नवग्रह ते उपग्रह

 

 सूर्य, चंद्र, मंगळ, बुध, गुरु, शुक्र, शनि आणि राहू, केतू या सर्वांना 'ग्रह' मानून या नऊ ग्रहांना मिळून नवग्रहांची पूजा केली जाते. या नवग्रहांचे एक स्तोत्र आहे, त्यात प्रत्येक ग्रहाची स्तुति करून त्यांना नमस्कार केला आहे. या स्तोत्रात असे लिहिले आहे की सर्व पापांचा नाश करणारा महातेजस्वी सूर्य हा कश्यप ऋषींचा पुत्र आहे, शंकराच्या मुकुटाचे भूषण असणारा चंद्र क्षीरसागराच्या मंथनातून जन्माला आला, विजेसारखी कांति धारण करणारा मंगळ हा ग्रह पृथ्वीच्या गर्भातून जन्माला आला आहे, अत्यंत रूपवान असा बुध हा चंद्राचा मुलगा आहे, सर्वज्ञ गुरु किंवा बृहस्पती हे सर्व देवांचे गुरु आहेत, दैत्यांचे गुरु असलेले शुक्र भृगु ऋषीचे पुत्र आहेत, काळपट निळ्या रंगाचा शनि हा सूर्य आणि छाया यांचा पुत्र आहे, चंद्र आणि सूर्य यांच्याशी लढणारा राहू हा सिंहिकेचा पुत्र आहे आणि सगळ्या तारका आणि ग्रह यांचा मुकुटमणी असलेला केतू महापराक्रमी आहे. या सगळ्या पुराणातल्या कथा हजारो वर्षांपूर्वी लिहिलेल्या आहेत आणि फारच कमी लोकांना त्या माहीत असतात. या कथांमध्ये या सगळ्या ग्रहांना माणसांसारखे शरीर आणि राग, द्वेष, प्रेम, मत्सर वगैरे गुणही दिले आहेत. म्हणून त्यांची स्तुति केली तर ते प्रसन्न होतात किंवा क्षमा करतात आणि कधी कधी ते रुष्ट होतात आणि शिक्षा करतात अशा कहाण्या आहेत. आकाशातले हे सगळे ग्रह पृथ्वीवरच्या घटना घडवून आणतात, इतकेच नव्हे तर प्रत्येक माणसाचे व्यक्तिमत्व, त्याचा स्वभाव, त्याचे नशीब वगैरे ठरवतात आणि त्याचा उत्कर्ष किंवा ऱ्हास घडवून आणतात असे ज्योतिष वर्तवण्यामधून सांगितले जाते आणि अनेक लोकांची त्यावर दृढ श्रद्धा असते. अनेक मोठ्या पूजाविधींचा भाग म्हणून आधी नवग्रहांची पूजा आणि शांत केली जाते.

यातल्या पहिल्या सात ग्रहांची नावे आठवड्यातल्या सात वारांना दिली आहेत. लोकांनी त्यातल्या प्रत्येक वारी एकेका ग्रहाचे आवर्जून दर्शन घ्यावे आणि त्याचा श्लोक म्हणून प्रार्थना करावी असा उद्देश त्याच्यामागे कदाचित असेलही. राहू आणि केतू हे अदृष्य किंबहुना काल्पनिक ग्रह असल्यामुळे त्यांचे दर्शन घेणे मात्र शक्यच नसते आणि त्यांच्या नावाचे वारही नाहीत. पुढील काळात देव म्हणून हे नवग्रह मागे पडले आणि त्यांच्या वारांवर वेगळ्या देवांची उपासना सुरू झाली. मग सोमवार शंकराचा, मंगळवार गणपतीचा, गुरुवार दत्ताचा, शुक्रवार अंबाबाईचा आणि शनिवार मारुतीचा झाला आणि त्या दिवशी या देवांच्या देवळात जाणे, त्यांची पूजा, आरती करणे वगैरे रूढ होत गेले.  सूर्य आणि चंद्र सोडला तर इतर ग्रह आकाशात केंव्हा आणि कुठे दिसतात हेच बहुसंख्य लोकांना माहीत नसते, त्यांना पहायची उत्सुकताही नसते आणि या ग्रहांना पहायचा प्रयत्नही ते करत नाहीत. त्यांच्या दृष्टीने हे फक्त एकदुसऱ्यांवर नजर ठेवून त्यांच्या कुंडलीतल्या घरांमधून भ्रमण करत असतात आणि त्याची फळे या लोकांना देत असतात.

जगभरातल्या निरनिराळ्या संस्कृतींमधील लोकांना दिवसभर आकाशात तळपणारा सूर्य, रात्रीच्या अंधारात थोडा उजेड देणारा चंद्र आणि रात्री आकाशात चमकणारे ग्रह व तारे यांच्याबद्दल प्राचीन काळापासून गूढ आणि भीतीयुक्त असा आदर वाटत आला आहे. जसे त्यांना भारतात देवता मानले गेले त्याचप्रमाणे ग्रीक आणि रोमन मायथॉलॉजीमध्येसुद्धा त्यांना मानाची स्थाने दिली आहेत.  हेलियस म्हणजे सूर्य हा सुद्धा रथामधून आकाशात फिरतो आणि पृथ्वीवरील प्रत्येक गोष्ट बारकाईने बघत असतो. त्यांच्या पुराणात चंद्राला सिलीन किंवा डायना असे सुस्वरूप स्त्रीरूप दिले आहे तसेच शुक्राला व्हीनस नावाची अत्यंत सुंदर देवता कल्पलेले आहे. गुरु म्हणजे ज्युपिटर हा सगळ्या देवांचा राजा आहे, तर मंगळ म्हणजे मार्स हा युद्धाचा देव आहे.  बुध हा देवांचा दूत तर शनि हा संपत्तीचा देव आहे. या सगळ्यांच्या निरनिराळ्या कुळकथा आणि आपसातली नातीगोतीही आहेत.

