दशकों से, वैज्ञानिक उन उपग्रहों की न्यूनतम संख्या का पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं जो पृथ्वी के हर बिंदु को देख पाएंगे। यह सवाल अंतरिक्ष मलबे की बढ़ती समस्या से प्रेरित है, लेकिन लागत और दक्षता के विचार से भी प्रेरित है। 1980 के दशक के मध्य तक, शोधकर्ता जॉन ई। ड्रेम ने अध्ययन की एक श्रृंखला में इस समस्या के समाधान का प्रस्ताव दिया, जिसमें दावा किया गया कि एक चार-उपग्रह तारामंडल था जिसकी सभी को जरूरत थी।
दुर्भाग्य से, उसका समाधान उस समय व्यावहारिक नहीं था क्योंकि उपग्रहों को कक्षा में रखने के लिए प्रचंड मात्रा में प्रणोदक की आवश्यकता होगी। लेकिन हाल ही में एक सहयोगी अध्ययन के लिए धन्यवाद, शोधकर्ताओं की एक टीम ने चार-उपग्रह तारामंडल को संभव बनाने के लिए कारकों का सही संयोजन पाया है। उनके निष्कर्ष दूरसंचार, नेविगेशन, और रिमोट सेंसिंग में प्रगति को आगे बढ़ा सकते हैं, जबकि लागत को भी कम कर सकते हैं।
अध्ययन जो उनके निष्कर्षों का वर्णन करता है, हाल ही में पत्रिका में दिखाई दिया प्रकृति संचार और कॉर्नेल विश्वविद्यालय में सिविल और पर्यावरण इंजीनियरिंग के प्रोफेसर पैट्रिक रीड द्वारा नेतृत्व किया गया था। रीड को एयरोस्पेस कॉर्पोरेशन और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस के इंजीनियरों और वैज्ञानिकों ने राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (एनएसएफ) द्वारा सहायता प्रदान की।
कम से कम संख्या में उपग्रहों के साथ एक कार्यशील नक्षत्र कैसे रखा जाए, इस सवाल का समाधान करने के लिए, टीम ने उन सभी कारकों पर विचार किया जो उपग्रहों को समय के साथ ख़राब करने का कारण बनते हैं। इनमें पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र, वायुमंडलीय खींचें, चंद्रमा और सूर्य का गुरुत्वाकर्षण प्रभाव और सौर विकिरण से दबाव शामिल हैं। जैसा कि रीड ने समझाया:
“एक दिलचस्प सवाल था कि क्या हम वास्तव में उन ताकतों को बदल सकते हैं? सिस्टम को नीचा दिखाने के बजाय, क्या हम वास्तव में इसे ऐसे पलट सकते हैं कि नक्षत्र उन बलों से ऊर्जा की कटाई कर रहा है और उन्हें सक्रिय रूप से नियंत्रित करने के लिए उपयोग कर रहा है? ”
सहयोगी अध्ययन ने एयरोस्पेस कॉर्पोरेशन की विशेषज्ञता को अत्याधुनिक खगोल भौतिकी, परिचालन लॉजिस्टिक्स और एआई-आधारित कंप्यूटिंग खोज टूल में रीड की अपनी विशेषज्ञता के साथ जोड़ा। टीम ने इलिनोइस विश्वविद्यालय में ब्लू वाटर के सुपर कंप्यूटर पर भी भरोसा किया और हजारों की संख्या में संभावित कक्षाओं और पर्ट्रब्यूशन के संयोजन के माध्यम से झारना किया।
लेक ए। सिंह के रूप में, एयरोस्पेस कॉर्पोरेशन के भविष्य के आर्किटेक्चर विभाग के लिए सिस्टम निदेशक ने समझाया:
“हमने बुद्धिमान खोज एनालिटिक्स में कॉर्नेल के नेतृत्व के साथ एयरोस्पेस के तारामंडल डिजाइन विशेषज्ञता का लाभ उठाया और ड्रेम नक्षत्र डिजाइन के लिए एक परिचालन योग्य विकल्प की खोज की। ये नक्षत्र डिजाइन भू-स्थिर कक्षाओं में और उससे आगे की अवधारणाओं के लिए मिशन योजनाकारों को पर्याप्त लाभ प्रदान कर सकते हैं। ”
