क्षुद्रग्रह चेतावनी लेबल के साथ नहीं आते। हालांकि वर्तमान में कोई ज्ञात क्षुद्रग्रह पृथ्वी से टकराने के मार्ग पर नहीं है, खगोलविद हर साल हजारों नए क्षुद्रग्रह खोज रहे हैं, और भविष्य में टकराव की संभावना इतनी वास्तविक है कि गंभीर ग्रह-रक्षा योजना बनाना उचित है। DART मिशन ने साबित किया कि एक गतिज प्रभावक—मूल रूप से एक बड़ी छड़ जो क्षुद्रग्रह को उसके प्रक्षेपवक्र से धकेलने के लिए डिज़ाइन की गई है—एक छोटे क्षुद्रग्रह को हिला सकती है। लेकिन इस तकनीक की एक महत्वपूर्ण सीमा है, और बेइहांग विश्वविद्यालय की एक टीम एक अलग दृष्टिकोण प्रस्तावित कर रही है: एक खतरनाक क्षुद्रग्रह पर सीधा प्रहार करने के लिए एक नए प्रकार के सौर पाल का उपयोग करना।
क्षुद्रग्रह रक्षा को कई विकल्पों की आवश्यकता क्यों है
एक से अधिक विचलन विधियों को विकसित करने का तर्क अनिश्चितता से शुरू होता है। पृथ्वी के निकट की वस्तुओं की सूची लगातार बढ़ रही है, और भले ही ज्ञात क्षुद्रग्रहों में से कोई भी वर्तमान में पृथ्वी की ओर नहीं बढ़ रहा है, अगली खतरनाक वस्तु सीमित चेतावनी के साथ खोजी जा सकती है। विचलन एक ही तकनीक नहीं है बल्कि संभावित प्रतिक्रियाओं का एक परिवार है, जिनमें से प्रत्येक की अलग-अलग समय, द्रव्यमान और ऊर्जा आवश्यकताएं होती हैं।
DART ने उन प्रतिक्रियाओं में से एक का प्रदर्शन किया। छोटे क्षुद्रग्रह डिमोर्फोस से टकराकर, मिशन ने दिखाया कि एक गतिज प्रभावक क्षुद्रग्रह की गति को बदल सकता है। यह परिणाम ग्रह-रक्षा के लिए एक मील का पत्थर था। हालांकि, इसने हर परिचालन समस्या का समाधान नहीं किया। DART मुठभेड़ की ज्यामिति विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसने आकार दिया कि अंतरिक्ष यान कितनी ऊर्जा प्रदान कर सकता है।
DART ने क्या साबित किया और क्या अनसुलझा छोड़ दिया
DART एक गतिज प्रभावक के साथ एक छोटे क्षुद्रग्रह को हिलाकर सफल हुआ, एक बड़ी छड़ जो क्षुद्रग्रह को उसके प्रक्षेपवक्र से धकेलने के लिए डिज़ाइन की गई थी। मिशन ने साबित किया कि बुनियादी तकनीक व्यवहार्य है। लेकिन DART में एक बड़ी खामी थी: यह क्षुद्रग्रह के समान दिशा में यात्रा कर रहा था और पीछे से आया। प्रभावक को तब लॉन्च किया गया जब अंतरिक्ष यान क्षुद्रग्रह की कक्षा में था, जिसका अर्थ था कि टकराव की ज्यामिति सूर्य के चारों ओर क्षुद्रग्रह की अपनी गति से सीमित थी।
यह दृष्टिकोण तब काम कर सकता है जब पर्याप्त चेतावनी हो। हालांकि, इसे पूरा करने के लिए वर्षों की कक्षीय यांत्रिक पैंतरेबाज़ी की आवश्यकता होगी। प्रभावक को लक्ष्य तक पहुंचना, उसकी दिशा से मेल खाना और फिर उस पर प्रहार करना होगा। वास्तविक आपात स्थिति में, वे वर्ष उपलब्ध नहीं हो सकते। एक तेज़, अधिक सीधा विकल्प मूल्यवान होगा—विशेष रूप से एक जो अंतरिक्ष यान के द्रव्यमान के प्रति किलोग्राम कहीं अधिक ऊर्जा प्रदान कर सके।
सीधे प्रहार के लिए ऊर्जा का तर्क
एक प्रभावक के साथ क्षुद्रग्रह को विचलित करना एक सरल कारक पर निर्भर करता है: ऊर्जा। प्रभावक से क्षुद्रग्रह में जितनी अधिक ऊर्जा स्थानांतरित होगी, क्षुद्रग्रह उतना ही अधिक हिलेगा। और ऊर्जा वेग के वर्ग के साथ बढ़ती है। दूसरे शब्दों में, कोई वस्तु जितनी तेज़ी से टकराती है, उतनी ही अधिक ऊर्जा अपने लक्ष्य को देती है।
