नासा का दृढ़ता रोवर: अब तक का सबसे महत्वाकांक्षी अंतरिक्ष मिशन?

जब मंगल की खोज की बात आती है, तो नासा को किसी भी अन्य एजेंसी की तुलना में अधिक सफलता प्राप्त होती है। इस सप्ताह, वे प्राचीन जीवन के साक्ष्य की खोज जारी रखने के लिए मंगल ग्रह की सतह पर एक और परिष्कृत रोवर उतारने का प्रयास करेंगे। मंगल दृढ़ता रोवर गुरुवार, 18 फरवरी को मंगल ग्रह पर उतरेगा, और यह अपने साथ कुछ बहुत ही महत्वाकांक्षी प्रौद्योगिकियां ला रहा है।

संयुक्त राज्य अमेरिका के बारे में आपकी जो भी राय है, आपको दुनिया की प्रमुख अंतरिक्ष अन्वेषण एजेंसी के रूप में नासा की स्थिति को स्वीकार करना होगा। अंतरिक्ष अन्वेषण में लगे ईएसए या दुनिया भर के मनुष्यों के अन्य समूहों के खिलाफ यह कोई मामूली बात नहीं है। लेकिन नासा शीर्ष पर है।

वे मंगल ग्रह पर रोवर उतारने वाले अकेले हैं, उनमें से चार वास्तव में हैं। चंद्रमा पर किसी व्यक्ति को उतारने वाले वे अकेले हैं, वास्तव में उनमें से 12 हैं। और वे सौर मंडल से अंतरिक्ष यान भेजने वाले अकेले हैं, उनमें से दो वास्तव में हैं।

अपोलो 11 लॉन्च अमेरिकी ध्वज ने 16 जुलाई, 1969 को पहला चंद्र लैंडिंग मिशन, अपोलो 11 के प्रक्षेपण की शुरुआत की। नासा ने सबसे पहले लोगों को चंद्रमा पर रखा था, और अब तक केवल वही थे। और जो कुछ भी होता है, वह एक महत्वाकांक्षी, विजयी मिशन था। क्रेडिट: नासा

NS दृढ़ता रोवर मंगल ग्रह पर नासा की अन्य सभी सफलताओं पर आधारित है। साथ ही, यह जटिलता के स्तर को ऊपर उठा रहा है। तो अब यह पूछने का एक अच्छा समय है: क्या दृढ़ता रोवर अब तक का सबसे महत्वाकांक्षी अंतरिक्ष मिशन है? चांद के उतरने से भी ज्यादा महत्वाकांक्षी?

हालांकि इसका कोई पूरी तरह से वस्तुनिष्ठ उत्तर नहीं है, हमें लगता है कि इसका उत्तर हां हो सकता है। यहाँ पर क्यों।

इसे किसी सहायता लैंडिंग की आवश्यकता नहीं है

रॉकेट पर अंतरिक्ष में चीजों को लॉन्च करना इस दिन और उम्र में एक तरह का हो-हम है। इतना कि जब कोई रॉकेट सफल होने के बजाय उड़ा देता है तो यह चौंकाने वाला होता है। तो दृढ़ता का प्रक्षेपण 'कुछ खास नहीं' था यदि आप जानते हैं कि हमारा क्या मतलब है। यह सब योजना के अनुसार हुआ, और मंगल ग्रह पर क्रूज भी इसका विशिष्ट असमान मामला था।

नासा के मार्स 2020 पर्सिएरेंस रोवर के साथ एक यूनाइटेड लॉन्च एलायंस एटलस वी रॉकेट, फ्लोरिडा में नासा के कैनेडी स्पेस सेंटर से केप कैनावेरल एयर फ़ोर्स स्टेशन, गुरुवार, 30 जुलाई, 2020 को स्पेस लॉन्च कॉम्प्लेक्स 41 से लॉन्च हुआ। दृढ़ता रोवर नासा के मार्स एक्सप्लोरेशन प्रोग्राम का हिस्सा है, जो लाल ग्रह के रोबोटिक अन्वेषण का एक दीर्घकालिक प्रयास है। फोटो क्रेडिट: (नासा / जोएल कोव्स्की)

