अब्जांश तंत्रज्ञान : अंतराळ वेध (Nanotechnology in space)

अब्जांश तंत्रज्ञान हे अवकाश मोहिमा अधिक यशस्वी व व्यावहारिक करण्यासाठीचे सुलभ तंत्रज्ञान आहे. अवकाश मोहिमा यशस्वी करण्याकरिता अब्जांश पदार्थ, अब्जांश संवेदके, इंधन म्हणून वापरले जाणारे घन, द्रव वा वायुरूप पदार्थ, प्रगत प्रणोदन प्रणाली (Advanced propulsion systems) इत्यादी घटक महत्त्वाचे असतात. या सर्वांचा वापर करून अंतराळ मोहिमांना लागणाऱ्या अनेकविध गोष्टी बनवल्या जातात. उदा., पृथ्वीवरील नियंत्रण केंद्रावरील सुविधा, अंतराळ उद्वाहने (Space elevator), संदेशवहन यंत्रणा, ऊर्जानिर्मिती उपकरणे, विकिरण संरक्षण कवच/आवरणे (Radiation shielding sheets), शत्रूपासून आपल्या उपग्रहांचे संरक्षण, अंतराळवीरांचे पोशाख, त्यांचे खाद्यपदार्थ, आतील हवामानाचे नियंत्रण इत्यादी. अशा बाबींमध्ये अब्जांश पदार्थ खूपच उपयुक्त ठरतात. अब्जांश तंत्रज्ञान वापरून अत्यंत कमी वजनाची व आकाराने लहान अशी साधन सामग्री तयार केली जाते. अंतराळयानातील तसेच बाहेरील हवामानाशी जुळवून घेता येईल अशी यंत्रणाही उभारलेली असते.

झपाट्याने विकसित झालेल्या अब्जांश तंत्रज्ञानामुळे आता वजनाने अत्यंत हलके व आकाराने लहान असे सौर घटक (Solar cells) बनवले जातात. ते अंतराळयानातील यंत्रणेला आवश्यक ती ऊर्जा पुरवू शकतात. परिणामत: रॉकेटमधील इंधनाचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या घटते. यानाला अंतरिक्ष कक्षेमध्ये पोहोचण्यास आणि अंतराळात अधिक काळ फिरत राहण्यास मदत होते. अब्जांश प्रवेदके आणि अब्जांश रोबॉट (Nanorobots) यांचाही नियोजित कार्य करण्यास उपयोग होतो.

अंतराळ उद्वाहक : अवकाशात इच्छित ठिकाणी जाण्यासाठी आता अंतराळ उद्वाहक हा एक पर्याय पुढे येत आहे (आ. २). अंतराळात नियोजित ठिकाणी ये-जा करण्यासाठी किंवा इतर वाहतुकीसाठी याचा वापर करता येईल. अंतराळ उद्वाहकाची निर्मिती अब्जांश पदार्थांपासून केल्यास तो वजनाने खूप हलका, परंतु अत्यंत मजबूत व टिकाऊ असेल. पृथ्वीपासून सुमारे ३६,००० किमी. अंतरावर पृथ्वी आणि चंद्र यांच्या गुरुत्वाकर्षणाचा प्रभाव नगण्य असतो. त्यामुळे अशा ठिकाणी अंतराळ स्थानक उभारल्यास तेथून रॉकेटद्वारे अंतराळ यानाचे प्रक्षेपण करता येईल. चंद्र तसेच सौरमालेतील इतर ग्रहांवरूनही यापुढे अवकाश मोहिमा आखणे शक्य होईल. यानाच्या प्रवासासाठी सौर ऊर्जेचा वापर करता येईल. त्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर इंधन खर्चाची बचत होईल.

