मंगल ग्रह के चंद्रमा फोबोस के लिए एक मिशन के लिए मामला बनाना

किसी भी अंतरिक्ष उत्साही से पूछें, और लगभग कोई भी कहेगा कि मानव जाति का अंतिम गंतव्य मंगल है। लेकिन नासा फिलहाल एक एस्टेरॉयड पर जाने की तैयारी कर रहा है। जबकि अंतरिक्ष एजेंसी का कहना है कि इसकी क्षुद्रग्रह पहल लोगों को मंगल ग्रह पर रखने के अंतिम लक्ष्य में मदद करेगी, क्या होगा यदि हम एक क्षुद्रग्रह में जाने के बजाय मंगल ग्रह के चंद्रमा फोबोस पर गए?

तीन प्रमुख ग्रह वैज्ञानिक इसमें शामिल हुए हैं एक नया पेपर ग्रह और अंतरिक्ष विज्ञान पत्रिका में मंगल ग्रह के चंद्रमाओं, विशेष रूप से फोबोस के लिए एक मिशन के मामले की व्याख्या करने के लिए।

वैज्ञानिकों का कहना है, 'सौर मंडल की खोज के लिए फोबोस शारीरिक, वैज्ञानिक और प्रोग्रामेटिक रूप से एक अद्वितीय स्थान रखता है।' इसके अलावा, चंद्रमा संभवत: सीटू संसाधनों का एक स्रोत हो सकता है जो भविष्य में मानव-मंगल अंतरिक्ष या मंगल ग्रह की सतह पर अन्वेषण का समर्थन कर सकता है। लेकिन एक नमूना वापसी मिशन पहले चंद्रमा की उत्पत्ति और श्रृंगार पर विवरण प्रदान कर सकता है।

मंगल ग्रह के चंद्रमा हैंपहेलियों, एक रहस्य में लिपटे, एक पहेली के अंदर। फोबोस और उसके भाई डीमोस ऐसा लगता है कि केवल दो क्षुद्रग्रहों को मंगल ग्रह द्वारा कब्जा कर लिया गया था, और वे आंतरिक सौर मंडल की अंतिम वस्तुएं हैं जिनका अभी तक एक समर्पित मिशन के साथ अध्ययन नहीं किया गया है। लेकिन क्या चन्द्रमाओं को फ्लाईबीज़ या सैंपल-रिटर्न के साथ खोजा जाना चाहिए? क्या हमें 'बूट्स या बॉट्स' पर विचार करना चाहिए?

फोबोस और डीमोस के लिए प्रकाशन और मिशन अवधारणाएं असंख्य हैं और दशकों से चली आ रही हैं। 'द वैल्यू ऑफ ए फोबोस सैंपल रिटर्न' के लेखक, मर्ची, ब्रिट और पीटर्स, फोबोस और डीमोस का पता लगाने के लिए क्यों और कैसे के सवालों की पूरी चौड़ाई का पता लगाते हैं।

डॉ. मुर्ची मंगल टोही ऑर्बिटर के प्रमुख अन्वेषक हैं क्रिस्म उपकरण, एक दृश्य/अवरक्त इमेजिंग स्पेक्ट्रोमीटर। वह जॉन हॉपकिंस की एप्लाइड फिजिक्स लैब के एक ग्रह वैज्ञानिक हैं ( एपीएल ) जो फोबोस मिशन को विकसित करने के प्रयासों में सबसे आगे रहा है। इसी तरह, सेंट्रल फ्लोरिडा विश्वविद्यालय के लेखक डॉ. ब्रिट और ब्राउन यूनिवर्सिटी के डॉ. पीटर्स ने फोबोस/डीमोस मिशन प्रस्तावों में एपीएल और जेपीएल के साथ भागीदारी की है।

मंगल ग्रह के चंद्रमा फोबोस की एक एमआरओ हायराइज छवि। 23 मार्च 2008 को लिया गया। फोबोस के आयाम 27 × 22 × 18 किमी हैं, जबकि डीमोस 15 × 12.2 × 11 किमी हैं। दोनों को 1877 में वाशिंगटन, डीसी में यूएस नेवल ऑब्जर्वेटरी में खोजा गया था (फोटो: NASA/MRO/HiRISE)

