सूर्य के साथ सामना
दुनिया भर की सभ्यताओं में कई मिथक और किंवदंतियाँ हैं जो शक्तिशाली और दैवीय व्यक्तियों को सूर्य की सैर करते हुए दर्शाती हैं। अंत अक्सर काफी हतोत्साहित करने वाला नहीं होता है। वे हमेशा सूरज के पास जलते हैं। लेकिन, ये लोककथाएं ब्रह्मांड में 'उज्ज्वल' स्थान तक पहुंचने के लिए मानवता की रोग संबंधी इच्छा के लक्षण हैं। पिछली कुछ शताब्दियों में सूर्य का काफी व्यापक अध्ययन किया गया है। सूरज की ओर देखने से सनस्पॉट (सूरज पर ठंडी सतह) की घटना और नियमितता जिसके साथ वे मोम और कम हो गए थे, का पता चला। सूर्य पर चुंबकीय गतिविधि की तीव्रता के अलावा, सनस्पॉट चक्र अब पृथ्वी पर तापमान परिवर्तन के साथ बंधा हुआ है।
वैज्ञानिक स्पष्ट रूप से सूर्य पर भौतिक-रासायनिक गतिविधि की हड़बड़ाहट से चकित हैं और अब पृथ्वी पर रहने वाले जीवन रूपों और अंतरिक्ष में लटकने वाले तकनीकी नवाचारों पर इसके प्रभावों को लगभग पूरी तरह से समझने की स्थिति में हैं। लेकिन, पहले, आइए कुछ इतिहास में शामिल हों। 1931 में, सिडनी चैपमैन इस बात से बहुत प्रभावित हुए कि कोरोना कितनी दूर तक फैला, जिसने उनके अनुसार पृथ्वी को भी घेर लिया। उन्होंने माना कि या तो पृथ्वी सूर्य के चारों ओर बहुत करीब से घूमती है या कोरोना काफी लंबाई तक और लगातार फैलता है। अगर कोरोना लगातार फैलता है तो उसे सूरज की सतह पर हमेशा के लिए नवीनीकृत और कायाकल्प करना पड़ता है। उनका मानना था कि यह सभी दिशाओं में सूर्य से आवेशित कणों के निरंतर बहिर्वाह की अनुमति देगा, जिसने पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र को परेशान किया क्योंकि वे इसके पास से गुजरते थे। 1950 के दशक में जर्मन खगोलशास्त्री लुडोविग फ्रांज बर्मन द्वारा किए गए कार्यों से इस धारणा को बल मिला। 20वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में, यह माना जाता था कि धूमकेतु की पूंछ सूर्य से प्रकाश के दबाव से बनती है। धूमकेतु की पूंछ हमेशा सूर्य से दूर होती है और जैसे-जैसे वे सूर्य के पास आती हैं उनकी पूंछ की लंबाई बढ़ती हुई दिखाई देती है। बिरमन ने दिखाया कि हास्य पुच्छ बनाने के लिए अकेले प्रकाश दबाव जिम्मेदार नहीं था। कुछ और था। यह 'कुछ और' हास्य सामग्री को पूंछ में बदलने के लिए 'धक्का' देने के लिए मजबूत और सक्षम होना था। यह 'कुछ और' सूर्य से निकलने वाले आवेशित कण थे। अमेरिकी भौतिक विज्ञानी यूजीन नॉर्मन पार्कर एक कदम आगे बढ़े और सौर ज्वालाओं के समय अतिरिक्त विस्फोटों के साथ, कणों के एक स्थिर बहिर्वाह के लिए अपनी प्रवृत्ति की घोषणा की। इस परिघटना को समझाने के लिए स्वयं पार्कर ने 1958 में 'सोलर विंड' शब्द गढ़ा था। इस पार्कर के नाम पर सोलर प्रोब का नाम रखा गया है। यह बिना कहे चला जाता है कि उन्होंने इस घटना की व्याख्या करते हुए जटिल गणितीय समीकरण बनाए। पार्कर की सौर हवा सैद्धांतिक दायरे में लंबे समय तक नहीं टिकी। सोवियत उपग्रहों लूनिक I और लूनिक II ने क्रमशः 1959 और 1960 में अपनी उपस्थिति का प्रदर्शन किया। अमेरिकी ग्रहीय जांच मेरिनर II ने भी सौर हवा की उपस्थिति की पुष्टि की।
