Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

बिल Nye की लाइटसेल: विज्ञान-फाई रियल बनाना

नागरिक अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए लगातार बाधाओं में से एक को हल करने की खोज

फोटो: जोश फैलाना

7 जून को, बाजा कैलिफ़ोर्निया, मेक्सिको के ऊपर आकाश में, एक छोटा सा उपग्रह खुला और एक विस्तृत, पतली माइलर झिल्ली का विस्तार हुआ, जैसे एक जिज्ञासु फूल खिल रहा है, या उसके कोकून से उभरने वाली एक अंतरिक्ष-उड़ान तितली है। एटलस वी पर, दो चरणों में, 190 फीट के विस्तार योग्य पेलोड के साथ रॉकेट लॉन्च किया गया था, लाइटसैल ने 18 दिनों के लिए ग्रह के चारों ओर 350 और 700 किमी के बीच एक कक्षा में मुफ्त गिरावट में, निष्क्रिय, तैरता था। यह दशकों के प्रयास की परिणति थी, और वैज्ञानिकों और पर्यवेक्षकों के एक संबंधित दल ने बग्स पर काम किया और इसके स्थान को ट्रैक किया।

फोटोज: एफ स्कॉट शेफर

बिल ने - उन्हें विज्ञान पुरुष की प्रसिद्धि - ट्वीट करने की जल्दी थी: "सेल ने तैनात कर दिया है!" हालांकि, सौर सेल को लॉन्च करने का प्रयास प्लैनेटरी सोसायटी के सीईओ के रूप में पहले से मौजूद Nye के कार्यकाल के लिए किया गया था, लेकिन यह उसके लिए धन्यवाद था कि लाइटसैल पहुंच गया आकाश - और अंतरिक्ष उत्साही के एक नई पीढ़ी के दिल और दिमाग। यह परियोजना प्रबंधक डौग स्टीटसन के अनुसार, एक महत्वपूर्ण कदम है: अंतरिक्ष वाहनों के लिए प्रणोदन की एक कॉम्पैक्ट, सस्ती, अनिश्चितकालीन आपूर्ति - और नासा के आकार के अंतरिक्ष यान का प्रतिनिधित्व नहीं करता है।

"अंतरिक्ष का डेमोक्रेटाइजेशन वास्तव में पृथ्वी से परे उन छोटे अन्वेषण अंतरिक्ष यान को भेजने में सक्षम होने की क्षमता है, जो कुछ ऐसा है जो वास्तव में, पहले संभव नहीं है," स्ट्रेट्सन कहते हैं।

सौर सेलिंग तकनीक के साथ, स्टेटसन बताते हैं, पृथ्वी की कक्षा से परे छोटे (सस्ते) अंतरिक्ष यान भेजना संभव नहीं होगा। "छोटे संगठनों, विश्वविद्यालयों, छात्र समूहों, गैर-लाभकारी संस्थाओं, जैसे चीजें एक दिन की कल्पना कर सकती हैं, जैसे कि वास्तव में चंद्रमा, या पृथ्वी क्षुद्रग्रह, या मंगल ग्रह के पास भेजने के लिए अपने स्वयं के इंटरप्लेनेटरी अन्वेषण अंतरिक्ष यान हो सकते हैं।"

 

यह अपने आप को अंतरिक्ष प्रक्रियाओं करता है

लाइट्स होने के लिए Nye, Stetson, और The Planetary Society ने किकस्टार्टर, साथ ही CubeSats और microcontrollers जैसी आधुनिक तकनीक का लाभ उठाया। 18.4 '× 18.4 packed पाल को मानक, 3U-आकार के क्यूबसैट मामले में फिट होने के लिए एक रोटी के आकार के रूप में पैक किया जाता है, और एक नियंत्रित तरीके से तैनात किया जाता है ताकि पतले, 4.5 माइक्रोन के अलावा चीर न करें।