समय के साथ, टीम अपने नक्षत्र डिजाइन को दो मॉडल तक सीमित करने में सक्षम थी। एक में, उपग्रह 24 घंटे की अवधि के लिए परिक्रमा कर सकते थे और 86% वैश्विक कवरेज प्राप्त कर सकते थे। दूसरी ओर, उपग्रह 48 घंटे की अवधि के लिए परिक्रमा करेंगे और 95% कवरेज प्राप्त करेंगे। हालांकि दोनों 100% से गिर गए, टीम ने पाया कि कवरेज के एक छोटे से मार्जिन का त्याग करने से एक महत्वपूर्ण व्यापार बंद हो जाएगा।
इसमें समान गुरुत्वाकर्षण और सौर विकिरण से अधिक ऊर्जा का दोहन करने की क्षमता शामिल है जो आमतौर पर उपग्रहों को नियंत्रित करने और उनकी कक्षाओं को क्षय करने के लिए कठिन बना देगा। इसके अलावा, उपग्रह ऑपरेटर यह नियंत्रित करने में सक्षम होंगे कि कवरेज में अंतराल कहां होगा और ये अधिकतम दिन में केवल 80 मिनट तक चलेगा। जैसा कि रीड ने कहा, यह व्यापार-मूल्य इसके लायक है:
“यह उन चीजों में से एक है जहां पूर्णता की खोज वास्तव में नवीनता को उत्तेजित कर सकती है। और आप वास्तव में एक नाटकीय राशि नहीं दे रहे हैं। ऐसे मिशन हो सकते हैं जहाँ आपको पृथ्वी पर हर जगह के कवरेज की आवश्यकता होती है, और उन मामलों में, आपको बस अधिक उपग्रहों या नेटवर्क सेंसर या हाइब्रिड प्लेटफार्मों का उपयोग करना होगा। "
इस प्रकार के निष्क्रिय उपग्रह नियंत्रण के अन्य लाभों में वह तरीका शामिल है जो संभावित रूप से 5 से 15 वर्षों तक एक नक्षत्र के जीवनकाल का विस्तार कर सकता है। उन्हें कम प्रणोदक की भी आवश्यकता होगी और वे अधिक ऊँचाई पर तैरने में सक्षम होंगे, इस प्रकार अंतरिक्ष यान और अन्य परिक्रमा करने वाली वस्तुओं के साथ प्रभाव के जोखिम को कम करेंगे। लेकिन सबसे बड़ा विक्रय बिंदु यह है कि पारंपरिक उपग्रह तारामंडल की तुलना में यह सेटअप कितना प्रभावी है।
यह विशेष रूप से राष्ट्रों या वाणिज्यिक एयरोस्पेस कंपनियों से अपील करता है जिनके पास बड़े नक्षत्रों को तैनात करने के लिए आवश्यक वित्तीय संसाधन नहीं हैं।
"यहां तक कि एक उपग्रह पर लाखों या अरबों डॉलर खर्च हो सकते हैं, यह इस पर निर्भर करता है कि सेंसर क्या हैं और इसका उद्देश्य क्या है। इसलिए एक नया प्लेटफ़ॉर्म जिसका उपयोग आप मौजूदा और उभरते मिशनों में कर सकते हैं, बहुत साफ-सुथरा है। अंतरिक्ष के आसपास रिमोट सेंसिंग, टेलीकम्युनिकेशन, नेविगेशन, हाई-बैंडविड्थ सेंसिंग और फीडबैक के लिए बहुत अधिक संभावनाएं हैं, और यह बहुत जल्दी विकसित हो रहा है। उन सभी प्रकार के अनुप्रयोगों की संभावना है जो लंबे समय तक रहने वाले, स्व-अनुकूल उपग्रह तारामंडल के निकट वैश्विक विस्तार के साथ लाभ उठा सकते हैं। ”
यह अध्ययन न केवल उपग्रह कवरेज और नक्षत्रों के रखरखाव के बारे में चल रहे प्रश्न का समाधान करता है। यह दूरसंचार, नेविगेशन, और रिमोट सेंसिंग में अग्रिम ड्राइव करने के लिए भी खड़ा है। निकट भविष्य में, उपग्रह-इंटरनेट (स्पेसएक्स के स्टारलिंक तारामंडल) प्रदान करने, विज्ञान के प्रयोगों का संचालन करने और पृथ्वी के वातावरण और सतह की निगरानी करने के लिए अनगिनत उपग्रहों को अंतरिक्ष में भेजा जाएगा।
अंतरिक्ष मलबे के बारे में इस और संबंधित चिंताओं के बीच, कम (और कम पैसे के लिए) अधिक करने में सक्षम होने से शक्तिशाली काम आएगा!
