नासा का नया प्रोब शुक्र ग्रह की भयावहता से कैसे बचेगा?

चूँकि यह हमारा पड़ोसी है, आप कल्पना कर सकते हैं कि हमें शुक्र ग्रह की पूरी समझ है। लेकिन आप गलत होंगे. नासा ने 30 से अधिक वर्षों में इस ग्रह का दौरा नहीं किया है, और इस जगह के बारे में इतना कुछ है कि हम मुश्किल से ही जान पाते हैं इसके भूवैज्ञानिक इतिहास से लेकर इसकी सतह पर किस तरह की चट्टानें हैं, उतना ही समझें पर्यावरण है मूलतः एक रहस्य.

वैज्ञानिक सोचते हैं कि शुक्र था एक बार पृथ्वी की तरह, लेकिन दोनों अपने विकास के किसी बिंदु पर अलग हो गए और आज वे बिल्कुल भिन्न स्थान बन गए हैं। हम जानते हैं कि शुक्र का वातावरण घना है जो गर्मी बनाए रखता है और इसे सौरमंडल का सबसे गर्म ग्रह बनाता है। और हम जानते हैं कि इसकी सतह पहाड़ों, दरारों और ज्वालामुखियों से ढकी हुई है, हालाँकि हम नहीं जानते कि ये अभी भी सक्रिय हैं या नहीं।

शुक्र के बारे में इतना कुछ अज्ञात रहने का एक कारण यह है कि इसका घना वातावरण इसके अधिकांश भूभाग को दृश्य से छिपा देता है, और नीचे क्या है यह देखने के लिए बादलों की परतों के माध्यम से झाँकना कठिन है। दूसरा कारण यह है कि यह बेहद दुर्गम स्थान है। इसके बेकिंग तापमान और इसके गाढ़े, एसिड से भरे वातावरण के बीच, मानव निर्मित कोई भी चीज़ इसकी सतह पर कुछ मिनटों से अधिक समय तक नहीं टिकी है।

लेकिन अगर हम पड़ोस के इस रहस्यमय ग्रह के बारे में और अधिक जानना चाहते हैं, तो हमें इसका दौरा करना होगा। और नासा का डेविंसी मिशन यही करने की योजना बना रहा है, ताकि सतह पर गिरते ही रीडिंग लेने के लिए वायुमंडल के माध्यम से एक जांच छोड़ी जा सके। मिशन, जो में से एक होगा मिशनों की तिकड़ी अगले दशक में शुक्र ग्रह पर, 2029 में लॉन्च होने और 2031 में वायुमंडल के माध्यम से शुक्र पर पहुंचने का कार्यक्रम है।

यह जानने के लिए कि आप इस नारकीय वातावरण का सामना करने के लिए जांच कैसे बनाते हैं, और हम इससे क्या सीख सकते हैं, हमने दो से बात की DAVINCI टीम के सदस्य: जिम गार्विन, मिशन के प्रमुख अन्वेषक, और माइक सेकेरक, सिस्टम प्रोजेक्ट अभियंता।

शुक्र के वातावरण के साथ क्या हो रहा है?

शुक्र ग्रह विज्ञान में एक अग्रणी क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है जिसके बारे में बहुत कम जानकारी है, यह देखते हुए कि यह हमारे लिए कितना निकट है। ऊपरी बादल परत के नीचे क्या हो रहा है यह एक विशेष रूप से दिलचस्प सवाल है।

“वायुमंडल का लक्षण वर्णन, बादलों के शीर्ष से सतह तक - यह बड़ा, विशाल वायुमंडल, जिसका 75% द्रव्यमान निचले 15 से 20 किलोमीटर में है - लगभग अज्ञात है," गार्विन कहा।

1960 और 1970 के दशक में शुक्र पर भेजे गए जांचकर्ताओं ने वायुमंडल के बारे में डेटा इकट्ठा करने की कोशिश की, और कुछ सफलता मिली। लेकिन वायुमंडल के पिछले माप अविश्वसनीय रहे हैं, क्योंकि पिछले जांचों में रुकावट वाली इनलेट जैसी भौतिक समस्याओं और उपलब्ध सीमित तकनीक के कारण। इससे कुछ अव्यवस्थित पाठन हुए, जिनके बारे में गार्विन कहते हैं: "उनमें से कुछ का कोई मतलब नहीं है।"