एपीएल वैज्ञानिक केवल फोबोस या डीमोस में रुचि रखने वाले नहीं हैं। जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी, एम्स रिसर्च सेंटर और सेटी संस्थान छोटे चंद्रमाओं के लिए कई मिशन भी प्रस्तावित किए हैं। नासा का हर केंद्र किसी न किसी स्तर पर शामिल रहा है।

लेकिन वास्तव में जमीन पर उतरने का एकमात्र मिशन रूसी अंतरिक्ष एजेंसी का फोबोस-ग्रंट है[ संदर्भ ]. रूसी मिशन 9 नवंबर, 2011 को शुरू किया गया था और दो महीने बाद प्रशांत महासागर में स्नान किया। प्रणोदन प्रणाली पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से बचने के लिए आवश्यक जलने को अंजाम देने में विफल रही और इसके बजाय, अंतरिक्ष यान को सक्रिय करने के हफ्तों के प्रयासों के बावजूद इसकी कक्षा क्षीण हो गई। लेकिन यह पूरी कहानी है।

रूस के नेतृत्व वाला मिशन फोबोस-ग्रंट का अंत अच्छा नहीं रहा; प्रशांत के तहत सटीक होना सूज जाता है। निडर रूसी वैज्ञानिक फोबोस-ग्रंट 2 के लिए दबाव बना रहे हैं, नमूना-वापसी के साथ एक बेहतर लैंडर। 2020 के लिए प्रस्तावित (क्रेडिट: CNES)

'फोबोस सैंपल रिटर्न का मूल्य' सबसे पहले मंगल के चंद्रमाओं की उत्पत्ति पर चर्चा करता है। कोई निश्चितता नहीं है। इस बात पर एक दृढ़ सहमति है कि पृथ्वी का चंद्रमा पृथ्वी के गठन के कुछ समय बाद ही पृथ्वी के साथ मंगल के आकार की वस्तु के टकराने से पैदा हुआ था। मंगल ग्रह के चंद्रमाओं के लिए यह सिर्फ एक संभावना है। मर्ची बताते हैं कि मंगल पर बड़े बेसिन और क्रेटर बनाने वाले प्रभावों ने फोबोस और डीमोस को जन्म दिया हो सकता है: इजेक्टा जिसने कक्षा हासिल की, एक अंगूठी बनाई और फिर छोटे निकायों में जमा हो गई। वैकल्पिक सिद्धांतों का दावा है कि मंगल ने आंतरिक या बाहरी सौर मंडल से चंद्रमाओं पर कब्जा कर लिया था। या वे मंगल ग्रह के साथ सह-अभिवृद्धि कर सकते थे सौर निहारिका . मर्ची और सह-लेखक प्रत्येक परिदृश्य की कठिनाइयों और निहितार्थों का वर्णन करते हैं। उदाहरण के लिए, यदि मंगल ग्रह द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, तो यह समझाना मुश्किल है कि उनकी कक्षाएँ 'समकालिक घूर्णन अवधियों के साथ निकट-वृत्ताकार और निकट-भूमध्यरेखीय' कैसे हो गईं।

उत्पत्ति के प्रश्न का उत्तर देने के लिए, पेपर उनकी प्रकृति के प्रश्नों की ओर मुड़ता है। मर्ची बताते हैं कि सीमित रचनात्मक ज्ञान उनके मूल के लिए कई संभावनाएं छोड़ देता है। वे जैसे लगते हैं डी-प्रकार के क्षुद्रग्रह बाहरी क्षुद्रग्रह बेल्ट का। हालांकि, मंगल ग्रह के चंद्रमा बहुत शुष्क हैं, पानी से रहित हैं, कम से कम उनकी सतहों पर जैसा कि कागज में विस्तार से चर्चा की गई है। नासा और ईएसए अंतरिक्ष यान द्वारा फोबोस और डीमोस के फ्लाईबाई उनकी संरचना या संरचना की किसी भी स्पष्ट तस्वीर को चित्रित करने के लिए अपर्याप्त हैं, अकेले उनकी उत्पत्ति, मर्ची और सह-लेखक बताते हैं।

