Go Social with Facebook Close

Our Social Reader lets you keep track of your favorite Gujarat Samachar content (text, photos & videos) on your Facebook Timeline, and discover new content with friends.

Gujarat Samachar

Facebook

Go Social with Facebook Close

Our Social Reader lets you keep track of your favorite Gujarat Samachar content (text, photos & videos) on your Facebook Timeline, and discover new content with friends.

Gujarat Samachar

Facebook

Enable Social Reading
No, Thanks

ડિસ્કવરી - ડો. વિહારી છાયા

સંશોધન માટે અવકાશમાં ફીલ્ડવર્ક

ચંદ્રના સૂક્ષ્મ વાતાવરણમાં સૂર્યોદયમાં ક્ષિતિજ પરથી એકાએક કિરણાવલિઓ શાથી જોવા મળે છે? આપણી ગ્રહમાળા બની ત્યારે રજના દાણાઓ ચોંટીને ગ્રહો કેવી રીતે બન્યા? ઈગ્નોરોસ્ફીયર એટલે કે અજ્ઞાત મંડળ શું છે?

ઉપકક્ષીય અવકાશ વાહનમાં બેસી પ્રવાસ તો થઈ શકશે પરંતુ તેની સાથે ભૂસ્તર વિજ્ઞાાન અને સમુદ્ર વિજ્ઞાનના સંશોધનની જેમ  ફિલ્ડવર્ક પણ કરી શકાશે

નવા અવકાશ યુગના મંડાણ થઈ રહ્યા છે. અત્યાર સુધી સરકારી રાહે અવકાશમાં માનવ યાત્રીની આવન-જાવન અને સંશોધન થતાં રહ્યા છે. પરંતુ હવે અવકાશી પ્રવાસનમાં અને અવકાશી સંશોધન માટે ઝડપથી ખાનગી ક્ષેત્રનો પ્રવેશ થઈ રહ્યો છે.

કોઈ યુનિવર્સિટી, કોઈ સંશોધન સંસ્થા કે કોઈ ઉદ્યોગ ગૃહ અવકાશમાં જઈ પોતાને ઉપયોગી સંશોધન કરવા ઈચ્છે તો તે માટે 'સ્પેસ ફીલ્ડ વર્ક' કરી શકશે. અત્યારે ભૂસ્તર વિજ્ઞાાનીઓ પૃથ્વી પર ભૂસ્તર સંશોધન માટે પ્રયોગશાળાની બહાર વિશાળ વિસ્તારમાં ફીલ્ડ વર્ક કરતાં હોય છે. જીવવિજ્ઞાાનીઓ વનસ્પતિના વૈવિધ્ય અને પ્રાણીઓના વૈવિધ્ય માટે અભ્યાસ કરવા ફીલ્ડ વર્ક કરે છે. સમુદ્ર વિજ્ઞાાન પર સંશોધન કરવા તેના વૈજ્ઞાાનિકો જહાજોમાં જઈ સંશોધન કરતા હોય છે.

પર્યાવરણ વિજ્ઞાાનીઓ પણ પર્યાવરણમાં થતી ક્ષતિ અને તેના કારણો અને ઉપાયો જાણવા માટે ફીલ્ડવર્ક કરતાં હોય. આ સંશોધન માટે ફીલ્ડ તેનું મહત્ત્વનું અંગ છે. સવાલ એ છે કે અવકાશમાં ફીલ્ડવર્ક કેમ ન થઈ શકે? સંશોધનની કોઈ પરિયોજનાના ભાગરૃપે અવકાશમાં જઈ અવલોકનો લેવા હોય અથવા અવકાશની કે તેના પીંડોની વણઉકેલાયેલ બાબતોના ઉકેલ શોધવા અવકાશમાં ફીલ્ડવર્ક કેમ ન થઈ શકે.

