Tuesday, March 5, 2024
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सूर्य के विशाल गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके एक विदेशी शहर को खोजने के मिशन के अंदर

एक अंतरिक्ष यान सौर मंडल से किसी भी रॉकेट, जांच या उपकरण की तुलना में तेजी से यात्रा करता है जिसे हमने पहले अंतरिक्ष में लॉन्च किया है। यह एक बार और सभी के लिए ब्रह्मांड के बारे में कुछ सबसे बुनियादी सवालों के जवाब देने के लिए एक साहसी मिशन पर है। “हम सभी उनसे छह साल की उम्र से पूछ रहे हैं,” कहते हैं स्लावा तुरीशेवshe नासा की जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी से। “क्या अन्य ग्रह हैं? क्या हम उन्हें देख सकते हैं? क्या कोई जीवन है?”

खगोलविदों ने एक सदी की अंतिम तिमाही में ब्रह्मांड में हमारे स्थान के बारे में हमारी समझ में क्रांति ला दी है। 1995 में उन्होंने अपना पहला विदेशी ग्रह सूर्य जैसे तारे की परिक्रमा करते हुए पाया। इसने उनकी भूख को इस हद तक बढ़ा दिया कि हम उनका तब से शिकार कर रहे हैं। अंतिम गणना में हमारे डेटाबेस में इनमें से 4,000 से अधिक एक्सोप्लैनेट हैं। उनमें से कुछ में पृथ्वी के समान लक्षण भी दिखाई देते हैं – आकार और तापमान दोनों में करीब। यह नब्ज को तेज करता है और अक्सर सुर्खियां बटोरता है क्योंकि अगर हमारे ग्रह पर जीवन पनप सकता है, तो यह एक एक्सोप्लेनेटरी चचेरे भाई पर भी ऐसा ही कर सकता है।

लेकिन तुरीशेव के लिए निराशाजनक कैच है। “हम इन ग्रहों का अनुमान लगाते हैं – हम उन्हें नहीं देखते हैं,” वे कहते हैं। संभावित रूप से पृथ्वी जैसे एक्सोप्लैनेट अक्सर सैकड़ों प्रकाश वर्ष दूर बैठते हैं। उन्हें सीधे तौर पर देखना हमारे लिए बहुत दूर की बात है। इसके बजाय हमें उनकी उपस्थिति को छेड़ना पड़ता है, आमतौर पर उनके तारे से प्रकाश को इतना कम देखकर कि ग्रह सामने से गुजरता है, या ग्रह के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के कारण तारे को डगमगाता हुआ देख रहा है।

यहां तक ​​​​कि ऑक्सीजन और पानी के संकेतों के लिए ग्रह के वायुमंडल से गुजरने वाली तारों की रोशनी को स्कैन करने से भी झूठी सकारात्मकता पैदा होने का खतरा होता है। इससे खगोलविदों के लिए यह निश्चित प्रमाण प्रस्तुत करना बहुत कठिन हो जाता है कि ये ग्रह वास्तव में जीवन के महान रंगमंच के लिए मंच हैं। कौन कहता है कि वे ब्रह्मांडीय रेगिस्तान में सिर्फ बेजान मृगतृष्णा नहीं हैं? इसमें कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि हम करीब से देखने के लिए दर्द कर रहे हैं।

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पृथ्वी जैसे एक्सोप्लैनेट की इमेजिंग की चुनौती – यहां तक ​​​​कि एक तस्वीर में सिर्फ एक पिक्सेल की तरह – बहुत बड़ी है। “अगर मैं 100 प्रकाश-वर्ष की दूरी से एक और पृथ्वी देखना चाहता हूं, तो मुझे 90 किमी के व्यास के साथ एक दूरबीन की आवश्यकता है,” तुरीशेव कहते हैं। इसका दर्पण संयुक्त रूप से लंदन, पेरिस, न्यूयॉर्क और टोक्यो से बड़े क्षेत्र को कवर करेगा। पृथ्वी पर सबसे बड़ी दूरबीनों में अभी लगभग 10 मीटर के पार दर्पण हैं।

यहां तक ​​​​कि चिली में वर्तमान में निर्माणाधीन नए बेहद बड़े टेलीस्कोप में 2025 में समाप्त होने पर ‘केवल’ में 39 मीटर का दर्पण होगा। “हम मौजूदा दूरबीनों के साथ सुर्खियों के पीछे के ग्रहों को नहीं देख सकते हैं या यहां तक ​​​​कि निकट भविष्य के लिए योजना बनाई गई है, “तुरशेव कहते हैं। यदि हम एक अधिक विस्तृत छवि चाहते हैं – वह प्रकार जो हमें ग्रह के बारे में कुछ उपयोगी बताए – व्यास को और भी बढ़ाने की आवश्यकता होगी।

