उपग्रह, कृत्रिम : पृथ्वीवरून क्षेपित केलेली कोणतीही मानवनिर्मित वस्तू सूर्य, पृथ्वी व इतर ग्रह किंवा त्यांचे उपग्रह यांपैकी कोणत्याही आकाशस्थ गोलाभोवती मुख्यत्वे त्याच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे फिरत ठेवली, तर त्या वस्तूला कृत्रिम उपग्रह म्हणतात. याउलट चंद्र व मंगळ, शुक्र इ. ग्रह वा सूर्य यांच्याकडे किंवा दूरावकाशात काही विशिष्ट उद्दिष्टांकरिता पाठविलेल्या वस्तूला अवकाशीय अन्वेषक (संशोधनास उपयुक्त असलेले वेध घेणारे) यान म्हणतात. या लेखात विविध प्रकारचे कृत्रिम उपग्रह व अन्वेषक याने, त्यांना दिल्या जाणाऱ्या कक्षा, त्यांचे मार्ग निरीक्षण इत्यादींसंबंधी विविरण केलेले आहे.
रशियाने ४ ऑक्टोबर १९५७ रोजी स्पुटनिक १ हा पहिला कृत्रिम उपग्रह पृथ्वीभोवतील कक्षेत सोडल्यानंतर अमेरिकेने व रशियाने अनेक उपग्रह व चीन आणि जपान यांनी प्रत्येकी दोन उपग्रह पृथ्वीभोवती वर्तुळाकार वा विवृत्ताकार (लंबवर्तुळाकार) कक्षांत सोडलेले आहेत. बाह्य अवकाशासंबंधीच्या वैज्ञानिक माहितीचे संकलन करणे, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाची वा तिच्याभोवतील वातावरणाची पहाणी करणेख संदेशवहनाच्या पुनःप्रेषणासाठी स्थानके किंवा ज्योतिषीय निरीक्षणासाठी आधारतळ उभारणे इ. विविध कार्यांसाठी या उपग्रहांचा उपयोग करण्यात येतो. या उपग्रहांनी गोळा केलेली माहिती दूरमापनाने (दूर अंतरावरून विविध भौतिक राशींचे मापन करण्याच्या तंत्राने) किंवा दूरचित्रांच्या स्वरूपात पृथ्वीकडे पाठविण्यात येते किंवा उपग्रह वा त्याचा काही भाग त्यातील संकलित माहितीसह पृथ्वीवर परत आणला जातो.
उपग्रहाची कक्षा पृथ्वीच्या अक्षाशी कोणताही कोन करणे शक्य आहे, मात्र कक्षेचे प्रतल (पातळी) पृथ्वीच्या गुरुत्वमध्यातून जाणे आवश्यक आहे. ध्रुवावरून जाणाऱ्या कक्षेला ध्रुवीय कक्षा व विषुववृत्तावरून जाणाऱ्या कक्षेला विषुववृत्तीय कक्षा म्हणतात. पृथ्वीच्या स्वतःच्या परिभ्रमणामुळे ध्रुवीय कक्षेतील उपग्रह पृथ्वीच्या सर्व भागांवरून जातो. हा या कक्षेचा एक महत्त्वाचा फायदा आहे. विषुववृत्तालगतच्या भागात लोकसंख्या सर्वांत दाट असल्याने विषुवृत्तीय कक्षेतील उपग्रह संदेशवहनासाठी विशेष उपयुक्त ठरतो [→ उपग्रह संदेशवहन].
पृथ्वीभोवती मोठ्या आकारमानाचे उपग्रह सोडण्याच्या योजनाही आखण्यात आलेल्या असून त्यांत या उपग्रहांचा इतर अवकाश यानांच्या जोडणीसाठी, क्षेपणासाठी व उतरण्यासाठी स्थानक म्हणून उपयोग करण्याच्या योजनेचा समावेश आहे. हे मोठे उपग्रह ज्योतिषीय वेधशाळा म्हणून तसेच अवकाशातील परिस्थितीचा जीवजंतूंवर व पदार्थांवर होणाऱ्या परिणामांचा अभ्यास करण्यासाठी प्रयोगशाळा म्हणूनही उपयुक्त ठरतील. यांशिवाय लष्करी टेहळणीसाठी या उपग्रहांचा वापर होणे शक्य आहे.
पृथ्वीवरून क्षेपित केलेल्या यानाचा वेग एका विशिष्ट मर्यादेपलीकडे वाढविल्यास ते यान पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रातून निसटून जाते व यानाला पुरेसा वेग दिल्यास ते चंद्र, इतर ग्रह, सूर्य यांच्या जवळपास किंवा सूर्यकुलाच्या बाहेरही पाठविणे शक्य आहे. चंद्र व त्याच्या सभोवतील परिस्थितीसंबंधी पाहणी करण्यासाठी पुढील चार प्रकारच्या कक्षांत यान क्षेपित करणे शक्य असते : (१) चंद्राच्या जवळून जाऊन पृथ्वीवर परत येणे, (२) चंद्राच्या जवळून जाऊन सौर कक्षेत शिरणे, (३) चंद्राच्या भोवती त्याचा उपग्रह म्हणून फिरणे किंवा (४) चंद्रावर प्रत्यक्ष उतरणे. मंगळ, शुक्र इ. ग्रहांवरील परिस्थितीचे निरीक्षण करण्यासाठी यांसारख्याच चार प्रकारच्या कक्षांत यान क्षेपित करणे शक्य आहे. सूर्याच्या तीव्र उष्णतेमुळे त्याच्या फार जवळ यान पाठविणे शक्य नाही. अगोदर पृथ्वीपासून जवळच्या ग्रहांची पाहणी करून नंतर परिचालन (यानाला गती देण्याची पद्धती), मार्गनिर्देशन (यानाचे स्थान निश्चित करून त्याचा मार्ग निर्देशित करण्याचे तंत्र) व संदेशवहन यांच्या तंत्रात सुधारणा झाल्यावर अधिक दूरच्या ग्रहांकडे अन्वेषक याने पाठविणे शक्य होईल. नेपच्यून, प्‍लूटो यांसारख्या फार दूर अंतरावरील बाह्य ग्रहांकडे असे यान पाठविण्यासाठी त्याचा वेग अतिशय मोठा असणे आवश्यक आहे. त्याचप्रमाणे अगदी जवळच्या ताऱ्याकडे एखादे अन्वेषक यान पाठवावयाचे झाल्यास प्रकाशवेगाच्या काही प्रमाणात त्याचा वेग असणे आवश्यक आहे.
पृथ्वीभोवतील उपग्रहांपेक्षा अवकाशीय अन्वेषक यानांसाठी अधिक प्रगत तंत्र वापरणे आवश्यक असते. अंतरे मोठी असल्यामुळे मार्ग निर्देशन व संदेशवहन पद्धतींच्या तसेच सामग्रीच्या गरजा अधिक तीव्र स्वरूपाच्या असतात. प्रवासास लागणारा काल फार दीर्घ असल्यामुळे यानाच्या सर्व घटकांची विश्वसनीयता, कार्यप्रवणता व त्यांचे आयुष्य हे प्रश्न महत्त्वाचे ठरतात.
जर यान सूर्याकडे जात असेल, तर सौर प्रारणाचे परिणाम अधिक महत्त्वाचे ठरतील आणि यान सूर्यापासून दूर जात असल्यास नीच तपमानामुळे यानातील उपकरणांना पुरवावयाची विद्युत् शक्ती आणि उपकरण-योजना यांसंबंधीचे प्रश्न उपस्थित होतील. दूरावकाशीय अन्वेषक यानांच्या परिचालनासाठी आयन एंजिनासारखी (यानाला गती देणारा रेटा मिळविण्यासाठी आयन, म्हणजे विद्युत भारीत अणू, रेणू वा अणुगट, उच्च वेगाने बाहेर फेकणाऱ्या एंजिनासारखी) प्रगत पद्धती वापरणे आवश्यक होईल. चंद्र वा एखाद्या ग्रहावर अवकाशयान उतरविण्यासाठी व तेथील पृष्ठभागावर हालचाल करण्यासाठी काही विशिष्ट तंत्रांचा अवलंब करणे आवश्यक होईल, कारण तेथील पृष्ठभाग, गुरुत्वाकर्षण इ. परिस्थिती पृथ्वीपेक्षा अगदी भिन्न असण्याची शक्यता आहे.
पृथ्वीभोवतालच्या कक्षेत सोडावयाच्या कृत्रिम उपग्रहाच्या बाबतीत तीन महत्त्वाच्या अवस्था आहेत: (१) क्षेपण, (२) कक्षेतील भ्रमण आणि (३) वातावरणात पुनर्प्रवेश.
(१) क्षेपण: पृथ्वी वा इतर एखाद्या खस्थ गोलाच्या मध्यापासून r इतक्या अंतरावरून उपग्रह वर्तुळाकार कक्षेत सोडावयाचा असल्यास त्याचा वेग खालील सूत्रावरून मिळतो.
v वर्तुळाकार = ro/r (gor)1/2 = ro/r (r > ro).
येथे ro ही खस्थ गोलाची त्रिज्या असून goहा खस्थ गोलाच्या पृष्ठभागावरील गुरुत्वीय प्रवेग आहे. क्षेपणवेग या वेगापेक्षा वाढविल्यास वर्तुळाकार कक्षेचे रूपांतर विवृत्ताकार कक्षेत होते. वेग आणखी वाढवीत गेल्यास अखेर उपग्रहाची कक्षा अन्वस्तीय [पॅराबोलिक,→ अन्वस्त] होऊन उपग्रह मुक्तिवेगाने मूळ खस्थ गोलाच्या गुरुत्वीय क्षेत्रातून निसटून जाईल. मुक्तिवेग खालील सूत्रावरून मिळतो.
v मुक्ती = ro/r (2gor)1/2 = √2 v.