मंगल ग्रह पर उतरना वह जगह है जहाँ ग्रेवी ढेलेदार हो सकती है। शब्द ' मंगल श्राप 'कुछ नहीं के लिए मौजूद नहीं है। कई लोगों ने लाल ग्रह पर उतरने की कोशिश की है, लेकिन कुछ ही सफल हुए हैं। ज्यादातर नासा मिशन।

जैसे-जैसे तकनीक आगे बढ़ती है, मंगल ग्रह पर अंतरिक्ष यान को उतारना आसान होता जाना चाहिए। एक तरह से, ऐसा नहीं है। क्योंकि तकनीक जितनी बेहतर होती जाती है, उतना ही हम उसे नई चीजें करने के लिए प्रेरित करते हैं, जिसमें अधिक सटीक रूप से उतरना भी शामिल है।

जैसे-जैसे समय बीत रहा है, मंगल ग्रह पर उतरने के लिए भेजे गए अंतरिक्ष यान को छोटे और छोटे क्षेत्रों में उतरने के लिए कहा जा रहा है। रोवर्स अद्भुत हैं, लेकिन उनकी यात्रा की गति सीमित है और उनके मिशन की अवधि भी सीमित है। मिशन की सफलता के लिए प्रमुख वैज्ञानिक लक्ष्यों के करीब पहुंचना महत्वपूर्ण है।

जैसा कि नीचे दी गई छवि से पता चलता है, दृढ़ता को अपने पूर्ववर्तियों के सापेक्ष बहुत छोटे क्षेत्र में उतरने के लिए कहा जा रहा है।

यह कैसे करेगा?

दृढ़ता रोवर मंगल रोवर द्वारा सबसे सटीक लैंडिंग का प्रयास होगा। इमेज क्रेडिट: NASA/JPL-Caltech द्वारा - https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA24377.jpg, पब्लिक डोमेन, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=99368524

जब मंगल पर उतरने के लिए दृढ़ता आती है, तो यह अपने आप हो जाएगा। लैंडिंग प्रक्रिया के किसी भी वास्तविक समय नियंत्रण के लिए यह पृथ्वी से बहुत दूर है। एक निश्चित समय में दोनों ग्रहों की स्थिति के आधार पर, एक संकेत को उनके बीच यात्रा करने में चार से 24 मिनट का समय लग सकता है। जब दृढ़ता मंगल पर उतरती है, तो एक संकेत को एक तरफ जाने में लगभग 11.5 मिनट का समय लगेगा। जब तक हमें संकेत मिलता है कि दृढ़ता मंगल के वायुमंडल के शीर्ष पर पहुंच गई है, लैंडर वास्तव में पहले ही उतर चुका होगा। तो लैंडिंग सब अपने आप हो जाएगी।

दृढ़ता अन्य मंगल लैंडर के समान लैंडिंग प्रोफ़ाइल का पालन करेगी। जब यह मंगल के वायुमंडल के शीर्ष पर पहुंचता है, तो यह लगभग 20,000 किलोमीटर प्रति घंटे (12,500 मील प्रति घंटे) की गति से यात्रा करेगा। यह एक डी-ऑर्बिट रॉकेट को जलाएगा, वातावरण में प्रवेश करेगा, अपने पैराशूट को तैनात करेगा, और जब यह सतह के काफी करीब पहुंच जाएगा, तो यह अपने वंश को रोकने के लिए रेट्रोरॉकेट्स को फायर करेगा। लेकिन दृढ़ता की आस्तीन में एक और चाल है।

दृढ़ता की लैंडिंग विधि का विस्तृत ग्राफिक। छवि क्रेडिट: नासा/जेपीएल/कैल्टेक।

दृढ़ता में एक स्वचालित खतरे से बचाव प्रणाली है जिसे कहा जाता है इलाके सापेक्ष नेविगेशन (TRN।) NASA ने इस प्रणाली को विकसित करने में वर्षों बिताए, और यद्यपि OSIRIS-REx क्षुद्रग्रह नमूने ने क्षुद्रग्रह बेन्नू पर सुरक्षित रूप से टचडाउन करने के लिए एक समान विधि का उपयोग किया, लेकिन दृढ़ता के साथ दांव पर अधिक है।