यदि चन्द्रमाओं पर कब्जा कर लिया गया तो उनकी रचनाएँ मंगल से भिन्न हैं; हालांकि अगर वे मंगल के साथ या उससे जुड़े हैं, तो वे बनाते समय प्रारंभिक मंगल के साथ या क्रमशः मंगल ग्रह के क्रस्टल सामग्री से समान रचनाएं साझा करते हैं।

पेपर कुछ विस्तार से उस समस्या का वर्णन करता है जो अरबों वर्षों के मंगल ग्रह के धूल के संचय को प्रस्तुत करता है। जब भी मंगल किसी बड़े क्षुद्रग्रह से टकराता है, मलबे का एक बादल अंतरिक्ष में प्रक्षेपित होता है। कुछ वापस ग्रह पर गिर जाते हैं लेकिन बहुत कुछ कक्षा में समाप्त हो जाता है। हर बार, कुछ मलबे फोबोस और डीमोस से टकराते थे; मर्ची 'गवाह प्लेट' शब्द का उपयोग यह वर्णन करने के लिए करता है कि मंगल ग्रह के लिए दो चंद्रमा क्या हैं। मंगल ग्रह की सतह को ढकने वाले प्रभावों से मंगल ग्रह की सामग्री और सामग्री का भी संचय होता है। फोबोस की फ्लाईबाई छवियां मंगल के समान एक लाल रंग की सतह दिखाती हैं, और सतह के साथ कई ट्रैक जैसे कि गुजरती हुई वस्तुएं टकराती हैं, हल करती हैं या लुढ़कती हैं। हालाँकि, लाल रंग का रंग सौर प्रवाह से अरबों वर्षों में अपक्षय हो सकता है।

रचना के प्रश्नों के साथ पेपर जारी है और चंद्रमा मेकअप और उत्पत्ति को समझने के लिए मिलनसार मिशन कैसे आगे बढ़ सकते हैं, हालांकि, यह नमूना वापसी है जो वितरित करेगा, भुगतान गंदगी। नासा और ईएसए इंजीनियरों ने मंगल पर उड़ने, परिक्रमा करने और उतरने वाले उपकरणों को सिकोड़ने और हल्का करने के लिए कितनी अच्छी तरह काम किया है, इसके बावजूद फोबोस का एक नमूना पृथ्वी पर प्रयोगशालाओं में लौटाने से कहीं अधिक विस्तृत विश्लेषण की अनुमति मिलेगी।

स्पेसएक्स और एलोन मस्क का दावा है कि वे 2030 से पहले मंगल पर मानव उड़ान को माउंट करेंगे। कई अन्य 2040 से पहले मानव उड़ानों की उम्मीद के साथ कम आशावादी बने हुए हैं। (चित्र: टोटल रिकॉल, 1990, प्रारंभिक कलाकार चित्रण c.1950s)

साइंस फिक्शन लेखकों और मिशन डिजाइनरों ने फोबोस की कल्पना की है, विशेष रूप से, मंगल ग्रह के मानव अन्वेषण और उपनिवेशीकरण के लिए एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में। एक उल्लेखनीय समकालीन काम किम स्टेनली रॉबिन्सन द्वारा 'रेड मार्स' है; हालांकि, कहानी रेखा स्पेस शटल की सेवानिवृत्ति के कारण दिनांकित है और बाहरी टैंक रॉबिन्सन उपनिवेशीकरण पोत बनाने के लिए क्लस्टर किए गए हैं। जबकि मर्ची एट अल द्वारा यह पेपर । विशुद्ध रूप से वैज्ञानिक है, कथा लेखकों ने इस समझ का उपयोग किया है कि फोबोस पृथ्वी से मंगल की सतह की तुलना में कहीं अधिक आसान है (नीचे डेल्टा-वी चार्ट देखें)।

पृथ्वी से परे स्थानों की यात्रा करने के लिए आवश्यक सीढ़ी-कदम ऊर्जा को दर्शाने वाला आरेख। डेल्टा-V एक गंतव्य तक पहुँचने के लिए आवश्यक किमी/सेकंड की गति है। जैसा कि दिखाया गया है, डेल्टा-बनाम संचयी हैं। ध्यान दें कि मंगल की सतह तक पहुंचने के लिए फोबोस से आगे 5 किमी/सेकंड का अतिरिक्त समय लगता है; मंगल के चंद्रमाओं की यात्रा करने का एक प्रमुख कारण। (क्रेडिट: विकिपीडिया, डेल्टा-वी)