हालांकि, सब कुछ ख़त्म नहीं हुआ है। एक खगोलीय खामी का फायदा उठाने के दुस्साहसी विचार के पीछे तुरीशेव का दिमाग है – जिसे वह “प्रकृति से एक उपहार” के रूप में वर्णित करता है। वह प्रकाश-वर्ष के लिए सबसे बड़ी चीज़: सूर्य का उपयोग करके पृथ्वी जैसे एक्सोप्लैनेट की छवि बनाने के लिए एक नए तरीके पर काम कर रहा है।

सूर्य जैसी विशाल वस्तुएँ अपने चारों ओर अंतरिक्ष के ताने-बाने को विकृत कर देती हैं। उदाहरण के लिए, पृथ्वी सूर्य द्वारा बनाए गए गुरुत्वाकर्षण में फंसी हुई है, यही वजह है कि हम इसके चारों ओर कक्षा में फंस गए हैं। सौर मंडल में कहीं और से आने वाला कोई भी प्रकाश अंतरिक्ष के इस स्थानीय वक्रता का पालन करने के लिए मजबूर होता है। गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग नामक प्रभाव में प्रकाश सूर्य के चारों ओर मुड़ा हुआ होता है।

एक विशाल आवर्धक कांच की तरह, सूर्य दूर के एक्सोप्लैनेट से प्रकाश को 100 अरब गुना तक बढ़ाता है। एक्सोप्लैनेट की एक छवि देखने के लिए हमें बस उस क्षेत्र में एक अंतरिक्ष यान प्राप्त करना होगा जहां सूर्य अपने प्रकाश को फोकस में लाता है।

यह ब्रह्मांड की अपनी विशाल दूरबीन है – एक जिसे खगोलविद केवल निर्माण का सपना देख सकते थे। सूर्य इतना भारी भार उठाता है कि प्रकाश को पकड़ने के लिए हम जिस अंतरिक्ष यान को भेजते हैं, उसे केवल एक मीटर के दर्पण की आवश्यकता होगी – दर्पण के व्यास के आधे से भी कम। हबल अंतरिक्ष सूक्ष्मदर्शी.

इस तरह की तकनीक की संभावना बहुत बड़ी है। पूरे ग्रह को एक पिक्सेल के रूप में देखने के बजाय, तुरीशेव की गणना से पता चलता है कि सूर्य का उपयोग करके हम प्रति पिक्सेल 20 किमी का संकल्प प्राप्त कर सकते हैं। “हम महाद्वीपों, महासागरों और मौसम के पैटर्न को देखने में सक्षम होंगे,” वे कहते हैं। जंगल और रेगिस्तान भी दिखाई देंगे।

लंदन जैसा बड़ा शहर एक से अधिक पिक्सेल लेगा। इसलिए हम यह नोटिस कर सकते हैं कि जैसे-जैसे रात होती है, क्षेत्र चमक बदलते हैं और एक विदेशी शहर की रोशनी चमकने लगती है। “सौर गुरुत्वाकर्षण लेंस के साथ जो सब संभव हो जाता है,” तुरीशेव कहते हैं।

हालांकि, हम प्रति मिशन केवल एक विदेशी सौर प्रणाली की खोज तक ही सीमित रहेंगे। “हम एक नए सितारे की ओर इशारा नहीं कर पाएंगे,” तुरीशेव कहते हैं। सटीक संरेखण की आवश्यकता का मतलब है कि जिस ग्रह की आप छवि बनाना चाहते हैं वह सूर्य के पीछे एक सीधी रेखा में होना चाहिए। आमतौर पर हम एक ऐसे ग्रह की ओर जाते हैं जिसे हम तलाशना चाहते हैं, लेकिन इसके लिए हमें उससे बिल्कुल विपरीत दिशा में दूर जाना होगा।

उसी अंतरिक्ष यान के साथ एक और तारा प्रणाली की जांच करने के लिए अंतरिक्ष के दूसरे क्षेत्र में जाने की आवश्यकता होगी, जो तुरीशेव के प्रारंभिक प्रस्ताव के दायरे से परे है। हालाँकि, हम एक ही तारे की परिक्रमा करने वाले कई ग्रहों का पता लगाने में सक्षम होंगे।

TRAPPIST-1 प्रणाली एक आशाजनक प्रथम उम्मीदवार हो सकती है। हम पहले से ही जानते हैं कि वहां लगभग सात पृथ्वी के आकार के ग्रह हैं और हम एक ही मिशन के हिस्से के रूप में उनकी एक-एक करके छवि बना सकते हैं। प्रत्येक ग्रह के चित्र को एक साथ बनाने में लगभग आठ महीने लगेंगे।