उदा., पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून २३५ किमी. उंचीवर वर्तुळाकार कक्षेत सोडण्यासाठी उपग्रहाचा वेग ७·७५ किमी./से. इतका असला पाहीजे. वेग याहून जास्त असल्यास कक्षा विवृताकार होइल व ११ होईल. किमी./से. या मुक्तिवेगाइतका वेग असल्यास कक्षा अन्वस्तीय होईल. अपास्तीय [हायपरबोलिक, → अपास्त] कक्षेसाठी हा वेग मुक्तिवेगापेक्षा जास्त असला पाहिजे (आ. १). मुक्तिवेग खस्थ गोलाच्या गुरुत्वाकर्षणावर अवलंबून असल्यामुळे निरनिराळ्या खस्थ गोलांकरिता निरनिराळे मुक्तिवेग आहेत.
| सौरकुलातील काही स्वस्थ गोलांकरिता मुक्तिवेग (स्वस्थ गोलांच्या पृष्ठभागाशी). | |||
| ग्रह किंवा उपग्रह | द्रव्यमान (पृथ्वी=१) | व्यास (किमी.) | मुक्तिवेग (किमी./ से.) |
| बुध | ०·०४ | ५,००० | ४·३५ |
| शुक्र | ०·८१ | १२,४०० | १०·४७ |
| पृथ्वी | १·०० | १२,७०० | ११·१८ |
| चंद्र | ०·०१२ | ३,५०० | २·३७ |
| मंगळ | ०·११ | ६,७५० | ५·०४ |
| शनी | ९५·०० | १,१४,००० | ३५,४० |
| गुरू | ३१७·०० | १,३९,५०० | ५९·५५ |
रॉकेटच्या तंत्रात झपाट्याने सुधारणा झाल्यामुळे उपग्रह योग्य त्या कक्षेत सोडण्यासाठी आवश्यक ते क्षेपण साधन उपलब्ध झालेले आहे. कक्षेत सोडावयाच्या उपग्रहाचे वजन व कक्षेचे पृथ्वीच्या मध्यापासून अंतर यांवर रॉकेटाचा प्रकार व त्याचे आकारमान अवलंबून असते. कक्षेत सोडावयाच्या उपग्रहाचे वजन व रॉकेटाचे इंधनासह क्षेपणपूर्व वजन व सर्व इंधन जळाल्यावर होणारे दोहोंचे वजन यांच्या गुणोत्तरास द्रव्यमान गुणोत्तर म्हणतात. उपग्रहाला प्राप्त होणारा अंतिम वेग रॉकेटाच्या द्रव्यमान गुणोत्तरावर, तसेच रॉकेटामधून उत्सर्जित होणाऱ्या वायूच्या वेगावर अवलंबून असतो [→ रॉकेट]. यावर अर्थात वातावरणाचे घर्षण व गुरुत्वाकर्षण यांचाही परिणाम होतो.
ठराविक शक्तीच्या रॉकेटाने जास्तीत जास्त वजनाचा उपग्रह कक्षेत सोडण्यासाठी किंवा उपग्रहाला कमाल वेग देण्यासाठी कमीत कमी इंधन लागणारा उड्डाणमार्ग आखणे जरूर असते. याकरिता क्षेपणकाळात रॉकेटाचा मार्ग सुरुवातीस उभ्या दिशेत व नंतर हळूहळू क्षितिजसमांतर करून वातावरणाच्या घर्षणाचा व गुरुत्वाकर्षणाचा वेगावर होणारा परिणाम शक्यतो कमी करण्यात येतो. पूर्व दिशेने क्षेपण केल्यास पृथ्वीच्या परिभ्रमणाचा फायदा मिळून रॉकेटाचा वेग वाढतो. उपग्रह नियोजित कक्षेत सोडण्यासाठी रॉकेटाच्या साहाय्याने त्यास ठराविक उंचीवर योग्य दिशेने आवश्यक तो वेग देण्यात येतो. उपग्रह अत्यंत काटेकोरपणे पूर्वनियोजित कक्षेत सोडण्यासाठी ही उंची, वेग व वेग देण्याची दिशा यांचे अचूक नियंत्रण करावे लागते.
वरील कारणांमुळे एक मोठा अर्धस्थायी मूळ उपग्रह वर्तुळाकार कक्षेत ठेवून त्यावरून आवश्यक त्या कक्षांत दुसरे कमी वजनाचे उपग्रह सोडण्याच्या योजना मांडण्यात आलेल्या आहेत. अशा मूळ उपग्रहांमुळे प्रचंड रेट्यांची रॉकेटे तयार करण्यासाठी लागणारा खर्च वाचविता येईल व सध्या उपलब्ध असलेल्या रॉकेटांच्या साहाय्याने सुटे भाग त्याच्या कक्षेत पाठवून ते तेथे जोडता येतील. या मूळ उपग्रहात माणसे व संगणक (गणित कृत्ये करणारे यंत्र) ठेवून व तेथून दुसरे उपग्रह अधिक अचूकपणे क्षेपित करता येतील.तसेच ही क्षेपणे पृथ्वीवरून सोडण्यात येणाऱ्या उपग्रहांप्रमाणे क्षेपणाचे स्थान व काल यांवर अवलंबून रहाणार नाहीत. पृथ्वीपासून २३५ किमी. उंचीवर वर्तुळाकार कक्षेत फिरणाऱ्या अशा मूळ उपग्रहावरून चंद्रावर दुय्यम उपग्रह पाठविण्यासाठी ३·२२ किमी./से. वेग पुरेसा होईल.
(२) कक्षेतील भ्रमण : उपग्रहांच्या बाबतीतील खरे महत्त्वाचे प्रश्न त्यांच्या क्षेपण अवस्थेतच उद्भवतात. एकदा उपग्रह कक्षेत सोडला म्हणजे त्याची देखभाल करण्याची जरूरी पडत नाही. एखाद्या उल्केमुळे उपग्रहाचा नाश होणे शक्य आहे, परंतु असे होण्याची संभाव्यता अगदीच कमी असते. जर पृथ्वी पूर्ण गोलाकार व वातावरणरहित असती आणि चंद्र व सूर्य यांचे गुरुत्वाकर्षण लक्षात घेतले नाही, तर उपग्रहाची कक्षा पृथ्वीच्या गुरुत्वमध्यातून जाणाऱ्या प्रतलात राहील. दूरवरच्या तार्‍यांच्या सापेक्ष या प्रतलाची दिशा अवकाशात स्थिर राहील कारण यावेळी फक्त पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणाचाच विचार करावा लागेल व ही प्रेरणा या प्रतलातच असते. तथापि पृथ्वीचे सूर्याभोवतीचे परिभ्रमण लक्षात घेतल्यास उपग्रहाचे कक्षा प्रतलही पृथ्वीबरोबरच परिभ्रमण करीत असते.
पृथ्वीच्या विषुववृत्तीय फुगवट्यामुळे विषुववृत्ताच्या दिशेने निर्माण होणारा गुरुत्वाकर्षणाचा घटक कक्षेवर परिणाम करतो, परंतु त्यामुळे उपग्रहाची कक्षा आणि विषुववृत्त यांतील कोनात काही फरक पडत नाही. तथापि कक्षा प्रतल मात्र उपग्रहाच्या गतीच्या विरुद्ध दिशेने हळूहळू पृथ्वीच्या अक्षाभोवती फिरते. पृथ्वीच्या विषुववृत्तीय फुगवट्याचा दुसरा परिणाम म्हणजे उपग्रहाची विवृत्तीय कक्षा तिच्या प्रतलातच हळूहळू फिरत असते. विषुववृत्ताच्या जवळपासच्या कक्षा पुढे पुढे फिरतात तर ध्रुवीय कक्षा मागे मागे फिरतात. कक्षा वर्तुळाकार असल्यास मात्र हा परिणाम आढळत नाही. अशा प्रकारे उपग्रहाच्या कक्षेतील पृथ्वीच्या सर्वांत जवळचा बिंदू कक्षेतच पुढे (किंवा मागे) होत असतो (आ. २). या बिंदूच्या अक्षांशात सारखा बदल होत असतो.
वातावरणाच्या घर्षणामुळे उपग्रहाच्या गतीस अवरोध करणारी प्रेरणा निर्माण होते व त्यामुळे उपग्रहाची गतिज ऊर्जा दर प्रदक्षिणेत थोडी थोडी कमी होत जाते व अखेर उपग्रह पृथ्वीवर परत येतो. ही घर्षण प्रेरणा उपग्रहाच्या वेगाचा वर्ग, वातावरणाची घनता व गतीच्या लंब दिशेने असणारे उपग्रहाच्या आडव्या छेदाचे क्षेत्रफळ यांवर अवलंबून असते. वाढत्या उंचीबरोबर हवेची घनता कमी होत जाते व त्यामुळे घर्षण कमी होत जाते. परिणामी उपग्रहाच्या कक्षेची उंची जितकी जास्त तितके त्याचे आयुष्य दीर्घ असते.
वर्तुळाकार कक्षेत फिरणाऱ्या उपग्रहावर हवेच्या घर्षणाचा परिणाम सुरू झाल्यावर त्याचा वेग कमी होऊन तो क्षितिजसमांतर दिशेला लहान कोन करून खाली येऊ लागतो. त्याचवेळी गुरुत्वाकर्षणामुळे वेग परत वाढतो व काही वेळाने उपग्रह थोड्या कमी उंचीवरून परंतु क्षितिजसमांतर दिशेने फिरू लागतो. परत हवेच्या घर्षणामुळे उपग्रह खाली येऊ लागतो व हीच क्रिया उपग्रह जमिनीवर येईपर्यंत चालू रहाते. कमी कमी होत जाणाऱ्या कक्षेत फिरणाऱ्या उपग्रहाचा कोणत्याही वेळी खाली येण्याचा कोन [अरीयमानातील, → कोन] हा हवेची घर्षणप्रेरणा व उपग्रहाचे वजन यांच्या गुणोत्तराच्या दुप्पट असतो.
उपग्रहाची कक्षा बरीचशी विवृत्ताकार असेल, तर हवेच्या घर्षणामुळे कक्षेची कमाल उंची हळूहळू कमी होऊन किमान उंचीत मात्र फारसा फरक न होता कक्षा अधिकाधिक वर्तुळाकार होत जाते. विवृत्ताकार कक्षेत फिरणाऱ्या उपग्रहाच्या बाबतीत आवर्तकाल (एका प्रदक्षिणेस लागणारा काल) पुढील सूत्राने मिळतो:
T = 84.4 (r/ro)3/2 मिनिटे
येथे rहे उपग्रहाचे पृथ्वीच्या मध्यापासूनचे सरासरी अंतर असून ro ही पृथ्वीची त्रिज्या आहे. या सूत्रावरून कक्षा आकुंचित आणि त्यामुळे r कमी झाल्यास T चे मूल्य कमी होते, हे स्पष्ट होते.
