विमानाचे उड्डाण - भाग २ (आकारमान)

विमानांचा शोध लागल्यानंतर आतापर्यंत असंख्य प्रकारची विमाने तयार झाली आहेत. बॅटरीच्या शक्तीवर आकाशात उड्डाण घेणा-या चिमुकल्या खेळण्यापासून ते महाकाय जंबो जेटपर्यंत अनेक आकारांची विमाने हवेत उडतांना पहावयास मिळतात. गेल्या शंभर वर्षात विमानांचे आकारमान कसे बदलत गेले, त्यात नवनवी भर कशी पडत गेली याचा थोडक्यात परामर्श या लेखात घेणार आहे. त्यांच्याबद्दल फूट, घनफूट, घनमीटर वगैरे तपशीलवार आकडेवारी खोदून काढण्यात फारसा अर्थ नाही, कारण कोठल्याही परिमाणाचे पूर्ण आकलन त्या गोष्टी नेहमी वापरणा-या लोकांनाच होते. मला तरी रक्तातील एच.डी.एल., एल.डी.एल.चे प्रमाण, वा अर्थकारणातील डब्ल्यू.पी.आय. किंवा बी.एस.ई. निर्देशांक वगैरेचे आकडे ऐकून त्यावरून कितीसा बोध होतो? त्यामुळे सर्वसामान्य वाचकाला पटकन समजावे म्हणून फारच महत्वाचे कांही मोजके आकडे देऊन बाकीचे नुसतेच वर्णन केलेले बरे असे मला वाटते. राइट बंधूंनी आपल्या पहिल्या सुनियंत्रित विमानाचे पहिले यशस्वी उड्डाण डिसेंबर १९०३ मध्ये केले पण त्यात अजूनही कांही तृटी शिल्लक होत्या असे त्यांना दिसले. त्या भरून काढण्यासाठी आवश्यक त्या सुधारणा करून त्यांनी १९०५ पर्यंत त्यांना समाधानकारक वाटणारे एक विमान तयार केले. पण आता पुढे काय? विमान उडवण्यातील हौस मौज बरीचशी भागली होती, सुनियंत्रित असे उडणारे यंत्र तयार करण्याचा जो ध्यास घेतला होता तो सफल झाला होता. त्यासाठी पदरमोड करून अवाच्या सवा खर्च झाला होता. त्यानंतर आता उदरनिर्वाहासाठी काय करायचे? हे प्रश्नचिन्ह समोर होते. त्यासाठी सायकल व्यवसायाकडे परत वळावेसे वाटत नव्हते.

त्यांच्याकडून सायकली विकत घेणारे सर्वसामान्य लोक विमान विकत घेणार नव्हते. रोजच्या जीवनात त्या काळी विमानाचा कांही उपयोग नव्हता. कोणीही सामान्य माणूस असले महागडे धूड विकत घेऊन ते ठेवणार तरी कुठे? त्यासाठी वेगळे ग्राहक, उपभोक्ते शोधायला नाही तर निर्माण करायला हवे होते. या दृष्टीने त्यांनी अनेक लष्करी अधिका-यांना वारंवार भेटून सैनिकी कामगिरीसाठी विमानांचा उपयोग करण्याची गळ त्यांना घातली. शेवटी त्यांनी थोडी विमाने विकत घ्यायचे मान्य केले पण त्याबरोबरच त्यांत निदान दोन माणसे बसण्याची सोय करून द्यायला सांगितले.

