एक दिन दूसरे स्टार सिस्टम की यात्रा करने और वहां क्या है यह देखने का विचार पहले रॉकेट और अंतरिक्ष यात्रियों को अंतरिक्ष में भेजे जाने से बहुत पहले से लोगों का बुखार भरा सपना रहा है। लेकिन सभी प्रगति के बावजूद हमने शुरुआत से ही किया है अंतरिक्ष युग , तारे के बीच की यात्रा बस यही रह जाती है - एक ज्वलनशील सपना। जबकि सैद्धांतिक अवधारणाओं का प्रस्ताव किया गया है, लागत, यात्रा समय और ईंधन के मुद्दे अत्यधिक समस्याग्रस्त हैं।
वर्तमान में बहुत सी उम्मीदें छोटे अंतरिक्ष यान को सापेक्ष गति की ओर धकेलने के लिए निर्देशित ऊर्जा और रोशनी के उपयोग पर टिकी हुई हैं। लेकिन क्या होगा अगर अंतरतारकीय यात्राओं का संचालन करने के लिए बड़े अंतरिक्ष यान को तेजी से बनाने का एक तरीका था? के अनुसार प्रो. डेविड किपिंग - कोलंबिया विश्वविद्यालय के नेता ठंडी दुनिया प्रयोगशाला - भविष्य के अंतरिक्ष यान a . पर भरोसा कर सकते हैं हेलो ड्राइव , जो अविश्वसनीय गति तक पहुँचने के लिए एक ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण बल का उपयोग करता है।
प्रो. किपिंग ने हाल के एक अध्ययन में इस अवधारणा का वर्णन किया जो सामने आया ऑनलाइन (प्रीप्रिंट पर भी उपलब्ध है ठंडी दुनिया वेबसाइट)। इसमें, किपिंग ने अंतरिक्ष अन्वेषण द्वारा उत्पन्न एकल-सबसे बड़ी चुनौतियों को संबोधित किया, जो कि हमारे सौर मंडल से परे का पता लगाने के लिए एक मिशन पर एक अंतरिक्ष यान भेजने के लिए समय और ऊर्जा की भारी मात्रा है।
जैसा कि किपिंग ने ईमेल के माध्यम से यूनिवर्स टुडे को बताया:
'अंतरतारकीय यात्रा सबसे चुनौतीपूर्ण तकनीकी कारनामों में से एक है जिसकी हम कल्पना कर सकते हैं। जबकि हम लाखों वर्षों में सितारों के बीच बहने की परिकल्पना कर सकते हैं - जो वैध रूप से अंतरतारकीय यात्रा है - सदियों या उससे कम समय के समय पर यात्रा प्राप्त करने के लिए सापेक्षतावादी प्रणोदन की आवश्यकता होती है।
जैसा कि किपिंग ने कहा, ऊर्जा के मामले में सापेक्षतावादी प्रणोदन (या प्रकाश की गति के एक अंश को तेज करना) बहुत महंगा है। मौजूदा अंतरिक्ष यान में केवल उस प्रकार की गति तक पहुंचने में सक्षम होने के लिए ईंधन क्षमता नहीं होती है, और थ्रस्ट उत्पन्न करने के लिए विस्फोट करने वाले नुक्स की कमी होती है - NS प्रोजेक्ट ओरियन (उपरोक्त वीडियो) - या फ्यूजन रैमजेट का निर्माण - la प्रोजेक्ट डेडालस - बहुत सारे विकल्प उपलब्ध नहीं हैं।
हाल के वर्षों में, इंटरस्टेलर मिशनों को संचालित करने के लिए लाइटसेल और नैनोक्राफ्ट का उपयोग करने के विचार की ओर ध्यान गया है। इसका एक प्रसिद्ध उदाहरण है निर्णायक स्टारशॉट , एक पहल जिसका उद्देश्य हमारे जीवनकाल में स्मार्टफोन के आकार का अंतरिक्ष यान अल्फा सेंटौरी को भेजना है। एक शक्तिशाली लेजर सरणी का उपयोग करके, रोशनी को प्रकाश की गति के 20% तक की गति तक तेज किया जाएगा - इस प्रकार यात्रा को 20 वर्षों में पूरा किया जाएगा।
'लेकिन यहां भी आप सबसे कम से कम (एक ग्राम-द्रव्यमान) अंतरिक्ष यान के लिए ऊर्जा के कई टेरा-जूल के बारे में बात कर रहे हैं,' किपिंग ने कहा। 'यह अंत में हफ्तों तक चलने वाले परमाणु ऊर्जा स्टेशनों का संचयी ऊर्जा उत्पादन है (जिस तरह से हमारे पास इतनी ऊर्जा संग्रहित करने का कोई तरीका नहीं है)! इसलिए यह कठिन है।'