एक बार अनफिट हो जाने के बाद, लाइटसैल ने रेन्ड्री पर जलने से पहले बमुश्किल एक हफ्ते के लिए कक्षा में बने रहे। आखिरकार, यह सिर्फ तैनाती परीक्षण करने के लिए एक परीक्षण रन था। अपने उच्चतम - अभी भी कम-पृथ्वी की कक्षा में - पाल अभी भी बहुत ज्यादा खींच के अधीन था, वायुमंडल के लिए धन्यवाद, सौर धक्का का लाभ उठाने के लिए। अगले साल, द प्लैनेटरी सोसाइटी ने एक समान पाल शुरू करने की योजना बनाई है, लेकिन लगभग 800,000 फीट - आईएसएस की आधी से अधिक ऊंचाई - जहां यह वास्तव में सौर हवा पर पाल करने में सक्षम होगा। जैसा कि यह पृथ्वी की परिक्रमा करता है, जमीन पर चालक दल अपने अभिविन्यास को समायोजित करेगा, एक गति पहिया का उपयोग करके इसे सौर फोटॉन धारा से निपटने के लिए, या इसके साथ चलाएगा। यदि यह ठीक हो जाता है, तो अगला संस्करण छह महीने तक सक्रिय रहेगा, अंततः इसकी गति नियंत्रित नहीं होने पर एक बार फिर से खोलना होगा।

 

प्रपोजल प्रॉब्लम

क्या तुम सुन रहे हो? लाइटसेल प्रोजेक्ट के साथ जुड़ने के सबसे आसान तरीकों में से एक (द प्लैनेटरी सोसाइटी में शामिल होने से अलग) इसे ट्रैक करना है क्योंकि यह ओवरहेड हो जाता है। 2015 के उपग्रह की यात्रा के दौरान, समाज ने टेलीस्कोप, कैमरा और रेडियो के माध्यम से पाल को ट्रैक करने के लिए समुदाय को सक्रिय रूप से प्रोत्साहित किया। द प्लैनेटरी सोसाइटी के प्रोजेक्ट मैनेजर डग स्टेटसन कहते हैं, "वे हमारे लिए बहुत मददगार थे, बस अंतरिक्ष यान को ट्रैक करने और टेलीमेट्री प्राप्त करने में सक्षम होने में सक्षम थे।" "यह अच्छा डेटा था जो महत्वपूर्ण था।" यह केवल उपग्रह की स्थिति को ध्यान में रखते हुए अधिक है। बीकन पैकेट सेट किए गए उपग्रह को केवल जॉर्जिया टेक और कैल पॉली पर नहीं गिराते हैं; ऑस्ट्रेलिया, जापान, अर्जेंटीना, द नीदरलैंड्स के श्रोताओं, और लाइटसैल के स्वास्थ्य और स्थिति के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त की। 2016 के मिशन के दौरान, सितंबर के लिए योजना बनाई गई, द प्लैनेटरी सोसाइटी, जेसन डेविस, जो समाज के डिजिटल संपादक है, के अनुसार आगे नागरिक वैज्ञानिकों और पर्यवेक्षकों को एकीकृत करने का प्रयास करेगी। वे एक मिशन नियंत्रण केंद्र चलाते हैं जो आपको यह जानने में मदद करेगा कि लाइटसेल कब गुजर रहा है, और उसे कहां देखना है। यदि आप इसे स्वयं आज़माना चाहते हैं, तो निम्न में से एक या अधिक को चुनें, और ब्लास्ट करें: A: मिशन कंट्रोल पेज पर स्थान की ओर अपना दूरबीन या लंबे समय तक एक्सपोज़र कैमरा संरेखित करें या प्लैनेटरी सोसाइटी टू-लाइन एलिमेंट को ट्रैकिंग में इनपुट करें सॉफ्टवेयर। B: LISTEN लाइटसैल से रेडियो सिग्नल रिकॉर्ड करने के लिए एक ग्राउंड स्टेशन स्थापित करें। मुफ्त कंप्यूटर सॉफ्टवेयर और एक सस्ती सॉफ्टवेयर-परिभाषित रेडियो यूएसबी रिसीवर का उपयोग करके उपग्रह आवृत्तियों को प्राप्त करें। C: RELAY द प्लैनेटरी सोसाइटी को बताएं कि आपने क्या देखा।

लाइटसेल, इस वर्ष की लॉन्च और अगले वर्ष की नियंत्रणीय उड़ान दोनों में से किसी एक के लिए एक विशेष उन्नति का प्रतिनिधित्व करता है, जो अंतरिक्ष में अपने स्वयं के प्रयोगों को चलाना चाहता है। CubeSats और नियंत्रण प्रौद्योगिकी के लघुकरण के बीच (देखें "स्पेस चेस," बनाना: वॉल्यूम 46), अपने प्रयोगों को कक्षा में लाना पहले से कहीं ज्यादा आसान है। (अभी भी आसान नहीं है, कई इंगित करेंगे। बस ईजीएर।) जो कुछ आसान हो गया है, वह उन्हें एक बार वहाँ ले जाने के बाद उन्हें घुमा रहा है।

