छवि क्रेडिट: एरिज़ोना विश्वविद्यालय
30 साल पहले, डॉ। रोजर एंजेल एरिज़ोना विश्वविद्यालय में आए, टक्सन, एरिज़ोना क्षेत्र में खगोलीय अवलोकन के लिए अनुकूल परिस्थितियों द्वारा तैयार की गई: कई दूरबीन आसानी से पास हैं, और निश्चित रूप से, मौसम आश्चर्यजनक रूप से समशीतोष्ण है। लेकिन अब, एंजेल ने एक ऐसी जगह पर एक दूरबीन बनाने का प्रस्ताव किया है जो कुछ ज्यादा ही दूर है और न ही इतनी अधिक बाल्मी: चंद्रमा पर एक ध्रुवीय गड्ढा।
लाइटवेट टेलीस्कोप मिरर और एडाप्टिव ऑप्टिक्स में अपने नवाचारों के लिए जाने जाने वाले एंजेल अब अमेरिका और कनाडा के वैज्ञानिकों की एक टीम का नेतृत्व करते हैं जो एक लिक्विड मिरर टेलीस्कोप (LMT) का उपयोग करते हुए चंद्र ध्रुव के पास एक डीप-फील्ड इन्फ्रारेड वेधशाला के निर्माण की व्यवहार्यता का पता लगा रहे हैं। )।
यह अवधारणा 12 प्रस्तावों में से एक है जिसे नासा इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड कॉन्सेप्ट्स (NIAC) से पिछले अक्टूबर में फंडिंग मिलना शुरू हुआ था। प्रत्येक को प्रारंभिक अध्ययन करने और विकास में चुनौतियों की पहचान करने के लिए छह महीने के अनुसंधान के लिए $ 75,000 मिलते हैं। पहले चरण के माध्यम से इसे बनाने वाली परियोजनाएं दो वर्षों में $ 400,000 से अधिक के लिए पात्र हैं।
एलएमटी एक परावर्तक तरल पदार्थ को कताई द्वारा बनाया जाता है, आमतौर पर पारा, एक कटोरे के आकार के प्लेटफॉर्म पर एक खगोलीय सतह बनाने के लिए, खगोलीय प्रकाशिकी के लिए एकदम सही। आइजैक न्यूटन ने मूल रूप से सिद्धांत का प्रस्ताव दिया था, लेकिन वास्तव में इस तरह के उपकरण को सफलतापूर्वक बनाने की तकनीक केवल हाल ही में विकसित की गई है। कनाडा के वैंकूवर में 6-मीटर LMT और NASA द्वारा न्यू मैक्सिको में अपने कक्षीय मलबे वेधशाला के लिए उपयोग किए जाने वाले 3-मीटर संस्करण सहित, आज मुट्ठी भर LMT का उपयोग किया जा रहा है।
पृथ्वी पर, LMT का आकार लगभग 6 मीटर व्यास तक सीमित होता है क्योंकि टेलिस्कोप को स्पिन करने से प्राप्त होने वाली स्व-निर्मित हवा सतह को परेशान करती है। इसके अतिरिक्त, अन्य पृथ्वी-आधारित दूरबीनों की तरह, एलएमटी वायुमंडलीय अवशोषण और विरूपण के अधीन हैं, जो कि अवरक्त अवलोकन की सीमा और संवेदनशीलता को बहुत कम करते हैं। लेकिन वातावरण-मुक्त चंद्रमा, एंजेल कहते हैं, इस प्रकार के टेलीस्कोप के लिए सही स्थान प्रदान करता है, जबकि परवलयिक दर्पण के लिए आवश्यक गुरुत्वाकर्षण की आपूर्ति करता है।