एका अर्थी ते बरोबरच होते म्हणा. कारण त्या काळात बनवली जाणारी विमाने उडवणे हे अत्यंत चिकाटीने करावे लागणारे, असह्य शारीरिक कष्ट देणारे आणि त्याबरोबरच अतुलनीय धाडसाचे व अद्भुत कौशल्याचे काम होते. पण असे सर्व गुण अंगी असलेला माणूसच आधी दुर्मिळ, शिवाय त्याच्याकडे सैनिकी पेशाला लागणारे गुण व प्रशिक्षण असावे अशी अपेक्षा करणे त्या काळी जास्तच कठीण होते. नंतरच्या काळात विमानदलातील वीर हे सर्व करीत आले, पण तोपर्यंत विमाने प्रगत झाली होती. त्यापूर्वी एक विमानचालक आणि दुसरा लढवय्या अशा दोन माणसांना सामावून घेण्याची लष्करी अधिका-यांची ही मागणी रास्तच होती. ती पूर्ण करण्यासाठी राइट बंधूंनी विमानाची रचना थोडी बदलली. अधिक वजन उचलण्यासाठी त्यांच्या लिफ्टमध्ये वाढ केली, अधिक थ्रस्ट देणारे इंजिन लावले. या सगळ्यांचा विकास केला. हे करता करताच विमानाची लोकप्रियता वाढवण्यासाठी प्रयत्न केले. अनेक लेख लिहिले, भाषणे दिली, त्यामागील शास्त्र शिकवून प्रत्यक्ष विमान चालवण्याचा अनुभव देणारे वर्ग चालविले, उघड्या मैदानावर लोकांना जमवून डोंबा-याच्या खेळाप्रमाणे हवेत कसरतीसुद्धा करून दाखवल्या.

या सगळ्या प्रयासामधून राइट बंधूंचे नांव ज्याच्या त्याच्या तोंडी झाले, केवळ एका विशिष्ट प्रकारचेच विमान सर्वप्रथम बनवून सुद्धा एकंदरीत 'विमानाचा शोध' लावणारे संशोधक म्हणून ते आजवर ओळखले जात आहेत. पण या जनसंपर्कात ते देत असलेली त्यांच्या विमानांबद्दलची अगदी ते पदोपदी करीत असलेल्या सुधारणासकट सारी तपशीलवार माहिती उघड झाली. अनेक लोकांनी त्यापासून प्रेरणा घेतली, पण कांही लोकांनी त्यांच्या कल्पनांची उचलेगिरी केली किंवा सरळ नक्कल केली. इतर अनेक लोक पूर्वीपासून विमान बांधणीच्या प्रयत्नात होतेच. या सर्वातून अनेक प्रतिस्पर्धी उभे राहिले. दुस-या देशातील कांही लोकांना तेथील सरकारचा वा जनतेचा आधार व आर्थिक पाठबळ मिळाले. अमेरिकेतसुद्धा अनेक नवे लोक पुढे आले. पहिले महायुद्ध सुरू होण्यापर्यंतच्या दहा अकरा वर्षाच्या काळात विमान उद्योगात झपाट्याने कल्पनातीत वाढ झाली, पण त्या उद्योगांतील राइट बंधूंचा वाटा मात्र कमी होत गेला. त्यांचा मूळ पिंड संशोधकाचा होता. व्यापारातील अटीतटीची चढाओढ, धंद्यामधून फायदा कमावण्याची धडपड, कायदेकानूमधील बारकाव्यांवरील काथ्याकूट वगैरे त्यांना फारसे मानवले नाही. त्याला कंटाळून त्यांनी आपली भरभराटीला आलेली कंपनी सरळ विकून टाकली. तोपर्यंत त्यांनी बनवलेली सर्व विमाने बायप्लेन प्रकारची म्हणजे दोन्ही बाजूला दोन दोन पंख (एक खाली आणि एक वर)असलेली होती. विस्तारलेल्या पंखांमुळे त्या सर्वच विमानांची रुंदी सुमारे चाळीस फूट होती. सुरुवातीच्या मॉडेल्समध्ये लांबी सुमारे वीस फूट होती, ती नंतर वाढवून अठ्ठावीस फूट करण्यात आली. विमानाचे नियंत्रण करण्याची क्षमता वाढवणे एवढाच उद्देश या वाढीव लांबीमागे होता. ही जागा अधिक वस्तु ठेवण्यासाठी तयार केली नव्हती. तारेवर कसरत करणारा डोंबारी जसा हातात लांब आडवी काठी धरून आपला तोल सांवरतो तसा हा प्रयत्न होता. याच कारणासाठी त्यानंतर सर्वच विमानांची लांबी पुरेशी ठेऊन स्टॅबिलायजर व महत्वाचे नियंत्रक पृष्ठभाग मागच्या टोकाशी ठेवले गेले.