उपग्रहाच्या एकूण आयुर्मानाचा (tL) बराचसा अचूक अंदाज पुढील सूत्रावरून मांडता येतो :
(tL) = 0.75 eoTo/X
येथे To हा प्रारंभीचा आवर्तकाल, eo ही कक्षेची प्रारंभीची विकेंद्रता [कक्षेतील प्रत्येक बिंदूचे एका स्थिर बिंदूपासूनचे म्हणजे नाभीपासूनचे अंतर व एका स्थिर रेषेपासूनचे म्हणजे नियत रेषेपासूनचे अंतर यांचे अचल असणारे गुणोत्तर, →शंकुच्छेद] आणि x ही प्रतिदिनी आवर्तकालात होणारी घट आहे. प्रारंभीची विकेंद्रता मोठी नसल्यास व आवर्तकाल बऱ्याच दिवस मोजल्यास हे सूत्र उपयुक्त ठरते.
(३) वातावरणात पुनर्प्रवेश: जेव्हा उपग्रहाची कक्षा हवेच्या घर्षणामुळे हळूहळू कमी होत जाते, तेव्हा क्षेपण अवस्थेत त्याला मिळालेल्या ऊर्जेत फारच थोडी घट होते. शेवटच्या अवरोहणात उरलेली ऊर्जा उष्णतेच्या स्वरूपात बाहेर पडते. त्यापैकी काही उष्णता उपग्रहाच्या आसपासची हवा तापविण्यात खर्च होते, काही प्रारित होते (प्रारणाच्या म्हणजे तरंगरूपी ऊर्जेच्या स्वरूपात विखुरली जाते) व उरलेली उपग्रहालाच शोषून घ्यावी लागते.
उंची जसजशी कमी होईल तसतशी हवेची घनता व त्याचबरोबर तिचे घर्षणही वाढत जाते. ही घर्षणजन्य प्रेरणा उपग्रहाच्या वजनाच्या अनेक पटींनी वाढते. यामुळे उपग्रहाचा वेगही त्या प्रमाणात कमी होत जातो आणि जर उपग्रह त्याच्या मार्गावर निर्माण होणाऱ्या उष्णतेतून वाचला, तर त्याचा वेग शेवटी पुष्कळच कमी (ध्वनीच्या वेगापेक्षाही कमी) होतो.
उतरताना उपग्रहाचे लंबछेदीय क्षेत्रफळ न बदलल्यास शेवटच्या अवरोहणात उपग्रहाचा कमाल ऋण प्रवेग हा उपग्रहाचा आकार, आकारमान व वजन काहीही असले तरी 10g एवढाच असतो. तथापि ज्या उंचीवर प्रतिसेकंदातील वेगात कमाल घट होते ती उंची मात्र उपग्रहाच्या आकारावर व वजनावर अवलंबून असते. उपग्रह वजनाने जितका अधिक व त्याचा आकार जितका अधिक निमूळता असेल तितका त्याचा वेग अधिक काळ टिकतो आणि तितकी त्याच्या वेगातील कमाल घट कमी उंचीवर होते. हा ऋण प्रवेग मानवाला सुसह्य होईल, इतपत कमी करण्यासाठी उपग्रह ज्यावेळी वातावरणात शिरतो त्यावेळी त्याला थोडीशी उच्चालक (वर उचलणारी) प्रेरणा दिल्यास त्याचा अवरोहण काळ दीर्घ होतो व वेग हळूहळू कमी होतो. हवाई छत्रीचा उपयोग केल्यास वेग कमी होण्यास पुष्कळच मदत होते. उपग्रहाच्या तापनाचा वेगही ऋण प्रवेगाप्रमाणेच वातावरणात पुनर्प्रवेश करण्याच्या वेळी उच्चालक प्रेरणा देऊन कमी करता येतो. उपग्रह बोथट व मोठ्या आकाराचा असल्यास उष्णतेचा परिणाम बराचसा कमी होतो.
उपग्रह मार्ग-निरीक्षण: अवकाशात सोडलेल्या उपग्रहाच्या मार्गाचे निरीक्षण करणे महत्त्वाचे आहे, कारण त्यामुळे त्याची कक्षा निश्चित करता येऊन उपग्रहावरून येणारे संदेश ग्रहण करण्यासाठी आकाशक (रेडिओ तरंग ग्रहण करणारे साधन, अ‍ँटेना) योग्य दिशेने ठेवता येतो. तसेच कक्षेत होणाऱ्या सूक्ष्म बदलांवरून पृथ्वीचे गुरुत्वीय क्षेत्र, तिचा आकार, द्रव्यमान वितरण, वातावरणाची घनता इ. माहिती मिळते.
उपग्रहाचे मार्ग-निरीक्षण करण्याच्या तीन प्रमुख पद्धती आहेत : (१) प्रकाशीय, (२) रेडिओ व (३) रडार. प्रकाशीय पद्धतीत दुर्बिणीच्या साहाय्याने प्रत्यक्ष निरीक्षण करून उपग्रहाची अवकाशातील स्थिती निश्चित करण्यात येते. रेडिओ पद्धतीत यासाठी उपग्रहावरून प्रेषित करण्यात येणाऱ्या रेडिओ तरंगांचा उपयोग करण्यात येतो, तर रडार पद्धतीत रेडिओ तरंग पृथ्वीवरून प्रेषित करून उपग्रहावरून परावर्तित होणाऱ्या तरंगांच्या साहाय्याने उपग्रहाची दिक‍्‌स्थिती व अंतर समजते.
यांतील प्रकाशीय पद्धती सर्वांत उत्तम आहे परंतु तीत पुढील मुख्य दोष आहेत : (अ) उपग्रह लहान असल्यास या पद्धतीने त्याचे निरीक्षण करणे अवघड जाते. (आ) उपग्रह एका दिवसात सामान्यतः फक्त एकाच आवर्तनाच्या वेळी दृष्टिक्षेपात येतो. इतर वेळी आकाश दीप्तिमान असते किंवा उपग्रह पृथ्वीच्या छायेत असतो (आ. ३). (इ) ही पद्धती हवामानाच्या अनुकूलतेवर अवलंबून असते.
रेडिओ पद्धती दिवसाच्या फक्त काही विशिष्ट काळापुरत्या मर्यादित नाहीत आणि त्या बऱ्याचशा प्रमाणात हवेच्या अनुकूलतेवर अवलंबून नसतात. परंतु एखादी विशिष्ट अचूकता मिळविण्यासाठी रेडिओ पद्धतीपेक्षा प्रकाशीय पद्धती अधिक चांगली असते. तसेच प्रत्येक उपग्रहावर रेडिओ प्रेषक (रेडिओ तरंग पाठविणारे उपकरण) असेलच असे नाही.
रडार पद्धतीत अशा सहकार्याची जरूरी नसते. तसेच ही पद्धती हवामानाच्या परिस्थितीवर अवलंबून नसते. परंतु उपग्रह आकाराने लहान व दूर अंतरावर असल्यास तो रडारच्या पल्ल्यात येण्यास अडचण होते.
प्रकाशीय पद्धती: नुसत्या डोळ्याने केलेली उपग्रहाची निरीक्षणेही उपयुक्त ठरतात, परंतु त्याकरिता उपग्रह तेजस्वी असणे व कालमापन अचूक असणे आवश्यक आहे. यामुळे निरनिराळी प्रकाशीय उपकरणेही उपग्रहाच्या निरीक्षणाकरिता वापरतात. मोठा खगोलीय दूरदर्शक (दुर्बिण) याकरिता फारसा उपयुक्त नाही. कारण त्याचे दृष्टिक्षेत्र लहान असून त्याची जलद हालचाल करणे अवघड असते. थिओडोलाईट व किनेथिओडोलाईट ही उपकरणे अधिक उपयुक्त असून त्यांच्या साहाय्याने एकाच आवर्तनात उपग्रहाची अनेक निरीक्षणे घेणे शक्य असते. थिओडोलाईटाच्या साहाय्याने उपग्रहाचा उन्नतांश (निरीक्षक आणि उपग्रह यांना जोडणाऱ्या रेषेने क्षितिज पातळीशी केलेला कोन) आणि दिगंश (उपग्रहातून काढलेले उभ्या पातळीतील वर्तुळ क्षितिजाला जेथे छेदते त्या बिंदूपासून क्षितिजावरील दक्षिण बिंदूपर्यंत घड्याळाच्या काट्यांच्या हालचालीच्या दिशेने होणारा कोन) मोजतात व त्याचबरोबर कालाचीही नोंद करतात. उपग्रह दृष्टीपथात असेपर्यंत अशा प्रकारची शक्य होतील तितकी मोजमापे घेण्यात येतात. यासाठी स्वयंचलित नोंदणीची पद्धतीही रूढ आहे. किनेथिओडोलाईटाच्या साहाय्याने अशाच प्रकारची परंतु अधिक अचूक निरीक्षणे मिळतात. या उपकरणात छायाचित्रणाने निरीक्षणे घेऊन प्रत्येक उद्‍भासनाचा (छायाचित्रणाच्या फिल्मवर वस्तूपासून येणारा प्रकाश पडू देण्यासाठी ती उघडी ठेवण्याचा) काल, उन्नतांश व दिगंश मोजता येतात. अमेरिकेने उपग्रहांच्या निरीक्षणासाठी बेकर-नन नावाचा खास कॅमेरा तयार केलेला असून त्याच्या साहाय्याने बाराव्या प्रतीच्या [ताऱ्यांचा तेजस्वीपणा मोजण्यासाठी योजण्यात येणाऱ्या मापप्रमाणानुसार बारा क्रमांकाच्या, → प्रत] तारकांइतका प्रकाश देणाऱ्या उपग्रहाचेही छायाचित्रण करता येते.