दीर्घ अंतराचा प्रवास प्रचंड वेगाने करण्यासाठी सौर शीड असलेल्या बोटी किंवा होड्या वापरता येतील (आ. २). बोट किंवा होडीची लांबी काही किलोमीटर तर जाडी केवळ काही मायक्रोमीटर असेल. तिचा वेग प्रचंड म्हणजे प्रकाशाच्या वेगाच्या सु. १०–१५% इतका असेल. सौर ऊर्जेवर चालणाऱ्या हवाई होडीच्या साहाय्याने पृथ्वीवरील दीड ते दोन दिवसांत प्लुटोपर्यंत पोहोचता येईल. अल्फासेंटॉरी ही पृथ्वीपासूनाची सर्वांत जवळची दीर्घिका आहे. तिथपर्यंतचा प्रवास पृथ्वीवरील कालमानानुसार सुमारे ३०–३५ वर्षांत होईल. अवकाशातील इतर ग्रह, तारे, तारका समूह यांचा अंतराळ प्रवास देखील सौरबोटीद्वारे होऊ शकेल. सद्यस्थितीत हे सर्व स्वप्नवत वाटत असले तरी द नॅशनल एरॉनॉटिक्स अँड स्पेस ॲडमिनिस्ट्रेशन (नासा), आंतरराष्ट्रीय प्लॅनेटरी सोसायटी अशा संस्था या दृष्टीने गेली अनेक वर्षे कार्यरत आहेत.

अंतराळ मोहिमांतील प्रणोदन प्रणाली : अंतराळ यानाचे प्रक्षेपण करण्यासाठी सामान्यत: रासायनिक द्रव वापरतात. त्याचा वापर यानाच्या नियंत्रणासाठी केला जातो. परंतु, रासायनिक द्रव इंधन म्हणून वापरण्याच्या काही मर्यादा म्हणजेच असे इंधन जास्त लागते, शिवाय अपघाताने त्याचा स्फोट होण्याची शक्यता असते. जास्त इंधनाची गरज असल्याने यानातील सामानाचे वजन (Payload) वाढते. त्याला पर्याय म्हणून आता इलेक्ट्रिक प्रणोदन (EP) प्रणालीचा वापर मोठ्या प्रमाणावर होऊ लागला आहे. अशा प्रणालींपैकी क्षेत्रीय उत्सर्जन इलेक्ट्रिक प्रणोदन (FEEP), कलिली अग्निबाण (Colloid Thruster) आणि क्षेत्रीय उत्सर्जन अग्निबाण (Field Emission Thruster, FET) यांवरील संशोधनावर शास्त्रज्ञांचा आता विशेष भर आहे. या प्रणालीमुळे रॉकेट प्रक्षेपणासाठी पारंपरिक रासायनिक द्रव्याच्या तुलनेत खूप कमी वस्तुमानाचे प्रणोदक (Propeller) लागते.

रॉकेटद्वारे अंतराळयान प्रक्षेपण : कोणत्याही अंतराळ प्रवासासाठी प्रक्षेपण स्थळापासून (Ground station) रॉकेटद्वारे यानाचे यशस्वी उड्डाण होणे महत्त्वाचे असते. प्रक्षेपणाचे वेळी रॉकेटला योग्य दिशा व प्रारंभीचा वेग (Speed of projection) मिळणे आवश्यक असतो. अंतराळयानाचे प्रक्षेपण करताना रॉकेटमधील इंधनाचे वजनच एकूण वजनाच्या जवळजवळ ९०–९५% असते. नियोजित ठिकाणी पोहोचल्यावर यान रॉकेटपासून अलग केले जाते. त्यानंतर रॉकेटची उपयुक्तता संपल्याने ते नष्ट करावे लागते. रॉकेटद्वारे यानाच्या प्रक्षेपणाचे काही तोटेही आहेत, म्हणजेच रॉकेट प्रक्षेपणामध्ये इंधनावर प्रचंड खर्च होतो इत्यादी. काहीशा तांत्रिक चुकीने देखील रॉकेट नियोजित मार्गापासून भरकटू शकते. मोठ्या अवकाश मोहिमेसाठी किती इंधन नेऊ शकतो यावरही मर्यादा असतात. म्हणूनच सौरमालेमध्ये किंवा तिच्या बाहेर जायचे असेल तर पारंपरिक इंधनाचा विचार सोडून सौर ऊर्जेचा वापर करणे गरजेचे झाले आहे.