चंद्रमा पर एक एलएमटी की क्षमता एक बहुत बड़ी दूरबीन बनाने की है। संदर्भ के लिए, हबल स्पेस टेलीस्कोप में 2.4 मीटर दर्पण है, और 2011 में लॉन्च के लिए विकसित किए जा रहे जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (JWST) में 6 मीटर दर्पण होगा। एंजेल के NIAC प्रस्ताव की अवधारणा 20 मीटर का दर्पण है, लेकिन टीम ने अब तक जो शोध किया है, उसमें वे अब बहुत बड़े दर्पण बनाने की कोशिश कर रहे हैं, जिसमें 100 मीटर बड़ा अंत विकल्प है। वे छोटे LMTs पर भी विचार कर रहे हैं। "हम स्पष्ट रूप से चाँद पर नहीं जा सकते हैं और 100 मीटर दर्पण पहली चीज़ बना सकते हैं," एंजेल ने कहा। "हम 2 मीटर, 20 मीटर और 100 मीटर के स्केल साइज़ के अनुक्रम को देख रहे हैं और देख रहे हैं कि हर एक के लिए क्या क्षमता है।" एंजेल का मानना है कि 2 मीटर दूरबीन को चंद्रमा पर किसी भी मानवीय उपस्थिति के बिना बनाया जा सकता है, और रोबोट टेलीस्कोप के रूप में स्थापित किया जा सकता है, जैसे कि मंगल ग्रह के रोवर्स पर मौजूद वैज्ञानिक उपकरण अब चल रहे हैं।
एक तरल दर्पण की सीमा यह है कि यह केवल सीधा इंगित करता है, इसलिए यह एक मानक दूरबीन की तरह नहीं है जिसे किसी भी दिशा में इंगित किया जा सकता है और आकाश में वस्तुओं को ट्रैक कर सकता है। यह केवल आकाश के क्षेत्र को देखता है जो सीधे उपरि है।
तो, LMT के लिए वैज्ञानिक लक्ष्य पूरे आकाश को देखना नहीं है, बल्कि अंतरिक्ष के एक क्षेत्र को लेना है और इसे तीव्रता से देखना है। इस प्रकार का खगोल विज्ञान बहुत ही "लाभदायक" रहा है, जैसा कि एंजेल ने बताया, उस जानकारी के धन के संदर्भ में, जिसे इकट्ठा किया गया है। हबल स्पेस टेलीस्कोप के कुछ सबसे अधिक उत्पादक वैज्ञानिक प्रयास इसकी "डीप फील्ड" तस्वीरें हैं।
हर समय अंतरिक्ष के केवल एक क्षेत्र को देखने में सक्षम होने के लिए इस दूरबीन के लिए सबसे अच्छे स्थान के लिए चंद्र ध्रुवों में से एक को देखने के लिए एंजेल और उनकी टीम को ड्राइव करता है। जैसा कि पृथ्वी के ध्रुवों पर, चंद्रमा पर ध्रुवों से सीधे ऊपर की ओर देखना हमेशा एक ही अतिरिक्त दृश्य क्षेत्र प्रदान करता है। "अगर हम चंद्रमा के उत्तरी या दक्षिणी ध्रुव पर जाते हैं, तो हम हर समय आकाश के एक पैच की छवि पर जा रहे हैं, और इसलिए यह आपको हबल डीप फील्ड की तुलना में बहुत गहरे एकीकरण बनाने की अनुमति देता है।" एक बड़े एपर्चर के साथ गठबंधन करें, और यह दूरबीन अवलोकन की गहराई प्रदान करेगा जो पृथ्वी या अंतरिक्ष में किसी भी दूरबीन के साथ बेजोड़ होगा। एंजेल ने कहा, "इस दूरबीन की खासियत या ताकत है।"
तरल दर्पण का एक और उल्टा यह है कि वे कांच के एक बड़े, कठोर टुकड़े को बनाने, चमकाने और परीक्षण करके या छोटे टुकड़े बनाने के लिए एक मानक दर्पण बनाने की प्रक्रिया की तुलना में बहुत सस्ती हैं, जिन्हें पॉलिश करना, परीक्षण करना और फिर एक साथ शामिल होना बहुत सही रूप में। इसके अलावा, LMTs को महंगी mounts, समर्थन, ट्रैकिंग सिस्टम या एक गुंबद की आवश्यकता नहीं है।