टीआरएन, या लैंडिंग विजन सिस्टम (एलवीएस), सतह के ऑनबोर्ड 'मानचित्र' के साथ अपने कैमरे से रीयल-टाइम छवियों की तुलना करता है क्रेटर लेक , दृढ़ता की लैंडिंग साइट। नक्शा क्रेटर क्षेत्र की उच्च-परिभाषा कक्षीय छवियों से बनाया गया है। यदि रोवर एक खतरनाक बाधा की ओर बढ़ रहा है, तो यह अपने रेट्रो-रॉकेट्स को फायर कर सकता है और खतरे से बच सकता है। OSIRIS-REx की स्वायत्त लैंडिंग प्रणाली ने उसी तरह से काम किया, लेकिन खतरे में होने पर टचडाउन और सैंपलिंग प्रक्रिया को बंद करने की क्षमता थी। एक दो बार ऐसा करने के लिए उसके पास पर्याप्त ईंधन था।

मार्स 2020 का पर्सवेरेंस रोवर इलाके से संबंधित नेविगेशन पर आधारित एक लैंडर विजन सिस्टम से लैस है, जो लैंडिंग क्षेत्र में खतरों के सापेक्ष रोवर की स्थिति को निर्धारित करने वाले प्रीलोडेड मैप्स के लिए वास्तविक समय की छवियों की स्वायत्त रूप से तुलना करने का एक उन्नत तरीका है। डायवर्ट गाइडेंस एल्गोरिदम और सॉफ्टवेयर जरूरत पड़ने पर रोवर को उन बाधाओं के आसपास निर्देशित कर सकते हैं। श्रेय: NASA/JPL-कैल्टेक

लेकिन दृढ़ता को लैंडिंग पर केवल एक शॉट मिलता है, और इसका रॉकेट ईंधन सीमित है। एक बार डिसेंट और लैंडिंग प्रक्रिया लागू हो जाने के बाद, यह सतह तक पहुंचने वाला है, चाहे कुछ भी हो। यह रुक नहीं सकता। रोवर को वायुमंडलीय प्रवेश से टचडाउन तक जाने में लगभग 7 मिनट का समय लगता है। यदि लैंडिंग सिस्टम योजना के अनुसार काम करता है, तो रोवर सुरक्षित रूप से सतह पर पहुंच जाएगा और मंगल की सतह पर एक प्रमुख स्थान पर अपना काम शुरू कर देगा।

रोवर को दूसरे ग्रह पर भेजने के बारे में सब कुछ महत्वाकांक्षी है। लेकिन दृढ़ता की स्वचालित लैंडिंग प्रणाली और भी अधिक महत्वाकांक्षी है। यदि यह योजना के अनुसार चलता है, तो इस प्रणाली को लगातार परिष्कृत होते देखने की अपेक्षा करें जब तक कि रोवर्स और लैंडर्स को सतह पर निकट-पिनपॉइंट सटीकता के साथ नहीं रखा जा सके। यह केवल बेहतर, अधिक केंद्रित विज्ञान की ओर ले जाता है। और यही सब कुछ है।

दृढ़ता का अपना हेलीकाप्टर विंगमैन है

जब दृढ़ता मंगल पर पहुंचती है, तो वह अकेली नहीं होगी। नासा इनजेनिटी नाम का एक छोटा हेलिकॉप्टर साथ भेज रहा है। सरलता एक प्रौद्योगिकी प्रदर्शन मिशन है, और एक बहुत ही महत्वाकांक्षी मिशन है। सरलता वास्तव में कोई विज्ञान नहीं करेगी, लेकिन यह पतले मंगल ग्रह के वातावरण में उड़ान संचालन पर महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया प्रदान करेगी।

सरलता दृढ़ता के नीचे, उसके पेट पर टिकी हुई है। इसका पहला काम मंगल ग्रह पर ठंडी रातों में जीवित रहना है, जहां तापमान -90 डिग्री सेल्सियस (-130 एफ) तक जेजेरो क्रेटर में गिर सकता है। छोटा हेलीकॉप्टर बड़े पैमाने पर ऑफ-द-शेल्फ भागों से बनाया गया है। ऐसे में ठंड से बचना इसकी पहली चुनौती है।