"असली सीमा प्रणोदन है, क्योंकि आम तौर पर, प्रणोदन बहुत भारी है," स्टेसन कहते हैं। "और वह जहां लाइटसैल में आता है। यह एक क्यूबसैट के अंदर अपने स्वयं के आंतरिक प्रणोदन के अंदर डालने का मौका है।"

पारंपरिक प्रणोदन रासायनिक रहा है - यानी, ईंधन आधारित - और अभी भी लाइटसैल और अन्य सौर पालों को अंतरिक्ष में उठाने के लिए आवश्यक है। हालांकि यह त्वरित त्वरण प्रदान करता है, ईंधन भारी है और इसका उपयोग किया जाता है। एक सौर सेल के साथ, त्वरण फोटॉनों से आता है - जिसमें ऊर्जा और गति होती है - एक परावर्तक सतह से टकराती है और गति के छोटे बिट्स को इसमें स्थानांतरित करती है। पाल धीरे-धीरे बढ़ता है, लेकिन अनिश्चित काल के लिए, यह चरम लंबी दूरी और हल्के, कम लागत वाले मिशनों के लिए आदर्श बनाता है।

वास्तव में, लाइटसेल कोई नई अवधारणा नहीं है। इसके विपरीत: जैसे ही अंतरिक्ष प्रणोदन जाता है, सौर नौकायन खगोलविदों और इंजीनियरों के सबसे सम्मानित लक्ष्यों में से एक है, जो गैलीलियो के रूप में वापस डेटिंग करता है।अंतरिक्ष के साथ एक नई पीढ़ी का प्रेम संबंध हमारे माता-पिता के युग में वापस इतिहास के चक्रीय वक्र को दर्शाता है, जब यू.एस., यूएसएसआर और नासा ने आकाश में पैसा फेंक दिया था और कुछ भी संभव था। यह अभी भी है - यह सिर्फ बहुत कम खर्च करता है। लाइटसैल के लिए, द प्लैनेटरी सोसाइटी का अनुमान लगभग $ 5.5 मिलियन है, जिसे ज्यादातर निजी दान और अनुदान के माध्यम से उठाया गया था, और एक मिलियन-डॉलर-प्लस किकस्टार्टर द्वारा ऑफसेट किया गया था जो कि ट्रायल रन के साथ मेल खाता था। (कम लागत एक सापेक्ष शब्द है जब हम अंतरिक्ष के बारे में बात कर रहे हैं।)

"यह हमेशा ऐसा होता है कि जब तक उस तरह की तकनीक को कक्षा में प्रदर्शित नहीं किया जाता है, तब तक यह मुख्यधारा में नहीं पहुंचता है," स्टेटसन कहते हैं। "नासा जैसे संगठन सौर मंडल के मिशनों में बड़ी मात्रा में धन लगाने के लिए तैयार नहीं होंगे, जब तक कि वे प्रमुख प्रौद्योगिकियां साबित नहीं होती हैं।"

यह गैप प्लैनेटरी सोसाइटी को भरने का इरादा रखता है, और लाइटसैल के लिए अंतिम लक्ष्य। 2016 का संस्करण इंटरप्लेनेटरी नहीं है, न ही इसका कोई विशेष मिशन होगा। यह अवधारणा के प्रमाण के रूप में कार्य करेगा, इस बारे में जानकारी रिले करने पर कि फोटॉन उस पर कार्य करते समय पाल कैसे चलता है।

फोटो: लॉरेन रॉबर्ट्स

 

एक कॉस्मेटिक FIX

25 दिनों की कक्षा में बिताए लाइटशेल विजय और नुकसान की एक श्रृंखला से भरे हुए थे। याद है कि नियंत्रित तैनाती? यह आम हार्डवेयर पर चलता था। डिजाइनर क्रिस बिड्डी ने एक ग्रहों के गियर सेट के साथ ब्रशलेस डीसी मोटर्स का इस्तेमाल किया, जो एलेक्स डियाज़ द्वारा संचालित पीआईसी नियंत्रक द्वारा संचालित था। हॉल इफेक्ट सेंसर ने तैनाती को ट्रैक किया ताकि ऑपरेटर जान सकें कि यह कितनी दूर तक बढ़ा है, और एक कीड़ा गियर ने निष्क्रिय समय के दौरान इसे रखा।