ख्रिश्चन धर्माच्या प्रसारानंतर त्या सर्वांचे देवपण नाहीसे झाले. त्यानंतर ग्रह आणि तारे हे परमेश्वराने तयार करून आकाशात फिरत ठेवलेले साधे गोल झाले. त्या धर्माच्या शिकवणीनुसार ईश्वराने हे सारे विश्व पृथ्वीवरील मनुष्यप्राण्यासाठी निर्माण केले असल्यामुळे सर्व तारे आणि ग्रह पृथ्वीभोवतीच फिरतात याबद्दल कोणाच्या मनात शंका नव्हती. साध्या नजरेला तसेच दिसते, हे सगळे ग्रह आणि तारे पूर्वेला उगवतांना आणि सगळ्या आकाशाला ओलांडून पश्चिमेला जाऊन मावळतांना दिसतात. टॉलेमीसारख्या प्रकांडपंडितांनी शेकडो वर्षांपूर्वी तसे निरीक्षण लिहून ठेवले होते आणि शेकडो वर्षे तसे मानले जात होते. त्या ग्रहताऱ्यांचे हे आकाशातले फिरणे पृथ्वीवरून कसे दिसते याचा मात्र अनेक पाश्चिमात्य विद्वानांनी बारकाईने अभ्यास केला होता. त्यासाठी त्यांनी आकाशातील इतर तारकांचे पुंज तयार करून त्यांना नावे दिली होती आणि त्याच्या संदर्भात हे ग्रह कसे फिरतात याचे निरीक्षण करून त्यावर ग्रंथ लिहिले होते. 

 आपल्या प्राचीन काळातील अनेक ऋषीमुनींनीही वर्षानुवर्षे खर्ची घालून आकाशातल्या अगणित तारकांचे खूप बारकाईने निरीक्षण केले आणि त्यांचा सूक्ष्म अभ्यास केला होता. त्यांनी मेष, वृषभ, मिथुन आदि बारा राशी आणि अश्विनि, भरणी यासारखी सत्तावीस नक्षत्रे यांची योजना करून संपूर्ण आकाशगोलाचा एक प्रकारचा नकाशा तयार केला होता आणि आर्यभट्ट व भास्कराचार्य यांच्यासारख्या विद्वानांनी त्यात मोलाची भर घातली होती. प्रत्येक राशी किंवा नक्षत्रामधली प्रत्येक चांदणी नेहमीच तिच्या स्थानावरच दिसते. पण मंगळ, बुध, गुरु, शुक्र आणि शनि हे पांच तेजोगोल मात्र आपापल्या गतीने स्वतंत्रपणे फिरतांना दिसतात हे पाहून त्यांना ग्रह हा वेगळा दर्जा देऊन देवपण दिले होते, तसेच त्यांनी त्यांच्या भ्रमणाच्या गती मोजल्या होत्या. आकाशातसुध्दा सगळेच काही दिसते तसेच नसते असे काही जुन्या विद्वान शास्त्रज्ञांनाही वाटले होतेच. “ज्याप्रमाणे अनुलोमगतीने जाणारा आणि नावेत बसलेला मनुष्य अचल असा किनारा विलोम जातांना पाहतो, त्याप्रमाणे लंकेमध्ये अचल असे तारे पश्चिम दिशेस जातांना दिसतात.” असे आर्यभटीयामधल्या एका श्लोकात लिहिले आहे. आणि  “प्रवह वायूकडून सतत ढकलला जाणारा सग्रह (ग्रहांसहित असा) भपंजर (तार्‍यांचे जाळे अथवा पिंजरा) (पूर्वेकडून) पश्चिमेकडे वाहून नेला जातो (किंवा तसा भास होतो).” असेही आर्यभटाने पुढच्या श्लोकात लिहिले आहे. पण त्यानंतरच्या काळात भारतीयांचा खगोलशास्त्राचा अभ्यास बहुधा खंडित झाला.