विशेषकर निचला वातावरण कई मायनों में एक रहस्य है। यह एक सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ हो सकता है, जिसमें तापमान और दबाव इतना अधिक होता है कि यह तरल की तरह इधर-उधर घूमता रहता है। यह भी सवाल है कि ग्रह की सतह पर चट्टानें वायुमंडल के साथ कैसे संपर्क करती हैं।

और वायुमंडल और सतह का अध्ययन करने से शुक्र के बारे में हमारे सबसे बड़े प्रश्नों में से एक का उत्तर देने में मदद मिल सकती है: क्या इसकी सतह पर कभी तरल पानी के महासागर थे, और यदि हां, तो उनका क्या हुआ?

दो बड़ी चुनौतियाँ

शुक्र ग्रह जांच के लिए स्वागत योग्य स्थान नहीं है: यह ओवन से दोगुना गर्म है और समुद्र के एक किलोमीटर नीचे रहने की तुलना में सतह पर अधिक दबाव है।

सेकेराक ने कहा, "हमारे यहां जो तकनीकी चुनौतियां हैं, वे काफी रोमांचक हैं।" शुक्र पर किसी भी संभावित मिशन के लिए सबसे बड़ा मुद्दा गर्मी है, क्योंकि सतह का तापमान 900 डिग्री फ़ारेनहाइट (475 डिग्री सेल्सियस) तक हो सकता है। यह सीसे को पिघलाने के लिए पर्याप्त गर्म है, और यह इलेक्ट्रॉनिक्स पर कहर बरपाता है।

हालाँकि यह पर्यावरणीय चुनौती का केवल एक हिस्सा है। सेकेरक ने कहा, "दबाव, हालांकि, कठिनाइयों के मामले में बहुत पीछे नहीं है।" सतह पर दबाव लगभग 95 बार या वायुमंडलीय दबाव का लगभग 100 गुना है पृथ्वी की सतह, इसलिए इस तरह के पर्यावरण के लिए जांच की इंजीनियरिंग करना एक तरह से निर्माण करने जैसा है पनडुब्बी.

जब इसे वायुमंडल में छोड़ा जाएगा, तो गर्मी और दबाव से इसके घटकों को नष्ट होने से पहले DAVINCI को सभी आवश्यक जानकारी इकट्ठा करने के लिए समय के खिलाफ दौड़ में भाग लेना होगा। जांच को यथासंभव लंबे समय तक सक्रिय रखने के लिए, यह गोलाकार है और दबाव को झेलने और गर्मी से बचाने के लिए मोटे टाइटेनियम खोल से ढका हुआ है। फिर इस शेल के अंदर अधिक इन्सुलेशन होता है, जो एस्ट्रोक्वार्टज़ सहित विशेष सामग्रियों से बना होता है, फ़्यूज्ड क्वार्ट्ज से बना एक प्रकार का फाइबर।

आंतरिक भाग को बाहरी हिस्से से घटकों को थर्मल रूप से अलग रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है, ताकि शेल से गर्मी को स्थानांतरित होने से रोका जा सके। इसके बाद हाई-वोल्टेज इलेक्ट्रॉनिक्स को स्पार्किंग से बचाने और लॉन्च के दौरान पृथ्वी की किसी भी गैस को लीक होने से रोकने के लिए इसे कार्बन डाइऑक्साइड गैस से भर दिया जाता है।

कुल मिलाकर, जांच, जिसे टीम वंश क्षेत्र कहती है, लगभग एक मीटर चौड़ी है। इसके अवतरण को धीमा करने के लिए इसे पैराशूट के साथ एक ऑर्बिटर से छोड़ा जाएगा, हालांकि वातावरण मदद करता है इसके साथ क्योंकि यह इतना गाढ़ा है कि यह हवा के बजाय पानी के माध्यम से जांच को गिराने जैसा है।