फोबोस, 9,400 किलोमीटर (5,840 मील), और डीमोस, 23,500 किमी (14,600 मील) पर परिक्रमा करते हुए, मंगल के ऊपर ईडीएल आतंक के 7-विषम मिनटों की आवश्यकता से बचा जाता है - प्रवेश, वंश और लैंडिंग - और खुद को बाहर खींच रहा है। मंगल ग्रह का गुरुत्वाकर्षण अच्छी तरह से पृथ्वी पर लौटने के लिए। इसके अलावा, फोबोस को भौतिक संसाधन के रूप में उपयोग करने में रुचि है - पानी, रॉकेट ईंधन या निर्माण सामग्री के लिए सामग्री। 'फोबोस सैंपल रिटर्न का मूल्य' अंतरिक्ष यात्रियों के लिए एक संसाधन के रूप में फोबोस की क्षमता पर चर्चा करता है - 'इन सीटू रिसोर्स यूटिलाइजेशन' (ISRU), इसकी संरचना के संदर्भ में, कैसे सौर प्रवाह ने पानी के चंद्रमाओं को शुद्ध किया हो सकता है या कैसे मंगल ग्रह का प्रभाव मलबे खोजकर्ताओं के लिए अधिक रुचि और मूल्य की सामग्री को कवर करता है।

इतने सारे सवालों और रुचियों के साथ, कौन से मिशन प्रस्तावित और खोजे गए हैं? मर्ची पेपर आधा दर्जन मिशनों का वर्णन करता है लेकिन कई अन्य हैं जिनकी कल्पना की गई है और कई दशकों में कुछ स्तर पर प्रस्तावित किया गया है।

वर्तमान में, कम से कम एक मिशन सक्रिय रूप से धन का पीछा कर रहा है। SETI और एम्स ने 'फोबोस एंड डीमोस एंड मार्स एनवायरनमेंट' का प्रस्ताव रखा ( पैड्मी ) डॉ. पास्कल ली के नेतृत्व वाला मिशन इसके लिए प्रतिस्पर्धा कर रहा है डिस्कवरी प्रोग्राम वित्त पोषण। इस तरह की परियोजनाओं की लागत $425 मिलियन या उससे कम होनी चाहिए और 3 साल से कम समय में लॉन्च करने में सक्षम होना चाहिए। वे एक पर 2018 की लॉन्च तिथि का प्रस्ताव कर रहे हैं स्पेसएक्स फाल्कन 9 . PADME मिशन डिजाइन एम्स का पुन: उपयोग करेगा लेडी हार्डवेयर और विशेषज्ञता, हालांकि, मर्ची और सह-लेखकों का तर्क है कि यह अब तक नहीं जाता है - फोबोस से एक नमूना लौटा रहा है। PADME फोबोस के साथ एक सिंक्रोनाइज़्ड ऑर्बिट में बनाए रखेगा और फिर डीमोज़ फ़ो रिपीट फ्लाईबाईज़। इस मिशन पर $300 मिलियन की लागत आने की संभावना है। स्टारडस्ट , 1999 में लॉन्च किए गए अपने सैंपल रिटर्न कैप्सूल के कारण एक प्रासंगिक मिशन और इसकी लागत 2012 में मिशन के अंत तक समान स्तर तक पहुंचने की संभावना थी।

रूसी अंतरिक्ष एजेंसी फोबोस-ग्रंट 2 के लिए धन हासिल करने का प्रयास कर रही है, लेकिन संभावित लॉन्च की तारीखों को वापस ले जाया जा रहा है - 2020, 2022, और अब संभवतः 2024।

लॉकहीड-मार्टिन विकसित सैंपल-रिटर्न कैप्सूल के अंदर स्टारडस्ट के नमूने की वापसी। यूटा रेगिस्तान में सफल लैंडिंग पर यहां देखा गया। (क्रेडिट: नासा/स्टारडस्ट)