इतर उद्योजकांनीही विमानांचा व्यावसायिक दृष्टीने उपयोग करण्यासाठी अनेक पावले उचलली. हौसेखातर किंवा आपला अमूल्य वेळ वाचवण्यासाठी विमानाचा उपयोग करणा-या धनिक लोकांना राइट यांच्यासारखे सांगाड्याला धरून लोंबकळत राहणे शक्यच नव्हते. शिवाय विमान उडवणे हे रोजचेच काम झाले तर वैमानिकांना सुद्धा किमान सुखसोयी हव्याच. निदान बसायला सोयिस्कर आसन तर हवे. तसे ते दिले गेले. थंडी वारा ऊन वगैरेपासून त्यांचे संरक्षण करण्यासाठी केबिन आली. हळूहळू दोनाचे चार, चाराचे सहा असे करीत अनेक प्रवाशांची सोय करण्याच्या दृष्टीने विमानाचे आकारमानही वाढत गेले. हे सर्व वजन घेऊन उडण्यासाठी अधिकाधिक शक्तीशाली यंत्रे बनवण्यात आली.

राइट बंधूंनी आपले काम सुरू करण्यापूर्वीच हलके वायु भरलेल्या फुग्यावर उडणारी विमाने युरोपात निघालेली होती. त्यांचे नियंत्रण करण्याची यंत्रणा सुद्धा वेगळ्याने विकसित झाली. अशा प्रकारची झेपेलिन विमाने घेऊन १९०९ साली जर्मनीमध्ये डेलॅग नांवाची हवाई वाहतूक करणारी जगातील पहिली व्यावसायिक कंपनी सुरू झाली. आकाराने ही विमाने सव्वाशे ते दीडशे मीटर (सुमारे चार पांचशे फूट) लांब इतकी प्रचंड होती. आजचे जंबो जेटसुद्धा इतके मोठे नसते. इतक्या विशालकाय रिकाम्या पात्राच्या खालच्या बाजूला एक छोटीशी केबिन जोडून त्यात माणसांना बसण्याची किंवा सामान ठेवण्याची जागा असायची.

पहिले महायुद्ध सुरू होताच त्या जागेत बॉँबगोळे भरून शत्रूवर हवाई हल्ले करणे सुरू झाले. ध्यानी मनी नसतांना येणा-या या अस्मानी संकटाने नागरिक व सैनिक आधी बावचळून गेले. नंतर त्याचा प्रतिकार करण्यासाठी विमानविरोधी तोफा निघाल्या. तसेच चपळाईने हालचाल करून हवेतून त्यांच्यावर गोळ्या झाडणारी छोटी विमाने तयार करण्यात आली. झेपेलिनचा आकार अवाढव्य असल्यामुळे त्याच्यावर नेम धरणे सोपे होते. त्याचा पातळ पत्रा फाटला की आतील हलका वायु बाहेर पडून ते विमान खाली कोसळायचे. अशा मा-यापुढे निभाव लागणे कठिण झाल्यामुळे झेपेलिन विमाने निष्प्रभ झाली. पूर्वीच्या काळी हत्तीवर बसलेले राजे महाराजे आपल्या अंबारीत सुरक्षित बसून जमीनीवर लढणा-या पायदळाला हत्तीच्या पायाखाली चिरडून टाकत पण वेगवान घोडदलापुढे त्यांचा नाइलाज झाल्यामुळे ते नामोहरम झाल्याच्या घटना आपण इतिहासात वाचतो. झेपेलिनचे तसेच कांहीसे झाले. हे उदाहरण ताजे असल्यामुळे दुस-या महायुद्धात हिटलरने झेपेलिन विमाने वापरलीच नाहीत. उलट त्याला जेवढी जुनी झेपेलिन मिळाली ती वितळवून त्यांतील धातूंचा उपयोग त्याने युद्धामधील दुस-या कामगिरींसाठी केला.