विकिरण कवचाचे महत्त्व : अंतराळ उड्डाणांमध्ये विकिरण कवचाला विशेष महत्त्व आहे. कारण अंतराळामध्ये अंतराळवीरांच्या आरोग्याला किरणोत्सर्गाचा धोका असतो. त्यामुळे दीर्घकालीन मोहिमांमध्ये काही मर्यादा येऊ शकतात. म्हणूनच अंतराळवीरांचे या धोक्यांपासून संरक्षण करण्यासाठी प्रतिबंधात्मक यंत्रणा सातत्याने विकसित केली जाते. हे करत असताना काही गोष्टींचा प्रामुख्याने विचार करावा लागतो. उदा., विकिरण संरक्षणाची साहित्यसामग्री वजनाने हलकी व रचनात्मक स्थिरता (Structural stability) असलेली हवी. तसेच अंतराळयान कवचाची रचना बहुकार्यात्मक सुविधा असलेली हवी. या दृष्टीने या पुढील काळात बोरॉन किंवा सुयोग्य अशा इतर अब्जांश नलिका व तारा यांचा मोठ्या प्रमाणावर वापर होणार आहे. कार्बन अब्जांश नलिका आणि अब्जांश तारा यामुळे प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन आणि जड आयन असे उच्च ऊर्जा धारण करणारे कण यांद्वारे यानाला लागणारी ऊर्जा मिळू शकते.

अंतराळात फिरणाऱ्या उपग्रहांचे शत्रू राष्ट्राच्या विध्वंसक कारवायांपासून रक्षण करणे ही प्रत्येक राष्ट्राची प्राथमिकता असते. तसेच देशाच्या संरक्षण सिद्धतेला गंभीर धोका निर्माण करणाऱ्या शत्रू राष्ट्राच्या उपग्रहांना नष्ट करणेदेखील वेळ प्रसंगी गरजेचे असते. ठराविक काळानंतर अंतराळात सोडलेल्या उपग्रहांची उपयुक्तता संपुष्टात येते. अशा वेळी त्यांचे अवकाशातील परिभ्रमण इतर कार्यरत उपग्रहांना धोकादायक ठरू शकते. या सर्व गोष्टींमुळे उपयुक्त उपग्रहांची सुरक्षा आणि अनावश्यक उपग्रहांचा विनाश हे विषय संबधित देशाच्या दृष्टीने महत्त्वाचे आहेत. प्रगत देशांनी शत्रूच्या क्षेपणास्त्र हल्ल्यापासून अवकाशात भ्रमण करणाऱ्या उपग्रहांचे संरक्षण करण्यासाठी क्वांटम बिंदूंचा वापर करून अत्यंत विकसित अशी सुरक्षा-यंत्रणा विकसित केली आहे.

इतर ग्रहांवर मानवी वस्तीचे प्रयत्न : पृथ्वीवरील वाढती लोकसंख्या, पर्यावरणाचा सातत्याने होत असलेला ऱ्हास, संपूर्ण मानव जातीला भेडसावणारे नवनवीन रोग अशा बाबींमुळे प्रगत देश आता मानवी वस्तीसाठी नवीन ग्रहाच्या शोधात आहेत. पृथ्वीचा उपग्रह चंद्र तसेच मंगळ ग्रह यांकडे आता मानवी वस्तीची भविष्यकालीन स्थळे म्हणून पाहिले जात आहे. जगातील विविध अंतराळ मोहिमांचा आढावा घेतल्यास हे सहज लक्षात येते. भारतही अनेक उद्दिष्ट्ये नजरेसमोर ठेवून गेल्या काही वर्षांपासून चांद्रयान आणि मंगळयान मोहीमांचे आयोजन करीत आहे.

संदर्भ :