श्री राजीव गजानन पुजारी
इंद्रधनुष्य
☆ पहिला प्रकाश – भाग-1 ☆ श्री राजीव गजानन पुजारी ☆
(सायके मोहिमेने सुदूर अंतराळातून लेसरद्वारा पृथ्वीशी साधलेला दूरसंवाद )
काल्पनिक विज्ञानचित्रपट व टी.व्ही. सिरीयल्समध्ये परग्रहवासीय पृथ्वीवरील व्यक्तींशी दूरसंवाद साधताना दिसतात. त्यावेळी ते किती सोपे वाटते नाही! लक्षावधी प्रकाश वर्षे दूर असणाऱ्या दूरच्या ग्रहावरून हे परग्रहवासी पृथ्वीवासीयांशी व्हिडिओद्वारे जो दूर संवाद साधतात त्यातील चित्रांची व आवाजाची गुणवत्ता अप्रतिम असल्याचे जाणवते आणि या दूरसंवादात परग्रहवासीयांचे पृथ्वीवासीयांशी बोलणे व दिसणे क्षणाचाही विलंब न होता झालेले दिसते. या काल्पनिक दूरसंवादाची क्षमता वास्तवाशी मेळ खाते का? तर मुळीच नाही!!
पृथ्वीवरून अंतराळाकडे व अंतराळातून पृथ्वीकडे करण्यात येणारा दूरसंवाद ही एक आव्हानात्मक गोष्ट आहे. सुदैवाने इस्त्रो, नासा व इतर अंतराळ संस्थांकडे अंतराळातून मिळालेला विदा पृथ्वीकडे आणण्याची क्षमता व कौशल्य आहे. इस्त्रोचे दुरमिती, अनुपथन आणि समादेश ( ISRO Telemetry, Tracking and Command – ISTRAC) नेटवर्क व भारतीय सुदूर अंतराळ संपर्क व्यवस्था ( Indian Deep Space Network – IDSN) तसेच नासाचा अंतराळ दूरसंवाद आणि दिक् चलन कार्यक्रम ( Space Communications and Navigation – SCaN) आणि सुदूर अंतरीक्ष संपर्क व्यवस्था ( Deep Space Network – DSN ) व इतर देशांच्याही याप्रकाराच्या प्रणाली यांमुळे चंद्रयान सारख्या मोहिमा, आंतरराष्ट्रीय अंतरीक्ष थांबा (international space station), चंद्र व मंगळावरील बग्ग्या (rovers) किंवा नासाची आर्टिमिस योजना यांचेबरोबर विदेचे अदानप्रदान करणे शक्य झाले आहे.
चला तर मग, अवकाशीय दूरसंवाद साधतांना येणारी आव्हाने व विविध देशांच्या अंतराळसंस्था या आव्हानांचा सामना करतांना सध्या कोणते तंत्रज्ञान वापरतात व भविष्यात कोणते तंत्रज्ञान वापरणार आहेत याचा आढावा घेऊया.
१) मूलभूत माहिती :-
अगदी सोप्या भाषेत सांगायचे तर अवकाशीय दूरसंवाद दोन गोष्टींवर बेतला आहे. त्या म्हणजे प्रक्षेपक(transmeter) व ग्राहक किंवा प्राप्तकर्ता (receiver). प्रक्षेपक विद्युतचुंबकीय लहरींवर मॉड्युलेटरच्या मदतीने संदेश (message) संकेतन (encode) करतो. संदेशानुसार किंवा पाठविल्या जाणाऱ्या विदेनुसार लहरींच्या गुणधर्मात बदल घडून येतो, ज्यामुळे पाठवल्या जाणाऱ्या विदेचा मतितार्थ कळून येतो. या लहरी मग अंतराळातून प्राप्तकर्त्याकडे जातात. प्राप्तकर्ता मग या विद्युतचुंबकीय लहरींचे ग्रहण करून त्या डिमॉड्युलेट करून संकेताचे उकलन किंवा विसंकेतन करतो. हे म्हणजे आपल्या घरातील वायफाय राऊटर व त्याच्याशी संलग्न उपकरणांसारखे आहे. राऊटरला इंटरनेटद्वारे मिळालेला विदा तो प्रत्येक उपकरणांकडे प्रक्षेपित करतो. अवकाशीय दूरसंचार हा साधारण याच धर्तीवर घडवून आणला जातो. फक्त त्याचा आवाका मोठा व अंतर खूपच जास्त म्हणजे काही प्रकाश वर्षांइतके असू शकते.
२) दूरसंवाद उपकरणांचे जमिनीवरील जाळे :-
अंतराळाशी दूरसंवाद म्हणजे फक्त अंतराळयानाचा अँटीना जमिनीकडे रोखणे एव्हढेच नाही. नासाच्या दूरसंवाद अँटीनांचे जाळे जगभरात – सर्व सात खंडामध्ये- पसरलेले आहे. या अँटीना अंतराळयानांकडून येणारे प्रक्षेपण ग्रहण करतात. जमिनीवरील स्थानके आणि अंतराळयाने यांच्यातील दूरसंवादाची योजना नेटवर्क अभियंते काळजीपूर्वक आखतात. अंतराळयान अँटीनावरून जात असतांना अँटीना विदा ग्रहण करण्यासाठी सज्ज आहे याची ते खात्री करतात.
भूस्थित अँटीना विविध आकार व क्षमतेच्या असतात. अंतरीक्ष स्थानकला बॅकअप दूरसंवाद पुरविणाऱ्या अतिउच्च वारंवारीतेच्या लहान अँटीना ते ११ अब्ज मैल अंतरावर असणाऱ्या व्हॉयेजर अंतराळयांनांसारख्या सुदूर मोहिमांशी दूरसंवाद साधणाऱ्या २३० फुटी अँटीनांएवढ्या अजस्त्र!!