અત્યાર સુધી મુખ્યત્વે અમેરિકાની અવકાશી શટલ સરકારી રાહે આ કામ કરતી હતી પરંતુ અવકાશી શટલનો યુગ પૂરો થયો છે. ૨૪મી ડીસેમ્બરે અમેરિકાની અવકાશી સંશોધન સંસ્થા 'નાસા'ની 'ડીસ્કવરી' નામની શટલે છેલ્લી ઉડાન ભરી હતી. પરંતુ તે પછી બે દિવસમાં જ જ્યાંથી અવકાશી શટલ ઉડાન ભરે છે તે અમેરિકામાં આવેલ ફ્લોરિડાના કેપહાનાવેરાલના આકાશમાં એ વિમાન ઉડયું. આ વિમાન સંશોધનકારોથી ભરેલું હતું. તે અવકાશ વિજ્ઞાાનના સાવ જુદા અને નવા યુગની તૈયારી હતી.

તેમાં જે થોડાક નસીબદાર સંશોધકો હતાં તે 'વર્જીન ગેલેક્ટિક' નામની વ્યાપારી ધોરણે કામ કરતી કંપનીએ બનાવેલ અવકાશયાનની નવી પેઢીમાં પ્રયોગો કરવાની તાલીમ લેવા માટે ઉડાન ભરી રહ્યા હતા.

અલબત્ત, તેમણે જે અવકાશી વાહનો તૈયાર કરેલ છે તેનો પ્રાથમિક હેતુ અવકાશી પ્રવાસીઓને પૃથ્વીની સપાટીથી લગભગ ૧૦૦ કિલોમીટર ઉંચે અવકાશના સીમાડા સુધી લઈ જવાનો હશે. પરંતુ તેનામાં ખગોળ વિજ્ઞાાન, ગ્રહોની ઉત્પત્તિ અને બીજી વિદ્યાશાખાઓમાં સંશોધન વિસ્તારવાની ક્ષમતા છે. તાજેતરમાં ફ્લોરિડામાં ઓર્લાન્ડો ખાતેમાં થયેલી વૈજ્ઞાાનિકોની સભામાં આ વિચાર વાગોળવામાં આવ્યા હતા.

૨૮, ફેબુ્રઆરી ૨૦૧૧ના રોજ સાઉથ વેસ્ટ રીસર્ચ ઈન્સ્ટિટયુટ (એસડબલ્યુઆરઆઈ)એ વર્જીન ગેલેક્ટિક અને એક્સકોર કંપની સ ાથે પહેલા કરારમાં સહી કરી. તે કરાર વૈજ્ઞાાનિકોને અવકાશની ઉડાનમાં લઈ જવા માટે છે. તે કંપનીઓના અવકાશી વાહન તેમ કરનાર છે. તેની ઉડાનો ૨૦૧૩માં અથવા તેની પહેલા ભરવાનું શરૃ થવાનું છે. જ્યારે તેમ થાય ત્યારે તેઓ જે પ્રયોગો કરશે તેનાથી આપણને શું જાણવાનું મળવાની આશા છે.

પૃથ્વીની સપાટીથી ૩૮૪ કિલોમીટર ઉંચે રહી પૃથ્વીની પ્રદક્ષિણા કરતાં સાત માળના અને ફુટબોલના બે મેદાનો જેવી સૌર પાંખોવાળા આંતરરાષ્ટ્રીય અવકાશી મથક (ઈન્ટરનેશનલ સ્પેસ સ્ટેશન - આઈએસએસ) પર, અવકાશી શટલ પર, ઉપગ્રહો પર અને અતિ ઉંચાઈએ ઉડતા બલૂન પર આજ સુધીમાં અનેક વૈજ્ઞાાનિક પ્રયોગો કરેલા છે.

પરંતુ સાઉથ વેસ્ટ રીસર્ચ ઈન્સ્ટિટયુટ કે જે કરેલા છે. પરંતુ સાઉથ વેસ્ટ રીસર્ચ ઈન્સ્ટિટયુટ કે જે અમેરિકામાં કોલોરાડો ખાતે બાઉલ્ડરમાં આવેલ છે તેના વૈજ્ઞાાનિક એલન સ્ટર્નના કહેવા પ્રમાણે જેમાં થોડી મિનિટો માટે વજનવિહિનતા અનુભવવાની છે તેમાં યોજનાપૂર્વકની ઉડાન સંશોધનમાં અનન્ય ફાળો આપી શકે.

