আলোচালিত 'মেটাজেট' ক্ষুদ্র উড়ান নিয়ন্ত্রণের নতুন পথের ইঙ্গিত দিচ্ছে

জ্বালানির বদলে আলো-নির্ভর propulsion-এর ধারণা

Texas A&M University-এর গবেষকেরা এমন একটি ধারণাকে এগিয়ে নিচ্ছেন যা বিজ্ঞানের কল্পকাহিনির মতো শোনালেও একটি পরিচিত পদার্থবিজ্ঞানের নীতির ওপর দাঁড়িয়ে আছে: আলো momentum বহন করে, অর্থাৎ এটি বস্তুর ওপর বল প্রয়োগ করতে পারে। সম্প্রতি প্রকাশিত এক পরীক্ষায়, দলটি বলছে, motor, fuel বা physical contact ছাড়াই শুধু laser illumination ব্যবহার করে তারা ক্ষুদ্র যন্ত্রকে তুলতে ও চালাতে ওই চাপকে কাজে লাগিয়েছে।

এই কাজের কেন্দ্রবিন্দুতে রয়েছে “metajets” নামে পরিচিত কাঠামো, যা metasurfaces দিয়ে তৈরি ছোট ডিভাইস। এগুলো ন্যানোস্কেল বৈশিষ্ট্যে নকশা করা অতি-পাতলা উপাদান, যা incoming light-কে খুব নিয়ন্ত্রিতভাবে ঘুরিয়ে দিতে পারে। আলো বাঁকলে বা ছিটকে গেলে momentum স্থানান্তরিত হয়, ফলে বস্তুর ওপর সমান ও বিপরীত বল তৈরি হয়। কার্যত, এই কাঠামো তার surface geometry-কে steering এবং propulsion mechanism-এ পরিণত করে।

গবেষণাটির ফলাফল Newton-এ প্রকাশিত হয়েছে বলে জানানো হয়েছে। যদিও পরীক্ষাটি microscopic স্তরে হয়েছিল, গবেষকেরা যুক্তি দিচ্ছেন যে একই মৌলিক পদার্থবিদ্যা ভবিষ্যতে উন্নত spacecraft propulsion-এর দিকনির্দেশনা দিতে পারে। সেটাই এই কাজের দীর্ঘমেয়াদি লক্ষ্য, তবে তাত্ক্ষণিক সাফল্য আরও modest এবং concrete: শুধু আলো দিয়ে ছোট বস্তুর নিয়ন্ত্রিত গতি।

আসল চ্যালেঞ্জ control

আলো-চালিত propulsion-এর ধারণা নতুন নয়। বিজ্ঞানীরা radiation pressure এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে বুঝে আসছেন, এবং NASA ও JAXA-এর মতো সংস্থাগুলো ইতিমধ্যেই solar-sail spacecraft উড়িয়েছে, যা নরম কিন্তু অবিরাম thrust-এর জন্য সূর্যালোক ব্যবহার করে। কঠিন সমস্যা কখনও কেবল বল তৈরি করা ছিল না। কঠিন ছিল বল তৈরি করেও stability ও directional control বজায় রাখা।

উচ্চ গতিতে বা দীর্ঘ দূরত্বে এই চ্যালেঞ্জ আরও তীব্র হয়ে ওঠে। এমন light-propelled craft যা steer বা stabilize করা যায় না, তার ব্যবহার সীমিত হবে। সামান্য deviation-ও interplanetary বা interstellar ভ্রমণে বিপুলভাবে বেড়ে যেতে পারে। metajets-এর প্রতিশ্রুতি হলো, mechanical system বা onboard propellant-এর বদলে engineered optical response ব্যবহার করে thrust এবং control উভয়কেই গঠন করার উপায় তারা দিতে পারে।

কাজের বর্ণনা অনুযায়ী, গবেষকেরা ছোট ডিভাইসগুলোকে বিভিন্ন দিকে সফলভাবে তুলেছেন ও steer করেছেন। এই multi-directional maneuvering-ই পরীক্ষাটিকে সাধারণ push থেকে আলাদা করে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে surface pattern-কে illumination-এর অধীনে নির্দিষ্ট force response তৈরি করার মতো করে নকশা করা যায়, ফলে ডিভাইসটি শুধু সরানোই নয়, নিয়ন্ত্রণও করা যায়।