इसके अतिरिक्त, इस पत्र के प्रत्येक लेखक के पास वर्णित मिशन प्रस्ताव हैं। डॉ. पीटर्स, जेपीएल, और लॉकहीड मार्टिन प्रस्तावित अलादीन मिशन; एपीएल में डॉ. ब्रिट, लॉकहीड-मार्टिन के साथ, ने भी मिशन का प्रस्ताव रखा गुलिवर ; दोनों स्टारडस्ट नमूना-वापसी कैप्सूल (फोटो, ऊपर) का फिर से उपयोग करेंगे। डॉ. मुर्ची ने अपनी एपीएल/जेपीएल मिशन अवधारणा का भी वर्णन किया, जिसे कहा जाता है मर्लिन (मंगल-चंद्रमा अन्वेषण, टोही और उतरा जांच)।

फोबोस और डीमोस अंतिम दो हैं जिन्हें कोई आंतरिक सौर मंडल की प्रमुख वस्तुएं कहेगा जिनके पास अन्वेषण के समर्पित मिशन नहीं हैं। क्षुद्रग्रह बेल्ट के कई निकायों को फ्लाईबाई के साथ लक्षित किया गया है और भोर अपने दूसरे लक्ष्य के करीब है, क्षुद्रग्रहों में से सबसे बड़ा, सेरेस।

इसलिए जल्द ही बाद में, किसी देश (जरूरी नहीं कि संयुक्त राज्य अमेरिका) से एक अंतरिक्ष यान मंगल ग्रह के चंद्रमाओं को लक्षित करेगा। लक्षित फोबोस/डीमोस मिशन में फ्लाईबाई मिशन और एक या अधिक नमूना-वापसी मिशन दोनों शामिल होने की संभावना है। डिस्कवरी कार्यक्रम में नमूना-वापसी के साथ अमेरिका के नेतृत्व वाला मिशन दोनों मानदंडों को पूरा करने के लिए तनावपूर्ण होगा - $ 425 मिलियन लागत कैप और 3 साल की विकास अवधि।

लॉकहीड-मार्टिन (एलएम) स्टारडस्ट डिज़ाइन का उपयोग करने वालों के पास लागत और समय की बचत के लिए पुन: उपयोग के लिए एक सिद्ध वापसी कैप्सूल और अंतरिक्ष यान बसें (संरचना, तंत्र और एवियोनिक्स) हैं। इसमें एलएम उड़ान सॉफ्टवेयर की पांच पीढ़ियां शामिल हैं जो मार्स ओडिसी/जेनेसिस/स्पिट्जर से लेकर अब मावेन तक मिशन सफलताओं की अविश्वसनीय विरासत रखती हैं।

इस पत्र के लेखकों के सभी तीन प्रस्तावों को फिर से संशोधित किया जा सकता है और फिर से प्रस्तावित किया जा सकता है और एक दूसरे के खिलाफ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं। तीनों लॉकहीड-मार्टिन के पिछले डिजाइनों का उपयोग कर सकते थे। इस पत्र को लिखने में सहयोग एक संकेतक हो सकता है कि वे सेना में शामिल होंगे, अवधारणाओं को जोड़ेंगे, और एक नासा के नेतृत्व वाली परियोजना पर जांचकर्ता पदों को साझा करेंगे। संघीय डॉलर के लिए संघर्ष एक कठिन, कड़ी लड़ाई है और अंतरिक्ष शटल के बाद एक नया मुकाम हासिल करने के लिए संघर्ष कर रहे मानव अंतरिक्ष यान कार्यक्रम के साथ, अंतर-ग्रहीय मिशनों के लिए डॉलर बहुत प्रतिस्पर्धी बने रहने की संभावना है। हालांकि, ऐसा प्रतीत होता है कि अगले दस वर्षों के भीतर फोबोस-डीमोस मिशन की संभावना है।

आगे की पढाई:

'फोबोस सैंपल रिटर्न का मूल्य' , स्कॉट एल. मर्ची, डेनियल टी. ब्रिट, कार्ले एम. पीटर्स, प्लैनेटरी एंड स्पेस साइंस, 1 नवंबर 2014

यूएस नेवल ऑब्जर्वेटरी, ग्रेट 26″ रेफ्रेक्टर टेलीस्कोप

विगत ब्रह्मांड आज की कहानी, 'फाइंडिंग फोबोस: डिस्कवरी ऑफ ए मार्टियन मून'