તે ચંદ્રના વાતાવરણના ટકી રહેલા રહસ્યો ઉકેલવાની સંભાવનાથી તે ઉત્તેજીત છે. ૧૯૭૦ના દાયકામાં નાસાના એપોલો યાનમાં ચંદ્રની મુલાકાતે યાત્રીઓ ગયા ત્યારના આ રહસ્યો અણઉકેલ અને અકબંધ છે. ચંદ્રની કક્ષામાંથી નાસાના અવકાશયાત્રીઓએ જણાવેલ છે. સૂર્યોદયથી સ્હેજ પહેલાં સંકીર્ણ અને ન સમજાય તેવો પ્રકાશનો નજારો જોવા મળે છે. તેમાં ચંદ્રની ક્ષિતિજ પરથી એકાએક વછૂટતાં પ્રકાશના શેરડા જોવા મળે છે. આમ થવાનું શું કારણ હોઈ શકે?

જે સમજૂતિઓ શક્ય છે તેમાં એક તો ચંદ્રના સુક્ષ્મ વાતાવરણમાં રહેલા સોડિયમ પરમાણુનું ઉત્તેજીત થવું તે હોઈ શકે અને રજકણો પરથી ચળકતો સૂર્યપ્રકાશ હોઈ શકે. પરંતુ ખોયા વિના આ વિચારોની પુષ્ટિ કે બાકાતી શક્ય નથી. ટૂંકમાં જે ઘટના જોવા મળે છે તેનું માપન થવું જોઈએ. સવાલ એ છે કે માપન કેવી રીતે કરવું?

સિદ્ધાંતમાં તો દૂરબીન આ કામ કરી શકે. તે પ્રકાશની તરંગ લંબાઈ પારખીને કરી શકે પરંતુ તે દૂરબીન એવી રીતે ગોઠવાવું જોઈએ કે જેથી ચંદ્રનો પડછાયો મોટા ભાગના સૂર્યપ્રકાશને અટકાવી દે. તે કામ કેવી રીતે કરી શકાય? ચંદ્રની ફરતે કક્ષામાં ગયા વિના આ કામ કરવા માટે સૂર્ય ગ્રહણના પથમાં અવકાશી યાન મોકલવું તે એક માત્ર રસ્તો છે.

તે આજના પૃથ્વીની ફરતે નિશ્ચિત કક્ષામાં ગોઠવાયેલા દૂરબીનો દ્વારા થઈ શકે નહીં. ખૂબ ઉંચાઈ બલૂનો મોકલીને પણ થઈ શકે નહીં. કારણ કે બલૂનો પવનની સાથે ખસી જાય છે. જેમાં માનવયાત્રી ન હોય તેવા સાઉન્ડીંગ રોકેટ કે એને નિશ્ચિત જગ્યાએથી જ છોડવામાં આવે છે, તે પણ આ કામ માટે અયોગ્ય છે.

તેથી વર્જીન ગેલેક્ટિક અથવા એક્સ કોર કંપનીના અવકાશી વાહન આ કામ કરી શકે છે. દુનિયામાં કોઈપણ જગ્યાએ આવેલા રન-વે પરથી ઓછામાં ઓછું દિવસમાં એક વખત તો ઉડાન ભરી શકે છે. આ અવકાશી વાહનમાં બહાર ખેંચાઈને દૂરબીન અવલોકન લઈ શકે છે. આ પ્રક્રિયા પ્રમાણમાં સ્હેલી છે. આ કોયડો એવો છે કે તમે ઉપકક્ષીય વાહનની ઉડાનથી વધારે સારી રીતે ઉકેલી શકો છો. ઉપકક્ષીય ઉડાનને અંગ્રેજીમાં સબઓર્બિટલ ફ્લાઈટ કહે છે. તે અવકાશી વાહનને પૃથ્વીની સપાટીથી ૧૦૦ કિલોમીટરની નીચે સુધીની ઉડાનને ઉપકક્ષીય ઉડાન કહે છે.