ক্ষুদ্র যন্ত্র থেকে deep-space speculation

microscopic demonstration থেকে ভবিষ্যতের spacecraft-এ পৌঁছানো এখনও অনেক বড় লাফ। নিবন্ধের interstellar framing স্পষ্টতই aspirational, operational নয়। কোনোভাবেই laboratory-scale ফলাফলকে কাছাকাছি সময়ের transportation system হিসেবে ভুল বোঝা উচিত নয়। তবু প্রারম্ভিক পর্যায়ের propulsion research গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি ভবিষ্যৎ প্রকৌশলীদের জন্য physically plausible control methods-এর পরিসর বাড়ায়।

আরও কাছাকাছি সময়ের একটি প্রযুক্তিগত ইঙ্গিতও আছে। metasurface-ভিত্তিক light control যদি ক্ষুদ্র বস্তুর ওপর পূর্বানুমেয় বল তৈরি করতে পারে, তবে এই ধারণার spaceflight-এর বাইরেও ব্যবহার থাকতে পারে। micromanufacturing, optically guided robotics এবং contactless manipulation এমন ক্ষেত্র, যেখানে ছোট স্কেলে নিখুঁত গতি মূল্যবান। spaceflight vision যতই দূরে থাকুক, optical engineering-এর আরও তাত্ক্ষণিক ব্যবহার মিলতে পারে।

এই পরীক্ষাটি দেখায়, আধুনিক materials science-এ composition-এর চেয়ে structure কতটা বেশি গুরুত্বপূর্ণ। metasurfaces কাজ করে কারণ তাদের patterned geometry electromagnetic waves-কে এমনভাবে নিয়ন্ত্রণ করে, যা bulk materials পারে না। এই design freedom surface-গুলোকে active optical tools-এ পরিণত করছে, যা filtering, focusing, redirecting এবং এখন potentially propulsion-ও করতে পারে।

space sector-এর জন্য এর আকর্ষণ স্পষ্ট। প্রতিটি propulsion system-ই সেই mass দ্বারা সীমিত, যা তাকে বহন করতে হয়, বিশেষ করে fuel। onboard propellant-এর বদলে externally supplied light-এর ওপর নির্ভরশীল কোনো পদ্ধতি mass equation-কে সম্পূর্ণ বদলে দিতে পারে। solar sails ইতিমধ্যেই সেই দিক দেখাচ্ছে; metajets আরও সূক্ষ্ম steering এবং সম্ভবত আরও responsive control-এর পথ দেখাচ্ছে।

গুরুত্বপূর্ণ caveat হলো scale। radiation pressure দুর্বল, এবং এটিকে কার্যকর করতে দীর্ঘ সময়, তীব্র আলো, খুব ছোট mass বা এই তিনটিই লাগে। তাই বর্তমান কাজটি laser illumination-এর নিচে microscopic structures-এর ওপর কেন্দ্রীভূত। এই প্রভাবগুলোকে বড় সিস্টেমে নিয়ে যেতে materials, beam control এবং mission architecture-এ বড় অগ্রগতি লাগবে।

তবু ফলটি নজরে রাখার মতো, কারণ এটি একটি ক্লাসিক ধারণাকে আধুনিক materials platform-এর মাধ্যমে নতুনভাবে উপস্থাপন করে। আলোচাপকে blunt instrument হিসেবে না দেখে, metajet approach এটিকে programmable কিছু হিসেবে ধরে। যদি সেই নীতি পরীক্ষায় টিকে যায়, তবে এটি optical motion systems-এর নতুন শ্রেণি খুলে দিতে পারে, যার প্রথম সাফল্য হবে ল্যাবে এবং সবচেয়ে উচ্চাকাঙ্ক্ষী ব্যবহার থাকবে deep space-এ।

এই নিবন্ধটি New Atlas-এর প্রতিবেদনের ভিত্তিতে লেখা। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.