एंजेल ने कहा, "जेम्स वेब टेलीस्कोप की कुल लागत एक मिलियन डॉलर से अधिक होने की उम्मीद है, जिसमें दर्पण पर मूल्य टैग एक मिलियन डॉलर के लगभग एक चौथाई के आसपास है।" "वह दर्पण 6 मीटर का है, इसलिए यदि हम उस तकनीक को अंतरिक्ष में और भी बड़े दर्पणों के पैमाने पर रखते हैं, तो हम अंततः बैंक को तोड़ने जा रहे हैं, और हम जीत गए? पॉलिश किए हुए दर्पण बनाने की वर्तमान तकनीक द्वारा उन्हें वहन करने में सक्षम नहीं हैं।" इसे अंतरिक्ष में ले जाना। ”
हालांकि 2 मीटर टेलीस्कोप एक प्रोटोटाइप होगा, फिर भी यह खगोलीय रूप से मूल्यवान होगा। "हम उन चीजों को कर सकते हैं जो स्पिट्जर स्पेस टेलीस्कोप और वेब टेलीस्कोप की तारीफ करते हैं, क्योंकि चंद्रमा पर 2 मीटर टेलीस्कोप उन दो टेलिस्कोपों के बीच के क्षेत्र को भर देगा।" एक 20 मीटर दर्पण JWST से 3 गुना अधिक रिज़ॉल्यूशन प्रदान करेगा, और एक वर्ष की तरह, लंबी अवधि के लिए "शटर" को खुला रखने या एकीकृत करने से, वस्तुओं को 100 बार बेहोश देखा जा सकता है। एक 100 मीटर दर्पण डेटा प्रदान करेगा जो चार्ट से दूर है।
चंद्रमा पर एलएमटी विकसित करने में चुनौतियों में से एक है प्लेटफॉर्म को सुचारू रूप से और स्थिर गति से स्पिन करने के लिए बीयरिंग बनाना। पृथ्वी पर एलएमटी के लिए एयर बियरिंग का उपयोग किया जाता है, लेकिन चंद्रमा पर कोई हवा नहीं है, यह असंभव है। एंजेल और उनकी टीम क्रायोजेनिक लेविटेशन बियरिंग को देख रही है, किस तरह की? चुंबकीय लेविटेशन ट्रेनों के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके घर्षण रहित गति प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है। परी ने कहा, “एक बोनस के रूप में, चंद्रमा पर कम तापमान के साथ आप बिना किसी ऊर्जा का खर्च किए बिना ऐसा कर सकते हैं क्योंकि आप एक अतिचालक चुंबक बना सकते हैं जो आपको एक लेविटेशन असर बनाने की अनुमति देता है जिसके लिए विद्युत शक्ति के निरंतर इनपुट की आवश्यकता नहीं होती है। "
एंजल ने बियरिंग्स को टेलिस्कोप का एक महत्वपूर्ण घटक कहा। एंजेल ने कहा, "हवा बनाने के लिए चंद्रमा पर हवा न होने के कारण, सटीकता की उस सीमा या आकार तक पहुंचने की कोई सीमा नहीं है, जिसकी आपको आवश्यकता है।
NIAC धन प्राप्त करने के बाद से परियोजना का एक विकास दूरबीन का स्थान है। प्रारंभिक प्रस्ताव में, एंजेल की टीम ने शेकलटन क्रेटर में चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव का पक्ष लिया। लेकिन उत्तरी ध्रुव वास्तव में एक्सट्रागैलेक्टिक अवलोकन के लिए बेहतर क्षेत्र प्रदान करता है, उन्हें एहसास हुआ, और एंजेल यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के स्मार्ट -1 चंद्र ऑर्बिटर से डेटा का इंतजार कर रहा है जो हाल ही में चंद्रमा के ध्रुवीय क्षेत्रों का सर्वेक्षण करना शुरू कर रहा है।