रेडिओ पद्धती: जर उपग्रह ज्ञात तरंगलांबीचे रेडिओ संदेश प्रेषित करीत असेल, तर दोन प्रकारच्या रेडिओ पद्धती – (१) व्यतिकरण पद्धती व (२) डॉप्‍लर पद्धती – वापरता येतात. रेडिओ व्यतिकरणाच्या (सारख्याच तरंगलांबीच्या दोन वा अधिक तरंगमाला एकावर एक येऊन मिसळल्यामुळे होणाऱ्या परिणामाचा उपयोग करणाऱ्या) पद्धतीत दोन आकाशक (अ आणि क) एकाच उंचीवर व एकमेकांपासून अचूकपणे माहीत असलेल्या अंतरावर उभे केलेले असतात. या आकाशकांना मिळणाऱ्या संदेशांची तुलना करण्यात येते आणि ज्यावेळी दोन्ही ठिकाणचे संदेश एकाच कलेमध्ये असतील (समान संदर्भाच्या सापेक्ष तरंगांची स्थिती एकच असेल) त्यावेळी दोन्ही आकाशकांपासून उपग्रहाचे अंतर अगदी सारखे असते किंवा त्यामध्ये काही पूर्ण तरंगलांबींइतका फरक असतो. अशा प्रकारे अंतरातील फरक ०, १, २, …….. इतक्या तरंगलांबींचा असतो त्या वेळांची व्यतिकरणमापक नोंद करतो व त्यावरून उपग्रहाचे त्या वेळचे उन्नतांश मिळू शकतात. एका आकाशकांच्या जोडीला लंब दिशेत दुसरी आकाशकांची जोडी ठेवल्यास उपग्रहाची दिशा पूर्णपणे निश्चित करता येते. दोन आकाशकांपाशी येणाऱ्या तरंगांचे ज्यावेळी पूर्ण व्यतिकरण होते त्यावेळी संदेश मिळू शकत नाही व कमाल संदेशापेक्षा या वेळेची नोंद अधिक अचूकपणे करता येते. अशा पूर्ण व्यतिकरणाच्या वेळी या आकाशकांपासून उपग्रहाच्या अंतरात १/२, १ १/२, २ १/२, ……. इतक्या तरंगलांबींचा फरक असतो. आकाशकांमधील अंतर वाढविल्यास निरीक्षण नोंदींची संख्या वाढविता येते.
दुसऱ्या रेडिओ पद्धतीत ⇨ डॉप्‍लर परिणामाचा उपयोग करण्यात येतो. उपग्रहापासून आलेल्या संदेशांची सतत नोंद करून उपग्रह किती अंतरावरून गेला ते समजते. डॉप्‍लर परिणामामुळे कंप्रतेमध्ये (n, दर सेकंदास होणाऱ्या कंपनसंख्येमध्ये) होणारा बदल nv/c या सूत्रावरून मिळतो. येथे v हा उपग्रहाच्या वेगाचा आकाशकाच्या दिशेने असणारा घटक व c हा प्रकाशाचा वेग आहे. प्रत्यक्ष व्यवहारात व्यतिकरण पद्धती डॉप्‍लर पद्धतीपेक्षा अधिक समाधानकारक असल्याचे आढळून आले आहे.
रडार पद्धती: ही पद्धती सर्वांत स्वयंपूर्ण आहे. यात १ मिमी. ते १० मी. तरंगलांबीच्या प्रारणाची शक्तिमान व अल्पकालीन स्पंदनाला प्रेषित करून उपग्रहापासून परावर्तीत होणारे अल्प प्रारण ग्राहक आकाशापाशी मिळविण्यात येते. एका स्पंदाला पृथ्वीवरील निरीक्षण स्थानकापासून उपग्रहापर्यंत व तेथून परत पृथ्वीवर येण्यास लागणारा कालावधी मोजून उपग्रहाचे अंतर मोजता येते. रडारने ग्रहण केलेल्या परावर्तित संदेशाची शक्ती अंशतः उपग्रहाच्या अंतरावर व अंशतः त्याच्या आकारमानावर अवलंबून असते. परावर्तित संदेशाची शक्ती वाढविण्यासाठी लघुतर तरंगलांबी वापरून किंवा अधिक मोठी प्रेषक थाळी (तरंगांचे प्रेषण करणारा थाळीच्या आकाराचा आकाशक) वापरून उपलब्ध शक्ती अधिक अरुंद शलाकेत केंद्रित करता येते. परंतु शलाका फार अरुंद असल्यास त्यातून उपग्रह कदाचित जाणार नाही. या गरजा आवश्यक असूनही परस्परविरोधी असल्यामुळे दिशेच्या अचूकतेच्या दृष्टीने विचार करता रडार पद्धती प्रकाशीय पद्धतीपेक्षा फारशी चांगली नाही असे दिसून येते. तथापि रडार पद्धतीने उपग्रहाचे अंतर प्रत्यक्षपणे मिळू शकते, हा एक फायदा आहे.
लेसर किरणांचाही [प्रारणाच्या उत्तेजित उत्सर्जनाने विद्युत् चुंबकीय तरंगांचे विवर्धन करणाऱ्या प्रयुक्तीपासून मिळणाऱ्या व स्थिर कलासंबंध राखणाऱ्या किरणांचा, → लेसर] उपग्रहांच्या मार्ग निरीक्षणासाठी उपयोग करण्यात येतो. लेसर पद्धतीत सतत (अखंडित) तरंग किंवा स्पंद वापरतात. पृथ्वीवरून लेसर किरण पाठवून उपग्रहावर बसविलेल्या एका विशेष प्रकारच्या परावर्तकावरून ते परावर्तित केले जातात. या परावर्तित किरणांवरून स्वयंचलित रीत्या उपग्रहाचा दिगंश, उन्नतांश व अंतर यांची चुंबकीय फितीवर नोंद करण्यात येते. लेसर पद्धतीत विक्षोभ (अडथळ्यांची) पातळी कमी असल्याने तसेच लहान आकाशक व लहान आकारमानाचे परावर्तक वापरणे शक्य असल्यामुळे सूक्ष्मतरंगांचा उपयोग करणाऱ्या रडारपेक्षा लेसर पद्धती अधिकाधिक वापरात येत आहे.
वरील सर्व पद्धतींत काही ना काही वैगुण्य आहे, परंतु त्यांतील बऱ्याचशा एकमेकांना पूरक आहेत.
अन्वेषक यान: पृथ्वीभोवतील कक्षेच्या बाहेर इतर ग्रहांकडे, सूर्याकडे किंवा चंद्राकडे एखादे अवकाशयान सोडावयाचे झाल्यास निरनिराळ्या ग्रहांच्या तसेच सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षणाचा यानाच्या कक्षेवर होणारा परिणाम लक्षात घेणे आवश्यक असते. आंतरग्रहीय क्षेपपथ (क्षेपित यानाचा मार्ग) विवृत्ताकार असून त्यात काही विशिष्ट ग्रहांमुळे विक्षोभ निर्माण होतात. किमान ऊर्जा वापरून अन्वेषक यान एखाद्या ग्रहाकडे पाठवावयाचे असल्यास त्याचा विवृत्ताकार मार्ग पृथ्वीच्या कक्षेला तसेच त्या ग्रहाच्या कक्षेला स्पर्श करणारा असला पाहिजे. अशा मार्गास ‘होहमान संक्रमण कक्षा’ असे म्हणतात.
ज्या ग्रहाकडे यान पाठवावयाचे त्या ग्रहाचे कक्षीय प्रतल व पृथ्वीचे कक्षीय प्रतल यांत सामान्यतः काही अंशांचा कोन असतो. यामुळे यानाचे क्षेपण करताना त्याच्या वेग-सदिशाचा (वेगाची दिशा व त्याचे मूल्य दर्शविणाऱ्या राशीचा) घटक क्रांतिवृत्ताला [सूर्याच्या भासमान गतीच्या मार्गाला, → क्रांतिवृत्त] विशिष्ट अंशाने असणे आवश्यक असते. काही विशेष प्रसंगीच अशा लक्ष्यित ग्रहाचे कक्षीय प्रतल व क्रांतिवृत्त यांच्या छेदबिंदूपाशी क्षेपित केलेले यान अचूकपणे पोहोचविणे शक्य असते. परंतु असे प्रसंग अगदी विरळाच असतात. मात्र यावेळी क्रांतिवृत्तीय प्रतलातच क्षेपण करावयाचे असल्यामुळे ऊर्जा व मार्गनिर्देशनाच्या गरजा त्यामानाने कमी होतात. ज्यावेळी परिस्थिती अनुकूल असेल त्यावेळी ग्रहावर पोहोचण्यासाठी किती क्षेपण ऊर्जा लागेल याचा विचार होणेही आवश्यक असते. मंगळाकरिता अशी अनुकूल परिस्थिती दर सु. २६ महिन्यांनी आणि शुक्राकरिता दर सु. १९ महिन्यांनी येते. तथापि ग्रहांच्या भूमितीय स्थितीमुळे प्रत्येक प्रसंगी निरनिराळी क्षेपण ऊर्जा लागते. अशा अनुकूल प्रसंगीही क्षेपण ऊर्जा काही थोडा काळच साध्य मर्यादेत असते. क्षेपित यानाला उपलब्ध होणारी अंतिम ऊर्जा ही यान कक्षेत कोणत्या तऱ्हेने सोडले जाते यावर अवलंबून असते. पूर्व दिशेने यान सोडल्यास पृथ्वीच्या परिभ्रमणाचा फायदा मिळून यानाला जास्तीत जास्त वेग प्राप्त होतो. अशी परिस्थिती दिवसातून फक्त दोनदाच उपलब्ध असते. याशिवाय पृथ्वीचा अक्ष योग्य त्या दिशेने कललेला असल्यासच कमाल वेग साध्य होतो. यामुळे दिवसाचा काल व ऋतुमानानुसार पृथ्वीच्या अक्षाचा कल या दोन्ही गोष्टी यानाच्या क्षेपणात महत्त्वाच्या ठरतात. यानाची कक्षा निश्चित करण्यासाठी संदेशवहन व यानाच्या अभिकल्पाची (आराखड्याची) विश्वसनीयता यांचाही विचार करणे आवश्यक ठरते.
कक्षेत भ्रमण करणाऱ्या अन्वेषक यानाची दिशा किंवा त्याचा वेग बदलणे काही वेळा आवश्यक असते. यासाठी रेडिओ मार्ग-निरीक्षण पद्धती वापरून यानाचा वेग व अवकाशातील त्याचे स्थान यांची माहिती मिळवावी लागते. मग योग्य मार्गदुरुस्ती करून यान योजल्याप्रमाणे ग्रहाजवळून पाठविता येते. अर्थातच यासाठी ग्रहाचे परिभ्रमणही लक्षात घ्यावे लागते.