TRAPPIST-1 प्रणाली की कलाकार की छाप © NASA/JPL-Caltech

माना जाता है कि TRAPPIST-1 प्रणाली में सात में से पांच ग्रह लगभग पृथ्वी के आकार के हैं © NASA/JPL-Caltech

इतने बड़े संभावित भुगतान के साथ, आप सोच रहे होंगे कि इसे पहले ही क्यों नहीं आजमाया गया। कारण यह है कि यह एक बहुत बड़ी इंजीनियरिंग चुनौती है। सौर गुरुत्वाकर्षण लेंस एक विशिष्ट एक्सोप्लैनेट के प्रकाश को लगभग 650 खगोलीय इकाइयों (एयू) दूर एक अवलोकन योग्य फोकस पर लाता है, जहां एक एयू सूर्य और पृथ्वी के बीच की दूरी है।

संदर्भ के लिए, नेपच्यून, हमारे सौर मंडल में सबसे दूर का पुष्टि ग्रह है, जो 30AU की औसत दूरी पर सूर्य की परिक्रमा करता है। वोयाजर 1 जांच, अंतरिक्ष यान जो पृथ्वी से आज तक सबसे दूर की यात्रा कर चुका है, 1977 में लॉन्च होने के बाद से केवल 150AU की दूरी तक पहुंच पाया है। नासा की न्यू होराइजन्स जांच में पृथ्वी से सबसे तेज अंतरिक्ष यान प्रस्थान करने का रिकॉर्ड है, लेकिन अभी भी केवल यात्रा कर रहा था प्लूटो के रास्ते में प्रति वर्ष सिर्फ 3AU से अधिक की दर। समान गति से लेंस के फोकस तक पहुंचने में लगभग 200 वर्ष लगेंगे।

“हमें मानव जीवनकाल में वहां पहुंचने में सक्षम होने की आवश्यकता है,” तुरीशेव कहते हैं। कम से कम इसलिए नहीं कि यह केवल उचित है कि अंतरिक्ष यान बनाने वाले लोगों को उनके श्रम का फल देखने को मिले। हर छह साल के भीतर का बच्चा भी अधीर होता है – हम बचपन के उन सवालों के जवाब जल्द से जल्द चाहते हैं।

इसे दूर करने के लिए हमें उस तरह के प्रणोदन से दूर जाना होगा जो हम आमतौर पर इंटरप्लेनेटरी मिशन के लिए उपयोग करते हैं। इसके बजाय एक सौर सेल से लैस एक अंतरिक्ष यान प्रति वर्ष 25AU की गति तक पहुँच सकता है, जो हमें लगभग एक चौथाई सदी में वहाँ पहुँचा सकता है।

इमेजिंग अंतरिक्ष यान के झुंड की कलाकार की छाप © द एयरोस्पेस कॉर्पोरेशन

सौर मंडल के बाहर के तारों से प्रकाश सूर्य के गुरुत्वाकर्षण द्वारा विकृत हो जाएगा, संभवतः विपरीत दिशा में एक प्रभामंडल की तरह ‘आइंस्टीन रिंग’ के रूप में दिखाई देगा, और इमेजिंग अंतरिक्ष यान द्वारा एकत्र किया जा सकता है।

सौर पाल एक नाव पर पाल के समान तरीके से काम करते हैं, सूर्य द्वारा उड़ाए गए सौर हवा के झोंके को पकड़ते हैं या प्रकाश की जेट धारा पर सवार होते हैं – सूरज की रोशनी के कण पाल से टकराते हुए शिल्प को उसी तरह प्रेरित करते हैं जैसे हवा के कण करते हैं पृथ्वी।

“जापान के IKAROS जैसे मिशन और [The Planetary Society’s] लाइटसेल ने पहले ही अंतरिक्ष में सौर सेल का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया है, ”तुरशेव कहते हैं। “हमारे पास पहले से ही वह तकनीक है जो हमें ऐसा करने की आवश्यकता है।” उनका प्रस्तावित अंतरिक्ष यान 16 पालों से सुसज्जित होगा, जिनमें से प्रत्येक का क्षेत्रफल 1,000 वर्ग मीटर होगा2. नासा अपने इनोवेटिव एडवांस्ड कॉन्सेप्ट्स प्रोग्राम के जरिए फंडिंग के साथ अपने काम को समर्थन देने के लिए काफी उत्सुक है।

प्रो लुईस डार्टनेल, वेस्टमिंस्टर विश्वविद्यालय में एक खगोल जीवविज्ञानी, संभावना से उत्साहित है। “अगर हम इस तरह की भविष्य की तकनीक का निर्माण कर सकते हैं तो यह खगोल विज्ञान के लिए एक पूर्ण वरदान होगा,” वे कहते हैं। “यह खगोलविदों को यह आकलन करने के लिए एक विशाल क्षमता प्रदान करेगा कि एक्सोप्लैनेट कितना रहने योग्य हो सकता है।”