"ध्रुवीय क्षेत्रों में कुछ क्रेटर्स हैं जहां सूरज कभी रोशनी नहीं करता है और कभी जमीन को गर्म नहीं करता है," एंजेल ने कहा। “यह वहाँ बहुत ठंडा है, पूर्ण शून्य से बहुत ऊपर नहीं है। ऐसी शत्रुतापूर्ण परिस्थितियों में दूरबीन का निर्माण करने के बजाय, हम दूरबीन को उन दोनों ध्रुवों के शिखर पर बनाने का प्रयास करेंगे, जहाँ लगभग लगातार धूप होगी। इससे सौर ऊर्जा मिलेगी और वहां रहने वाले लोगों के लिए स्थितियां बेहतर होंगी। आपको बस इतना करना होगा कि सूरज को कभी भी टकराने से रोकने के लिए टेलिस्कोप के चारों ओर एक बेलनाकार मायलर स्क्रीन लगाई जाए और यह क्रेटरों के नीचे की तरह ठंडा हो जाए। "
अवरक्त अवलोकन के साथ, एक ठंडा दूरबीन अंतरिक्ष में ठंडा और बेहोश वस्तुओं को देखने में सक्षम होने के लिए महत्वपूर्ण है। निरपेक्ष शून्य (0 डिग्री केल्विन, -273 सी, -460 एफ) के पास दूरबीन होना आदर्श होगा। चूंकि पारा उन तापमानों पर स्थिर हो जाएगा, इसलिए परियोजना के लिए एक और चुनौती दर्पण के लिए स्पिन करने के लिए सही तरल मिल रही है। कुछ अभ्यर्थी इथेन, मीथेन और अन्य छोटे हाइड्रोकार्बन हैं, जैसे कि टाइटन पर पाए गए तरल पदार्थ जैसे ह्यूजेंस जांच, जो 14 जनवरी को शनि के सबसे बड़े चंद्रमा पर उतरा था।
"लेकिन ये तरल पदार्थ चमकदार नहीं हैं, इसलिए आपको यह पता लगाना होगा कि एल्यूमीनियम जैसी चमकदार धातु को सीधे तरल की सतह पर कैसे जमा किया जाए," एंजेल ने कहा। "आम तौर पर जब हम एक खगोलीय दूरबीन बनाते हैं तो हम शीशे को कांच से बाहर कर देते हैं, जो बहुत अधिक प्रतिबिंबित नहीं करता है और फिर आप कांच पर एल्यूमीनियम या चांदी को वाष्पित करते हैं। चंद्रमा पर हमें कांच के बजाय तरल पर धातु को वाष्पित करना होगा। ”
यह NIAC पुरस्कार के तहत अनुसंधान के प्रमुख क्षेत्रों में से एक है। प्रारंभिक अध्ययन में, एंजेल की टीम एक तरल पर एक धातु को वाष्पित करने में सक्षम रही है, हालांकि अभी तक आवश्यक ठंडे तापमान पर नहीं है। हालांकि, वे अब तक के परिणामों से प्रोत्साहित हैं।
एनआईएसी परियोजना के लिए एंजेल की टीम प्रायश्चित्त है, जिसमें यह एक अंतर्राष्ट्रीय सहयोग है, और एनआईएसी अंतर्राष्ट्रीय भागीदारों को निधि नहीं देती है। "ऐसा होता है कि कताई तरल दर्पण दूरबीन बनाने के लिए दुनिया के विशेषज्ञ पूरे कनाडा में हैं, इसलिए यह आवश्यक था कि अगर हम चंद्रमा पर ऐसा करने के बारे में सोच रहे हैं जो हम उन्हें लाते हैं," एंजेल ने कहा। "सौभाग्य से, वे अपने स्वयं के टिकट पर आए हैं, इसलिए बोलने के लिए, और परियोजना से उत्साहित हैं।"