लेकिन काम करने के लिए एक नियंत्रित तैनाती के लिए, आपको इसे नियंत्रित करने में सक्षम होने की आवश्यकता है। और पहली चीज़ जो हुई वह थी लाइटशेल का संचार अंधेरा हो गया। यह डेटा पैकेट घर भेजते समय जम जाता है - मौत की नीली स्क्रीन के बराबर उपग्रह या खूंखार कताई बीच गेंद। जमीन पर मौजूद इंजीनियर्स पावर बटन को ठीक से पकड़ नहीं सकते हैं, लेकिन हर बार जब सैटेलाइट कैल पॉली या जॉर्जिया टेक से गुजरती है - तो द प्लेनेटरी सोसाइटी के साथ भागीदारी करने वाले दो स्कूलों - टीम ने एक रिबूट कमांड भेजा।

आठ दिन बाद, लाइटसेल ने फिर से डेटा भेजना शुरू कर दिया, हालांकि ऐसा लगता है कि यह धरती के प्रयासों के कारण नहीं था। इसके बजाय, रिबूट एक आवारा ब्रह्मांडीय किरण की वजह से था, जो उपग्रह के इलेक्ट्रॉनिक्स को आश्चर्यजनक नियमितता के साथ हड़ताल करता है।

"फ़ोटो या यह नहीं हुआ" सिद्धांत पर काम करते हुए, लाइटसेल ने एक समय में, थोड़े समय के लिए गारबेज घर भेजना शुरू कर दिया, हर बार जब यह कैल पॉली या जॉर्जिया टेक पास हुआ। फिर, बाहरी पैनल खुले होने के बाद, इसने कम बैटरी संकेत दिया और फिर से चुप हो गया।

"यह सुनिश्चित करने के लिए एक रोलर कोस्टर था," बिड्डी कहते हैं। "आप सप्ताहांत में सोच में पड़ जाते हैं, यार, यह नहीं बना। ऐसे बुमराह। और फिर मुझे एक ऑपरेटर से एक पाठ या कुछ कहा गया, अरे, यह वापस आ गया है। "

बढ़ती हुई

लाइटसेल की खुद की यात्रा की तरह, लेकिन दिनों के बजाय दशकों में विस्तारित, द प्लैनेटरी सोसाइटी के प्रक्षेपवक्र संघर्षों से भरा एक लंबा नारा है, विफल रहता है, और झूठी शुरुआत होती है। कार्ल सागन, लुई फ्रीडमैन और ब्रूस मरे द्वारा 1980 में स्थापित क्योंकि नासा ने अपने स्वयं के सौर पाल के लिए योजनाओं को खत्म कर दिया, समाज अपने खोजपूर्ण अंतरिक्ष अभियानों को आगे बढ़ाने के लिए निजी धन पर निर्भर है। (यह सर्च फॉर एक्स्ट्राटेरेस्ट्रियल इंटेलिजेंस या SETI, और प्लैनेटरी डिफेंस एस्टेरॉइड ट्रैकिंग के लिए जिम्मेदार संगठन भी है।) इसलिए जब फंडिंग गिर गई या लॉन्च हो गई तो स्थगित हो गई, या लिफ्टऑफ के बाद भी विस्फोट हो गया - एक 2005 का सेल खो गया जब कॉस्मॉस 1 रॉकेट। यह विस्फोट हो गया था - परियोजना बैठ गई, तकनीकी और समाजशास्त्रीय प्रगति और धन की प्रतीक्षा में इतनी धूल इकट्ठा नहीं हुई।

किकस्टार्टर, क्यूबसैट और साइंस गाइ ने ओम्फ प्रदान किया। और अंतरिक्ष में, लाइटसेल की बैटरी स्थिर हो गई, और टीम ने तैनाती शुरू की। अगले कुछ दिनों में, उपग्रह ने धीरे-धीरे तस्वीरों को वापस दिखाते हुए संकेत दिया कि यह वास्तव में बाहर फैला था। फिर, कुछ दिनों बाद इसकी कक्षा पूरी तरह से खराब हो गई और लाइटसेल विघटित हो गया। मृत्यु का समय: १:२३ बजे ईडीटी, १५ जून, २०१५। लाइटसैल टू, लॉन्च का समय: सितंबर २०१६ आ रहा है।

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