कुल मिलाकर, जांच को सतह तक पहुंचने में 63 मिनट लगेंगे, और उस एक घंटे में यह क्रूर वातावरण द्वारा अनिवार्य रूप से नष्ट होने से पहले जितना संभव हो उतना डेटा एकत्र करेगा।

नीचे तक सैंपलिंग हो रही है

ऊपर से नीचे तक वायुमंडल की एक तस्वीर बनाने के लिए, अवतरण क्षेत्र वायुमंडल के माध्यम से गिर रहा होगा और नीचे की ओर नमूना ले रहा होगा।

गोले के अंदर स्पेक्ट्रोमीटर जैसे उपकरण होंगे, मंगल रोवर्स क्यूरियोसिटी और के उपकरणों के समान दृढ़ता, जो प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को देखकर नमूनों की रासायनिक संरचना को माप सकती है अवशोषित करना। लेकिन मार्स रोवर्स के विपरीत, जिसे एक नमूना एकत्र करने और सावधानीपूर्वक विश्लेषण करने में घंटों या दिनों का समय लग सकता है, DAVINCI को अपना नमूना और विश्लेषण कुछ ही मिनटों में करना होगा।

गोले के ऊपर विभिन्न बिंदुओं पर इनलेट वाल्व होते हैं, जिनमें सिरेमिक कवर होते हैं जो गैसों को निगलने के लिए टूट जाते हैं। इन गैसों का बहुत तेजी से विश्लेषण करना होगा, फिर उन्हें बाहर निकालना होगा ताकि अधिक नमूने लिए जा सकें। इससे जांच को वायुमंडल की सभी परतों के रसायन विज्ञान पर अब तक की सबसे विस्तृत जानकारी मिल सकेगी।

जबकि ऐसा हो रहा है, जांच में अन्य सेंसर वातावरण की संरचना को समझने में मदद करने के लिए तापमान और दबाव जैसे कारकों को मापेंगे। फिर जांच के सतह पर आने से पहले यह सारा डेटा ऑर्बिटर को वापस भेज दिया जाएगा।

जांच को केवल वायुमंडल में नमूना लेने के लिए डिज़ाइन किया गया है, न कि उतरने के लिए। लेकिन जब यह सतह को छूता है, तो संभावना है कि यह जीवित रहेगा। घना वातावरण और पैराशूट इसके उतरने को धीमा करने में मदद करेगा, लेकिन, "यह निश्चित रूप से उस वेग से टकराएगा जो कि, उह, अंतरिक्ष उड़ान हार्डवेयर के लिए आदर्श से कम है," सेकरक ने हंसते हुए कहा।

हालाँकि, यदि जांच लैंडिंग से बच जाती है, तो गोले के माध्यम से गर्मी सोखने और इलेक्ट्रॉनिक्स को भूनने से पहले डेटा एकत्र करने में 20 मिनट तक का समय लग सकता है। और यह सतह के तापमान और दबाव के साथ-साथ मौजूद गैसों पर और भी अधिक बोनस डेटा होगा।

वातावरण के रसायन विज्ञान को समझना डेविंसी के लक्ष्यों का केवल एक हिस्सा है। दूसरा भाग, जो जनता के लिए सबसे अधिक रोमांचक हो सकता है, रहस्यमय वीनसियन सतह की तस्वीरें लेना है।

मानव पैमाने पर शुक्र

गारविन ने कहा, जांच "शुक्र के पहाड़ों में, एक ऐसे इलाके में होगी जिसे मानवता ने पहले कभी नहीं देखा है।" और टीम इस अनुभव को दृश्य के साथ-साथ रासायनिक रूप से भी रिकॉर्ड करना चाहती है।

डिसेंट क्षेत्र में एक कैमरा भी होगा जो सतह की उच्च-विपरीत छवियों को खींचेगा, जिसे बाद में 3डी मानचित्रों में बनाया जा सकता है।

हालाँकि, कैमरे को धातु के गोले के अंदर से संचालित करने के लिए, आपको एक खिड़की की आवश्यकता होती है। और अत्यधिक उच्च दबाव वाले वातावरण से निपटने के लिए कांच एक अच्छी सामग्री नहीं है। इसलिए DAVINCI की खिड़की कांच की नहीं बल्कि नीलम की बनी होगी।

