जपानच्या हायाबुसा2 अंतराळ यानाने आपल्या शोध-विक्रमांच्या यादीत आणखी एक नोंद जोडली आहे. रविवार, 5 जुलै रोजी, या यानाने टोरिफुने लघुग्रहावर यशस्वीपणे लेसर किरण मारला आणि परत आलेला सिग्नल पकडला, ज्यामुळे लघुग्रहावर केलेला पहिला लेसर-रेंजिंग प्रयोग पूर्ण झाला. जपान एरोस्पेस एक्सप्लोरेशन एजन्सी (JAXA) ने या यशाची पुष्टी केली, जो हायाबुसा2 टोरिफुनेजवळून उडत असताना घडला — हे यानाच्या विस्तारित मोहिमेचे पहिले लक्ष्य आहे.
हे यश केवळ तांत्रिक कुतूहल नाही. लेसर रेंजिंगमध्ये प्रकाशाचा एक स्पंद पृष्ठभागापर्यंत पोहोचून परत येण्यास किती वेळ लागतो याचे मोजमाप केले जाते, ज्यामुळे ऑपरेटरना अंतर निश्चित करण्याचा आणि दूरस्थपणे एखाद्या वस्तूचे भौतिक स्वरूप तपासण्याचा थेट मार्ग मिळतो. JAXA नुसार, हा प्रयोग स्वतःच्या अभियंत्यांची आणि इतर अंतराळ संस्थांतील अभियंत्यांची क्षमता वाढवेल, कारण ते पृथ्वीजवळील लघुग्रह (NEA) आणि इतर दूर-अंतराळ वस्तूंसाठी भविष्यातील मोहिमांची तयारी करत आहेत.
सिद्ध अल्टिमीटरवर उभा राहिलेला टप्पा
हा प्रयोग हायाबुसा2 च्या LIDAR लेसर अल्टिमीटरवर अवलंबून होता, ज्याला LALT म्हणून ओळखले जाते. हे उपकरण JAXA च्या कागुया चंद्र कक्षेतील यानावर असलेल्या LIDAR अल्टिमीटरचे व्युत्पन्न आहे, जे लहान लघुग्रहाभोवती काम करण्याच्या अगदी वेगळ्या गरजांसाठी जुळवून घेतले आहे.
LALT केवळ अंतर मोजण्यासाठी तयार केलेले नव्हते. त्याच्या रचनेमुळे लघुग्रहाची घनता आणि सच्छिद्रता ठरविण्यात, त्याचा पृष्ठभाग किती परावर्तक आहे हे नोंदविण्यात आणि हवेत तरंगणारे धूळ कण शोधण्यात मदत होते — ही सूक्ष्म सामग्री लहान वस्तूंवरून उचलली जाऊन त्याच्या पृष्ठभागावर तरंगू शकते.
हे उपकरण आधीच मोहिमेतील अनुभवी आहे. हायाबुसा2 च्या नेव्हिगेशनमध्ये त्याची महत्त्वपूर्ण भूमिका होती आणि रयुगु लघुग्रहाच्या पृष्ठभागाच्या स्थलाकृतीवर त्याने भरपूर डेटा गोळा केला — हा लघुग्रह यानाने आपल्या प्रवासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात तपासला होता. त्या आधीच्या कामामुळे संघाला टोरिफुने भेटीसाठी जुळवून घेण्यासाठी सुस्थितीत समजलेले साधन मिळाले.
खडकाच्या कणावर दोन नेम
वेळ हीच सर्व काही होती. लेसर दोन वेळा डागला गेला, संध्याकाळी 6:29 वाजता (2:29 a.m. PDT; 5:29 a.m. EDT), पहिला स्पंद टोरिफुने उड्डाणाच्या 56.5 सेकंद आधी आणि दुसरा 57.5 सेकंद आधी सोडला गेला. पहिल्या नेमासाठी हायाबुसा2 सुमारे 20 किलोमीटर (12.5 मैल) अंतरावर होते आणि दुसऱ्यासाठी सुमारे 15 किलोमीटर (9.3 मैल) अंतरावर होते.
दोन्ही क्षणी, यान 5.3 किलोमीटर प्रति सेकंद वेगाने प्रवास करत होते, जे सुमारे 18,000 किलोमीटर प्रति तास (3.3 मैल प्रति सेकंद, किंवा 11,185 mph) इतके आहे. किरण अत्यंत केंद्रित असल्याने, त्याने टोरिफुनेचा फक्त एक छोटा भाग प्रकाशित केला, ज्यामध्ये सुमारे 30 मीटर (100 फूट) आणि 23 मीटर (75.5 फूट) व्यासाचे क्षेत्र समाविष्ट होते.
वेग, अंतर आणि अरुंद किरण यांच्या या संयोगामुळे मोहिम संघाला आधीच सोडवाव्या लागणाऱ्या अडथळ्यांची यादी तयार झाली.
- यान हजारो किलोमीटर प्रति तास वेगाने पुढे जात असताना लेसरला लहान लक्ष्यावर नेम धरावा लागला.
- ते लक्ष्य भेदण्यासाठी अचूक दिशा आणि मार्गक्रमण नियंत्रण आवश्यक होते, यानाची दिशा आणि मार्ग कडक मर्यादेत ठेवावे लागले.
