लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (LLNL) के शोधकर्ताओं द्वारा डिजाइन और निर्मित एक प्रोटोटाइप टेलीस्कोप को केप कैनावेरल (Cape Canaveral), फ्लोरिडा स्थित अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस) से लॉन्च किया गया है। इस टेलीस्कोप को स्टेलर आकल्टेशन हाइपरटेम्पोरल इमेजिंग पेलोड (SOHIP) के नाम से भी जाना जाता है। यह टेलीस्कोप वायुमंडलीय गुरुत्व तरंगों और अशांति को देखने व मापने के लिए गिम्बल पर एलएलएनएल पेटेंट-मोनोलिथिक ऑप्टिक्स तकनीक का उपयोग करता है।
प्रोटोटाइप टेलीस्कोप को कब लांच किया गया
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मंगलवार को लॉन्च किया गया, SOHIP उपकरण ISS पर सवार होने के बाद रक्षा विभाग के अंतरिक्ष परीक्षण कार्यक्रम-ह्यूस्टन 9 प्लेटफॉर्म के हिस्से के रूप में स्थापित किया जाएगा। एक अंतःविषय लिवरमोर टीम ने एसओएचआईपी उपकरण का उत्पादन किया और नासा के आईएसएस, पहले प्रयोगशाला में शामिल करने के लिए कठोर नासा सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा किया। SOHIP भी समय पर और सिर्फ $1 मिलियन के सख्त बजट पर वितरित किया गया है।
हमारा लक्ष्य कॉम्पैक्ट, टिकाऊ सिंगल-यूनिट टेलीस्कोप की एक जोड़ी को डिजाइन, विकसित और वितरित करना है, जो प्रयोगशाला की पेटेंट मोनोलिथ तकनीक और ऑफ-द-शेल्फ भागों को आईएसएस पर शामिल करने के लिए न्यूनतम या शून्य ऑन-ऑर्बिट परीक्षण की आवश्यकता होती है। मुख्य अंतरिक्ष टेक्नोलॉजिस्ट पीट सुप्सिंस्कास (Pete Supsinskas) ने कहा, एलएलएनएल अंतरिक्ष विज्ञान और सुरक्षा कार्यक्रम के लिए हम उस लक्ष्य को प्राप्त कर चुके हैं।
हाइपरसोनिक वाहन-हवाई जहाज या मिसाइल-90 किलोमीटर (किमी)/56 मील की ऊंचाई से नीचे ध्वनि की गति से पांच गुना अधिक गति से यात्रा करना-ऊपरी वातावरण के चरम अप्रत्याशित वातावरण में संचालित होता है, जो उड़ान प्रदर्शन को प्रभावित कर सकता है। वायुमंडलीय गुरुत्व तरंगें हवा के दोलन जो ऊर्जा और संवेग को निचले से ऊपरी वायुमंडल में ले जाते हैं क्योंकि वे लंबवत और क्षैतिज रूप से फैलते हैं। एक समुद्र तट पर दुर्घटनाग्रस्त समुद्र की लहरों की तरह अशांति पैदा करते हैं।
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SOHIP प्रोटोटाइप टेलीस्कोप से जुड़ी महत्वपूर्ण जानकारी
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एलएलएनएल के भौतिक विज्ञानी और एसओएचआईपी के मुख्य अन्वेषक मैथ्यू हॉर्स्ले ने कहा, यदि हाइपरसोनिक वाहन की सीमा परत उसके उड़ान पथ के साथ वायुमंडलीय अशांति के संपर्क में है, तो वायुगतिकीय खिंचाव और वाहन पर गर्मी काफी बढ़ जाएगी, जिससे वाहन का नियंत्रण प्रभावित होगा। अगर हम इन अनियमित गुरुत्वाकर्षण तरंगों या हाइपरसोनिक प्रवाह को ट्रिगर करने वाली स्थितियों की सटीक भविष्यवाणी कर सकते हैं, तो यह बेहतर वाहन डिजाइन को सूचित कर सकता है, लागत कम कर सकता है और समग्र हाइपरसोनिक उड़ान प्रदर्शन में सुधार कर सकता है।