DART लगभग 6 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से डिमोर्फोस से टकराया। यह एक सम्मानजनक गति है, लेकिन यह इस तथ्य से सीमित थी कि अंतरिक्ष यान क्षुद्रग्रह के समान दिशा से आ रहा था। बेइहांग विश्वविद्यालय के नए पेपर के अनुसार, सौर पाल का उपयोग करने वाला एक प्रभावक क्षुद्रग्रह के विपरीत दिशा से पहुंच सकता है—जैसे कोई गलत दिशा में राजमार्ग पर चलने वाला चालक—और लगभग 100 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से अपने लक्ष्य से टकरा सकता है। यह उच्चतर निकटन गति DART परीक्षण की तुलना में प्रभावक द्रव्यमान के प्रति किलोग्राम लगभग 230 गुना बल प्रदान करेगी।
यह अंतर मिशन डिज़ाइन के लिए अत्यधिक मायने रखता है। 100 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से सीधा प्रहार एक अपेक्षाकृत छोटे प्रभावक को बड़ी मात्रा में संवेग स्थानांतरित करने की अनुमति देगा। कच्चे बल के द्रव्यमान पर निर्भर रहने के बजाय, एक सौर-पाल प्रभावक हर किलोग्राम को महत्वपूर्ण बनाने के लिए वेग का फायदा उठा सकता है।
प्रतिगामी समस्या
पकड़ यह है कि अंतरिक्ष यान को विपरीत दिशा में चलाना है। लगभग सब कुछ सूर्य की परिक्रमा वामावर्त दिशा में करता है, जिसमें पृथ्वी भी शामिल है। जब कुछ पृथ्वी से लॉन्च होता है, तो यह पहले से ही उस दिशा में चल रहा होता है। उस दिशा को उलटना और दक्षिणावर्त, या प्रतिगामी, कक्षा में प्रवेश करना, हल्के शब्दों में कहें तो बहुत अधिक ऊर्जा की मांग करता है।
रासायनिक रॉकेट इसमें सक्षम नहीं हैं। त्सियोलकोव्स्की के रॉकेट समीकरण का अत्याचार उनके लिए उस पैंतरेबाज़ी को पूरा करने के लिए पर्याप्त ईंधन ले जाना असंभव बना देता है। रॉकेट समीकरण आवश्यक प्रणोदक की मात्रा को वेग में परिवर्तन से जोड़ता है, और एक प्रतिगामी प्रक्षेपवक्र अत्यधिक वेग परिवर्तन की मांग करता है। परिणामस्वरूप, प्रतिगामी अंतःक्षेपण के लिए एक पारंपरिक रासायनिक मिशन एक यथार्थवादी विकल्प नहीं है।
सौर पाल संभावित रूप से यह कर सकते हैं। यही बेइहांग विश्वविद्यालय के प्रस्ताव के पीछे केंद्रीय दावा है। प्रणोदक ले जाने के बजाय, एक सौर पाल धीरे-धीरे सूर्य के प्रकाश को ही संवेग के स्रोत के रूप में उपयोग करके अपना प्रक्षेपवक्र बदलता है।
सौर पाल एक उलटा प्रक्षेपवक्र कैसे सक्षम कर सकते हैं
सौर पाल सौर विकिरण दाब का उपयोग करके काम करते हैं—वह सूक्ष्म मात्रा में बल जो एक फोटॉन किसी चीज़ से टकराने पर प्रदान करता है। संक्षेप में, वे पारंपरिक रासायनिक या आयन रॉकेट की तरह ईंधन की आवश्यकता के बजाय सूर्य के प्रकाश पर नौकायन करते हैं। किसी भी एकल फोटॉन से बल अत्यंत सूक्ष्म होता है, लेकिन एक बड़ा, हल्का पाल उस दाब को एक विस्तृत क्षेत्र पर एकत्र कर सकता है और इसका उपयोग अंतरिक्ष यान को धीरे-धीरे गति देने के लिए कर सकता है।
बेइहांग विश्वविद्यालय की अवधारणा एक नए प्रकार के सौर पाल पर केंद्रित है जो दिशा उलटने का कठिन काम करने में सक्षम है। प्रस्तावित विवर्तनकारी सौर पाल अचानक जोर का विस्फोट उत्पन्न नहीं करेगा। इसके बजाय, यह समय के साथ सौर विकिरण दाब को एकत्र करेगा, जिससे अंतरिक्ष यान रासायनिक प्रणोदक के द्रव्यमान दंड के बिना अपनी कक्षा बदल सकेगा। यही चीज़ एक प्रतिगामी अंतःक्षेपण को संभावित रूप से व्यवहार्य बनाती है।
सौर-पाल तकनीक का अंतरिक्ष में पहले ही परीक्षण किया जा चुका है। प्लेनेटरी सोसाइटी की LightSail 2 तैनाती, जो लेख से जुड़ी मिशन इमेजरी में दिखाई गई है, ने उस प्रकार के पाल हार्डवेयर का प्रदर्शन किया जिस पर ऐसी अवधारणा आधारित होगी। एक ग्रह-रक्षा संस्करण को कहीं अधिक सक्षम होने की आवश्यकता होगी, लेकिन अंतर्निहित सिद्धांत वही है: सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके अंतरिक्ष यान को वहां धकेलना जहां ईंधन-सीमित रॉकेट नहीं जा सकता।