डॉ निकोलस रैटनबरी, न्यूजीलैंड में ऑकलैंड विश्वविद्यालय से, सहमत हैं। “एक एक्सोवर्ल्ड पर उन विशेषताओं की खोज करना जिन्हें हम एक जीवमंडल के साथ जोड़ सकते हैं, सनसनीखेज होगा,” वे कहते हैं। हालांकि उनका उत्साह सावधानी के एक नोट के साथ शांत है। “यह एक अत्यंत चुनौतीपूर्ण मिशन होगा – यह सबसे महत्वाकांक्षी लक्ष्यों में से एक का प्रतिनिधित्व करता है जिसे मैंने एक्सोप्लैनेट खोज में देखा है।”

IKAROS के कलाकार की छाप, अंतरिक्ष यान जिसने सफलतापूर्वक सौर पाल का उपयोग किया है © Andrzej Mirecki/विकिपीडिया

जापानी IKAROS (सूर्य के विकिरण द्वारा त्वरित अंतर्ग्रहीय पतंग-शिल्प) अंतरिक्ष यान सौर पाल का सफलतापूर्वक उपयोग करने वाला पहला था © Andrzej Mirecki/विकिपीडिया

तो ऐसे जटिल सपने को साकार करने की राह पर अगला कदम क्या है? तुरीशेव एक प्रौद्योगिकी प्रदर्शन मिशन को उड़ाने की योजना बना रहा है – यह दिखाने के लिए एक छोटा संस्करण है कि सौर सेल प्रणोदन प्रणाली सिद्धांत रूप में काम कर सकती है।

“यह प्रति वर्ष 7AU की गति तक पहुंच जाएगा – वर्तमान रिकॉर्ड से दोगुना,” वे कहते हैं। अगर यह ठीक रहा, तो उन्हें उम्मीद है कि हम 2035 तक अंतरिक्ष यान को वास्तविक रूप से लॉन्च कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि यह लगभग 2060 में सौर गुरुत्वाकर्षण लेंस के फोकस पर पहुंच जाएगा। “यह एक आक्रामक समयरेखा है, लेकिन हमारे पास पहले से ही सभी सामग्रियां हैं – हम बस उन्हें एक साथ रखना होगा, ”वह कहते हैं।

हमें थोड़ा इंतजार करना पड़ सकता है, लेकिन धैर्य प्रक्रिया का हिस्सा है। “दूसरी पृथ्वी का शिकार एक पीढ़ी-दर-पीढ़ी की खोज है,” कहते हैं प्रो सारा सीगर, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में एक एक्सोप्लैनेट शिकारी।

लेकिन हमें आज भी कल की दूरबीनों के बारे में सोचने की जरूरत है। “हम 100 प्रतिशत नई तकनीकों में निवेश करना चाहते हैं – [they’re] जरूरत है अगर हम इस पीढ़ी में किए गए किसी भी दिलचस्प खोजों पर अनुवर्ती कार्रवाई करना चाहते हैं, “वह कहती हैं। ट्रैपिस्ट-1 जैसी दिलचस्प प्रणालियों को सूचीबद्ध करना जारी रखने के लिए और भी अधिक कारण ताकि हम इस सदी के अंत में नए मिशनों के ऑनलाइन आने पर जाने के लिए तैयार हों।

संयोग से, तुरीशेव की प्रस्तावित समयरेखा में पहली छवि दिखाई देगी, जो पृथ्वी की कक्षा में पहुंचने वाला पहला उपग्रह स्पुतनिक 1 के प्रक्षेपण के शताब्दी वर्ष के बाद नहीं लौटा। अगर हमें आकाशीय जल में अपने पैर के अंगूठे को डुबोने से लेकर विदेशी ग्रहों पर फैले महानगरों की तस्वीरें खींचने में केवल 100 साल लगते हैं, तो क्या पृथ्वी पर देखने के लिए अपने स्वयं के सौर गुरुत्वाकर्षण लेंस का उपयोग करने वाली अन्य सभ्यताएं हो सकती हैं? “बिल्कुल,” तुरीशेव कहते हैं। “मुझे इसमें कोई संदेह नहीं है कि गैलेक्सी में कहीं और ऐसे लोग हैं जो जानते हैं कि हम यहां कैसे रहते हैं।”

उनके काम के लिए धन्यवाद, यह केवल समय की बात हो सकती है जब तक हम खगोलविदों के एक क्लब में शामिल नहीं हो जाते हैं, जिनकी सदस्यता सौर मंडल से परे है और हम अंततः उन सवालों के जवाब प्राप्त कर सकते हैं जो हमारे भीतर के बच्चे पूछना बंद नहीं करेंगे।

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