ઉપકક્ષીય ઉડાનને સમજવા તેને બીજી ઉડાનો સાથે સરખાવી શકાય. પૃથ્વીની સપાટી સરેરાશ ૧૧ કિલોમીટર ઉંચાઈએ વ્યાપારી ધોરણે જેટ વિમાનો ઉડતા હોય છે. ઉપકક્ષીય વાહનને સ્પેસશીપ-બે કહે છે. સ્પેસશીપ-બેને તેનું મધરશીપ ૧૫ કિલોમીટર ઉંચે લઈ જઈ અવકાશમાં રોકેટની જેમ છોડે છે. તે ૧૦૦ કિલોમીટર ઉંચાઈએ પ્હોંચી વક્રાકાર પથ પર પરત થાય છે.

તે વહન થતી વખતે ૨૧ કિલોમીટર ઉંચાઈએ હોય ત્યારે ગ્લાઇડરની જેમ સરકતું સરકતું ભૂમિ પર પહોંચે છે. ઉડાનનો કુલ સમય ૩૦ થી ૯૦ મિનિટ હોય છે. વક્રાકાર પથ પર ટોચ પર પ્હોંચી તે વળાંક લેતું હોય છે ત્યારે ૩ થી ૪ મિનિટ વજનવિહનતા અનુભવે છે. તેની સામે ઉંચાઈએ ઉડાવતા સંશોધન બલૂનો ૫૦ કિલોમીટર ઉંચે જાય છે. ઉપકક્ષીય કક્ષાની ૧૦૦ કિલોમીટર ઉંચાઈ અવકાશની સીમા ગણાય છે.

૧૦૦ કિલોમીટરથી ઉંચા ૧૬૦ કિલોમીટર કે તેનાથી વધારે ઉંચાઈએ પૃથ્વી પરતે નિમ્ન કક્ષામાં ઉપગ્રહો પરિભ્રમણ કરતાં મૂકવામાં આવે છે. તેની સામે ૩૦૦ થી ૪૦૦ કિલોમીટર ઉંચાઈએ આંતરરાષ્ટ્રીય અવકાશી મથકની કક્ષા આવેલ છે. ઉપકક્ષીય ઉડાન એટલે આમ તો ઉપકક્ષીય કૂદકો છે. ઉપકક્ષીય ઉડાનમાં વાહન ૧૦૦ કિલોમીટરે વળાંક લઈને પાછું ફરે છે એટલે કે ચકરાવો મારી પાછું ફરે છે.

ઉપકક્ષીય અવકાશી વાહનનો ઉપયોગ સૌરમંડળનો ઉદ્ભવ કેવી રીતે થયો તે જાણવા માટે પ્રાયોગિક અન્વેષણ કરવા માટે થઈ શકે છે. આપણે જાણીયે છીએ કે આપણો સૂર્ય જ્યારે શિશુ અવસ્થામાં હતો ત્યારે તેની ફરતે રજ (દાણારૃપે) અને વાયુનું વાદળ ઘૂમતું હતું. તેને નિહારિકા કહે છે. તેમાંથી ગ્રહો ઉદ્ભવતા સૌરમંડળ રચાયેલ છે.

આ વાદળમાં રહેલ રજના દાણાઓ પરસ્પર અથડાતા ચોટતાં ગયા અને દાણાઓ મોટા અને મોટા થતાં પિંડો રચાયા. આ અથડામણોમાં દાણાઓ પરસ્પર અથડાતાં ચોંટી શા માટે ગયા? શા માટે તે અથડાઈને એકબીજાથી દૂર ફેંકાઈ ન ગયા કે દાણાઓના ચૂરેચૂરા ન થઈ ગયા? પૃથ્વી પર બે ખડકો અથડાય તો ચોંટી જતા નથી. પરંતુ કાંતો તેઓ એકબીજાથી દૂર ફેંકાય છે અથવા ભાંગીને ટૂકડા થઈ જાય છે. આ કોયડાનો જવાબ એક એ હોઈ શકે કે રજના દાણાઓની અથડામણ સુક્ષ્મ ગુરુત્વની સ્થિતિમાં થવાથી આમ બન્યું હોય.