इसके लिए, किपिंग एक संशोधित संस्करण का सुझाव देते हैं जिसे 'के रूप में जाना जाता है' डायसन स्लिंगशॉट ', एक विचार सम्मानित सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी फ्रीमैन डायसन (दिमाग के पीछे) द्वारा प्रस्तावित किया गया था डायसन क्षेत्र ) 1963 की किताब में, इंटरस्टेलर कम्युनिकेशंस (अध्याय 12: ' गुरुत्वाकर्षण मशीनें '), डायसन ने वर्णन किया कि वेग में महत्वपूर्ण वृद्धि प्राप्त करने के लिए अंतरिक्ष यान कॉम्पैक्ट बाइनरी सितारों के आसपास कैसे गुलेल कर सकता है।
जैसा कि डायसन ने वर्णन किया है, एक जहाज जिसे एक कॉम्पैक्ट बाइनरी सिस्टम (दो न्यूट्रॉन सितारे जो एक दूसरे की परिक्रमा करते हैं) में भेजा जाएगा, जहां यह एक प्रदर्शन करेगा गुरुत्वाकर्षण-सहायता युद्धाभ्यास . इसमें अंतरिक्ष यान द्विआधारी के तीव्र गुरुत्व से गति प्राप्त करना शामिल होगा - सिस्टम से बाहर निकाले जाने से पहले - अपने घूर्णी वेग के दोगुने के बराबर जोड़ना।
जबकि डायसन के समय (और अभी भी) में प्रणोदन के लिए इस तरह की ऊर्जा का उपयोग करने की संभावना अत्यधिक सैद्धांतिक थी, डायसन दो कारणों की पेशकश की क्यों 'गुरुत्वाकर्षण मशीनें' तलाशने लायक थीं:
'सबसे पहले, अगर हमारी प्रजाति अपनी आबादी और इसकी तकनीक को एक घातीय दर से विस्तारित करना जारी रखती है, तो दूरस्थ भविष्य में एक समय आ सकता है जहां खगोलीय पैमाने पर इंजीनियरिंग संभव और आवश्यक दोनों हो सकती है। दूसरा, अगर हम ब्रह्मांड में पहले से मौजूद तकनीकी रूप से उन्नत जीवन के संकेतों की खोज कर रहे हैं, तो यह विचार करना उपयोगी है कि वास्तव में उन्नत तकनीक किस तरह की अवलोकन योग्य घटनाएं पैदा करने में सक्षम हो सकती है।'
बाइनरी ब्लैक होल के विलय की कलाकार की छाप। क्रेडिट: एलआईजीओ/ए. साइमननेट।
संक्षेप में, गुरुत्वाकर्षण मशीनों का अध्ययन करने लायक है यदि वे किसी दिन संभव हो जाते हैं, और क्योंकि यह अध्ययन हमें तकनीकी हस्ताक्षरों के माध्यम से संभावित अतिरिक्त-स्थलीय बुद्धिमत्ता (ETI) को खोजने की अनुमति दे सकता है जो ऐसी मशीनें बनाती हैं। इस पर विस्तार करते हुए, किपिंग मानते हैं कि कैसे ब्लैक होल - विशेष रूप से बाइनरी जोड़े में पाए जाने वाले - और भी अधिक शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण गुलेल का गठन कर सकते हैं।
यह प्रस्ताव हाल की सफलता पर आधारित है लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी (LIGO), जिसने के बाद से कई गुरुत्वाकर्षण तरंगों के संकेतों को चुना है पहली बार 2016 में पता चला था . इन पहचानों के आधार पर हाल के अनुमानों के अनुसार, जितने हो सकते हैं 100 मिलियन ब्लैक होल अकेले आकाशगंगा आकाशगंगा में।
जहां बायनेरिज़ होते हैं, उनके पास अविश्वसनीय मात्रा में घूर्णी ऊर्जा होती है, जो उनके स्पिन का परिणाम है और जिस तरह से वे तेजी से एक दूसरे की परिक्रमा करते हैं। इसके अलावा, किपिंग नोट्स के रूप में, ब्लैक होल गुरुत्वाकर्षण दर्पण के रूप में भी कार्य कर सकते हैं - जहां घटना क्षितिज के किनारे पर निर्देशित फोटॉन चारों ओर झुकेंगे और सीधे स्रोत पर वापस आ जाएंगे। जैसा कि किपिंग ने कहा:
'तो बाइनरी ब्लैक होल वास्तव में संभावित उच्च वेग पर एक दूसरे के चारों ओर चक्कर लगाने वाले दो विशाल दर्पण हैं। हेलो ड्राइव 'दर्पण' से फोटॉन को उछालकर इसका फायदा उठाता है क्योंकि दर्पण आपके पास आता है, फोटॉन वापस उछालते हैं, आपको धक्का देते हैं, लेकिन ब्लैक होल बाइनरी से कुछ ऊर्जा भी चुरा लेते हैं (इस बारे में सोचें कि पिंग पोंग बॉल कैसे फेंका जाता है) चलती दीवार के खिलाफ तेजी से वापस आ जाएगा)। इस सेटअप का उपयोग करके, कोई व्यक्ति प्रणोदन के लिए बाइनरी ब्लैक होल ऊर्जा का उत्पादन कर सकता है।'
एक ब्लैक होल के घटना क्षितिज के बारे में कलाकार की अवधारणा। श्रेय: विक्टर डी श्वानबर्ग/साइंस फोटो लाइब्रेरी
प्रणोदन की यह विधि कई स्पष्ट लाभ प्रदान करती है। शुरुआत के लिए, यह उपयोगकर्ताओं को ईंधन की आवश्यकता के बिना सापेक्ष गति से यात्रा करने की क्षमता प्रदान करता है, जो वर्तमान में लॉन्च वाहन के द्रव्यमान के बहुमत के लिए जिम्मेदार है। मिल्की वे में मौजूद कई, कई ब्लैक होल भी हैं, जो सापेक्षतावादी अंतरिक्ष यात्रा के लिए एक नेटवर्क के रूप में कार्य कर सकते हैं।
इसके अलावा, वैज्ञानिकों ने पहले से ही अति-वेग सितारों की खोज के लिए गुरुत्वाकर्षण गुलेल की शक्ति को देखा है। से शोध के अनुसार हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स (CfA), ये तारे का परिणाम हैं गांगेय विलय और बड़े पैमाने पर ब्लैक होल के साथ बातचीत, जिसके कारण उन्हें अपनी आकाशगंगाओं से प्रकाश की गति के एक-दसवें से एक-तिहाई - ~ 30,000 से 100,000 किमी/सेकंड (18,600 से 62,000 mps) से बाहर निकाल दिया जाता है।
लेकिन निश्चित रूप से, अवधारणा असंख्य चुनौतियों और कुछ नुकसानों से अधिक के साथ आती है। अंतरिक्ष यान के निर्माण के अलावा, जो एक ब्लैक होल के घटना क्षितिज के चारों ओर बहने में सक्षम होगा, वहां भी आवश्यक सटीकता की जबरदस्त मात्रा है - अन्यथा जहाज और चालक दल (यदि उसके पास एक है) अंत में मुंह में अलग हो सकता है ब्लैक होल का। उसके ऊपर, एक तक पहुँचने की बस बात है:
'[टी] उसके पास हमारे लिए एक बड़ा नुकसान है कि हमें पहले इनमें से किसी एक ब्लैक होल तक पहुंचना होगा। मैं इसे एक अंतरतारकीय राजमार्ग प्रणाली की तरह सोचता हूं - आपको राजमार्ग पर जाने के लिए एकमुश्त टोल का भुगतान करना पड़ता है, लेकिन एक बार जब आप आकाशगंगा में अधिक से अधिक ईंधन खर्च किए बिना जितना चाहें उतना सवारी कर सकते हैं।'
उन्होंने संकेत दिया कि किपिंग के अगले पेपर का विषय होगा कि मानवता निकटतम उपयुक्त ब्लैक होल तक कैसे पहुंच सकती है। और जबकि इस तरह का एक विचार हमारे लिए डायसन क्षेत्र के निर्माण या उपयोग के रूप में दूरस्थ है पावर स्टारशिप के लिए ब्लैक होल , यह भविष्य के लिए कुछ बहुत ही रोमांचक संभावनाएं प्रदान करता है।
संक्षेप में, ब्लैक होल ग्रेविटी मशीन की अवधारणा मानवता को एक अंतरतारकीय प्रजाति बनने के लिए एक प्रशंसनीय मार्ग के साथ प्रस्तुत करती है। इस बीच, अवधारणा का अध्ययन SETI शोधकर्ताओं को देखने के लिए एक और संभावित तकनीकी हस्ताक्षर प्रदान करेगा। इसलिए जब तक वह दिन नहीं आता जब हम अपने लिए कुछ इस तरह की कोशिश कर सकते हैं, हम यह देखने में सक्षम होंगे कि क्या किसी अन्य प्रजाति ने पहले ही इस पर वार किया है और इसे काम किया है!
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