सोळाव्या शतकाच्या सुरुवातीच्या काळात पोलंड या देशात निकोलाय कोपरनिकस नावाचा एक विद्वान माणूस चर्चमध्ये सेवा करत होता. तो अत्यंत बुध्दीमान, अभ्यासू आणि चिकित्सक वृत्तीचा होता. त्याने इतर काही शास्त्रांबरोबर खगोलशास्त्राचाही छंद जोपासला होता आणि उपलब्ध ग्रंथांचा अभ्यास केला होता. पण प्रत्यक्ष केलेल्या निरीक्षणामधून त्याच्या चाणाक्ष नजरेला काही वेगळे दिसल्यामुळे त्यातल्या कांही गोष्टींबद्दल त्याच्या मनात शंका निर्माण झाल्या.  आपण स्वतःभोवती गिरकी घेतो तेंव्हा आपल्या आजूबाजूच्या स्थिर असलेल्या वस्तू आपल्याभोवती फिरत आहेत असे आपल्याला वाटते. त्याचप्रमाणे कदाचित हे तारे आपापल्या जागेवरच स्थिर रहात असतील आणि पृथ्वी स्वतःभोवती फिरत असली तर पृथ्वीवरून पहातांना आपल्याला मात्र ते तारे आकाशातून फिरतांना दिसत असतील असे होणे शक्य होते. अशाच प्रकारे स्वतःभोवती फिरत असतांना पृथ्वीचा जो अर्धा भाग सूर्याच्या समोर येत असेल तिथे दिवसाचा उजेड पडेल आणि उरलेला अर्धा भाग अंधारात असल्यामुळे तिथे रात्र असेल. असा विचार त्याने केला. त्यानंतर कोपरनिकसने सूर्य आणि ग्रह यांच्या आकाशातील भ्रमणासंबंधी वेगळा विचार केला. त्यांचे भ्रमण पृथ्वीवरून कसे दिसते याची माहिती एकमेकांशी जुळवून पाहिली, बरीच किचकट आंकडेमोड केली. बरेच प्रयत्न केल्यानंतर त्याला असे दिसले की जर पृथ्वी सूर्याभोंवती फिरत असली तर त्या ग्रहांच्या भ्रमणात बरीचशी सुसंगति आणता येते. त्याने हे गणितामधून सिध्द केले. पण तो हयात असेपर्यंत ही कल्पना सर्वमान्य होऊ शकली नव्हती. त्याच्या शंभर दोनशे वर्षांनंतर आलेल्या शास्त्रज्ञांनी कोपरनिकसच्या सांगण्याला खंबीरपणे उचलून धरले आणि सूर्यमालिकेचे बरोबर वर्णन केले.

मराठी काव्यांमध्ये शुक्रतारा किंवा शुक्राची चांदणी असे उल्लेख येतात. सर्वसामान्य माणसाला रात्रीच्या काळोखात आकाशात चमचमतांना दिसतात त्या सगळ्या चांदण्याच असतात, त्यातले ग्रह किंवा तारे एकमेकांसारखेच वाटतात. पण आकाशातल्या या सगळ्या गोलांचा शास्त्रीय अभ्यास केल्यानंतर पाश्चात्य शास्त्रज्ञांनी त्यांची स्टार्स, प्लॅनेट्स आणि सॅटेलाइट्स अशी वर्गवारी केली. या शब्दांचे मराठी भाषांतर करतांना त्यांना अनुक्रमे तारा, ग्रह आणि उपग्रह असी नावे दिली गेली. सूर्य हा एक तारा आहे. सगळे तारे स्वयंप्रकाशी आणि अजस्त्र आकाराचे असतात, त्यांच्या मानाने लहान आकारांचे असलेले गुरु, शुक्र, पृथ्वी यांच्यासारखे  ग्रह सूर्यासारख्या ताऱ्यांभोवती फिरत असतात आणि ग्रहांपेक्षाही लहान असे चंद्रासारखे उपग्रह या ग्रहांची प्रदक्षिणा करत असतात. 'तारा' आणि 'ग्रह' या आधीपासून मराठी भाषेत असलेल्या शब्दांना विज्ञानामध्ये विशिष्ट अर्थ दिले गेले आणि 'उपग्रह' हा एक नवा शब्द तयार केला गेला. विज्ञानाच्या भाषेत पहायला जाता नवग्रहांपैकी सूर्य हा एक तारा आहे, मंगळ, बुध, गुरु, शुक्र, शनि हे पाच ग्रह, चंद्र हा एक उपग्रह आणि राहू, केतू हे दोन काल्पनिक बिंदू असतात. गुरु आणि शनि यांच्यासारख्या मोठ्या ग्रहांभोवती फिरणारे त्यांचे अनेक उपग्रह आहेत पण पृथ्वीभोवती फिरत राहणारा चंद्र हा एकच नैसर्गिक उपग्रह आहे. 

 खाली जमीन आणि वर आकाश असेच सर्वसाधारणपणे समजले जाते. पक्षी आकाशात उडतात, ढग आकाशातून जातात आणि सूर्य, चंद्र व चांदण्याही आकाशातच दिसतात. पण विज्ञानाच्या भाषेत पृथ्वीच्या सभोवती असलेल्या वातावरणाच्या अंतिम थरापर्यंत आकाश पसरलेले आहे आणि त्याच्या पलीकडे असलेल्या अथांग निर्वात पोकळीला अवकाश, अंतराळ किंवा अंतरिक्ष म्हणावे असे सुमारे शंभर वर्षांपूर्वी ठरवले गेले. या दोघींमध्ये कोणतीही सीमारेषा नाही, ते एकमेकांशी सलगच आहेत. सर्व ग्रह आणि तारे पृथ्वीपासून खूप दूर अवकाशात असतात, पण मधली हवा आणि निर्वात पोकळी पारदर्शक असल्यामुळे आपल्याला ते आकाशातच दिसतात. विमाने आकाशात उडताना इंजिनांच्या शक्तीमुळे आणि पंखांच्या आधारे हवेवर तरंगत पुढे जात असतात त्यामुळे ती आकाशाच्या पलीकडे अवकाशाच्या हवारहित पोकळीत जाऊन उडू शकत नाहीत.

