सूर्यको प्रकाशद्वारा सञ्चालित साना उपकरणले पृथ्वीको वायुमण्डलमा रहस्यमय क्षेत्र पत्ता लगाउन सक्ने

काठमाडौं ।

सूर्यको प्रकाशद्वारा सञ्चालित भएर आफैं उचालिन सक्ने उपकरणहरूलाई पहिलोपटक पृथ्वीको माथिल्लो वायुमण्डलसँग मिल्दोजुल्दो लगभग पूर्ण शून्य  अवस्थामा परीक्षण गरिएको छ, जसले वायुमण्डलीय विज्ञानमा क्रान्ति ल्याउने बाटो खुलाएको छ।

एल्युमिनियम अक्साइड र क्रोमियमको तहबाट बनेका साना र हल्का झिल्लीहरूले फोटोफोरेसिस नामक घटनाको प्रयोग गर्छन्। यो त्यतिबेला हुन्छ जब पातलो पदार्थको एक पाटी अर्काेभन्दा बढी तातिन्छ। तातो भागबाट टकराएका ग्यास अणुहरूले झिल्लीलाई माथि धकेल्छन्। तर यो प्रभाव धेरै कमजोर हुन्छ र अति न्यून दबाबको वातावरणमा मात्र देख्न सकिन्छ।

हालै नेचर पत्रिकामा १३ अगस्टमा प्रकाशित अध्ययनअनुसार, अनुसन्धानकर्ताहरूले करिब १ सेन्टिमिटर चौडाइका कणहरूलाई निर्वात कक्षमा प्राकृतिक सूर्यप्रकाशको करिब ५५ प्रतिशत प्रकाशमा तैराउन सफल भएका छन्।

“यसले माथिल्लो वायुमण्डलमा हुने उस्तै अवस्थामा पनि यो प्रविधि काम गर्न सक्छ भन्ने देखाउँछ,” अध्ययनका प्रमुख लेखक र हार्भर्डको जोन ए. पाउल्सन स्कुल अफ इन्जिनियरिङ एन्ड एप्लाइड साइन्सेजका अनुसन्धानकर्ता बेन शाफरले भने।

“हामी त्यस्तो वायुमण्डलीय क्षेत्रमा कुरा गर्दैछौं जसलाई कहिलेकाहीँ ‘इग्नोरोस्फियर’ भनिन्छ, किनकि त्यहाँ केही पनि उड्न सक्दैन। त्यहाँ यस्ता उपकरण पठाउन सक्ने अवस्था आयो भने हामी अहिलेभन्दा धेरै सटीक तथ्यांक संकलन गर्न सक्नेछौं,” उनले स्पेस डट कमलाई बताए।

इग्नोरोस्फियरमा मेसोस्फियर (५० देखि ८५ किलोमिटर उचाइसम्मको तह) र थर्मोस्फियरको १६० किलोमिटरसम्मको भाग पर्छ। यो उचाइ विमानहरूका लागि अति माथि र लो-अर्थ-अर्बिट उपग्रहका लागि अति तल हुने भएकाले त्यहाँ प्रत्यक्ष तथ्यांक संकलन कठिन हुन्छ। साउन्डिङ रकेटहरूले कहिलेकाहीँ मात्र त्यहाँको मापन गर्छन्।

इग्नोरोस्फियर पृथ्वीको वायुमण्डलीय तह र बाह्य अन्तरिक्षबीचको सीमा हो। सूर्यबाट निस्कने ठूलो मात्रामा चार्ज भएका प्लाज्मा (कोरोनल मास इजेक्सन) पृथ्वीमा ठोक्किँदा प्रायः यही क्षेत्रमा आफ्नो ऊर्जा उत्सर्जन गर्छन्।

यही क्षेत्रमा अरोरा देखिन्छन् र त्यही प्रक्रियाबाट भूचुम्बकीय आँधी पैदा हुन्छ, जसले पावर ग्रिड बिगार्न र उपग्रहको कक्षा अस्थिर पार्न सक्छ। यस्ता उचाइमा पुनःप्रवेश गर्ने उपग्रहहरू जलेर नष्ट हुन्छन् र त्यसबाट उत्पन्न प्रदूषण त्यही क्षेत्रमा जम्मा हुन्छ।