पंखावर उडणा-या विमानांची दोन भिन्न दिशांनी प्रगति झाली. एका बाजूला अधिकाधिक माणसे किंवा सामान उचलून दूरवर नेण्यासाठी मोठ्या आकाराची व अधिक शक्तिशाली विमाने बांधली गेली. व्यावसायिक वाहतुकीसाठी यांचा उपयोग वाढत्या प्रमाणावर केला गेला. दुस-या बाजूला अधिकाधिक मजबूत पण वजनाने हलक्या पदार्थांचा व एअरोडायनॅमिक्समधील प्रगतीचा उपयोग करून लहान आकाराची पण अधिक वेगाने व उंचीवर उडणारी, अधिक अंतर पार करणारी एक दोन माणसांना योग्य अशी विमाने विकसित झाली. लष्करी सेवा, टेहळणी, प्रशिक्षण, वैयक्तिक खाजगी वाहतूक आदिसाठी अशी छोटी विमाने वापरली जाऊ लागली व अजूनही जातात. राइट बंधूंनी तयार केलेल्या विमानांपेक्षा ती लहान होत गेली. वीस पंचवीस फूट लांब रुंद असलेली अशी अनेक प्रकारची विमाने पूर्वी निघाली आणि आजही दिसतात. माणसांचे, त्याच्या सामानाचे व स्वतःचे वजन उचलण्यासाठी कमीत कमी एवढ्या आकाराचे पंख लागणारच. लहान मुलांच्या खेळण्यासाठी हवेत उडून थोडेसेच वर जाणारी विमाने मात्र अगदी छोटेखानी करता आली.

पहिल्या महायुद्धानंतर तत्कालिन प्रसिद्ध उद्योगपतींनी या क्षेत्रात प्रवेश केला. मोटारगाड्यांचे अनिभिषिक्त सम्राट हेन्री फोर्ड यांचे नांव आदराने घेण्यात येईल. आल्याआल्याच त्यांनी धातूच्या पत्र्याचे संपूर्ण कवच असलेले विमान बाजारात आणले. सुरुवातीची राइट बंधूंची विमाने तर सताड उघडी होती. त्यानंतर बनलेल्या इतर विमानांच्या बांधणीत कांही भाग कापडाचे नाही तर लाकडाचे असायचे. फोर्ड यांचे धातूच्या पत्र्याचे बंदिस्त विमान टिकाऊपणा तसेच थंडीवा-यापासून बचाव या दृष्टीने कितीतरी चांगले होते. बाकीच्यांनीही त्याचे अनुकरण केले व आज आपल्याला जशी विमाने दिसतात तसा आकार त्यांना प्राप्त झाला. अशा रीतीने पहिल्या व दुस-या महायुद्धांच्या दरम्यानच्या काळात एकाहून एक सरस विमाने निर्माण झाली. फोर्डसारख्या पुरोगामी विचारांच्या उद्योगपतींनी यापुढचे पाऊल टाकून विमाने उतरण्या व उडण्यासाठी सोयीस्कर अशी विमानतळे निर्माण करणे, त्यांत प्रवाशांसाठी सुखसोयींची व्यवस्था करणे वगैरेकडे लक्ष पुरवले आणि नागरी हवाई वाहतुकीचा मजबूत पाया घातला.