સુક્ષ્મ ગુરુત્વ (માઈક્રો ગ્રેવિટી) એટલે શું? જ્યારે ઉપકક્ષીય અવકાશી વાહન ૧૦૦ કિલોમીટર ઉંચે વળાંક લે છે એટલે કે ચકરાવો મારે છે ત્યારે તે ૩ થી ૪ મિનિટ તેમાં સુક્ષ્મગુરુત્વ અર્થાત્ વજન વિહિનતા અનુભવાય છે. તેનો અર્થ એ નથી કે ત્યાં પૃથ્વીનું ગુરુત્વાકર્ષણ લાગતું નથી. પરંતુ ચકરાવાના કારણે વાહનને દૂર ખેંચી જતું જે બળ લાગે છે તે પૃથ્વીના ગુરુત્વના ખેંચાણનો વિરોધ કરે છે. તે ૩ થી ૪ મિનિટ દરમ્યાન વાહન પ્રતિક્ષણે પૃથ્વી તરફ પડતું હોય છે. પૃથ્વી પર પણ વજનકાંટા પર ઉભા રહીને આપણે ઉંચાઈએથી નીચે પડવા લાગીએ ત્યારે વજનકાંટો તો આપણું વજન શૂન્ય જ બતાવશે.

તેથી સુક્ષ્મ ગુરુત્વની સ્થિતિમાં રજના દાણાઓની અથડામણનો પ્રયોગ કરવામાં આવે તો તે ચોંટી જાય છે કે નહીં તે જાણવા મળે.

'બ્લુ ઓરિજીન' નામની કંપની આ પ્રયોગ કરવા તૈયાર છે. તેણે 'ન્યૂ શેપાર્ડ વેહીકલ' નામનું ઉપકક્ષીય વાહન બનાવ્યું છે. આમ તો તે પ્રવાસીઓને ઉપકક્ષીય પર્યટન માટે લઈ જનાર છે. તે રજના દાણાઓની પરસ્પરની અથડામણનો પ્રયોગ કરવા સાધન સામગ્રીને ઉડાન ભરાવવા સંમત થયેલ છે.

રજના દાણાઓ ભરેલા પાત્રો ઉડાન દરમ્યાનમાં તેમાં તરતા હશે. સુક્ષ્મ ગુરુત્વની સ્થિતિમાં કેટલીક મિનિટો રજના દાણાઓ અથડામણ પામતા હશે. ત્યારે તેની વર્તણુકને વિડીયો કેમેરા રેકોર્ડ કરી લેશે. આમ એ જાણી શકાશે કે રજના દાણાઓ પરસ્પર ચોંટી જવા પાછળ સુક્ષ્મ ગુરુત્વ જવાબદાર છે? આ વાહનમાં ચાલક નહીં હોય.

જો સુક્ષ્મ ગુરુત્વનો પ્રયોગ ટાવર પરથી મુક્ત પતન પમાડીને કરવામાં આવે તો સુક્ષ્મ ગુરુત્વ થોડી સેકન્ડો માટે જ મળશે. જ્યારે અવકાશી શટલમાં આ પ્રયોગ લાંબો ચાલે પણ તે ઘણો ખર્ચાળ પડે અને વળી જવલ્લે જ પુનરાવર્તન થતાં તેની પ્રગતિ કંટાળી જવાય તેટલી થતી હોય. અવકાશી શટલની ઉડાન વારંવાર કે રોજ થતી નથી. પરંતુ અવકાશી પ્રવાસનથી કંપનીઓની ઊડાનો તો સસ્તી પડશે અને વધારે વારંવાર થશે.