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एटमॉस्फेयर को समझना
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ऊपरी वायुमंडल के बारे में एक प्रसिद्ध डेटा बिंदु हवा का अपवर्तन का सूचकांक है, जिसे तापमान और घनत्व से मापा जाता है। पृथ्वी के वायुमंडल में स्थितियों का एक और मापने योग्य आस्पेक्ट यह है कि प्रकाश इसके माध्यम से कैसे गुजरता है- किरण झुकना होता है, जो अपवर्तन के औसत सूचकांक के प्रति संवेदनशील होता है। एफेक्ट्स प्रकाश को भी प्रभावित करता है, जिससे यह जगमगाने लगता है। यही कारण है कि रात के आकाश में तारे टिमटिमाते हुए दिखाई देते हैं।
एसओएचआईपी विकास दल ने वायुमंडलीय तापमान और घनत्व में परिवर्तन को महसूस करने और विक्षोभ का पता लगाने के लिए वायु अपवर्तकता में उतार-चढ़ाव का उपयोग करने के लिए इन घटनाओं का फायदा उठाने का फैसला किया। हॉर्सले ने कहा, किरण झुकने और जगमगाहट को ध्यान से मापकर हम इन प्रभावों को पैदा करने वाले वातावरण के गुणों का अनुमान लगा सकते हैं।
SOHIP दो अखंड दूरबीनों का उपयोग करता है, जो एक गिम्बल असेंबली से जुड़ा होता है। गिम्बल दूरबीन के कैमरों को आईएसएस के वेक में दो चमकीले सितारों को लक्षित करने की अनुमति देता है। एसओएचआईपी के फ्लाइट सॉफ्टवेयर और ऑपरेशंस लीड लांस सिम्स ने कहा, असली चुनौती यह है कि प्रत्येक कैमरे को प्रति सेकंड 1,000 से अधिक फ्रेम दर पर एक स्टार की छवि बनाने की जरूरत है। इस तरह के उच्च फ्रेम दर को प्राप्त करने के लिए कैमरे के सेंसर की बस एक छोटी उपश्रेणी (subarray) या विंडो पढ़ने की आवश्यकता होती है।
एक स्टार की स्पष्ट गति को ट्रैक करना और उसे गिंबल का उपयोग करके उस विंडो के भीतर रखना अस्वीकार्य कंपन पेश करेगा। इसलिए, हमने गिम्बल को स्थिर रखने के लिए विशेष फर्मवेयर और एल्गोरिदम विकसित किए हैं और इसके बजाय विंडो सेंसर के पार स्टार को ट्रैक करती है।
उच्च फ्रेम दर प्रेक्षित जगमगाहट की मात्रा का ठहराव की सुविधा प्रदान करती है, जबकि दो दूरबीनों के बीच सापेक्ष माप प्लेटफॉर्म गति और कंपन को अस्वीकार करने की अनुमति देते हैं। पहले टेलीस्कोप का देखने का एक संकीर्ण क्षेत्र है और एक बार आईएसएस पर स्थापित होने के बाद यह एक सिंगल ब्राइट सस्टार, साइंस स्टार का निरीक्षण करेगा, क्योंकि इसकी दृष्टि रेखा पृथ्वी के वायुमंडल से होकर गुजरती है।
दूसरा टेलीस्कोप एक दूसरे तारे, “संदर्भ” तारे की छवि वायुमंडल के ऊपर अच्छी तरह से देखने की रेखा के साथ लेगा। एसओएचआईपी साइंस स्टार के अपवर्तक झुकाव को निर्धारित करने के लिए संदर्भ तारे के सापेक्ष सापेक्ष-कोणीय पृथक्करण को मापेगा। 1,000 से अधिक फ्रेम प्रति सेकंड की दर से विज्ञान तारे की तीव्रता को भी रिकॉर्ड करके विज्ञान तारे के जगमगाहट को मापा जाएगा।