अब वापस वर्तमान और भविष्य पर आते हैं। पार्कर जांच स्पष्ट रूप से सूर्य का अध्ययन करने के लिए शुरू की गई है, विशेष रूप से इसके कोरोना, करीब से। इसका उद्देश्य चिलचिलाती गर्म कोरोना में गोता लगाना और अपनी आंखों से देखना है (यद्यपि रोबोटिक) वास्तव में वहां क्या हो रहा है। कोरोना सौरमंडल की सबसे बाहरी परत है। यहां का तापमान लगभग 1 मिलियन डिग्री सेल्सियस है। लेकिन, सूर्य की सतह पर (जो कि सिर्फ 1600 किमी नीचे है) तापमान 500 डिग्री सेल्सियस से थोड़ा ऊपर है। अब यह रहस्य है। यह अंतर क्यों? हमें इसे समझने की जरूरत है।
पहले के दिनों में कुल सूर्य ग्रहण के दौरान ही कोरोना का अध्ययन किया जाता था, जब चंद्रमा की छाया ने 'ज्वलंत' कोरोना को प्रकट करते हुए सूर्य के उज्ज्वल चेहरे को अवरुद्ध कर दिया था। हम कोरोना के तापमान और सौर सतह के बारे में कैसे जानते हैं? यह वर्णक्रमीय रेखाओं के प्रवेश का संकेत है। विभिन्न तत्व अभिलक्षणिक तरंगदैर्घ्य पर प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। इंद्रधनुष के रंग विभिन्न तरंग दैर्ध्य की अभिव्यक्ति हैं। स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग सूर्य से निकलने वाले प्रकाश का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, जो तब इसकी संरचना की पहचान करने के लिए उपयोग किया जाता है। 1869 में जब वैज्ञानिक कोरोना से वर्णक्रमीय रेखाओं का अध्ययन कर रहे थे तो उन्होंने पाया कि यह हरे रंग का है। लेकिन, उस समय, 1869 में, हरी रेखा पृथ्वी पर किसी भी ज्ञात तत्व से मेल नहीं खाती थी। तो, वैज्ञानिकों ने सोचा कि उन्होंने एक नए तत्व की खोज की और इसे कोरोनियम नाम दिया।
एक स्वीडिश भौतिक विज्ञानी बेंग्ट एडलेन को लोहे से आने वाली वर्णक्रमीय रेखाओं को समझने में लगभग 70 साल लग गए। क्या लोहा पृथ्वी पर इस हरे रंग का स्पेक्ट्रम देता है? जवाब न है। एक साधारण लोहे को हरा रंग देने के लिए इसे इस हद तक गर्म करना होगा कि यह 13 बार आयनित हो जाए। इतने व्यापक ताप के बाद साधारण लोहा तब केवल आधे इलेक्ट्रॉनों के साथ बचेगा जो मूल रूप से गर्म करने से पहले थे। अब यही समस्या है। आयनीकरण के इतने उच्च स्तर तक पहुंचने के लिए कोरोनल तापमान दस लाख डिग्री सेल्सियस से अधिक होना चाहिए। यह सूर्य की सतह के तापमान से लगभग 200 गुना अधिक है।
मानो तापमान की पहेली पर्याप्त नहीं थी, प्रकृति ने हमारे सामने कोरोना और सूर्य की सतह से जुड़ी कुछ और पहेलियां सामने रखी हैं। वह स्थान जहाँ से सौर पवन निकलती है, काफी समझ में आता है। यह हवा पृथ्वी को घेर लेती है क्योंकि पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र इस तेज बहने वाली चुंबकीय हवा को प्रस्तुत करता है। यद्यपि हवा नग्न आंखों को दिखाई नहीं देती है, यह चुंबकीय ध्रुवों पर जगमगाते अरोरा के रूप में प्रकट होती है। यह समझ में नहीं आता कि यह हवा सूरज से कैसे निकल जाती है और अचानक एक निश्चित बिंदु पर, हमारे लिए काफी अकल्पनीय गति से तेज हो जाती है। यह वह जगह है जहां इस घटना की गतिशीलता को समझने के लिए पार्कर सौर जांच काम आएगी। विभिन्न जांचों से सभी उपलब्ध आंकड़ों के आधार पर किए गए सैद्धांतिक और अनुकरण अध्ययनों ने संकेत दिया है कि यह त्वरण राज्याभिषेक क्षेत्र में कहीं होता है। जांच कोरोना के माध्यम से यात्रा करेगी और कोरोना के दायरे में प्रत्यक्ष माप करेगी जिससे वैज्ञानिकों के लिए इस क्षेत्र में होने वाली वास्तविक घटनाओं को समझना आसान हो जाएगा।