सर्वप्रथम राइट बंधूंनी विमानाला इंजिन जोडायचा विचार केला तेंव्हा मोटारी रस्त्यावर धांवू लागल्या होत्या. त्यामधीलच एक यंत्र निवडून, त्यात थोडी सुधारणा करून त्यांनी विमानाचा पंखा (प्रोपेलर) फिरवण्यासाठी ते वापरले. अर्थातच सिलिंडरमध्ये इंधनाचे ज्वलन करून निर्माण होणा-या वायूंच्या दाबाने पुढे मागे करणा-या पिस्टन वर ते चालत होते. प्रोपेलरची गरगर फिरणारी पाती समोरील हवेला वेगाने मागे फेकून विमानाला पुढे नेण्यासाठी थ्रस्ट देतात. समुद्रसपाटीवरून उंच उंच जातां हवा विरळ होत जाते त्यामुळे विमानाला प्रतिकार करणारा हवेचा ड्रॅग कमी होतो तसेच थ्रस्टसुद्धा कमी होत जातो यामुळे सगळे गणित बिघडते. कोठलेही विमान विशिष्ट मर्यादेपलीकडे वेग वा उंची गांठू शकत नाही. इंधनाच्या ज्वलनाने तापलेली हवा एका चक्राच्या फिरत्या पात्यांवर सोडून त्याला वेगाने फिरवणारे गॅस टर्बाईन निघाल्यावर त्याचा उपयोग विमानाचा पंखे फिरवण्यासाठी करण्यात आला. पिस्टन इंजिनापेक्षा हे टर्बोप्रोपेलर जास्त परिणामकारक व वजनाच्या मानाने अधिक शक्तिशाली असत. यामुळे विमानाचा वेग वाढवता आला व विमान उडवतांना अधिक उंची गांठण्यात आली.

तरीसुद्धा विमानाला लागणारा थ्रस्ट मिळवण्यासाठी आजूबाजूच्या हवेवरच अवलंबून रहावे लागत असल्यामुळे त्याला एक मर्यादा येते. ती ओलांडण्यासाठी वेगळ्याच तत्वाचा उपयोग करणे आवश्यक आहे. विमाने उडवणे सुरू होण्यापूर्वीपासून आकाशात रॉकेट्स उडवली जात असत. त्यातील ज्वालाग्राही पदार्थांचा भडका उडाल्याने एकदम मोठ्या प्रमाणात ऊष्ण वायू निर्माण होतात. ते एका चिंचोळ्या मार्गाने खालच्या बाजूने बाहेर सोडले की त्यांचा एक शक्तिशाली झोत (जेट) तयार होतो. त्या वायूंच्या झोताच्या प्रतिक्रियेने रॉकेट आभाळात उचलले जाते. हा सगळा प्रकार एक दोन क्षणात होतो. तेवढ्यात मिळालेल्या झटक्यावर ते वेगाने खूप उंच उडते. क्षणभरात जळून जाणा-या रॉकेटमधील ज्वालाग्राही पदार्थाऐवजी विमानाच्या इंजिनाप्रमाणे थोडे थोडे खनिज तेल जाळत गेले तरी त्या प्रमाणात गरम वायू निर्माण होतात. ते ही असेच अरुंद मार्गाने बाहेर सोडल्यास त्यांचा झोत निर्माण होतो व तो झोत त्या इंजिनाला मागे ढकलतो. या तत्वावर चालणा-या इंजिनातून विमानाला थ्रस्ट मिळू शकतो. हे सगळे सांगायला सोपे वाटले तरी ते करण्यात अनंत अडचणी असतात. त्यातील मुख्य म्हणजे अशा प्रकारच्या ऊष्ण हवेचे तपमान व दाबाचा जोर सहन करणारे, त्या झोताच्या घर्षणाने न झिजणारे असे मिश्रधातू तयार करून त्यांना आपल्याला हवा तसा आकार देता यायला हवा. यासाठी वेगळ्या प्रकारचे संशोधन करावे लागते. क्षणभंगुर रॉकेटमध्ये वापरण्यात येणारे पदार्थ दीर्घकाळ चालण्यासाठी कामाचे नसतात. विज्ञान व तंत्रज्ञानाचा अनेक मार्गाने विकास होत असतांना त्यातून जसजसे नवनवीन पदार्थ विकसित होतात तसतसा त्यांचा उपयोग करून ते शास्त्र पुढे नेण्यात येते.