दुसऱ्या जागतिक महायुध्दानंतर विज्ञान व तंत्रज्ञानात, विशेषतः इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये विलक्षण वेगाने प्रगती झाली आणि रॉकेट्सची निर्मिती आणि त्यांचे नियंत्रण या क्षेत्रात कल्पनातीत घोडदौड झाली. पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणावर मात करून रॉकेटला अवकाशात सोडणे आणि त्याच्या सोबत पाठवलेल्या उपकरणांनी अवकाशातून पाठवलेले संदेश पृथ्वीवर ग्रहण करणे शक्य झाल्यानंतर अंतरिक्षातून पृथ्वीकडे  पाहण्याची एक नवी दृष्टी मानवाला प्राप्त झाली आणि या दिव्यदृष्टीचा उपयोग करून घेऊन विश्वाची जास्त माहिती मिळवण्यासाठी प्रयत्न सुरू झाले. एकादी वस्तू अतीशय जास्त म्हणजे एस्केप व्हेलॉसिटीपेक्षा जास्त वेगाने अवकाशात दूरवर भिरकावून दिली तर ती पृथ्वीवर खाली न येता आपोआपच तिच्याभोवती फिरत राहील हे गणिताने सिद्ध केले गेले होते. आधुनिक काळातील शक्तिशाली रॉकेटसोबत काही वस्तूंना अवकाशात धाडून देणे शक्य झाले. अशा वस्तूंना कृत्रिम उपग्रह म्हंटले जाते.

दुसऱ्या महायुध्दानंतरच्या काळात यू एस ए (अमेरिका) आणि यूएसएसआर (रशिया) या महासत्तांमध्ये जागतिक वर्चस्वासाठी चुरस लागली होती. १९५८मध्ये अमेरिका एक कृत्रिम उपग्रह अवकाशात पाठवणार असल्याची चर्चा चालू असताना त्याच्या आधीच १९५७ साली रशियाने स्पुटनिक-१ हा पहिला मनुष्यनिर्मित उपग्रह अवकाशात सोडला. त्याच्या पाठोपाठ स्पुटनिक -२ या उपग्रहासोबत लायका नामक कुत्रीला अंतरिक्षात पाठवून दिले. अमेरिकेनेही थोड्याच दिवसांनी म्हणजे १९५८ साली एक्स्प्लोअरर -१ आणि व्हँगार्ड-१ हे उपग्रह एका पाठोपाठ सोडले. रशियाचा स्पुटनिक आणि अमेरिकेचा एक्स्प्लोअरर हे दोन्ही पहिले उपग्रह पृथ्वीभोवती सुमारे दोनतीनशे ते हजार दोन हजारपर्यंत किलोमीटर उंचीवरून लंबवर्तुळाकृति (एलिप्टिकल) कक्षेमध्ये फिरत होते. ते दर दीड दोन तासात एक म्हणजे रोज सुमारे बारा ते सोळा प्रदक्षिणा घालत होते. स्पुटनिक तसा साधा होता आणि जुजबी संदेश पाठवत होता, त्या मानाने एक्स्प्लोअररमध्ये संशोधनासाठी लागणारी बरीच उपकरणे ठेवली होती. हे दोन्ही उपग्रह काही काळ अंतराळात फिरत राहिल्यानंतर त्यांच्या बॅटरीज संपल्या आणि त्यांचे  संदेश पाठवणे थांबले. तरी ते उपग्रह पृथ्वीला प्रदक्षिणा घालत राहिले होते. काही काळानंतर त्यांची गति मंद होत गेली आणि  ते हळूहळू पृथ्वीच्या कक्षेत येऊन नष्ट झाले.

 त्यानंतर इतर देशांनीही आपापले उपग्रह सोडणे सुरू केले आणि त्यांचे प्रमाण वाढतच चालले आहे. आज  शंभरावर देशांनी पाठवलेले सुमारे बारा हजार कृत्रिम उपग्रह वेगवेगळ्या कक्षांमधून पृथ्वीची प्रदक्षिणा करीत आहेत. या कार्यक्रमाची सुरुवात सरकारी प्रयोगशाळांनी केली होती आणि त्यांनी पाठवलेल्या उपग्रहांकडून मिळालेल्या माहितीचा उपयोग मुख्यतः संरक्षण, हवामान, भूसर्वेक्षण आदि सरकारी विभागच करत असत. दूरचित्रवाणी, दूरध्वनी, आंतर्जाल वगैरे माध्यमातून आम जनतेसाठी संदेशवहनाचा उपयोग होऊ लागल्यानंतर त्या कामासाठी अनेक निमसरकारी आणि खाजगी क्षेत्रातल्या संस्था पुढे आल्या किंवा निर्माण झाल्या. त्यांच्या गरजेनुसार विशिष्ट प्रकारांचे उपग्रह तयार करणे आणि त्यांना अंतराळात नेऊन सोडणे हे काम व्यावसायिक तत्वावर होऊ लागले. त्यांची संरचना, आरेखन, निर्माण, उड्डाण वगैरे करण्यात स्वयंपूर्ण असलेले देश आजही कमीच आहेत. त्यात भारताचा समावेश होतो ही अभिमानाची गोष्ट आहे. 