सेकेरक ने कहा, "यह सचमुच नीलमणि का एक बहुत, बहुत बड़ा टुकड़ा है।" "क्योंकि इसमें महान ऑप्टिकल गुण हैं।" यह बहुत मजबूत है लेकिन बहुत स्पष्ट भी है, इसलिए इससे ली गई तस्वीरें विकृत नहीं होंगी। लेकिन अनिवार्य रूप से, एक खिड़की जो प्रकाश देती है वह अधिक गर्मी भी देगी, इसलिए इंजीनियरों ने विंडो असेंबली के चारों ओर चरण परिवर्तन सामग्री जोड़ी। यह सामग्री खिड़की से अतिरिक्त गर्मी को अवशोषित करने के लिए एक विशिष्ट तापमान पर पिघलती है।

यह कैमरे को अपने अवतरण के दौरान स्पष्ट, स्पष्ट चित्र लेने की अनुमति देगा। इनका उपयोग शुक्र के भू-भाग की ऊपर से लेकर नीचे की सतह तक की तस्वीरें खींचने के लिए किया जाएगा।

गार्विन ने कहा, "हमारी अंतिम छवियों में 10-सेंटीमीटर रिज़ॉल्यूशन होगा।" "यही वह पैमाना है जिसे आप अपने लिविंग रूम में देखते हुए देखेंगे।"

वैज्ञानिक डेटा का खजाना पेश करने के साथ-साथ, गारविन को उम्मीद है कि इस पैमाने पर छवियों को कैप्चर करने से मदद मिलेगी जनता को यह महसूस करने में मदद करें कि वे शुक्र को एक वास्तविक स्थान के रूप में देख सकते हैं, न कि केवल देखने के लिए एक बिंदु के रूप में दूर.

उन्होंने कहा, "हम मानवीय दृष्टि और हमारी संवेदी धारणा को शुक्र पर लाना चाहते हैं।" "हम मानव पैमाने पर शुक्र को समझना शुरू करेंगे।"

अज्ञात के लिए परीक्षण

शुक्र ग्रह पर मिशन का असली पेचीदा हिस्सा तापमान और दबाव जैसी उन चुनौतियों से निपटना भी नहीं है जिनके बारे में हम जानते हैं। यह यह अनुमान लगाने की कोशिश कर रहा है कि ऐसे वातावरण से क्या चुनौतियाँ उत्पन्न हो सकती हैं जिसके बारे में हमारे पास बहुत कम जानकारी है।

इसीलिए परीक्षण और तैयारी 2029 के लिए निर्धारित लॉन्च की तैयारी में, DAVINCI टीम अगले सात वर्षों के लिए क्या करेगी, इसका एक बड़ा हिस्सा होगी।

सेकेरक ने बताया, "हम सबसे खराब स्थिति का परीक्षण करते हैं।" "इसलिए हम परीक्षण करते हैं कि संभवतः सबसे खराब वातावरण क्या हो सकता है।"

उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं को पता है कि शुक्र के बादलों में सल्फ्यूरिक एसिड की बूंदें हैं - और सल्फ्यूरिक एसिड सामग्री को खा जाता है। यह केवलर डोरी के लिए एक विशेष चिंता का विषय है जो वंश क्षेत्र को पैराशूट से जोड़ देगा। इसलिए यह जांचने के लिए कि क्या डोरी अम्लीय वातावरण का सामना कर सकती है, इंजीनियर इसे केवल एसिड की कुछ बूंदों में नहीं लटकाते हैं - वे पूरी सतह को कोट करते हैं एसिड में, फिर डोरी की खींचने की ताकत का परीक्षण करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि यह सबसे खराब स्थिति में भी वातावरण के माध्यम से जांच करने के लिए पर्याप्त समय तक जीवित रह सकती है मामला।