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शू बॉक्स से ज्यादा बड़ा नहीं
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आईएसएस पर, एसओएचआईपी का वजन 30 पाउंड है और यह जूते के डिब्बे से ज्यादा बड़ा नहीं है। यह बेहद छोटा पैकेज अभूतपूर्व ऊंचाई और सटीकता पर वायुमंडलीय औसत तापमान, दबाव, घनत्व और विक्षोभ शक्ति पर नई अंतर्दृष्टि प्रकट करेगा।
एसओएचआईपी परियोजना के मुख्य इंजिनियर डेविड पैट्रिक ने कहा कि SOHIP हाइपरसोनिक वाहन डिजाइन और उड़ान प्रदर्शन को अनुकूलित करने के अवसर प्रदान कर सकता है। एसओएचआईपी डेटा कई कोणों और स्टार सेटिंग्स से गुरुत्वाकर्षण तरंगों के बारे में कैप्चर करता है, भविष्य के मिशनों को सूचित करेगा, जिससे हमें ऊपरी वायुमंडलीय स्थितियों की भविष्यवाणी करने के लिए एल्गोरिदम को आगे बढ़ाने की इजाजत मिलती है।
मल्टीपल सैटेलाइट डेटासेट्स के साथ ग्रेविटी वेव्स का रिमोट ऑब्जर्वेशन” शीर्षक वाला एक अनुवर्ती प्रयोगशाला निर्देशित अनुसंधान और विकास (एलडीआरडी) व्यवहार्यता अध्ययन इस बात की जांच कर रहा है कि क्या एसओएचआईपी डेटा को आईएसएस पर तीन अन्य उपकरणों के डेटा के साथ जोड़ा जा सकता है जो वायुमंडलीय गुरुत्वाकर्षण तरंगों को परेशान करता है।
हम जांच कर रहे हैं कि क्या चार आईएसएस उपकरणों द्वारा मापे गए वातावरण के विभिन्न गुणों को ऊपरी वायुमंडल में 10 किलोमीटर के बराबर क्षैतिज संकल्प के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों का निरीक्षण करने के लिए जोड़ा जा सकता है। गुरुत्वाकर्षण तरंगों की विशेषता हमें ऊपरी वायुमंडल को बेहतर ढंग से समझने की अनुमति देगी। प्रयोगशाला के वायुमंडलीय, पृथ्वी, भौतिक और जीवन विज्ञान के ऊर्जा प्रभाग में एक पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता, दाना मैकगफिन कहते हैं, वायुमंडलीय परिसंचरण की स्थिति और विवश मॉडल। वर्तमान में माप सिर्फ 300 किलोमीटर या उससे अधिक की क्षैतिज तरंग दैर्ध्य वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगों का निरीक्षण कर सकते हैं।
अंतरिक्ष हार्डवेयर के लिए कार्यक्रम के नेता जॉन गणिनो, एलएलएनएल सहयोगी ने कहा कि हम एक किफायती, स्केलेबल ऑन-ऑर्बिट प्रोटोटाइप को विकसित करने, बनाने, वितरित करने और प्रदर्शित करने के लिए तैयार हैं, जो दूर से वायुमंडलीय गुरुत्वाकर्षण तरंगों और उच्च-ऊंचाई अशांति को जमीनी स्तर से 70 किलोमीटर तक की ऊँचाई तक देखने में सक्षम है।
प्रयोगशाला के अंतरिक्ष विज्ञान और सुरक्षा कार्यक्रम के कार्यक्रम के नेता बेन बाहनी (Ben Bahney) ने कहा, तथ्य यह है कि यह टीम इतने कम बजट और समयरेखा पर तकनीकी रूप से जटिल कुछ कर सकती है, इसकी विशेषज्ञता, सहयोगात्मक भावना और उत्कृष्टता के प्रति प्रतिबद्धता का प्रमाण है।
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