"रोजचाच चंद्र आज वाटतो नवा नवा " असे प्रेमिकांना वाटत असले आणि रोज आकाशात दिसणारा चंद्र खरोखरच अल्पशा फरकाने नवा दिसत असला तरी तो  प्रत्यक्षात एकासारखा फक्त एकच आहे. हे सर्व कृत्रिम उपग्रह मात्र एकमेकाहून खूप वेगळे असतात. त्यांच्या उद्दिष्टानुसार त्यांची निरनिराळ्या प्रकारांनी वर्गवारी करण्यात आली आहे. संदेशवहन किंवा संवाद (Communication),  दिशादर्शन  (Navigation), पृथ्वीचे निरीक्षण (Earth Observation), तंत्रज्ञान विकास (Technology Development) आणि अवकाश विज्ञान (Space Science)  असे काही मुख्य गट आहेत. 

हे उपग्रह म्हणजे अंतरिक्षातून पृथ्वीकडे  पाहण्याची दृष्टी असे समजले जाते. या कामासाठी अत्यंत कार्यक्षम असा उच्च दर्जाचा कॅमेरा सर्वात महत्वाचा असतो. या कॅमेराने काढलेली चित्रे पृथ्वीवर पाठवण्यासाठी त्यांचे विद्युल्लहरींमध्ये रूपांतर करून त्यांना पृथ्वीकडे पाठवण्याची यंत्रणा पाहिजे. तसेच पृथ्वीकडून आलेले संदेश स्वीकारून त्यांची अंमलबजावणी करणे, त्यांना उत्तर देणे वगैरे गोष्टी त्या उपग्रहांनी करायच्या असतात. बहुतेक उपग्रह मनुष्यविरहित असतात. त्यामुळे ही कामे करणारी सक्षम अशी स्वयंचलित यंत्रणा असावी लागते. मुख्य म्हणजे हे सगळे वजनाने हलके आणि कमीत कमी जागा व्यापणारे असायला हवे. मिनिएचरायझेशनमध्ये झालेल्या अपूर्व प्रगतीमुळेच हे शक्य झाले आहे. बहुतेक उपग्रहांमध्ये अशी उपकरणे आणि यंत्रे मांडून ठेवण्यासाठी पॅनेल्स आणि त्यांना धरून ठेवणारा एक सांगाडा एवढ्याच गोष्टी असतात. या उपकरणांना चालवण्यासाठी आता मुख्यतः सौर ऊर्जेचा उपयोग केला जातो. त्यासाठी उपग्रहांवर मोठमोठी सोलर पॅनेल्स लावलेली असतात. विमानांना हवेमधून सुलभपणे उडण्यासाठी त्यांना पक्ष्यांसारखा प्रमाणबद्ध आणि एरोफॉइल्सने युक्त असा सुबक आकार देणे आवश्यक असते, पण अवकाशातल्या उपग्रहाचा आकार कसाही वाकडातिकडा असला किंवा त्यात अनेक कोपरे किंवा पसरट पृष्ठभाग असले तरी ते चालते, कारण तिथे हवेचा विरोध नसतो.

हे उपग्रह वेगवेगळ्या आकारांच्या कक्षांमधून पृथ्वीभोवती घिरट्या घालतात. कांही कक्षा वर्तुळाकार असतात, कांही थोड्या लंबगोलाकार असतात, तर कांही जास्त लंबवर्तुळाकार असतात. उपग्रहांच्या  कक्षा मुख्यतः तीन प्रकारच्या मानल्या जातात, एल ई ओ Low Earth Orbit , एम ई ओ Medium Earth Orbit  आणि जी ई ओ. Geostationary Orbit. पृथ्वीच्या जवळून फिरणाऱ्या एलईओ सॅटेलाइट्सना अवकाशात राहण्यासाठी प्रचंड वेगाने फिरून सुमारे दीड ते दोन तासात एक पृथ्वीप्रदक्षिणा पूर्ण करावी लागते, पण पृथ्वीपासून ३६००० किलोमीटर अंतरावर पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणशक्तीचे बल क्षीण झालेले असल्यामुळे तिथे असलेला जीईओ उपग्रह सावकाशपणे म्हणजे पृथ्वीच्याच अंशात्मक वेगाने फिरू शकतो. मधल्या भागात फिरणारे उपग्रह पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण आणि उपग्रहाचा वेग या दोन्ही गोष्टींच्या परिणामांनुसार आपले पृथ्वीपासूनचे अंतर राखतात.