- पृष्ठभागावरून येणारे क्षीण परावर्तन पार्श्वभूमीच्या आवाजात हरवू नये म्हणून उपकरणे संरचित करावी लागली.
- एकूण क्रमाने भेटीपूर्वी मोहिम संघाकडून व्यापक तयारीची मागणी केली.
त्या तयारीचा फायदा दोन्ही प्रयत्नांत झाला, केवळ एकात नाही. JAXA ने रेंजिंग यशस्वी झाल्यावर लेसरने प्रकाशित केलेले क्षेत्र आणि उपयुक्त निकाल न मिळालेल्या स्पंदांचे ठसे यांची प्रतिमा जोडून प्रसिद्ध केली.
दूर-अंतराळात लेसर रेंजिंग इतके कठीण का आहे
प्रकाशाने अंतर मोजणे तत्त्वतः सोपे वाटते: स्पंद पाठवा, प्रवासाचा वेळ मोजा, दोनने भागा. प्रत्यक्षात, दूर-अंतराळात हे तंत्र घराजवळ नित्याचे करणारी साधने नाहीशी होतात. तिथे मोजमापाला आधार देणारी संदर्भ वस्तू नसते, ज्यामुळे अचूक रेंजिंग साधणे आणि त्याचा अर्थ लावणे बरेच कठीण होते.
पृथ्वीवर आणि पृथ्वीजवळील कक्षेत, ऑपरेटर आपल्या कामाची तपासणी करण्यासाठी ज्ञात भूचिन्हे, ग्राउंड स्टेशन्स आणि उपग्रह नेव्हिगेशन सिग्नल्सवर अवलंबून राहू शकतात. लघुग्रहावर एकटे काम करणाऱ्या अंतराळ यानाला स्वतःच्या उपकरणावर, स्वतःच्या घड्याळावर आणि अनियमित, फिरणाऱ्या वस्तूवर अरुंद किरण ठेवण्यासाठी पुरेसे चांगल्या दिशा नियंत्रण प्रणालीवर अवलंबून राहावे लागते. म्हणूनच टोरिफुनेचा निकाल क्रमिक सुधारणा न मानता पहिला यश म्हणून पाहिला जात आहे.
हा प्रयोग काय नवे दार उघडतो
या प्रयोगाचे मूल्य मुख्यतः हार्डवेअर आणि त्याला आधार देणाऱ्या कार्यपद्धतींबद्दल तो काय सिद्ध करतो यात आहे.
- जवळून जाण्याच्या वेळी, जेव्हा अचूक अंतर आणि भूमिती सर्वात महत्त्वाची असते, तेव्हा थेट रेंजिंग यानाचे नेव्हिगेशन तीक्ष्ण करू शकते.
- लेसर परावर्तनात पृष्ठभागाच्या परावर्तनक्षमतेची माहिती असते, ज्यामुळे शास्त्रज्ञांना भूप्रदेश आणि सामग्रीचे प्रकार वेगळे करण्यास मदत होते.
- इतर मोजमापांसोबत एकत्रित केल्यास, रेंजिंग लघुग्रहाची घनता आणि सच्छिद्रता यांचा अंदाज लावण्यास आधार देते, जी त्याच्या अंतर्गत रचना आणि इतिहासाची महत्त्वाची सूत्रे आहेत.
- संवेदनशील परावर्तनांमुळे तरंगणारी धूळ उघड होऊ शकते, ही अशी घटना जी लहान वस्तू सामग्री कशी सोडतात आणि पुनर्वितरित करतात हे ठरवते.
आधीच वर्षानुवर्षे दूर-अंतराळात घालवलेल्या हायाबुसा2 साठी, 5 जुलैची चाचणी ही आठवणही आहे की विस्तारित मोहिमा आपली प्राथमिक उद्दिष्टे पूर्ण झाल्यानंतरही बराच काळ नवीन विज्ञान निर्माण करत राहू शकतात. टोरिफुने हा त्या विस्तारित टप्प्यातील पहिला लक्ष्य आहे, आणि या उड्डाणामुळे संघाला लघुग्रहावर यापूर्वी कधीही न वापरलेले तंत्र प्रमाणित करण्याची संधी मिळाली.
हे यश जपानच्या पलीकडेही प्रतिध्वनित होते. लेसर अल्टिमेट्री आणि रेंजिंग ही आंतरराष्ट्रीय शोध समुदायातील सामायिक साधने आहेत, आणि लघुग्रहावर प्रमाणित केलेला प्रयोग इतरत्रच्या अभियंत्यांना अधिक यान पृथ्वीजवळील आणि दूर-अंतराळातील गंतव्यांकडे पाठवले जात असताना उपकरण रचना आणि कार्यपद्धतींसाठी मानदंड देतो.
सध्या, मुख्य आकडे लहान आहेत: सुमारे 15 किलोमीटर अंतरावरून 18,000 किलोमीटर प्रति तास वेगाने जाणाऱ्या यानाने डागलेला किरण, ज्याने फक्त 23 मीटर व्यासाचा खडकाचा भाग प्रकाशित केला, आणि सलग दोन प्रयत्नांत काही सेकंदांच्या अंतराने परत आलेला सिग्नल पकडला गेला. हेच मोजमाप JAXA पहिले म्हणत आहे, आणि ते पुढील अनेकांसाठी नमुना ठरेल अशी शक्यता आहे.
हा लेख Phys.org च्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.
Originally published on phys.org