यानाची अनुस्थिती: अन्वेषक यानाच्या दिक्‌‌‌‌‌स्थितीचे किंवा अनुस्थितीचे (अगोदर निश्चित केलेल्या संदर्भ अक्षांच्या व्यूहाच्या सापेक्ष असणाऱ्या यानाच्या मुख्य अक्षांच्या स्थितीचे) नियंत्रण हा एकूण योजनेच्या अभिकल्पाचा महत्त्वाचा भाग असून त्याचा यानातील इतर संहतींच्या अभिकल्पांवर बराच परिणाम होतो. अन्वेषक यानातील बरेचसे प्रयोग खगोलाच्या किंवा एखाद्या ग्रहबिंबाच्या क्रमवीक्षणासाठी (क्रमाक्रमाने निरीक्षण करून नोंद करण्यासाठी) आखलेले असल्यामुळे अनुस्थिती नियंत्रण पद्धती या प्रयोगांना अनुसरून असणे आवश्यक असते. अनुस्थिती स्थिरीकरणाच्या सर्वसाधारण दोन पद्धती आहेत. पहिली म्हणजे परिवलन (अक्षीय परिभ्रमण) स्थिरीकरण व दुसरी क्रियाशील नियंत्रण पद्धती होय. दुसऱ्या पद्धतीत वायू झोत, वजने किंवा निरूढी (जडत्व निर्माण करणारी) चाके यांचा संयुक्तपणे वापर करण्यात येतो.
परिवलन स्थिरीकरण पद्धतीत यानास ज्या अक्षाभोवती परांचन गती (एखाद्या अक्षाभोवती फिरणाऱ्या वस्तूला तिच्या अक्षाची दिशा बदलण्यासाठी पीळ दिल्यासारखी प्रेरणा लावल्यास त्या वस्तूला मिळणारी गती) देण्यात येते, तो अक्ष अवकाशातील ठराविक दिशेलाच समांतर राहतो. पृथ्वीच्या गुरुत्वीय व चुंबकीय क्षेत्रांमुळे विक्षोभ निर्माण होतो आणि हा अक्षच त्यामुळे परांचन गतीने फिरू लागण्याची शक्यता असते. असे विक्षोभ टाळण्यासाठी यानातील द्रव्यमानाची योग्य रचना करणे व संवाहक बाह्य आच्छादन वापरणे आवश्यक असते. अधिक अचूक स्थिरीकरणासाठी क्रियाशील पद्धतीच वापरावी लागते. यासाठी सूर्य, पृथ्वी आणि एखादा ठळक तारा यांच्या दिशा निश्चित करून त्यांच्या सापेक्ष यानाच्या दिशेने स्थिरीकरण करण्याची यानात व्यवस्था असते.
ट्रँझिट या मार्गनिर्देशन उपग्रहाच्या कक्षेमध्ये परिवलन होऊ नये अशी योजना करावयाची होती. क्षेपणाच्या वेळी उपग्रहाचे परिवलन होणे अपरिहार्य झाले व ते थांबविण्यासाठी उपग्रहाच्या विषुववृत्तावर उलट दिशेने परिपीडन (पीळ दिल्यासारखी प्रेरणा) निर्माण करणारी दोऱ्यानी बांधलेली वजने लावली होती. टायरॉस या हवामान उपग्रहाचे कक्षेमध्ये स्वतःच्या अक्षाभोवती परिवलन व्हावे, हे उद्दिष्ट साधण्यासाठी उपग्रहाच्या आतील भागातील श्यान (दाट) द्रवामुळे संदमन (चलन नाहीसे) होईल व राहिलेल्या दोन दिशांतील गती नाहीशा होतील अशी योजना केलेली होती.
विद्युत् शक्ती: अन्वेषक यानातील सर्व कार्यांसाठी विद्युत् शक्तीची आवश्यकता असते. बहुतेक सर्व यानांत यांसाठी सिलिकॉन सौर विद्युत् घटांचा [प्रकाश विद्युत घटांच्या साहाय्याने सौर ऊर्जेचे विद्युत् ऊर्जेत रूपांतर करणाऱ्या प्रयुक्तींचा, → सौर विद्युत् घट] उपयोग करतात. पृथ्वीभोवती परिभ्रमण करणाऱ्या यानांतील या सौर घटांच्या साहाय्याने यान सूर्यप्रकाशात असताना घटमाला विद्युत् भारित करण्यात येतात व जेव्हा यान पृथ्वीच्या छायेत असते, तेव्हा त्यांचा वापर करण्यात येतो. परिवलनरहित यानांच्या बाबातीत सौर घट नेहमी सूर्यप्रकाशाला लंब दिशेत राहतील असे ठेवणे शक्य असते. परिवलनी यान या दृष्टीने गैरसोयीचे असते. परंतु आता अशा यानांवरही अनेक सौर घटांचे तक्ते वापरून ही अडचण सोडविण्यात आली आहे. सौर घटांची कार्यक्षमता विशेषतः तपमानावरच अवलंबून असते व त्यामुळे सूर्यापासून २–३ ज्यो. ए. (ज्योतिषीय एकक सूर्यापासून पृथ्वीचे सरासरी अंतर १४९·६ दशलक्ष किमी.) अंतरापर्यंत ते उपयुक्त ठरतात. सूर्याच्या जवळ उपग्रह जात असताना तपमान योग्य पातळीवर राखण्यासाठी घटांचे पृष्ठभाग तिरकस ठेवणे हा एक उपाय आहे. सूर्यापासून काही दशांश ज्यो. ए. पर्यंत उच्च सौर स्थिरांकामुळे (दर सेकंदास दर चौ. सेंमी. वर लंब दिशेने मिळणाऱ्या सौर ऊर्जाराशीमुळे) पुरेशी विद्युत् शक्ती मिळू शकते. तथापि त्या पुढे मात्र तीव्र उष्णतेमुळे घटांचे कार्य बंद पडते.
संदेशवहन : अन्वेषक यानांद्वारे मिळविलेली माहिती पृथ्वीवर पाठविण्यासाठी कार्यक्षम संदेशवहन सामग्रीची आवश्यकता असते. बहुतेक यानांसाठी द्विमार्गी संदेशवहन पद्धती सोयीची मानली जाते. पृथ्वीवरून आज्ञा पाठवून कार्यान्वित होईल असा एक आव्यूह (इलेक्ट्रॉनीय मंडलांचा संच) यानामध्ये ठेवलेला असतो. पृथ्वीवर एक प्रेषक, आकाशक व संकेतन सामग्री (मूळ संदेशांचे योग्य अशा संकेतांमध्ये रूपांतर करणारी सामग्री) असते आणि यानात एक वा अधिक आज्ञा संकेत ग्रहणी असतात. उपग्रहाने किंवा अन्वेषक यानाने संकलित केलेली माहिती पृथ्वीकडे पाठविण्यासाठी तिचे संकेतन करणे आवश्यक असते आणि याकरिता सामान्यतः द्विमान अंक पद्धती [→अंक] वापरण्यात येते.
काही विशेष प्रकारचे उपग्रह व अन्वेषक याने
वातावरण संरचना उपग्रह: अमेरिकेच्या एक्स्प्लोअरर मालिकेतील काही उपग्रह पृथ्वीजवळच वर्तुळाकार कक्षांत तर काही पृथ्वीपासून २·५ लक्ष किमी. पर्यंत पोहोचणाऱ्या अत्यंत विवृत्ताकार कक्षात सोडण्यात आले. प्रारण पट्टे (सूर्यापासून येणारे कण इ. पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रामुळे अडकून तयार झालेले पट्टे), आयनांबर, चुंबकीय क्षेत्र, विश्व किरण (बाह्य अवकाशातून पृथ्वीवर पडणारे अतिशय भेदक किरण), सूक्ष्म अशनी (बाह्य अवकाशातून येणारे खनिज द्रव्यांचे सूक्ष्म पुंज) इत्यादींविषयक अधिक माहिती मिळविण्यासाठी या विविध उपग्रहांची योजना करण्यात आलेली होती. या प्रकारच्या एक्स्प्लोअरर-१७ या उपग्रहाचे वजन सु. १८० किग्रॅ. होते व त्यात वातावरणाची घनता, घटना, दाब व तपमान मोजण्याची उपकरणे होती. विद्युत् पुरवठ्यासाठी सिल्व्हर-झिंक रासायनिक विद्युत् घट वापरलेला होता. उपग्रहाचे उपयुक्त आयुर्मान ९९ दिवस होते व त्याची कक्षा विषुववृत्ताला ५८० कललेली होती. कक्षीय आवर्तकाल ९० मिनिटे होता. स्पंद-संकेत विरूपणाची [एका तरंगाच्या लक्षणात बदल करून त्याद्वारे दुसऱ्या तरंगाच्या एखाद्या लक्षणात बदल घडवून आणण्याकरिता म्हणजे विरूपणाकरिता स्पंदांचा उपयोग करण्याची, → विरूपण] दूरमापन पद्धती या उपग्रहासाठी प्रथमच वापरण्यात आली. उपग्रह दोन स्वतंत्र आज्ञा ग्रहण करू शकत असे. उपग्रहातील प्रयोग साहित्य चालू करण्याची क्रिया जमिनीवरून नियंत्रित केलेली होती. परंतु ते बंद करण्याची क्रिया मात्र स्वयंचलित व उपग्रहातील साहित्यामार्फतच केली जाई. यामुळे उपग्रह आज्ञा ग्रहणीच्या पल्ल्यातून बाहेर जाई, त्यावेळी विद्युत् शक्तीचा अपव्यय होत नसे.
वातावरणविज्ञानीय उपग्रह: एप्रिल १९६२ पर्यंत अमेरिकेच्या नासा या संस्थेने चार टायरॉस नावाचे उपग्रह ५५० ते ८५० किमी. उंचीवरील कक्षांत सोडले. या प्रत्येकात दोन दूरचित्रण कॅमेरे आणि टायरॉस-१ खेरीज बाकीच्या उपग्रहांवर प्रारण संवेदक (प्रारणांना संवेदनशील असणारी उपकरणे) होते. या उपग्रहांनी पृथ्वीच्या निरनिराळ्या भागांतील विविध अवस्थांतील चक्री वादळे, गारा व टोर्नेडो (एक प्रकारची अतिशय हानिकारक वावटळ) उत्पन्न करणारे मेघ, हिमक्षेत्रे इ. वातावरणीय घटनांची उपयुक्त दूरचित्रे पाठविली. पृथ्वीपासून निरनिराळ्या तरंगलांबींत परावर्तित होणारी ऊर्जा मोजण्याचीही या उपग्रहांमध्ये व्यवस्था होती.