पृथ्वीपासून कुठल्याही ठराविक अंतरावर पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण स्थिर असते, पण तिथून जात असलेल्या उपग्रहाचा वेग कांही कारणांमुळे कमी होऊ शकतो. अत्यंत विरळ हवेतले कांही तुरळक अणु  त्याला धडकत असतात, तसेच त्याच्याकडून सूर्याचे प्रकाशकिरण शोषले जातांना किंवा ते त्याच्यावरून परावर्तित होतांना त्याला सूक्ष्म धक्का देतात हे कदाचित आपल्याला खरेसुध्दा वाटणार नाही. पण अशा कारणांनी त्याची गति मंदावते तेंव्हा तो हळूहळू पृथ्वीकडे ओढला जातो, पृथ्वीच्या जवळ येताच वातावरणाशी घर्षण होऊन तो ऊष्णतेमुळे नष्ट होतो किंवा टिकून राहिला तर पृथ्वीवर येऊन कोसळतो. उपग्रहाचे आयुष्य अमर्याद नसले तरी दीर्घ असते, पण त्यावर ठेवलेली उपकरणे काम करेनाशी झाली की त्याचे उपयुक्त आयुष्य संपते. त्यानंतर तो अंतराळातला निरुपयोगी कचरा होऊन जातो. त्याची विल्हेवाट कशी लावायची यावरही संशोधन चालले आहे.

उपग्रहाचे उद्दिष्ट आणि त्याने करायची असलेली कामगिरी यावरून त्याला कोणत्या कक्षेत ठेवायचे हे ठरवले जाते. पृथ्वीवरील जमीन, समुद्र, ढग, हवामान वगैरेंचे निरीक्षण आणि संशोधन करणारे उपग्रह लो अर्थ ऑर्बिटमध्ये असतात. ते निरनिराळ्या दिशांनी वेगवेगळ्या अंशात्मक कक्षांमधून फिरवता येऊ शकतात. जमीनीपासून फार जवळ असल्यामुळे एक उपग्रह एका वेळी पृथ्वीचा थोडाच भाग पाहू शकतो.  एकाच क्षणी जगाच्या निरनिराळ्या भागांमध्ये काय चालले आहे हे समजून घेण्यासाठी अशा उपग्रहांची साखळी तयार केली जाते. एकाद्या मोठ्या गोलाच्या जवळ जाऊन पाहिल्यास त्याचा जेवढा भाग दिसतो त्यापेक्षा दूर जाऊन पाहिल्यास त्याचा जास्त भाग दिसतो. त्याचप्रमाणे पृथ्वीपासून दूर असलेल्या कक्षेतील उपग्रह पृथ्वीच्या मोठ्या भूभागाशी संपर्क करू शकतात. सुमारे वीस हजार कि.मी.अंतरावरील कक्षांमध्ये फिरणारे उपग्रह दर बारा तासात एक प्रदक्षिणा घालतात. अशा उपग्रहांचा उपयोग  प्रामुख्याने नेव्हिगेशनसाठी होतो. या कारणाने जीपीएस सारख्या सेवा देणारे उपग्रह एमईओमध्ये ठेवले जातात. 

उपग्रहाला पृथ्वीपासून दूर असलेल्या कक्षेत पाठवण्यासाठी अधिक शक्तीशाली अग्निबाणांची आवश्यकता असते आणि लहान कक्षेत पाठवणे तुलनेने सोपे असते. कदाचित म्हणूनच सुमारे ८४% उपग्रह एलईओ मध्ये आहेत. त्यातले बहुतेक उपग्रह आकारानेही लहान आहेत. उपग्रहाने पृथ्वीवरून उड्डाण केल्यावर त्याला लगेच बरोबर आपल्या ठरलेल्या कक्षेत नेऊन ठेवणे अवघड असते. त्याला आपल्या कक्षेत राहण्यासाठी आवश्यक तितक्याच वेगाने भ्रमण करणेही गरजेचे असते. यासाठी जागा आणि वेग यात थोडीसी दुरुस्ती करण्यासाठी उपग्रहाबरोबर थ्रस्टर रॉकेट जोडलेले असतात. प्रत्येक उपग्रहाचे नियंत्रण जमीनीवरील नियंत्रण केंद्राकडून केले जात असते. उपग्रहांवरील थ्रस्टर रॉकेट इंजिने रिमोट कंट्रोलने सुरू किंवा बंद करता येतात. त्या योगे उपग्रहाचा वेग आणि कक्षा यात दुरुस्ती केली जाते.

जिओस्टेशनरी ऑर्बिटमध्ये ठेवलेले  संदेशवहनासाठी उपयोगात येणारे उपग्रह विषुववृत्ताच्या बरोबर वर सुमारे छत्तीस हजार कि.मी.अंतरावरून पृथ्वीच्या अक्षाभोवती पृथ्वीइतक्याच वेगाने  पूर्वपश्चिम दिशेने  फिरत असतात. असे तीन उपग्रह संपूर्ण पृथ्वीला कव्हर करू शकतात. पृथ्वीवरून पाहता ते एकाच जागी स्थिर असल्यासारखे दिसतात. ते कधीही उगवत नाहीत की मावळत नाहीत. त्यामुळे एका जागी स्थिर असलेल्या पृथ्वीवरील अँटेनावरून त्या उपग्रहांबरोबर संदेशांची सतत देवाण घेवाण करता येते.  दूरध्वनि (टेलिफोन), दूरदर्शन (टीव्ही), आंतर्जाल (इंटरनेट) अशा अत्यावश्यक सेवा या उपग्रहांमार्फत पुरवल्या जातात. सध्या सुमारे १२% उपग्रह या प्रकारचे आहेत. 