टीम के कनाडाई सदस्य क्यूबेक के लावल विश्वविद्यालय से एमेनो बोर्रा हैं, जो 1980 के दशक की शुरुआत से एलएमटी पर शोध और निर्माण कर रहे हैं, और पॉल हिकसन, ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय से, जिन्होंने बोर्रा की मदद से 6 मीटर एलएमटी का निर्माण किया। वैंकूवर। अन्य सहयोगियों में ह्यूस्टन में टेक्सास विश्वविद्यालय में की मा शामिल हैं जो क्रायोजेनिक बीयरिंग पर एक विशेषज्ञ हैं, एरिज़ोना विश्वविद्यालय से वॉरेन डेविसन जो दूरबीन में एक मैकेनिकल इंजीनियरिंग विशेषज्ञ हैं, और स्नातक छात्र सुरेश शिवानंदम हैं।
NIAC 1998 में NASA के मिशनों को आगे बढ़ाने वाली अंतरिक्ष एजेंसी के बाहर लोगों और संगठनों से क्रांतिकारी अवधारणाओं को हल करने के लिए बनाया गया था। विजेता अवधारणाओं को चुना जाता है क्योंकि वे नासा के अनुसार "ज्ञात विज्ञान और प्रौद्योगिकी की सीमाओं को धक्का देते हैं" और "नासा मिशन के लिए प्रासंगिकता दिखाते हैं"। इन अवधारणाओं को विकसित होने में कम से कम एक दशक लगने की उम्मीद है।
एंजल का कहना है कि NIAC अवार्ड प्राप्त करना एक शानदार अवसर है। "हम निस्संदेह चरण II (NIAC फंडिंग के लिए) का प्रस्ताव लिखेंगे," उन्होंने कहा। “हमने चरण I के दौरान पहचान की है कि इस परियोजना में कुछ सबसे महत्वपूर्ण मुद्दे क्या हैं, और हमें अब कौन से व्यावहारिक कदम उठाने चाहिए। हमने कुछ प्रश्न खोले हैं, और कुछ सरल परीक्षण हैं जिन्हें हम यह देखने के लिए कर सकते हैं कि कोई शो स्टॉपर हैं या नहीं। "
चंद्र इंफ्रारेड वेधशाला को वास्तविकता बनाने में सबसे बड़ी बाधा, सबसे अधिक संभावना है, पूरी तरह से एंजेल के हाथों से बाहर। "चाँद विज्ञान करने के लिए एक बहुत ही दिलचस्प जगह है," एंजेल ने कहा। "हालांकि, यह नासा द्वारा चंद्रमा पर लौटने के लिए संसाधनों की पर्याप्त प्रतिबद्धता पर समर्पित है।" निश्चित रूप से, बड़े 20 या 100 मीटर दूरबीनों का निर्माण करने के लिए चंद्रमा पर एक मानवयुक्त उपस्थिति होनी चाहिए। "तो," एंजेल ने जारी रखा, "अपने विज्ञान को उस दिशा में रोककर, आप एक बहुत बड़े कुत्ते की पूंछ बन जाते हैं जिस पर आपका कोई नियंत्रण नहीं है"?
एंजेल को उम्मीद है कि नासा और अमेरिका स्पेस एक्सप्लोरेशन के लिए विजन की गति बनाए रख सकते हैं और चंद्रमा पर लौट सकते हैं। "मुझे लगता है कि अंततः अंतरिक्ष में बाहर जाना कुछ ऐसा है जो मनुष्यों को करने का आग्रह करता है और कुछ समय में करेगा," एंजेल ने कहा। “जब ऐसा होता है, तो हमें एक बार वहां आने के लिए दिलचस्प चीजें करना जरूरी होता है। हमें यह जानना होगा कि चंद्रमा पर जाने के लिए हमने इस ग्रह की सतह क्यों छोड़ी। हम खोज कर रहे हैं, हां, लेकिन हम न केवल चंद्रमा का पता लगा सकते हैं, बल्कि इसका उपयोग चंद्रमा से परे वैज्ञानिक अनुसंधान करने के लिए एक जगह के रूप में भी कर सकते हैं। मुझे लगता है कि बड़ी तस्वीर में ऐसा होना चाहिए। ”
नैन्सी एटकिंसन एक स्वतंत्र लेखक और नासा सौर मंडल के राजदूत हैं। वह इलिनोइस में रहती है।