दृढ़ता रोवर का पेट। सरलता निचले केंद्र में टिकी हुई है, जिसके पंख मुड़े हुए हैं। छवि क्रेडिट: नासा/जेपीएल-कैल्टेक

तब चीजें सरलता के लिए महत्वाकांक्षी हो जाती हैं। यह संचालित, नियंत्रित उड़ान का प्रयास करने के लिए दूसरे ग्रह पर भेजा गया पहला शिल्प है। यदि यह सफल होता है, तो यह जो डेटा एकत्र करता है वह भविष्य के मिशनों के लिए रोटरी विमान विकसित करने में अमूल्य होगा। सरलता का वजन केवल 1.8 किलोग्राम (4 पाउंड) होता है और इसमें बड़े रोटर होते हैं जो पृथ्वी पर यहां हेलीकॉप्टर रोटर्स की तुलना में अधिक तेज़ी से घूमते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि वातावरण इतना पतला है कि लिफ्ट बनाना मुश्किल है। लेकिन मंगल का गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी की तुलना में कमजोर है जो छोटे हेलीकॉप्टर को सफल होने में मदद करेगा।

इसका लक्ष्य 30-दिवसीय मिशन विंडो के दौरान पांच छोटी उड़ानें पूरी करना है। अपने मिशन को पूरा करने के लिए, Ingenuity को पृथ्वी और मंगल के बीच की दूरी के साथ उसी तरह संघर्ष करना पड़ता है जैसे दृढ़ता करता है। इसलिए छोटे हेलीकॉप्टर को उड़ान भरने से पहले मिशन इंजीनियरों से कुछ निर्देश प्राप्त होंगे। लेकिन इसे बहुत अधिक ठंड से बचाने के लिए उड़ान भरते समय अपने तापमान पर नजर रखनी होगी। इसे वास्तविक समय पर नियंत्रण के बिना सुरक्षित रूप से उड़ान पथ का अनुसरण करना होता है।

मंगल ग्रह पर सरलता और दृढ़ता का एक कलाकार का चित्रण। छवि क्रेडिट: नासा/जेपीएल-कैल्टेक

इसलिए किसी अन्य ग्रह पर उड़ान का प्रयास करने वाले हमारे पहले विमान को नियंत्रण में एक अनुभवी ऑपरेटर का लाभ भी नहीं है। इसके बजाय, यह AI पर निर्भर करेगा।

यह महत्वाकांक्षी नहीं तो और क्या है?

पृथ्वी पर अंतिम वापसी के लिए नमूने एकत्र करना और संचय करना

नमूना-वापसी मिशन महत्व में बढ़ रहे हैं। जापान का हायाबुसा2 अंतरिक्ष यान हाल ही में एकत्र किए गए नमूने क्षुद्रग्रह रयुगु से और उन्हें पृथ्वी पर लौटा दिया। और NASA का OSIRIS-REx अभी सफलतापूर्वक एकत्र किया गया क्षुद्रग्रह बेन्नू से नमूने। उन नमूनों को सितंबर 2023 में पृथ्वी पर लौटा दिया जाएगा।

लेकिन वे क्षुद्रग्रह के नमूने हैं। और जबकि वे मिशन जटिल थे, एक क्षुद्रग्रह का नमूना लेना उतना मुश्किल नहीं है जितना कि एक वास्तविक ग्रह से नमूना एकत्र करना। एक क्षुद्रग्रह का अपेक्षाकृत कमजोर गुरुत्वाकर्षण उन्हें चारों ओर पैंतरेबाज़ी करना आसान बनाता है।

दृढ़ता नमूने को पृथ्वी पर वापस नहीं कर रही होगी। यह एक मिशन के लिए बहुत अधिक जटिलता है। लेकिन रोवर की कुछ नमूना महत्वाकांक्षाएं हैं।