त्यानंतर आणखी पाच टायरॉस उपग्रह सोडण्यात आले. टायरॉस-२, ३, ४ व ७ यांत अवरक्त प्रारणमापक (वर्णपटातील तांबड्या रंगाच्या अलीकडील अदृश्य प्रारणाचे मापन करणारी उपकरणे) होते. टायरॉस-८ द्वारे स्वयंचलित चित्र प्रेषणाच्या पद्धतीची चाचणी घेण्यात आली. टायरॉस उपग्रहांत परिवलन स्थिरीकरण वापरल्यामुळे कक्षेच्या अर्ध्या भागातच कॅमेरा पृथ्वीच्या दिशेने असतो व अशा वेळीही या भागावर सूर्यप्रकाश असला तरच छायाचित्रे घेणे शक्य होते. टायरॉस-९ या उपग्रहात परिवलनाचा अक्ष कक्षेच्या लंब दिशेने ठेवल्यामुळे कॅमेरा पृथ्वीच्या दिशेने दर मिनिटाला १०–१२ वेळा असतो, त्यामुळे जास्त काळ छायाचित्रे घेणे शक्य असते.
‘टायरॉस कार्यकारी उपग्रह पद्धती’ या अधिक प्रगत योजनेकरिता तयार केलेल्या नवीन तंत्रांची व उपकरणांची चाचणी घेण्याकरिता निंबस नावाचे उपग्रह तयार करण्यात आले. हे उपग्रह जवळजवळ ध्रुवीय कक्षेत सोडण्यात आल्यामुळे पृथ्वीच्या सर्व भागांवरून ते जात असत. याशिवाय त्यांच्यासाठी परिवलन स्थिरीकरण न वापरता कॅमेरा सतत पृथ्वीच्या दिशेने राहील अशी स्थिरीकरण पद्धती वापरली होती. निंबस-१ या उपग्रहाने ऑगस्ट १९६४ मध्ये प्रगत व्हिडीकॉन कॅमेरा पद्धती [→ दूरचित्रवाणी], स्वयंचलित चित्र प्रेषण पद्धती आणि उच्च विभेदक (दोन जवळजवळच्या वस्तूंमध्ये भेद दाखविण्याची क्षमता उच्च असलेला) अवरक्त प्रारणमापक यांची यशस्वीपणे चाचणी घेतली.
स्वयंचलित चित्र प्रेषण पद्धतीचा मुख्य उद्देश उपग्रहाने घेतलेले मेघाच्छादनाचे चित्र जमिनीवरील एखाद्या स्थानकाला सापेक्षतः साध्या सामग्रीच्या साहाय्याने केवळ ३·५ मिनिटांत मिळावे असा होता. या पद्धतीने घेतलेली चित्रे टायरॉस उपग्रहांनी पाठविलेल्या चित्रांपेक्षा सुस्पष्टता व विभेदनक्षमता यांच्या बाबतीत अधिक चांगली होती. या उपग्रहांतील उच्च विभेदन असलेल्या अवरक्त प्रारणमापकाने पृथ्वीपासून उत्सर्जित झालेले प्रारण मोजले व त्यावरून रात्रीच्या वेळच्या मेघाच्छादनांची उत्तम चित्रे मिळाली. या चित्रांत पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील विविध तपमानांचे प्रदेश तसेच हिम, बर्फ व मेघाच्छादन यांचे निरनिराळ्या प्रारण तीव्रतांद्वारे निर्देशन झालेले होते. वातावरणातील उच्च व नीच दाब क्षेत्रे, पृष्ठसीमा, चक्री वादळे इत्यादींच्या निरनिराळ्या अवस्थांची माहिती मिळविण्यास या चित्रांची फार मदत होते व त्यावरून दैनंदिन हवामानाचा अंदाज वर्तविण्याच्या पद्धतीत व अचूकतेत आमूलाग्र बदल घडून येत आहे.
परिवलनाद्वारे क्रमशः अवलोकन करता येईल अशा तर्‍हेचा एक कॅमेरा १९६६ मध्ये ए टी एस-१ नावाच्या उपग्रहात प्रथमच वापरण्यात आला. हा उपग्रह पृथ्वीच्या अक्षीय परिभ्रमण वेगाइतक्याच वेगाने कक्षेत फिरत असल्याने तो पृथ्वीसापेक्ष एकाच ठिकाणी स्थिर असल्यासारखा भासतो. या उपग्रहाद्वारे पृथ्वीच्या १/३ भागाची अतिशय सुस्पष्ट चित्रे मिळाली. हा उपग्रह दर मिनिटास १०० वेळा स्वतःभोवती फिरतो आणि प्रत्येक वेळी त्याचा दूरदर्शक किंचित निरनिराळ्या कोनातून पृथ्वीच्या पृष्ठभागाचे चित्रण करतो. या पद्धतीचा महत्त्वाचा फायदा म्हणजे एका स्थिर बिंदूपासून पृथ्वीच्या पृष्ठभागांचे वारंवार चित्रण करता येते. दर २३ मिनिटांनी चित्रे घेण्याची या उपग्रहात व्यवस्था असून या चित्रांमुळे वाऱ्याच्या दिशा समजू शकतात व त्यामुळे हवामान अंदाज वर्तविण्यास बहुमोल मदत होते.
टायरॉस व निंबस उपग्रहांच्या यशस्वी प्रयोगांनंतर टायरॉस कार्यकारी पद्धती १९६६ मध्ये प्रचारात आली. या पद्धतीतील एका उपग्रहात (एसा-१) निरीक्षित माहिती संग्रहित करण्याची सोय होती, तर दुसऱ्या उपग्रहात (एसा-२) चित्रांचे स्वयंचलित प्रेषण करण्याच्या पद्धतीचा समावेश होता. या पद्धतीतील प्रत्येक उपग्रह पृथ्वीभोवती जवळजवळ ध्रुवीय व सौर समकालिक कक्षेत क्षेपित केलेला असल्यामुळे प्रत्येक अक्षांश एकाच स्थानिक वेळेला उपग्रहाच्या कॅमेऱ्याच्या टप्प्यात येतो. अशा प्रकारे एकच उपग्रह दर २४ तासांत संपूर्ण पृथ्वीचे चित्रण करू शकतो.
ट्रँझिट १ : हा उपग्रह अष्टकोनी असून त्याचे वजन सु. ६० किग्रॅ. आहे. लष्करी व नागरी जहाजांना मार्गनिर्देशन पर माहिती पुरविण्यासाठी हा उपग्रह अभिकल्पित केलेला आहे. त्याच्या बाजूंवर १८,००० सौर घट असलेले चार तक्ते बसविलेले असून त्यांनी उत्पादन केलेली विद्युत् शक्ती निकेल-कॅडमियम घटमालेत संचित केली जाते. या उपग्रहात १५० ते ४०० मेगॅहर्ट्झवर चालणारे दोन आंदोलक (आंदोलन निर्माण करणारी विद्युत् मंडले) बसविलेले आहेत. हा उपग्रह एप्रिल १९६० मध्ये सोडण्यात आला व त्यानंतर अशा प्रकारे आणखी तीन उपग्रह यशस्वीपणे सोडण्यात आले. ज्या ठिकाणचे स्थान निश्चित करावयाचे आहे तेथील ग्रहणी उपग्रहापासून मिळणाऱ्या संदेशाच्या कंप्रतेवरील डॉप्‍लर परिणाम मोजते. उपग्रहाचे निरनिराळ्या वेळचे स्थान दर्शविणारा एक आलेख या ग्रहणीबरोबर असतो.
व्हेला: हे उपग्रह १,१२,००० किमी. सरासरी त्रिज्या असणाऱ्या वर्तुळाकार कक्षेत अणुकेंद्रीय स्फोटांची नोंद करण्यासाठी सोडले होते. १९६३–६७ या काळात अशा प्रकारचे चार उपग्रह सोडण्यात आले. हे उपग्रह क्षेपित करताना जोडीने पाठवितात व नंतर कक्षेत गेल्यावर ते वेगळे करण्यात येतात. अणुकेंद्रीय स्फोटातून बाहेर पडणारी क्ष-किरणे, गॅमा किरणे (अतिशय लहान तरंगलांबीची व अतिशय भेदक क्ष-किरणे) व न्यूट्रॉन यांचे अभिज्ञान करणारी (अस्तित्व ओळखणारी) उपकरणे या उपग्रहांत बसविलेली होती.
फिरती ज्योतिषीय वेधशाळा: विषुववृत्ताला ३५० चा कोन करणाऱ्या वर्तुळाकार कक्षेत ही वेधशाळा सोडण्यात आलेली असून तिचे वजन सु. १,७५० किग्रॅ. आहे. त्यापैकी सु. ४५० किग्रॅ. वजन उपकरणांकरिता राखून ठेवलेले आहे. या वेधशाळेची दिशा अवकाशात कोठेही १ मिनिटे कोनात दीर्घकाळ ठेवता येईल इतकी अचूकता अपेक्षित आहे. या वेधशाळेचे उद्दिष्ट ताऱ्यांचा दृश्य प्रकाशाचा तसेच त्यांच्या वर्णपटांचा क्ष-किरण व जंबुपार (वर्णपटातील जांभळ्या रंगाच्या पलीकडील अदृश्य) भागांचा अभ्यास करणे हा आहे. सु. एक मीटर व्यासाचा दूरदर्शक या वेध शाळेत ठेवलेला आहे. अशा प्रकारची पहिली वेधशाळा जंबुपार प्रारण, क्ष- किरणे व गॅमा प्रारण यांचा अभ्यास करण्यासाठी एप्रिल १९६६ मध्ये पाठविण्यात आली होती. परंतु हा पहिला प्रयत्‍न निष्फळ ठरला. दुसरी वेधशाळा ७ डिसेंबर १९६८ रोजी कक्षेत सोडण्यात आली. या वेधशाळेने एका वर्षात सु. ६,००० चित्रे पाठविली, तसेच सतरा हजाराहून अधिक तार्‍यांच्या चकासनासंबंधी (तेजस्वीपणासंबंधी) माहिती पाठविली. याशिवाय या फिरत्या वेधशाळेतील जंबुपार वर्णपट मापकाने [→ वर्णपटविज्ञान] तारे, अभ्रिका इ. ५६८ विशिष्ट एकेकट्या खस्थ गोलांची उपयुक्त निरीक्षणे पाठविली.
फिरती भूभौतिकीय वेधशाळा: अशा प्रकारची पहिली वेधशाळा सप्टेंबर १९६४ मध्ये पाठविण्यात आली. तिचे वजन सु.४५० किग्रॅ. होते व तिच्यात सु. २५ प्रयोगांची व्यवस्था होती. काही विशिष्ट भूभौतिकीय प्रचलांचे (विशिष्ट परिस्थितीत अचल राहणाऱ्या राशींचे) मापन करणे व पृथ्वीच्या जवळपासच्या अवकाशाच्या परिस्थितीचे अवलोकन करणे हे या वेधशाळेचे उद्दिष्ट होते.