३) अंतराळ सहक्षेपक (space relays):-
थेट जमिनी बरोबर दूर संवाद साधण्याबरोबरच अनेक मोहिमा सहक्षेपक उपग्रहांद्वारा पृथ्वीशी संवाद साधतात. उदाहरणार्थ अंतराळस्थानक अनुपथन आणि विदासहक्षेपक उपग्रहांकडे (Tracking and Data Relay Satellites – TDRS) विदा पाठविते. नंतर हे उपग्रह न्यू मेक्सिको व गुआम येथील भूस्थानकांकडे हा विदा सहक्षेपित करतात. चंद्रयान ३ चा लॅन्डर चंद्रयान दोनच्या ऑर्बिटर कडे विदा पाठवायचा, नंतर हा ऑर्बिटर पृथ्वीकडे विदा सहक्षेपित करायचा. सहक्षेपकांमुळे दूरसंवाद उपलब्धतेसाठी खास फायदा मिळतो. उदाहरणार्थ TDRS पृथ्वी भोवतालच्या अंतराळात तीन वेगवेगळ्या ठिकाणी प्रस्थापित करण्यात आले आहेत. त्यामुळे पृथ्वी समिप कक्षेतील अंतराळयाने आणि जमीन यांच्यातील संवाद अखंडित राहतो आणि आपणास पूर्ण पृथ्वीचा विदा प्राप्त होतो. अंतराळयान भूस्थीत स्थानकावरून जाण्याची वाट बघत बसण्यापेक्षा टीडीआरएस दिवसाचे २४ तास व आठवड्याचे सातही दिवस विदा सहक्षेपित करतात.
४) बँडविड्थ :-
नासा व इस्त्रो विद्युत चुंबकीय वारंवारितेच्या (frequency)विविध बँड्समध्ये विदा संकेतन करीत असतात. या वारंवारितांच्या श्रेणी म्हणजेच बँडविड्थ्सच्या वेगवेगळ्या क्षमता असतात. मोठ्या बँडविड्थ्स प्रत्येक सेकंदाला जास्त विदा वाहून नेतात, त्यामुळे अंतराळयान जमिनीकडे विदेचे प्रक्षेपण जास्त त्वरेने करू शकते. सध्या सर्वच अंतराळसंस्था दुरसंवादासाठी प्रामुख्याने रेडिओ तरंगांचा वापर करतात. पण आता नासा आवरक्त समीप लेसरचा वापर संप्रेषणासाठी करायचा प्रयोग करीत आहे. याविषयीची माहिती पुढे येईलच. या प्रकारच्या संप्रेषण पद्धतीमुळे – ज्याला प्रकाशकीय दूरसंवाद असे संबोधण्यात येते- पूर्वी कधीही मिळाला नव्हता एवढा विदा पाठवण्याचा वेग प्राप्त होणार आहे. लेसर दूरसंवाद सहक्षेपक प्रक्षेपण प्रात्यक्षिकांमुळे (Laser Communication Relay Demonstretion- LCRD) प्रकाशकीय दूरसंवादाचे फायदे समोर आलेच आहेत. या मोहिमेत कॅलिफोर्निया आणि हवाई स्थित भूस्थानकांमध्ये प्रकाशकीय दुव्याद्वारे (optical link) पृथ्वीसमीप कक्षेतील उपग्रह वापरून विदेचे सहक्षेपण pकरण्यात आले. नासा लवकरच अंतराळ स्थानकावर प्रकाशिय अग्र (optical terminal) बसविणार आहे. यामुळे अंतराळस्थानक एलसीआरडी द्वारा जमिनीकडे विदा सहक्षेपित करू शकेल.
५) विदा पाठविण्याचा वेग :-
जास्त बँडविड्थ्स म्हणजे मोहिमेसाठी विदेचा जास्त वेग. अपोलो ११ ज्यावेळी चंद्रावर उतरले त्यावेळी त्यांनी पाठविलेले व्हिडिओ कृष्णधवल रंगात व अस्पष्ट होते. तुमच्यापैकी जर कोणी ते बघितले तर तुम्हाला आढळेल की त्यात आपण ज्याला मुंग्या म्हणतो तशा दिसायच्या. अगदी नजीकच्या काळात आयोजिलेल्या आर्टीमिस-२ मोहिमेमध्ये यानावर प्रकाशीय अग्र असतील, त्यामुळे चंद्राच्या कक्षेतून मिळणारे व्हिडिओ ४ के अल्ट्रा हाय डेफिनेशनचे असतील. विदेच्या वेगवान देवाणघेवाणीसाठी बँड विड्थ हा एकमेव अडथळा नाही. विदेच्या वेगावर परिणाम करणाऱ्या इतर घटकांमध्ये प्रक्षेपक व प्राप्तकर्ता यांच्यातील अंतर, अँटिनाचा किंवा प्रकाशीय अग्र यांचा आकार, दोन्ही बाजूकडे उपलब्ध असणारी ऊर्जा क्षमता यांचा समावेश होतो. विविध देशांच्या अंतरिक्ष संस्थांमधील अभियंत्यांना विदेचे वेगवान आदान प्रदान करण्यासाठी या सर्व गोष्टींचा समतोल साधावा लागेल.
– क्रमशः भाग पहिला
© श्री राजीव गजानन पुजारी
विश्रामबाग, सांगली
ईमेल – [email protected] मो. 9527547629
≈संपादक – श्री हेमन्त बावनकर/सम्पादक मंडळ (मराठी) – सौ. उज्ज्वला केळकर/श्री सुहास रघुनाथ पंडित /सौ. मंजुषा मुळे/सौ. गौरी गाडेकर≈