दृढ़ता निश्चित रूप से एक ड्रिल से सुसज्जित है, और यह चट्टानों और मिट्टी से नमूना कोर एकत्र कर सकती है। जब वैज्ञानिक महत्वपूर्ण चट्टानों और मिट्टी की पहचान करते हैं जिनका वे अधिक बारीकी से अध्ययन करना चाहते हैं, तो दृढ़ता उन्हें एकत्र कर सकती है और उन्हें सीलबंद ट्यूबों में रख सकती है। कुल मिलाकर 43 सैंपल ट्यूब हैं।

दृढ़ता रोवर मंगल की खोज के लिए डिपो कैशिंग रणनीति का उपयोग करता है। छवि क्रेडिट: नासा/जेपीएल/कैल्टेक

नमूनों को प्रबंधित करने और उन्हें ट्यूबों में संग्रहीत करने के लिए दृढ़ता के पास एक अलग रोबोटिक भुजा है। सैंपल ट्यूब को सतह पर कैश में रखा जाएगा, और इन नमूनों के स्थानों को सूचीबद्ध किया जाएगा। ऑर्बिटर छवियां नमूना स्थानों की पहचान एक मीटर (3 फीट) के भीतर करेंगी और रोवर स्वयं उस सटीकता को एक सेंटीमीटर के भीतर बढ़ा देगा।

दृढ़ता में 'गवाह ट्यूब' भी कहा जाता है। इसमें इनमें से पांच ट्यूब हैं, और इनका उपयोग नमूना-संग्रह और ड्रिलिंग साइटों के पास के वातावरण के परिवेश के नमूने एकत्र करने के लिए किया जाता है। वे पहले से ही ऐसी सामग्रियों से भरे हुए हैं जो आणविक और कण संदूषकों को अवशोषित कर सकते हैं। जब नमूने अंततः पृथ्वी पर वापस आ जाते हैं, तो उनकी तुलना गवाह के नमूनों से की जा सकती है ताकि यह देखा जा सके कि नमूने के दौरान पृथ्वी से कोई दूषित पदार्थ मौजूद थे या नहीं।

लेकिन यहाँ वह जगह है जहाँ यह वास्तव में महत्वाकांक्षी हो जाता है: नमूनों को पृथ्वी पर लौटाना।

उन्हें पृथ्वी पर प्रयोगशालाओं में वापस लाने के लिए एक योजना चल रही है। कैश स्थानों के पास मंगल पर एक लैंडर भेजा जाएगा, और दृढ़ता के विस्तृत नक्शे के अनुसार उन्हें इकट्ठा करने के लिए एक छोटा रोवर भेजा जाएगा। छोटा रोवर फिर उन्हें लैंडर पर लौटा देगा।

ईएसए से एक इन्फोग्राफिक मंगल नमूना वापसी विचार दिखा रहा है। छवि क्रेडिट: ईएसए

वहां से, उन्हें एक रॉकेट द्वारा मंगल की कक्षा में लॉन्च किया जाएगा जिसे लैंडर के साथ सतह पर लाया गया था। फिर मंगल की परिक्रमा करने वाला एक अलग शिल्प जिसे कहा जाता है अर्थ रिटर्न ऑर्बिटर नमूने एकत्र करेंगे और उन्हें वापस पृथ्वी पर लाएंगे। ईएसए का लक्ष्य है एक बड़ी भूमिका निभाएं नमूना वापसी में।

हालांकि नमूना वापसी दृढ़ता के मिशन का हिस्सा नहीं है, कड़ाई से बोलते हुए, यह अभी भी बेहद महत्वाकांक्षी है। और उन नमूनों के मूल्यवान होने के लिए, दृढ़ता को अपना काम अत्यंत परिश्रम के साथ करना होगा।

कृत्रिम रूप से बुद्धिमान अंतरिक्ष लेजर

रोवर के काम का एक महत्वपूर्ण हिस्सा उसके आसपास के रासायनिक श्रृंगार का अध्ययन करना है। पिछले जीवन और रहने की क्षमता के साक्ष्य के लिए दृढ़ता की खोज में मार्टियन रॉक और रेजोलिथ का मेकअप प्रमुख महत्व रखता है। स्पेक्ट्रोस्कोपी इसमें बहुत बड़ी भूमिका निभाती है।