दोन प्रकारच्या भूभौतिकीय वेधशाळा अभिकल्पित करण्यात आलेल्या आहेत. त्यांपैकी एक वेधशाळा आयनांबराच्या वरच्या थरापासून चुंबकांबराच्या (पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र प्रामुख्याने क्रियाशील असते अशा पृथ्वी भोवतील भागाच्या) सीमेपर्यंत व तेथून आंतरग्रहीय अवकाशापर्यंतची माहिती पाठवू शकेल. दुसऱ्या प्रकारची वेधशाळा ध्रुवीय कक्षेत कमी उंचीवर राहून सर्व पृथ्वीभागांवरील काही विशिष्ट भूभौतिकीय आविष्कारांचे जलद सर्वेक्षण (पाहणी) करेल. १९६४ मध्ये सोडलेल्या पहिल्या प्रकारच्या वेधशाळेची कक्षा १,४७,००० किमी. पर्यंत पसरलेली होती, तर ऑक्टोबर १९६५ मध्ये सोडलेल्या दुसऱ्या प्रकारच्या वेधशाळेच्या ध्रुवीय कक्षेचे उपभू अंतर (पृथ्वीच्या सर्वांत जवळ असलेल्या कक्षीय बिंदूचे अंतर) ३७५ किमी. व अपभू अंतर (पृथ्वीपासून सर्वांत लांब असलेल्या कक्षीय बिंदूचे अंतर) १,३८५ किमी. होते.
आंतरग्रहीय एक्स्प्लोअरर: हा सु. ६२ किग्रॅ. वजनाचा उपग्रह विषुववृत्ताशी ३३० चा कोन करणाऱ्या अतिविवृत्तीय कक्षेत (अपभू १,९६,४८० किमी. आणि उपभू २०५ किमी.) सोडण्यात आला. याचा कक्षीय आवर्तकाल ४ दिवसांचा होता. आंतरग्रहीय प्रारण आणि चंद्र व पृथ्वी यांच्या समीप भागातील चुंबकीय क्षेत्राचा अभ्यास करणे हा या उपग्रहाचा उद्देश होता.
फिरती सौर वेधशाळा: ही २२५ किग्रॅ. वजनाची वेधशाळा ३३० कोनाच्या ५६० किमी. त्रिज्येच्या वर्तुळाकार कक्षेत सूर्याच्या विद्युत् चुंबकीय प्रारणाचा अभ्यास करण्यासाठी क्षेपित केलेली आहे. अमेरिकेने अशा प्रकारची एक वेधशाळा १९६२ मध्ये व दुसरी १९६५ मध्ये क्षेपित केली. या वेधशाळेच्या एकूण वजनापैकी ९० किग्रॅ. वजन प्रयोगसामग्रीसाठी राखून ठेवलेले आहे. यात एक नऊ बाजूंचे चक्र असून त्यात पाचरीच्या आकाराचे कप्पे आहेत. चाकावरती एक वर्तुळाकृती भाग बसविलेला आहे. त्यास शीड म्हणतात. कक्षेत फिरत असताना चक्र स्वतःभोवती फिरते व प्रत्येक कप्पा दर दोन सेकंदांनी सूर्यासमोर येतो. शीड मात्र नेहमी सूर्यासमोर राहील अशी व्यवस्था केलेली आहे. शिडामध्ये सौर घट बसविलेले असून त्यांचा विद्युत् पुरवठ्यासाठी तसेच चक्रातील विद्युत् घट भारित करण्यासाठी उपयोग होतो. प्रत्येक प्रयोगापासून मिळालेली माहिती अखंडपणे क्रमवार स्वरूपात फीतमुद्रित केली जाते (विशिष्ट प्रकारच्या फितीवर नोंदविली जाते) व ती पृथ्वीवरील स्थानकातून आज्ञा पाठवून उच्च वेगाने मिळविली जाते.
रेंजर: अमेरिकेने चंद्राकडे सोडलेल्या या प्रकारच्या अन्वेषक यानांपैकी रेंजर-७ हे यान जुलै १९६४ मध्ये क्षेपित करण्यात आले. यान चंद्रावर आदळण्यापूर्वी तेथील पृष्ठभागाची चित्रे मिळविणे हा मुख्य उद्देश होता. रेंजर-७ ने उड्डाणाच्या शेवटच्या १७ मिनिटांत चांद्रपृष्ठाशी ४,००० चित्रे पाठविली. रेंजर-८ व ९ यांनीही अशाच प्रकारचे कार्य केले. या प्रत्येक यानावर सहा दूरचित्रण कॅमेरे होते.
ल्यूना: चंद्र व त्या सभोवतालच्या अवकाशाची पाहणी करण्यासाठी रशियाने ही अन्वेषक याने क्षेपित केली, त्यांपैकी ल्यूना-१ चंद्राच्या जवळून गेले व ल्यूना-२ चंद्रावर आदळले. ल्यूना-३ ने चंद्राच्या पलीकडे जाऊन पृथ्वीवरून अदृश्य असलेल्या चंद्राच्या भागाची चित्रे पाठविली. मार्च १९६६ मध्ये पाठविलेले ल्यूना-१० हे यान चंद्राभोवतीच्या कक्षेत फिरू लागले. त्याच्या कक्षेचा चंद्रापासूनचा सर्वांत जवळचा बिंदू ३५० किमी. अंतरावर होता. या यानाने चंद्राजवळील चुंबकीय क्षेत्र व विश्व किरण यासंबंधीची माहिती पाठविली.
चंद्रावर अलगद उतरणारी याने: या प्रकारचे पहिले यान रशियाचे ल्यूना-९ हे जानेवारी १९६६ मध्ये चंद्रावर उतरले. त्याचे वजन सु. १०० किग्रॅ. होते. त्याने तीन दिवस चांद्रपृष्ठाची चित्रे पाठविली. ल्यूना-१६ हे यान १३ सप्टेंबर १९७० रोजी चंद्रावर अलगद उतरले व तेथील खडक आणि मातीचे नमुने घेऊन ते परत पृथ्वीवर आणण्यात रशियन शास्त्रज्ञांनी अपूर्व यश मिळविले.
अमेरिकेचे सर्व्हेयर-१ हे २७० किग्रॅ. वजनाचे यान मे १९६६ मध्ये ६३·६ तासांच्या प्रवासानंतर यशस्वीपणे चंद्रावर उतरले व संपूर्ण चांद्रदिनात कार्यान्वित राहून दूरनियंत्रित दूरचित्रण पद्धतीने
त्याने दहा हजारावर चित्रे पाठविली. यासाठी कॅमेरा वर-खाली व गोल फिरविण्याची व्यवस्था केलेली होती. चांद्रपृष्ठावर उतरण्यापूर्वी यानाचा वेग कमी करण्यासाठी व अखेर प्रत्यक्ष उतरण्यासाठी घन इंधन-परिचलित अपगामी (इंधनाच्या ज्वलनामुळे निर्माण होणारे पदार्थ पुढील बाजूने सोडून गती कमी करणारे) रॉकेट व द्रव इंधनयुक्त व्हर्नियर एंजिने वापरण्यात आली. यानावरील रडारच्या साहाय्याने उंची व उतरण्याचा वेग निश्चित करण्यात आला. त्याच वेळी स्वयंचालक (यानाची दिशा व अनुस्थिती नियंत्रित करणारी स्वयंचलित यंत्रणा) व संगणकाचाही उपयोग करण्यात आला.
एप्रिल १९६७ मध्ये पाठविलेल्या सर्व्हेयर-३ यानात दूरचित्रण व्यवस्थेबरोबरच यांत्रिक शक्तीवर काम करणारे एक फावडे बसविलेले होते. चांद्रपृष्ठाची सु. ४५ सेंमी. खोलीपर्यंत धारणाशक्ती किती आहे हे पाहण्यासाठी या फावड्याची योजना केलेली होती. याकरिता फावड्याने खणणे, सऱ्या पाडणे व माती इकडून तिकडे हलविणे या क्रिया करता येतील अशी त्याची रचना केलेली होती. यानाच्या दूरचित्रण कॅमेऱ्याच्या बाजूलाच फावडे बसविलेले असल्यामुळे फावड्याचे कार्य व त्याचा चांद्रपृष्ठावर होणारा परिणाम यांचे स्पष्ट निरीक्षण करता आले. सर्व्हेयर-३ ने केलेल्या चांद्रपृष्ठाच्या परीक्षणावरून ती जागा मानवासहित यान उतरविण्यास योग्य आहे असा निष्कर्ष काढण्यात आला व याच जागेजवळ नोव्हेंबर १९६९ मध्ये अपोलो-१२ यानातील चांद्रयान यशस्वीपणे उतरले.
मरिनर अन्वेषक याने: ही याने मंगळ व शुक्र या ग्रहांची पहाणी करण्यासाठी अमेरिकेने अभिकल्पित केलेली आहेत. मरिनर-२ हे सु. ४०० किग्रॅ. वजनाने यान शुक्राजवळून जाण्यासाठी २७ ऑगस्ट १९६२ रोजी क्षेपित करण्यात आले. ह्या यानाची मुख्य संरचना षट्‍कोनी आकाराची होती. त्यात मार्गदुरुस्तीसाठी एक द्रव-इंधनयुक्त रॉकेट मोटर, अनुस्थिती नियंत्रण सामग्री, वैज्ञानिक प्रयोगांसाठी इलेक्ट्रॉनीय मंडले, विद्युत् पुरवठ्यासाठी घटमाला, गोळा केलेल्या माहितीचे संकेतन करणारी व विविध प्रयोगांसाठी आज्ञा देणारी उपयंत्रणा, अंकीय संगणक (संदेशांचे अंकांत वा तत्सम खुणांत रूपांतर करून त्यांवर प्रक्रिया करणारा संगणक), रेडिओ प्रेषक व ग्रहणी ठेवण्याची व्यवस्था केलेली होती. सौर प्रारण संवेदक पायथ्याच्या बाह्य भागावर बसविलेले होते.
विविध कार्यांसाठी यानावर निरनिराळे आकाशक बसविलेले होते. यानाचा पृथ्वीवरील स्थानकाशी द्विमार्गी संदेशवहन संपर्क होता. याकरिता प्रेषक, ग्रहणी व उच्च-ग्रहण-प्रेषण आकाशक आणि आज्ञा आकाशक यांचा उपयोग करण्यात आला. उच्च-ग्रहण आकाशक नेहमी पृथ्वीच्या दिशेने राहील अशी व्यवस्था केलेली होती.