दूसरी महत्वपूर्ण घटना जो पार्कर सोलर प्रोब द्वारा खोजी जाएगी, वह यह समझना है कि कोरोना सूर्य की सतह से हजारों गुना अधिक गर्म क्यों है। यह ऐसा है जैसे एक अलाव जलाया जाता है और गर्मी असहनीय रूप से मीलों दूर महसूस होती है न कि उसके करीब।
अंतरिक्ष में ज़ूम करने वाले ऊर्जावान कणों में उपग्रहों को नुकसान पहुंचाने और उच्च अक्षांश क्षेत्रों में बिजली की कमी (चरम मामलों में) पैदा करने की क्षमता होती है। यह उन वाणिज्यिक और रक्षा विमानों को भी अस्त-व्यस्त कर सकता है जो ध्रुवीय क्षेत्रों के आसपास की जगह को पार करते हैं। विनम्र परकार भी काफी दूर जाकर अपनी दिशा बदल सकते हैं। पार्कर सौर जांच पृथ्वी से सूर्य तक ईथर अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करेगी। इस रोमांचक यात्रा के माध्यम से यह डेटा, अंतरिक्ष के वास्तविक स्नैपशॉट को वापस भेज देगा, जो पहली बार अंतरिक्ष में 'अवलोकित' होने वाली घटनाओं का खुलासा करेगा। इसके लिए, यह सभी घोषित कार्यों को करने के लिए अपने साथ चार प्रमुख उपकरण ले जा रहा है। पहला उपकरण अंतरिक्ष यान के चारों ओर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र को मापेगा। यह तरंगों, ऊर्जा दालों और पुन: संयोजन की घटनाओं को समझने में मदद करेगा जो भारी मात्रा में ऊर्जा पैदा करने में सक्षम हैं। केवल एक इमेजिंग उपकरण है जो इस जांच से जुड़ी सभी गतिविधियों को रिकॉर्ड करेगा। एक और उपकरण है, दो का संयोजन, उनके वेग, घनत्व और तापमान को समझने के लिए प्रोटॉन, आयनों जैसे आवेशित कणों को मापने और गिनने के लिए। इससे यह समझने में मदद मिलेगी कि वे कैसे और कहां से उत्पन्न होते हैं, वे सूर्य और कोरोना से कैसे बाहर निकलते हैं, और अंतरिक्ष के माध्यम से पृथ्वी की ओर जाते हैं।
यह सब ठीक है। लेकिन, क्या पार्कर अंतरिक्ष यान सौर क्षेत्र के दंडात्मक तापमान में प्रवेश करने पर नहीं पिघलेगा? क्या यह इतने उच्च तापमान का सामना कर सकता है? उत्तर पर पहुंचने से पहले आइए पहले यह समझें कि तापमान और गर्मी से हमारा क्या मतलब है। उच्च तापमान जरूरी नहीं कि चीजों को 'गर्म' कर दें। यह अंतरिक्ष में विशेष रूप से सच है। अंतरिक्ष में तापमान हजारों डिग्री हो सकता है लेकिन यह 'उच्च' तापमान कुछ भी जलाने में सक्षम नहीं है। अगर हम ऐसी जगहों पर तापमान को महसूस करने के लिए अपना हाथ बाहर कर दें तो भी हम 'गर्मी' महसूस नहीं कर पाएंगे। वास्तव में, यह वहां 'ठंडा' हो सकता है। ऐसा क्यों है? क्योंकि, तापमान इस बात का माप है कि 'तेज' कण कैसे चलते हैं। दूसरी ओर, ऊष्मा इस बात का माप है कि कितनी ऊर्जा स्थानांतरित की जाती है। जब कण बहुत तेज गति से चलते हैं तो माना जाता है कि उनमें बहुत अधिक तापमान होता है। अंतरिक्ष में कण बहुत तेजी से चलते हैं लेकिन ऐसे पॉकेट हैं जहां उनका घनत्व या उनकी 'गिनती' बहुत कम होती है। ऐसे स्थानों पर गति (तापमान) ऊर्जा के हस्तांतरण में तब्दील नहीं होती है।
जिस कोरोना से जांच की जाएगी, उसका तापमान बहुत अधिक है, लेकिन कणों का घनत्व बहुत कम है। इसलिए, ऊर्जा का हस्तांतरण अपने इष्टतम पर नहीं होगा। दरअसल, सतह पर तापमान कम होता है, लेकिन सतह कोरोना से 'घनी' होती है। तो प्रभावी रूप से ऊर्जा का हस्तांतरण कोरोना की तुलना में सतह पर अधिक होगा। व्यावहारिक रूप से इसका मतलब है कि पार्कर सौर जांच एक ऐसे स्थान से होकर गुजरेगी जिसका तापमान कई मिलियन डिग्री को छूता है। लेकिन, अंतरिक्ष यान में ऊष्मा का स्थानांतरण