अशा प्रकारचे जेट इंजिन तयार होऊन त्याच्या सहाय्याने उडणारे पहिले विमान जर्मनीमध्ये दुसरे महायुद्ध सुरू होण्याच्या कांही दिवस आधी उडवले गेले. वेग व उंचीबाबतचे पूर्वीचे सर्व उच्चांक त्याने आपल्या पहिल्याच उड्डाणात मोडीत काढले. जेट इंजिनाच्या शोधाने विमानबांधणीच्या विश्वाला एक नवे परिमाण प्राप्त झाले. त्यानंतर थोड्याच दिवसांत इंग्लंडनेही जेट विमान तयार केले व त्या पाठोपाठ अमेरिकेनेही. युद्धाशी संबंधित असलेल्या सर्व देशात अगदी युद्धपातळीवर विकास व संशोधन करून तशी विमाने शेकड्यांनी बनवली गेली व दोन्ही बाजूंनी या नव्या प्रकारच्या लढाऊ विमानांचा भरपूर उपयोग करून घेतला.

युद्धानंतरच्या काळात जेट विमानांचा उपयोग नागरी हवाई वाहतुकीसाठी वाढत्या प्रमाणात होत गेला. विशेषतः जास्तीत जास्त उतारूंना घेऊन दूरचा पल्ला गांठण्यासाठी हल्ली वापरली जाणारी बोइंग, एअरबस आदि बांधणीची सारी विमाने जेट इंजिनावर चालतात. एकापाठोपाठ एक निघणा-या त्यांच्या नवनव्या मॉडेल्समध्ये जास्तीत जास्त प्रवासी वा सामान भरण्यासाठी त्यांचा आकार मोठा होत गेला. सुमारे साडेपांचशे उतारूंना नेणारी सुमारे अडीचशे फूट लांब रुंद विमाने आता वापरात आली आहेत. जगातील सर्व प्रमुख शहरांना जोडणारी विमानसेवा आता जेट विमानाद्वारे केली जाते. अर्थातच त्यांच्या सुरक्षित उड्डाणासाठी अद्ययावत यंत्रसामुग्रीने युक्त अशा विमानतळांची आवश्यकता असते. ती सर्वच ठिकाणी बांधणे आर्थिक दृष्ट्या शक्य नसते. त्यामुळे थोड्या उतारूंना घेऊन जवळपासच्या लहान गांवांना जाण्यासाठी प्रोपेलरवर चालणारी विमाने अद्याप सर्रास उपयोगात आहेत. तसेच खाजगी उपयोगात येणारी, हौस म्हणून उड्डाण करणा-यांच्या शौकासाठी वापरली जाणारी अशी अनेक लहान आकाराची विमाने अजूनही प्रोपेलरवर चालतात. थोड्या प्रवाशांना थोडे वजन घेऊन, कमी उंची गांठणारी व जवळचे अंतर पार करणारी विमाने प्रोपेलरवर आणि खूप वजन घेऊन लांब पल्ला उड्डाण करणारी किंवा आभाळांत खूप उंच उडणारी व वेगवान विमाने जेटवर चालावी अशी सर्वसाधारण विभागणी झाली आहे.

हा झाला गेल्या शंभर वर्षातील प्रगतीचा अत्यंत त्रोटक असा आढावा. तंत्रज्ञानाची ही शाखा इतक्या वेगाने घोडदौड करीत आहे की आणखी थोड्याच वर्षात हे चित्र आणखी कसे पालटेल ते सांगता येणार नाही. संगणक सोडल्यास इतक्या झपाट्याने प्रगत झालेले दुसरे कोठलेही क्षेत्र कदाचित दिसणार नाही. संगणकाच्या प्रगतीमुळे विमानाच्या विकासालासुद्धा भरपूर फायदा मिळाला आहे व हा प्रगतीचा वेग वाढला आहे.

(क्रमशः)