તે સંશોધકોને રજના દાણા ભરેલા પાત્રોને હલબલાવી શકશે અને પાછા પ્રયોગનું પુનરાવર્તન કરી શકશે. તે રીતે એવી સ્થિતિ તરફ ખેંચી જશે જે વધારે રસપ્રદ પરિણામો આપશે. તે ઉડે છે, તે પાછું આવે છે, આપણે ડેટા પર નજર ફેરવીએ છીએ અને કહીએ છીએ કે વાહ તે પ્રયોગ સાચી દિશામાં છે. તે પછી તમે તેમાં ફેરફાર કરી બીજી ઉડાનમાં તમારી ખોજ આગળ વધારો છો.

અવકાશમાં બલૂન જે ઉંચાઈએ પહોંચી શકે તેનાથી ઉપર અને ઉપગ્રહ જે ઉંચાઈએ કક્ષામાં ગોઠવાય છે તેનાથી નીચેનો જે વિસ્તાર છે તેને 'ઇગ્નોરોસ્ફીયર' કહે છે. આપણે તેને અજ્ઞાાત મંડળ કહી શકીએ. ઉપકક્ષીય અવકાશી વાહન આ વિસ્તારની ખોજ કરવા વારંવાર તક આપશે. તે પ્રયોગો પરથી આબોહવાના મોડેલો સુધારવામાં મદદ મળશે.

આ વિસ્તાર પૃથ્વી તરફ ધસતા લઘુગ્રહોને અવલોકવા માટેનો અને તેનું સ્થાન જાણવાનું આદર્શ સ્થાન છે જ્યાંથી લઘુગ્રહને બરાબર જોઈ શકાય. આ આવા લઘુગ્રહોનું જગ્યા જાણવાની વાત છે જે પોતાની કક્ષામાં પરિભ્રમણ દરમ્યાન મોટાભાગનો સમય પૃથ્વીની નજીક ગાળવાને બદલે સૂર્યની નજીક ગાળે છે.

તેના લીધે પૃથ્વી પરના દૂરબીનો સૂર્યના આંજી નાખે તેવા પ્રકાશમાં દિવસ દરમ્યાન દેખાતા નથી. તેથી બે વૈજ્ઞાાનિકો ઉપકક્ષીય અવકાશી વાહન પર દૂરબીનને ગોઠવીને ઉડાન ભરાવી શકાય તેવા દૂરબીનની ડીઝાઈન તૈયાર કરી રહ્યા છે. તે ઉપરોક્ત જોખમી લઘુગ્રહો ઉપરાંત ખગોળ વિજ્ઞાાનનો અન્ય અભ્યાસ પણ કરશે.

આ બધા પ્રયોગો એવી કંપનીઓ પર મીટ માંડી રહ્યા છે જેમના અવકાશીવાહન સલામત રીતે ઉડાન ભરી અને સહી સલામત પરત આવે. હજુ કોઈ ગરંટી નથી કારણ કે કોઈ અવકાશી પ્રવાસન કંપનીના વિકાસ પામી રહેલ અવકાશી વાહને હજુ તેમ કર્યું નથી. પરંતુ આવી આશા માટે પૂરતા કારણો છે. વર્જીન ગેલેકિટક નામની કંપનીનું સ્પેસશીપ-વન નામના અવકાશી વાહને ઈ.સ. ૨૦૦૪માં સલામત રીતે અવકાશમાં ઉડાન ભરી અને પરત  આવેલ. 'સ્પેસશીપ ટુ' તેના આ પુરોગામીની ડીઝાઈનને ઘણી રીતે મળતું આવે છે.

ઉપકક્ષીય ઉડાનો કરતાં ઘણી સરળ છે. તેના અવકાશીવાહનને ઓછી ઊર્જાના એન્જીનની જરૃર પડે છે, ઇંધણ ઘણુ ઓછું જોઇએ છે અને પૃથ્વીના વાતાવરણ આ પુન:પ્રવેશની વખતે કક્ષીય વાહન જે પ્રચંડ ગરમી અનુભવે છે તેવી ગરમી અનુભવવી પડતી નથી. તજજ્ઞાોના મતે આવતાં પાંચ વર્ષમાં ઉપકક્ષીય ઉડાનોનો વિકાસ આજે કલ્પી ન શકીએ તે હદે થશે.
 

Post Comments