“यो क्षेत्रबाट हावा, तापक्रम, दबाब आदि बारेको सटीक तथ्यांक पाउन सक्यौं भने, अहिलेका विश्वव्यापी जलवायु मोडेल अझै बढी सही हुनेछन्। यसले अहिलेको खालीपनलाई भरिनेछ,” शाफरले भने।

शाफर र उनकी सहकर्मी एन्जेला फेल्डहाउसले हार्भर्डबाट रेयरफाइड टेक्नोलोजिज नामक कम्पनी स्थापना गरेका छन्, जसको उद्देश्य यस्ता उपकरणमार्फत व्यावहारिक वायुमण्डलीय परीक्षण गरेर व्यावसायिक प्रयोगतर्फ लैजानु हो।

मिनिएचर सेन्सर र एन्टेना इग्नोरोस्फियरमा पुर्‍याउनका लागि झिल्ली करिब ६ सेन्टिमिटर चौडाइको हुनुपर्नेछ। “त्यो आकारको डिस्कले करिब १० मिलिग्राम तौलको वस्तु नजिक अन्तरिक्षसम्म लैजान सक्छ,” शाफरले भने।

यी उपकरणहरूलाई पृथ्वीमाथि करिब ५० किलोमिटर उचाइमा रहेको स्ट्राटोस्फेरिक बलूनबाट छोडिनेछ। त्यहाँबाट यी आफैं १०० किलोमिटरसम्म उचालिनेछन् र दिनको समयमा त्यहीँ रहनेछन्। रातमा तिनीहरू तल झर्ने तर हल्का भएमा पूरै पृथ्वीमा नझरी बिहान फेरि माथि चढ्ने शाफरले बताए।

अनुसन्धानकर्ताहरू अहिले सामग्री र संरचना सुधार गरेर झिल्लीलाई अझ हल्का बनाउन ध्यान दिइरहेका छन्, जसले अझ ठूलो आकारका उपकरण बनाउन सहज बनाउँछ।

फोटोफोरेसिस १९औँ शताब्दीमै खोजिएको थियो, तर लामो समयसम्म बेवास्ता भयो। पछिल्ला दशकमा सामग्री विज्ञान र न्यानोफ्याब्रिकेसन प्रविधि अगाडि बढेपछि यसको व्यावहारिक प्रयोग सम्भव भएको हो।

शाफर र उनकी टोली हार्भर्डका तत्कालीन प्राध्यापक डेविड कीथको सैद्धान्तिक अध्ययनबाट प्रेरित भएका थिए। कीथले फोटोफोरेसिसबाट सञ्चालित झिल्ली प्रयोग गरेर जलवायु परिवर्तन नियन्त्रण गर्न नसके पृथ्वीलाई चिस्याउने उपायका रूपमा प्रयोग गर्न सकिने बताएका थिए।

“यसअघि कसैले पनि ठूला फोटोफोरेटिक संरचना बनाएर वायुमण्डलमै उडाउन सकिन्छ भनेर देखाएको थिएन। यसले नयाँ किसिमका उपकरणहरूको बाटो खोलेको छ — यस्ता उपकरणहरू निष्क्रिय, सूर्यप्रकाशद्वारा सञ्चालित र माथिल्लो वायुमण्डल अन्वेषणका लागि उपयुक्त हुन्छन्,” कीथले भने।

शाफरले यस प्रविधिको अन्य धेरै प्रयोग देखेका छन्। यसले मंगलको पातलो वायुमण्डल अध्ययन गर्न मद्दत गर्न सक्छ वा स्पेसएक्सको स्टारलिंक स्याटेलाइट इन्टरनेटसँग प्रतिस्पर्धा पनि गर्न सक्छ।

“यदि तपाईंले साना सञ्चार प्याकेजहरू यसमा राखेर मेसोस्फियरमा पठाउन सक्नुभयो भने, वास्तवमै यसले लो-अर्थ-अर्बिट कन्स्टेलेसनहरूको डेटा दरसँग प्रतिस्पर्धा गर्न सक्छ,” शाफरले भने। उनले उपकरणहरू अझ हल्का र ठूलो हुनुपर्ने स्वीकारे ताकि पर्याप्त ठूला सञ्चार पेलोड र नेभिगेसन युनिट राखेर पृथ्वीका स्थिर स्थानहरू माथि स्थिर रहन सकून्।