केवल 1500 डिग्री सेल्सियस तक होगा। यह तापमान कितना 'गर्म' है, इसका अंदाजा लगाने के लिए आइए इसकी तुलना अपने ज्वालामुखियों से करें। जो लावा उगलता है वह 700 और 1200 डिग्री सेल्सियस के बीच कहीं भी हो सकता है। लेकिन, 1500 डिग्री सेल्सियस को भी झेलना कोई आसान काम नहीं है। अंतरिक्ष यान एक थर्मल शील्ड से लैस है जो I, t से 30 डिग्री सेल्सियस के आरामदायक तापमान को बनाए रखता है, जहां सभी उपकरणों को रखा गया है, सिवाय उस एक को छोड़कर जो आवेशित कणों को 'गिनती' है।
हीट शील्ड को थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टम (TPS) कहा जाता है और यह 2.4 मीटर व्यास वाला और 4.5 इंच मोटा होता है, जिसे दो कार्बन प्लेटों के बीच सैंडविच किए गए कार्बन मिश्रित फोम का उपयोग करके बनाया जाता है। इस इकाई को लगभग 1650 डिग्री सेल्सियस के तापमान का सामना करने के लिए परीक्षण किया गया है। सौर जांच कप (एसपीसी), जिसे फैराडे कप भी कहा जाता है, स्पष्ट कारणों से हीट शील्ड के पीछे नहीं होगा। इसे सौर हवा से आयन और इलेक्ट्रॉन सामग्री और उनके प्रवाह के कोण की गणना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस इकाई में प्रौद्योगिकी में प्रगति का परीक्षण वास्तव में उस भारी तनाव और तनाव के लिए किया जाएगा जो इसे अंतरिक्ष और राज्याभिषेक क्षेत्र में यात्रा के माध्यम से खुद को नीचे रखेगा। यह गतिशील प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला का सामना करेगा जो रूप और विशेषताओं में विविध होगी। कप टाइटेनियम-ज़िरकोनियम-मोलिब्डेनम की मोलिब्डेनम मिश्र धातु शीट से बनाया गया है जिसमें 2350 डिग्री सेल्सियस का गलनांक होता है। टंगस्टन, जिसका उच्चतम गलनांक 3422 डिग्री सेल्सियस के रूप में जाना जाता है, का उपयोग उन ग्रिडों में किया जाता है जो SPC के लिए विद्युत क्षेत्र का उत्पादन करते हैं। सूर्य से निकलने वाली गर्मी और ऊर्जा के तहत तारों के पिघलने की चुनौती को दूर करने के लिए, वैज्ञानिकों ने तारों को निलंबित करने के लिए नीलम क्रिस्टल ट्यूबों को विकसित किया, और तारों को नाइओबियम से बनाया। सौर पैनल, जो सूर्य से ऊर्जा का उपयोग करेंगे, को अति ताप से सुरक्षा की आवश्यकता है। यह एक विस्तृत शीतलन प्रणाली पर काम करके प्रदान किया जाता है जो शीतलक के रूप में विआयनीकृत पानी का उपयोग करके सौर पैनलों को गर्म करने की अनुमति नहीं देगा।
पार्कर सोलर प्रोब सूर्य के कोरोना के साथ अपनी मुलाकात के लिए अंतरिक्ष के माध्यम से यात्रा करेगा। सूर्य का प्रकाश पृथ्वी तक पहुँचने में आठ मिनट का समय लेता है। यदि इस जांच में कुछ गड़बड़ी होती है तो उस दुर्घटना के संकेत को नियंत्रण कक्ष तक पहुंचने में करीब आठ मिनट का समय लगेगा। विसंगति को ठीक करने के लिए भेजे जाने वाले संकेतों को अंतरिक्ष यान तक पहुंचने में समान समय अंतराल लगेगा। इस समय चूक से जांच में बाधा आने की संभावना है। प्रौद्योगिकीविदों और वैज्ञानिकों ने इस समस्या का समाधान खोज लिया है। अंतरिक्ष यान को स्वायत्त रूप से खुद को सुरक्षित रखने और सूर्य के रास्ते पर रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अंतरिक्ष यान के हीट शील्ड में कई सेंसर लगाए गए हैं। ये सेंसर हमारे सेल फोन के आकार के लगभग आधे हैं। जब ये सेंसर सूर्य के प्रकाश का पता लगाते हैं तो वे जांच के विषम ताप से बचने के लिए अंतरिक्ष यान के पाठ्यक्रम को बदलकर उपकरणों की सुरक्षा के लिए सुधारात्मक उपाय शुरू करने के लिए केंद्रीय कंप्यूटर को सचेत करते हैं। कंप्यूटर प्रोग्राम कार्रवाई करेगा और कार्रवाई शुरू करेगा जो किसी भी मानवीय हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना जांच को अपने पाठ्यक्रम पर रखेगा।