याशिवाय सनसिन्क्रॉनस नांवाचा एक प्रकार आहे. हे उपग्रह उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवावरून पृथ्वीला प्रदक्षिणा घालतात. ते पृथ्वीच्या जवळून इतक्या वेगाने फिरतात की विषुववृत्तावरून निघून एक प्रदक्षिणा पूर्ण करून पुन्हा विषुववृत्तावर येण्यासाठी त्यांना जेवढा वेळ लागतो तेवढेच स्थानिक वेळेमधले अंतर असते. उदाहरणार्थ हा उपग्रह भारतावरून जात असतांना इथे दहा वाजले असतील तर हा उपग्रह एक फेरी मारून येतो तेंव्हा तो दुबईवर असतो आणि तिथे त्या वेळी दहाच वाजले असतात. हे उपग्रह उत्तरदक्षिण फिरतात तेंव्हाच पृथ्वी पूर्वपश्चिम फिरत असते त्यामुळे पृथ्वीचा संपूर्ण पृष्ठभाग त्यांच्या नजरेखालून जात असतो. वातावरणाच्या अभ्यासासाठी अशा उपग्रहांचा वापर केला जातो. याशिवाय इतर उपग्रहांचेच निरीक्षण करण्याचे काम कांही उपग्रह करतात तर कांही उपग्रह राष्ट्रीय संरक्षणासाठी लागणारी माहिती गोळा करतात. असे उपग्रह सर्वच प्रकारच्या कक्षांमध्ये असतात.

भन्नाट वेगाने अवकाशात सतत फिरत राहणारे हे उपग्रह चुकून एकमेकांवर आदळत असतील का असा प्रश्न पडणे साहजिक आहे. त्याचे थोडक्यात उत्तर असे आहे. अंतराळातील पोकळी अतिविशाल आहे. त्या मानाने उपग्रह आकाराने खूपच छोटे असतात. ते मोटारीसारखे कुठल्या संकुचित रस्त्यावरून दाटीवाटीने जात नसतात. प्रत्येक लहानशा उपग्रहाच्या  चारही बाजूंना आणि वर खाली खूप मोठी मोकळी जागा असते. त्यामुळे दोन उपग्रह एकमेकांना धडकण्याची शक्यता अतीशय कमी असते. विशाल अवकाशाच्या विस्तीर्ण आकारमानाचा विचार करता सध्या तरी उपग्रहांची संख्या तशी फार मोठी नाही. शिवाय कोणताही उपग्रह उडवायच्या आधीच तो कशा प्रकारचा उपग्रह आहे आणि त्याने कोणती कामगिरी करायची आहे हे ठरवून त्यानुसार त्याची वेगळी कक्षा ठरवलेली असते. ती ठरवतांना अंतराळात आधीपासून असलेल्या उपग्रहांच्या कक्षांचा विचार केला जातो. उपग्रहांचे नियंत्रण करणाऱ्या जमीनीवरील केंद्रामधून त्याच्यावर सतत लक्ष ठेवले जात असते. इथूनच उपग्रहावरील रॉकेट इंजिन चालवून त्याची कक्षा किंवा मार्ग किंचित बदलता येतात. एकाद्या उपग्रहाला टक्कर होण्याचा धोका दिसल्यास रिमोट कंट्रोलनेच रॉकेट इंजिन चालवून त्या उपग्रहाची जागा किंचित बदलून संभाव्य टक्कर टाळता येणे शक्य असते. सध्या त्याची सहसा गरज पडत नाही, पण भविष्यकाळात जसजशी उपग्रहांची संख्या वाढत जाईल आणि अवकाशातला कचराही वाढत जाईल तसतसा त्यांची आपसात टक्कर होण्याचा धोका वाढत जाणार आहे.

उपग्रहांची टक्कर होण्याची शक्यता अत्यंत कमी असली तरी प्रत्यक्षात अशा घटना घडून गेल्या आहेत. कॉसमॉस २२५१ नावाचा एक रशियन उपग्रह १९९३मध्ये उडवला गेला होता आणि  कालांतराने त्याचा उपयोग संपला होता, तरी तो त्याच्या कक्षेत फिरत राहिला होता. अमेरिकेतील इरिडियम सॅटेलाइट या कंपनीसाठी इरिडियम ३३ नावाचा एक उपग्रह १९९८मध्ये उडवला गेला होता आणि तो बरीच वर्षे काम करत होता. निष्क्रिय झालेला कॉसमॉस २२५१ हा रशियन संप्रेषण उपग्रह १० फेब्रुवारी २००९ रोजी इरिडियम ३३ या  सक्रिय व्यावसायिक संप्रेषण उपग्रहाशी आदळला होता. यातला एक उपग्रह उत्तर दक्षिण दिशेने आणि दुसरा पूर्वपश्चिम दिशेने पृथ्वीला फेऱ्या घालत होता तरीही योगायोगाने ते एकाच वेळी एका बिंदूवर आले आणि एकमेकांना धडकले ही आश्चर्य वाटण्यासारखीच गोष्ट घडली. हे दोन्ही उपग्रह तासाला हजारो किलोमीटर्स एवढ्या प्रचंड वेगाने जात असल्यामुळे या अपघातात त्यांचा चक्काचूर होऊन त्यांचे जवळ जवळ दोन हजार तुकडे अवकाशात इकडे तिकडे पसरले. या दुर्घटनेनंतर अवकाशातील सगळ्याच उपग्रहांवर शक्य तेवढे बारीक लक्ष ठेवले जात आहे आणि त्यांच्या धडकण्याची संभाव्यता दिसली तर धोक्याचा इशारा दिला जातो. 

