகம், மருத்துவமனை போன்றவற்றைக் கண்டுபிடிக்க இந்தப் படங்கள் உதவுகின்றன. ஒரு பிரதேசத்தில் உள்ள பொருட்களுக்கு இடையில் உள்ள தொடர்புகள் பற்றி, காலம்காலமாக அவற்றுக்கு இடையே இருந்துவரும் தொடர்பு பற்றியும் இந்தப் படங்கள் மூலம் அறியலாம். பயிர்களின் விளைச்சலில் ஏற்படும் மாற்றங்கள், காலநிலை மாற்றங்களுக்கேற்ப பொருட்களில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் போன்றவற்றைப் பற்றி அறிய இவை உதவுகின்றன.

பல இடங்களில் இருந்து சேகரிக்கப்படும் விவரங்கள் ஒன்று சேர்க்கப்பட, விரிவாக்கப்பட, இவற்றின் விளக்கப் படங்களை உருவாக்க, இவற்றின் விளைவுகள் பற்றிய மாதிரிப் படங்களைத் தயாரிக்க, நில வரைபடங்கள், வரைபடங்கள், அட்டவணைகள் போன்றவை தயாரிக்க இவை பெரிதும் பயன்படுகின்றன.

இருப்பிடம் அறியும் தொழில்நுட்பத்திற்கு இச்செயற்கைக் கோள்களின் படங்கள் உதவுகின்றன. நில அமைப்பு, போக்குவரத்து போன்றவற்றுக்கு இந்த இருப்பிடமறியும் வசதி அவசியம். அமெரிக்காவில் இதற்காக ‘உலக இருப்பிடமறியும் வசதி’ Global Positioning System GPS உள்ளது. பூமியின் மேற்பரப்பில் இருக்கும் பொருட்களின் அட்சரேகை, தீர்க்கரேகை இடங்கள், உயரம், நேரம் ஆகியவற்றை அறிந்து கொள்ள உதவும் இந்த வசதியே இத்தகையவற்றில் மிக முக்கியமானது. பூமியின் மேற்பரப்பில் இருந்து 20,000 முதல் 20,200 கி.மீ உயரம் வரை உள்ள சுற்றுவட்டப் பாதைகளில் 6 வெவ்வேறு சுற்றுவட்டப் பாதைகளில் சுற்றி வரும் 24 செயற்கைக் கோள்களின் கூட்டமைப்பே இது. இவற்றின் மூலமே இருப்பிடம் அறியும் வசதி ஏற்படுத்தப்படுகிறது. செயற்கைக் கோள்களில் இருந்து வரும் சமிஞ்ஞைகள் நம் கையில் உள்ள ஏற்பியில் கிடைத்தால் இருப்பிடத்தை அறிந்து கொள்ள முடியும். மிகக் குறைந்த அளவில் குறைந்தபட்சம் 4 செயற்கைக் கோள்களில் இருந்து வரும் சமிஞ்ஞைகள் கிடைக்கும்போது இந்த வசதியில் இருந்து நமக்கு விவரங்கள் கிடைக்கின்றன. இருப்பிடத்தை மேலும் துல்லியமாக அறிய உதவியாக இந்த செயற்கைக்கோள்களின் கட்டமைப்பில் இப்போது மேலும் கூடுதலாக செயற்கைக் கோள்கள் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன.

இராணுவத் தேவைகளுக்காகத் அமெரிக்கா இந்த கட்டமைப்பைத் தொடங்கியது என்றாலும், 1980 முதல் இது மக்களுக்கு கிடைக்கிறது. இந்திய இருப்பிடம் அறியும் செயற்கைக்கோள் கட்டமைப்பு (Indian Regional Navigation Satellite System – IRNSS) அமெரிக்காவின் இருப்பிடம் அறியும் வசதிக்குப் பதிலாக இந்தியா சுயசார்புடன் நிறுவிய ஒன்று. இந்தியா தவிர பாகிஸ்தான், சீனா, இந்தியப் பெருங்கடல் உட்பட 1500 கி.மீ சுற்றளவு வரை இதன் கண்காணிப்பு உள்ளது. ரஷ்யாவின் க்ளாஸ்மாஸ், ஐரோப்பிய விண்வெளி ஆய்வுக் கழகத்தின் கலிலியோ போன்றவை மற்ற நாடுகளின் இருப்பிடம் அறிய உதவும் இவ்வகைக் கட்டமைப்புகள்.

மனிதனின் அடங்காத தேடல் ஆர்வத்தில் ஏற்பட்டு வரும் முன்னேற்றமே இதற்கு அடிப்படை. புதிய கண்டுபிடிப்புகளும், தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியும் மனித வாழ்வை மேம்படுத்தியுள்ளது.

- சிதம்பரம் இரவிச்சந்திரன்