पार्कर प्रोब पहले से ही धूप से घिरा हुआ है और अगले तीन महीनों तक लगातार यात्रा करेगा। अपने नियोजित मिशन के सात वर्षों के दौरान यह सूर्य के चारों ओर 24 परिक्रमा करेगा और अपने हर दृष्टिकोण पर यह सौर हवा का नमूना लेगा, कोरोना का निरीक्षण करेगा और सूर्य को करीब से फिल्माएगा। यह सौर साहसिक कार्य का एक रोमांचक चरण होगा जो मानव जाति के लिए सूर्य की गतिविधि के कई नए पहलुओं को प्रकट करेगा। शुक्र के बारे में कुछ नई और रोमांचक खबरें भी हम सभी के लिए उपलब्ध होंगी।
भारतीय भू-चुंबकत्व संस्थान को सूर्य के स्वस्थानी प्रेक्षणों से अत्यधिक लाभ होगा। हाल ही में लॉन्च की गई पार्कर जांच के अलावा, अंतरिक्ष प्लाज्मा और इसकी गतिशीलता तक पहुंच बहुत कम है। अंतरिक्ष में दूर-दूर तक उड़ने वाले उपग्रहों ने सूर्य से पृथ्वी तक प्लाज्मा के प्रवाह को ट्रैक किया है। हालाँकि, ये अवलोकन बहुत कम रहे हैं। पार्कर प्रोब एक तकनीकी सफलता है जो सूर्य से पृथ्वी तक वास्तविक समय में प्लाज्मा प्रगति को ट्रैक कर सकती है। यह अब प्लाज्मा की यात्रा और प्रोटॉन और आयनों से गुजरने वाली गतिशील प्रक्रियाओं की अधिकता को प्रकट करेगा। आवेशित कणों और तरंगों के बीच अंतरिक्ष में जो अशांति और लड़ाई होती है, वह अब मानव बुद्धि की मुट्ठी में होगी। IIG के वैज्ञानिक, और भारत और विदेशों के कई अन्य संस्थानों में, अंधेरे अंतरिक्ष वातावरण को वस्तुतः 'पुन: निर्मित' करके अपना सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन करने की कोशिश कर रहे हैं। वे उपग्रह प्रेक्षणों से जानते हैं कि एक तरंग और कण एक स्थान पर कैसे व्यवहार करते हैं और दूसरे स्थान पर कैसे व्यवहार करते हैं। हालांकि, इन दो स्थानों के बीच कोई अवलोकन संबंधी डेटा उपलब्ध नहीं है। वे शर्तों का एक सेट मानकर इस रिक्त स्थान को भरने का प्रयास करते हैं जो उन्हें इन दो अंतिम बिंदुओं के बीच होने वाली संभावनाओं के सभी सेट के साथ 'अवलोकित' प्रारंभ और समाप्ति सुविधाओं को फिर से बनाने का अवसर देता है। वे उन सभी संभावनाओं को कवर करने का प्रयास करते हैं जो इस संदर्भ में मौजूद हो सकती हैं कि तरंगें और कण एक स्थान से दूसरे स्थान पर कैसे व्यवहार करते हैं। यह अनुकरण है और प्रकृति को समझने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है जब हाथ में कोई प्रत्यक्ष अवलोकन डेटा नहीं होता है।
प्लाज़्मा तरंगें कैसे अंतरिक्ष में चल रही प्रक्रियाओं को ट्रिगर या नियंत्रित करती हैं, इसके तंत्र की समझ केवल अकादमिक हित की नहीं है। हमारे दैनिक जीवन में भी इसके व्यापक अनुप्रयोग हैं। ये तरंगें अंतरिक्ष प्लाज्मा की नैदानिक विशेषताओं का पता लगाने के लिए एक उपयोगी उपकरण हैं। वे जमीन और अंतरिक्ष-आधारित प्रणालियों का उपयोग करके दूर से सूक्ष्म और स्थूल-पैमाने की घटनाओं की निगरानी में एक बहुत बड़ी संपत्ति हैं।
पार्कर सोलर प्रोब इन सभी तकनीकों को अतीत की बात बना देगा। वास्तविक टिप्पणियों का कोई विकल्प नहीं है।
(अगस्त 2018)