मरिनर-४ हे यान १४ जुलै १९६५ रोजी मंगळाजवळून गेले व १ ऑक्टोबर १९६५ पर्यंत त्याने आंतरग्रहीय अवकाशासंबंधी माहिती पाठविली. सर्व मरिनर यानांत आंतरग्रहीय अवकाशातील चुंबकीय क्षेत्रे, प्रारण व विद्युत् भारित कण मोजण्याची उपकरणे होती. मारिन-४ च्या मार्ग निरीक्षणावरून उपलब्ध झालेल्या माहितीमुळे सौरकुलासंबंधीच्या काही मूलभूत स्थिरांकांची (अचल राशींची) मूल्ये अधिक अचूकपणे निर्धारित करण्यास मदत झाली.
मरिनर-२ मध्ये शुक्राच्या वातावरणातील तपमानाचे वितरण मोजण्यासाठी विशेष प्रकारचे प्रारणमापक वापरण्यात आले. मरिनर-४ वर एक दूरचित्रण कॅमेरा होता व त्याने मंगळाची २२ चित्रे पृथ्वीकडे पाठविली. यानाच्या मंगळाजवळील मार्गाच्या निरीक्षणावरून मंगळाचे द्रव्यमान व वातावरण यांसंबंधी अधिक अचूक माहिती मिळाली. मरिनर-४ सूर्यापासून दूर पाठवावयाचे असल्यामुळे त्यावरील सौर घटांचे क्षेत्रफळ अधिक होते. या यानावरील चार तक्त्यांवर सु. २८,००० अर्धसंवाहक (विद्युत् निरोधक व संवाहक यांच्या दरम्यान संवाहकता असलेल्या पदार्थांचे तयार केलेले) घट बसविलेले होते.
मरिनर-५ यान ऑक्टोबर १९६७ मध्ये शुक्रापासून सु. ४,००० किमी. अंतरावरून गेले. या यानाचे वजन सु. २४५ किग्रॅ. होते. त्यात चुंबकत्वमापक, विद्युत् भारित कण गणित्र (कणांची संख्या दर्शविणारे उपकरण) इ. उपकरणे होती. परंतु यानाचे मुख्य उद्दिष्ट शुक्राच्या वातावरणामुळे रेडिओ संपर्कावर होणाऱ्या परिणामांवरून (उदा., तीव्रता व कंप्रता यांत होणारा बदल) तेथील वातावरणाची लक्षणे नोंदणे हा होता. या निरीक्षणांवरून शुक्राच्या वातावरणाची रासायनिक घटना व चुंबकीय क्षेत्र यांसंबंधी माहिती मिळाली.
मरिनर-६ व ७ ही याने अनुक्रमे ३१ जुलै व ५ ऑगस्ट १९६९ रोजी मंगळाजवळ पोहोचली. या यानांचे अभिकल्प मरिनर-४ प्रमाणेच होते पण त्यांची वजने थोडी अधिक होती. या यानांतील उपकरणांचा विनियोग पूर्णपणे मंगळाची निरीक्षणे घेण्यातच व्हावा असा उद्देश होता. दूरचित्रवाणी कॅमेरा, अवरक्त व जंबुपार वर्णपटमापक आणि एक अवरक्त प्रारणमापक यांचा या उपकरणांत समावेश होता. यान व पृथ्वी यांतील रेडिओ संपर्कावर होणाऱ्या परिणामावरून मंगळावरील वातावरणाच्या गुणधर्मांसंबंधी निष्कर्ष काढणे, तसेच मार्ग-निरीक्षणावरून मंगळाचे द्रव्यमान व त्याचे स्थान यांसंबंधी माहिती मिळविणे हेही उद्देश होते. या उड्डाणाचा मुख्य उद्देश मंगळावरील जीवसृष्टीसंबंधीच्या अन्वेषणाचा पाया घालणे हा होता. या यानांनी पाठविलेल्या चित्रांवरून मंगळाच्या पृष्ठभागाचे पृथ्वीपेक्षा चंद्राशी अधिक साम्य असल्याचे दिसून आले.
मरिनर-९ हे मे १९७१ मध्ये सोडलेले अवकाशयान नोव्हेंबर १९७१ मध्ये अवकाशात पोहोचले. हे यान मंगळाभोवतील कक्षेत फिरत असून त्याचे मंगळापासूनचे किमान अंतर १,४०० किमी. व कमाल अंतर १७,०५० किमी. आहे. मंगळाचे वातावरण व भूविज्ञान यांसंबंधी हे यान माहिती मिळवीत असून मंगळाच्या ७०% पृष्ठभागाचे चित्रण करण्याचे महत्त्वाचे कार्य करीत आहे. मंगळाच्या पृष्ठभागाची अनेक दूरचित्रे व मोजमापे या यानाने पृथ्वीकडे पाठविलेली असून शास्त्रज्ञ या माहितीचा अभ्यास करीत आहेत.
नासाने आखलेल्या योजनेनुसार १९७५ मध्ये सॅटर्न-५ सारख्या प्रभावी क्षेपणयानाने मंगळाभोवतील कक्षेत २,२५० किग्रॅ. वजनाची दोन याने एकाच वेळी पाठविण्यात येणार आहेत. या प्रत्येक यानापासून एक मोठे निर्जंतूक केलेले टोपण वेगळे करून मंगळाच्या पृष्ठभागावर अन्वेषणासाठी उतरविण्यात येईल. मूळ याने कक्षेतच फिरत राहून मंगळाची निरीक्षणे घेण्याचे कार्य करतील. बाह्य जीवसृष्टीसंबंधी अन्वेषण करणारी विविध उपकरणे नासाने तयार केलेली असून त्यांचा या योजनेत उपयोग केला जाईल.
व्हीनस: रशियाने नोव्हेंबर १९६५ मध्ये क्षेपित केलेली व्हीनस-२ व व्हीनस-३ ही अन्वेषक याने अनुक्रमे २७ फेब्रुवारी व १ मार्च १९६६ रोजी शुक्राजवळ गेली. यांपैकी व्हीनस-२ शुक्रापासून २३,८४० किमी. अंतरावरून गेले व व्हीनस-३ शुक्रावर उतरले. या प्रत्येक यानाचे वजन क्षेपणाच्या वेळी सु. ९४५ किग्रॅ. होते. व्हीनस-३ यानाद्वारे शुक्राच्या पृष्ठभागाचे तपमान व त्यावरील वातावरणाचा दाब यांसंबंधी माहिती मिळविणे व व्हीनस २ यानाद्वारे शुक्राची दूरचित्रे मिळविणे ही उद्दिष्टे होती. परंतु ही उद्दिष्टे तितकीशी सफल झाली नाहीत कारण शुक्रावर पोहोचण्यापूर्वीच दोन्ही यानांचा रेडिओ संपर्क तुटला. तथापि विश्वकिरण, सौर आयनद्रायू (सूर्यापासून बाहेर पडणाऱ्या आयनांनी युक्त असलेला वायू) व सूक्ष्म अशनी यांसंबंधीची माहिती त्यांनी पाठविली.
व्हीनस-४ हे यान ऑक्टोबर १९६७ रोजी शुक्रावर यशस्वीपणे अलगद उतरले. या यानाचे, त्यातील उपकरणांसह सु. ३८० किग्रॅ. वजन होते. शुक्राच्या वातावरणातील निरनिराळ्या थरांच्या तपमानांतील फरक, तसेच वातावरणाची रासायनिक घटना व दाब यांसंबंधीची माहिती ह्या यानाने पाठविली. यानातील चुंबकत्वमापक अतिशय संवेदनक्षम (२ × १०-५ गौस) होता, तथापि शुक्राजवळील भागात चुंबकीय क्षेत्राचे अस्तित्व असल्याचीही नोंद या चुंबकत्वमापावर झाली नाही. यानावरील विद्युत् भारित कण गणित्राने इलेक्ट्रॉन व प्रोटॉन या कणांचे वितरण शुक्रापासून ४,८०० किमी. पर्यंत मोजले.
व्हीनस-५ व व्हीनस-६ ही याने अनुक्रमे १६ व १७ मे १९६९ रोजी शुक्रावर अलगद उतरली. दोन्ही यानांनी शुक्राच्या निरनिराळ्या भागांत इलेक्ट्रॉनीय प्रयोगसामग्री उतरविली. व्हीनस-५ व ६ या यानांना शुक्राच्या पृष्ठभागावर उतरण्यास अनुक्रमे ४९ व ५१ मिनिटे लागली. या काळात दोन्ही यानांनी शुक्राच्या वातावरणाच्या निरनिराळ्या थरांची घनता, दाब व रासायनिक घटना यांसंबंधी माहिती पाठविली. व्हीनस-८ हे यान जुलै १९७२ रोजी शुक्रावर अलगद उतरले व त्याने ५० मिनिटे पृथ्वीकडे माहिती पाठविली.
पायोनियर: मरिनर व पृथ्वीभोवतीचे उपग्रह यांच्या बरोबरच संपूर्ण सौरकुलासंबंधी माहिती मिळविण्यासाठी पायोनियर यानांची अमेरिकेने योजना केलेली आहे. पायोनियर-६ यान डिसेंबर १९६५ मध्ये शुक्राच्या कक्षेच्या जवळपासच्या भागांचे अन्वेषण करण्यासाठी सूर्याभोवतील कक्षेत पाठविले. यानंतरची याने मंगळापर्यंतच्या भागाच्या अन्वेषणासाठी पाठविण्यात येतील. पायोनियर-७ यान ऑगस्ट १९६५ मध्ये शुक्र व पृथ्वी या दरम्यानच्या भागाची पहाणी करण्यासाठी पाठविले. (चित्रपत्रे ६७, ६८, ६९).
पहा : अवकाशविज्ञान उपग्रह संदेशवहन.
संदर्भ: 1. Burgess, E. Satellites and Space Flight, London, 1957.
2. Fishlock, D. Ed. A Guide to Earth Satellites, London, 1971.
3. Glasston, S. Source book on Space Sciences, Princeton New Jercy, 1965.
4. King-Hele, D. G. Satellites and Scientific Research, London, 1962.
5. Massey, Sir H. Scientific Research in Space. London, 1964.
भदे, व. ग.
“