लो अर्थ ऑर्बिटमधले काही निकामी झालेले जुने उपग्रह किंवा अवकाशातल्या कचऱ्याचे तुकडे पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे हळू हळू वातावरणात शिरून जळून जातात किंवा पृथ्वीवर येऊन कोसळतात. काही वर्षांपूर्वी अवकाशातले स्कायलॅब खाली जमीनीवर येऊन कोसळण्याची आणि त्यामुळे मोठे नुकसान होण्याची मोठी भीती सगळ्या जगाला पडली होती. अखेर ते समुद्रात कोसळले होते.  अशा प्रकारे अवकाशातला कचरा हळू हळू आपोआप थोडा कमी होत असला तरी त्याच्या वाढण्याचे प्रमाण खूप मोठे आहे. ते कमी करावे आणि आधीच जमलेला कचरा गोळा करून खाली आणावा किंवा तिथल्या तिथेच नष्ट करावा यावर संशोधन चालले आहे.  अवकाशातल्या एकाद्या निरुपयोगी झालेल्या उपग्रहाला मुद्दाम ठरवून ठोकण्याचे अनेक प्रयोगही लक्ष्यवेधी रॉकेट्सचा उपयोग करून यशस्वी रीत्या केले गेले आहेत. ते पाहता भविष्यकाळातली युद्धेसुद्धा स्टार वॉर्स या मालिकेत दाखवल्याप्रमाणे अवकाशात लढली जाण्याची शक्यताही नाकारता येत नाही.  तसे झाले तर त्याच्या क्रॉसफायरमध्ये अनेक इतर उपग्रहही सापडतील.

अंतराळातल्या विश्वाचे निरीक्षण करण्यासाठीसुद्धा या उपग्रहांचा उपयोग केला जातो. हबल टेलिस्कोप ही महाकाय दुर्बिण १९९० मध्ये पृथ्वीच्या जवळ म्हणजे सुमारे ६०० कि.मी.अंतरावर ठेवली आहे. ही दुर्बीण पृथ्वीच्या वातावरणाच्या बाहेर असल्यामुळे वातावरण अथवा मानवनिर्मित प्रकाश यांचा अडथळा येत नाही. त्यानंतर २०२१ मध्ये जगातली सर्वात मोठी, सर्वात महागडी आणि अत्याधुनिक अशी  वेब स्पेस टेलिस्कोप नावाची अगडबंब आकाराची दुर्बिण तयार करून ती अंतराळात पाठवून दिली आहे. पृथ्वीपासून चंद्र जितक्या अंतरावरून फिरत असतो त्याच्याही तीन चार पट पलीकडे एल2 नावाच्या एका बिंदूवर या दुर्बिणीला ठेवले आहे. लॅग्रेंज पॉइंट्स ही अवकाशातील अशी स्थाने आहेत जिथे दोन मोठ्या वस्तुमानांचे गुरुत्वाकर्षण बल केंद्रापसारक बलाचे (Gravity and Centrifugal Force) संतुलन साधतात जेणेकरून लहान वस्तू त्या जागी राहते. इंधनाचा वापर कमी करण्यासाठी आणि अवकाशयानाला त्यांचे स्थान कार्यक्षमतेने राखण्यास अनुमती देण्यासाठी अंतराळयाने या बिंदूंचा वापर करतात.  संशोधकांनी सूर्य आणि पृथ्वी यांच्यामधल्या  अशा पाच जागा शोधून काढलेल्या आहेत. त्यापैकीच एक जागा L2 ही पृथ्वीपासून 15 लाख किलोमीटर अंतरावर आहे. पृथ्वी किंवा चंद्र यांची सावली तिथपर्यंत पोचत नाही. या जागेवर ठेवलेली ही दुर्बीण पृथ्वीच्या बरोबरच सूर्याची प्रदक्षिणा करते आणि अवकाशातील दूर दूर असलेल्या ताऱ्यांचे निरीक्षण करून सगळी माहिती पृथ्वीवर राहणाऱ्या शास्त्रज्ञांना पुरवते. पण ही दुर्बीण पृथ्वीभोवती फिरत नसल्याने कदाचित तिची गणना उपग्रहांमध्ये होणार नाही.

या लेखामध्ये फक्त मानवरहित उपग्रहांची माहिती दिली आहे. यूएसए  आणि यूएसएसआर यांच्यात चाललेल्या स्पर्धेमध्ये रशीयाने युरी गागारिन या अंतराळवीराला  १२ एप्रिल १९६१ मध्ये अंतराळात पाठवायचा विक्रम केला आणि त्याच्या पाठोपाठ अमेरिकेने ५ मे १९६१ला अॅलन शेफर्डला अंतराळात पाठवले. रशीया आणि अमेरिका या दोन्ही राष्ट्रांनी त्यानंतर अनेक अंतराळवीरांना अंतराळात पाठवून त्यांना सुखरूपपणे पृथ्वीवर परत आणले आहे. अंतराळात पृथ्वीभोवती फिरत राहणाऱ्या स्कायलॅबमध्ये राहून नेहमीच काही शास्त्रज्ञ संशोधन करत असतात. ते निरनिराळ्या बॅचेसमधून तिथे जात आणि परत येत असतात.