जहां तक ​​यह बात है कि आप पृथ्वी के विपरीत वातावरण में हार्डवेयर का परीक्षण कैसे करते हैं, तो आपको रचनात्मक होना होगा। यह देखने के लिए कि धातु के गोले को गर्म होने में कितना समय लगेगा, टीम इसे धातु फाउंड्री में ले गई। सेकेरक ने कहा, "उनका काम धातु को पिघलाना है।" "और हमने इसे गर्म करने का अभ्यास करने के लिए, उस गर्मी के प्रवाह को मापने के लिए अपना उपकरण वहां रखा।"

विचार प्रत्येक महत्वपूर्ण प्रणाली में पर्याप्त मार्जिन बनाने का है ताकि ग्रह जो भी अज्ञात क्षेत्र में फेंक सकता है उसे अनुमति दी जा सके। गारविन ने समझाया: "हमने यह कैसे किया, इसके लिए बहुत सारी इंजीनियरिंग सोच और जोखिम कम करने का काम किया है।"

इससे डेटा एकत्र करने का तरीका भी प्रभावित होता है। उन्होंने कहा, "अगर शुक्र पर हमारा दिन अच्छा रहा, तो हमें संभवतः 500 मूल छवियां वापस मिलेंगी।" “अगर हमारे पास मानवता के लिए ज्ञात सबसे बुरा दिन है, तो हम शायद 35 वापस पा लेंगे। लेकिन 35 इस प्रकार की मैपिंग करने के लिए हमारी आवश्यकता से कहीं अधिक है।'' बेशक, अधिक छवियों का मतलब अधिक जानकारी है, और यह बेहतर है क्योंकि यह अधिक विज्ञान को सक्षम बनाता है। लेकिन सबसे खराब परिस्थितियों में भी, वे अमूल्य जानकारी प्राप्त करेंगे।

हमेशा कुछ नया सीखने को मिलता है

बड़े अंतरिक्ष अभियानों के महत्वाकांक्षी मानकों के हिसाब से भी शुक्र पर जाना एक बहुत बड़ी चुनौती है। लेकिन हम जो सीख सकते हैं उसके संदर्भ में संभावित लाभ बहुत बड़ा है।

शुक्र के बारे में सीखना अपने आप में आकर्षक होगा। लेकिन यह एक्सोप्लैनेट की हमारी समझ के लिए भी महत्वपूर्ण है। जैसे ही जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप जैसे मिशन हमारे सौर मंडल के बाहर नए ग्रहों की खोज और जांच करते हैं, हमें पृथ्वी, मंगल और शुक्र जैसे चट्टानी ग्रहों के लिए एक संदर्भ बिंदु की आवश्यकता होगी।

हमें पृथ्वी और मंगल की आवश्यक विशेषताओं की काफी ठोस समझ मिल गई है, और शुक्र से डेटा जोड़कर, हम दूर के ग्रहों को बेहतर ढंग से समझने में सक्षम होंगे।

"शुक्र बड़े, चट्टानी, वायुमंडल वाले ग्रहों के लिए एक अंशांकन बिंदु बनने जा रहा है हम वेब और उससे आगे आने वाली बड़ी दूरबीनों से देख और समझ पाएंगे,'' गार्विन कहा।

और निश्चित रूप से, सीखने, अन्वेषण करने और नए स्थानों की यात्रा करने की सबसे अधिक मानवीय प्रवृत्ति होती है। सेकेराक ने कहा, "यही एक कारण है कि मुझे इन अंतरिक्ष अन्वेषण मिशनों पर काम करना पसंद है - हम ऐसी जगह जा रहे हैं जिसके बारे में हम बहुत कुछ नहीं जानते हैं।"

हमने पृथ्वी और मंगल ग्रह के पर्यावरण के निर्माण के बारे में बहुत कुछ सीखा है, और अब हम उस ज्ञान में से कुछ ले सकते हैं और इसे कहीं अलग जगह पर लागू कर सकते हैं। उस वातावरण के निर्माण से हमारी तकनीक का विस्तार होगा, और जांच के साथ इसका दौरा करने से इसके कुछ रहस्यों को उजागर करना शुरू हो सकता है। जैसा कि सेकेरक ने कहा, किसी नए अंतरिक्ष वातावरण का दौरा करते समय, "हमेशा कुछ नया होता है जो आप सीख सकते हैं।"

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