स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रकाश को गैस से गुजरते हुए बारीकी से देखना शामिल है। प्रकाश की तरंग दैर्ध्य में पैटर्न कुछ तत्वों और यौगिकों की उपस्थिति को धोखा देते हैं। लेकिन समस्या यह है कि चट्टान ठोस है।

तो दृढ़ता एक बहु-कार्यात्मक उपकरण से लैस है जिसे कहा जाता है सुपरकैम . सुपरकैम में तीन अलग-अलग स्पेक्ट्रोमीटर होते हैं। उनमें से एक को LIBS कहा जाता है, या लेजर-प्रेरित ब्रेकडाउन स्पेक्ट्रोस्कोपी .

Perseverance के LIBS में लेज़र में लगभग 7 मीटर (20 फीट) की सीमा होती है, और इसका उपयोग लक्ष्य रॉक को 10,000 डिग्री सेल्सियस (18,000 F) तक गर्म करने और प्लाज्मा का एक कश बनाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा के साथ उपयुक्त लक्ष्यों को विस्फोट करने के लिए किया जा सकता है। इसके स्पेक्ट्रोमीटर तब प्रकाश को पढ़ सकते हैं क्योंकि यह चट्टान के मेकअप को निर्धारित करने के लिए प्लाज्मा से गुजरता है।

यदि वह पर्याप्त महत्वाकांक्षी नहीं है, तो लेजर मानव इनपुट के बिना अपना स्वयं का विस्फोट कर सकता है। इसमें एक एआई है जो रोवर के रास्ते में होने पर वांछित लक्ष्यों की पहचान कर सकता है। फिर यह लेजर को फायर कर सकता है और स्पेक्ट्रोस्कोपिक रीडिंग ले सकता है, ऐसा करने के लिए कहा बिना। MSL क्यूरियोसिटी में समान AI वाला एक समान उपकरण था, लेकिन Perseverance का बहुत सुधार हुआ है और इसमें अधिक सटीक सटीकता है।

हमारी किताबों में, एक कृत्रिम रूप से बुद्धिमान अंतरिक्ष लेजर स्पेक्ट्रोमीटर महत्वाकांक्षी है - यह हेलीकॉप्टर जैसे मिशन के अन्य सभी महत्वाकांक्षी पहलुओं के पीछे की तरह है। लेकिन कोई गलती न करें: एक लेज़र और स्पेक्ट्रोमीटर जो मानव इनपुट के बिना अपने लक्ष्य चुन सकते हैं, निश्चित रूप से महत्वाकांक्षी हैं।

एक कलाकार की दृढ़ता का चित्रण अपने लेजर से फायरिंग करता है। छवि क्रेडिट: थेल्स

अंतिम विश्लेषण में, सबसे महत्वाकांक्षी अंतरिक्ष मिशन को परिभाषित करना असंभव है। उदाहरण के लिए, ऐतिहासिक चंद्रमा लैंडिंग के साथ दृढ़ता रोवर की तुलना करना मुश्किल है। और वास्तव में, इसकी कोई आवश्यकता नहीं है। मनुष्य सिर्फ चीजों को रैंक करना पसंद करते हैं।

लेकिन किसी भी तरह से आप इसे देखें, नासा का दृढ़ता रोवर मिशन बेहद महत्वाकांक्षी है। जब मंगल की प्राचीन निवास की बात आती है तो यह संभावित रूप से कुछ नॉकआउट सबूत दे सकता है। ऐसे कई तरीके भी हैं जिनसे चीजें बग़ल में जा सकती हैं, जो इस तरह के महत्वाकांक्षी मिशनों का हिस्सा है।

हम इसे सबसे महत्वाकांक्षी के रूप में देखते हैं या नहीं, यह वास्तव में अंत में मायने नहीं रखता है। लेकिन वह सारी महत्वाकांक्षा वास्तव में मिशन को परिभाषित करती है।

और अगर नासा इसे खींच सकता है, तो उन्होंने पृथ्वी की सबसे महत्वाकांक्षी और निपुण-अंतरिक्ष एजेंसी के रूप में अपनी स्थिति को मजबूत कर लिया होगा।

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