प्रारंभिक पहचान क्यों आवश्यक बनी हुई है
100 किलोमीटर प्रति सेकंड का सीधा प्रहार एक असाधारण विचलन उपकरण होगा, लेकिन यह प्रारंभिक चेतावनी की आवश्यकता को समाप्त नहीं करेगा। सौर पाल का लाभ ईंधन के बिना प्रक्षेपवक्र बदलने की इसकी क्षमता से आता है, फिर भी वह लाभ समय पर निर्भर करता है। क्षुद्रग्रह के अंतःक्षेपण बिंदु पर पहुंचने से पहले पाल को तैनात होना, गति पकड़नी और प्रतिगामी कक्षा में पैंतरेबाज़ी करनी होगी।
यदि कोई खतरनाक क्षुद्रग्रह टकराव से केवल महीनों पहले खोजा जाता है, तो एक उच्च-ऊर्जा प्रभावक के पास भी उस तक पहुंचने के लिए पर्याप्त समय नहीं हो सकता। यदि इसे वर्षों या दशकों पहले खोजा जाता है, तो एक धीमा लेकिन दृढ़ सौर पाल के पास मुठभेड़ स्थापित करने के लिए आवश्यक समय हो सकता है। यह क्षुद्रग्रह सर्वेक्षणों और ट्रैकिंग कार्यक्रमों को उसी ग्रह-रक्षा प्रणाली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनाता है।
यह रणनीति लक्ष्य के सटीक ज्ञान पर भी निर्भर करती है। मिशन योजनाकारों को क्षुद्रग्रह की कक्षा, आकार, संरचना और घूर्णन जानना आवश्यक है। ये विवरण निर्धारित करते हैं कि वस्तु प्रभाव पर कैसे प्रतिक्रिया देगी और क्या विचलन का प्रयास उसे पृथ्वी से सुरक्षित रूप से दूर धकेलेगा या बस उसे अप्रत्याशित तरीके से विखंडित कर देगा।
अभी क्या साबित होना बाकी है
ऊर्जा स्थानांतरण का भौतिकी सीधा है। इंजीनियरिंग नहीं है। एक सौर-पाल प्रभावक को विश्वसनीय रूप से तैनात होना, अंतरिक्ष वातावरण में जीवित रहना, सटीक रूप से नेविगेट करना और एक लंबे मिशन में आवश्यक प्रक्षेपवक्र बनाए रखना होगा। इसे एक प्रतिगामी कक्षा तक भी पहुंचना होगा, एक पैंतरेबाज़ी जो रासायनिक रॉकेट नहीं कर सकते लेकिन सौर पाल संभावित रूप से हासिल कर सकते हैं।
DART ने पहले ही दिखा दिया है कि एक गतिज प्रभाव क्षुद्रग्रह की गति को बदल सकता है। LightSail 2 ने दिखाया है कि सौर पाल अंतरिक्ष में तैनात किए जा सकते हैं। बेइहांग विश्वविद्यालय का प्रस्ताव उन दो साक्ष्यों को एक नई ग्रह-रक्षा अवधारणा में जोड़ता है। अगला कदम एक समर्पित मिशन में आवश्यक पाल प्रदर्शन, प्रक्षेपवक्र नियंत्रण और अंतःक्षेपण समय का परीक्षण करना होगा।
इनमें से कोई भी चीज़ अवधारणा को आज तैयार नहीं बनाती। यह इसे अध्ययन के योग्य अवश्य बनाती है। यदि यह दृष्टिकोण काम करता है, तो यह ग्रह-रक्षा टूलबॉक्स में एक उच्च-ऊर्जा विकल्प जोड़ेगा—एक ऐसा विकल्प जो आने वाले क्षुद्रग्रह को पीछे से पीछा करने के बजाय विपरीत दिशा से प्रहार कर सके।
मुख्य बात
किसी भी वर्ष में घातक क्षुद्रग्रह का जोखिम कम है लेकिन शून्य नहीं है। DART ने साबित किया कि मानवता एक गतिज प्रभावक के साथ क्षुद्रग्रह को हिला सकती है। बेइहांग विश्वविद्यालय का प्रस्ताव तर्क देता है कि एक विवर्तनकारी सौर पाल लगभग 100 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से सीधा प्रहार सक्षम कर सकता है, जो DART की तुलना में प्रभावक द्रव्यमान के प्रति किलोग्राम लगभग 230 गुना बल प्रदान करता है। कठिन हिस्सा प्रतिगामी कक्षा तक पहुंचना है। रासायनिक रॉकेट पर्याप्त ईंधन नहीं ले जा सकते, लेकिन सौर पाल संभावित रूप से कर सकते हैं। यदि तकनीक परिपक्व होती है और प्रारंभिक-चेतावनी प्रणालियां बेहतर होती हैं, तो सूर्य के प्रकाश से संचालित प्रभावक भविष्य के खतरे के खिलाफ रक्षा की एक शक्तिशाली नई पंक्ति बन सकता है।
यह लेख Universe Today की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।
Originally published on universetoday.com
