वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय टकराव के जोखिम को कम करने के लिए अंतरिक्ष मलबे को पुनर्निर्देशित करने के लिए कृत्रिम बुद्धि-संचालित अंतरिक्ष लेजर के उपयोग का अध्ययन कर रहा है। नासा द्वारा समर्थित, कार्यक्रम का लक्ष्य सभी आकार के मलबे को संभालना है और वर्तमान में इसके एल्गोरिदम और मॉडल को मान्य किया जा रहा है।
पृथ्वी की निचली कक्षा कबाड़ से भर रही है जो अंतरिक्ष संपत्तियों के लिए खतरा पैदा कर रही है। वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय के नए शोध से पता चलता है कि क्या अंतरिक्ष-आधारित लेजर छोटे कणों या मलबे के बड़े टुकड़ों को कक्षा से हटा सकते हैं जहां वे उपग्रहों या अंतरिक्ष स्टेशनों जैसी वस्तुओं से टकरा सकते हैं। छवि क्रेडिट: वेस्ट वर्जीनिया यूनिवर्सिटी चित्रण/सवाना लीच
यदि अनुसंधान सफल साबित होता है, तो अंतरिक्ष लेज़रों का एक समन्वित नेटवर्क उस मलबे को मोड़ सकता है जो पृथ्वी की कक्षा में गंदगी फैलाता है और अंतरिक्ष यान और उपग्रहों के लिए संभावित टकराव प्रक्षेप पथ से दूर खतरा पैदा करता है।
वेस्ट वर्जीनिया यूनिवर्सिटी में स्पेस सिस्टम ऑपरेशंस रिसर्च लेबोरेटरी के निदेशक हैंग वून ली ने कहा कि पृथ्वी के चारों ओर बड़ी मात्रा में मानव निर्मित मलबा जमा हो रहा है, जिसमें निष्क्रिय उपग्रह भी शामिल हैं। कक्षा में जितना अधिक मलबा होगा, यह जोखिम उतना ही अधिक होगा कि इसमें से कुछ मानवयुक्त और मानवरहित अंतरिक्ष संपत्तियों से टकराएगा। उन्होंने कहा कि उनका मानना है कि इन टकरावों को रोकने का सबसे अच्छा तरीका अंतरिक्ष प्लेटफार्मों पर कई लेजर एरे स्थापित करना है। कृत्रिम बुद्धिमत्ता से संचालित ये लेज़र किसी भी आकार के मलबे पर तुरंत प्रतिक्रिया करने के लिए एक साथ काम कर सकते हैं।
हैंगवूनली वेस्ट वर्जीनिया विश्वविद्यालय में बेंजामिन एम. स्टेटलर कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग एंड मिनरल रिसोर्सेज में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर हैं; वेस्ट वर्जीनिया यूनिवर्सिटी में स्पेस सिस्टम ऑपरेशंस रिसर्च लेबोरेटरी के निदेशक। छवि क्रेडिट: वेस्ट वर्जीनिया यूनिवर्सिटी फोटो
नासा समर्थन और अनुसंधान प्रगति
बेंजामिन एम. स्टेटलर स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड मिनरल रिसोर्सेज में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग विभाग में सहायक प्रोफेसर ली को संभावित अभूतपूर्व शोध के लिए नासा का प्रतिष्ठित 2023 अर्ली करियर फैकल्टी अवार्ड मिला है। नासा ली के तीव्र-प्रतिक्रिया वाले मलबे को हटाने के अनुसंधान को तीन साल तक प्रति वर्ष 200,000 डॉलर से वित्त पोषित कर रहा है।
काम अभी शुरुआती चरण में है, और टीम यह पुष्टि कर रही है कि लेजर प्रणाली को चलाने के लिए जिस एल्गोरिदम को वे विकसित करने का प्रस्ताव कर रहे हैं वह एक कुशल, लागत प्रभावी समाधान है या नहीं। ली ने कहा, "हमारा लंबी दूरी का लक्ष्य है 'कई अंतरिक्ष-आधारित लेजर सक्रिय रूप से कक्षीय युद्धाभ्यास करते हैं और सहयोगात्मक रूप से कक्षीय मलबे को संभालते हैं,' जो समय पर उच्च मूल्य वाली अंतरिक्ष संपत्तियों के साथ टकराव से बचने में मदद करेगा।" "वर्तमान लक्ष्य एक पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य अंतरिक्ष-आधारित लेजर नेटवर्क और एल्गोरिदम का एक सेट विकसित करना है। ये एल्गोरिदम ऐसे नेटवर्क को संभव बनाने और इसके लाभों को अधिकतम करने के लिए सक्षम प्रौद्योगिकियां होंगी।"
अंतरिक्ष मलबे की बढ़ती चुनौती
यदि कोई प्राकृतिक वस्तु (जैसे कि माइक्रोमेटोरॉयड) किसी मानव निर्मित वस्तु (जैसे प्रक्षेपण यान के अवशेष) से टकराती है, तो परिणामी मलबा तेजी से फैल सकता है, और यहां तक कि पेंट के एक कण जितने छोटे टुकड़ों में भी अवलोकन या संचार उपग्रह या अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन के किनारे को छेदने की ताकत हो सकती है। यह एक अत्यावश्यक समस्या बन गई है क्योंकि स्थान तेजी से अव्यवस्थित होता जा रहा है। विशेष रूप से, पृथ्वी की निचली कक्षा ने स्पेसएक्स के स्टारलिंक जैसे वाणिज्यिक दूरसंचार प्रणालियों को आकर्षित किया है, जो उपयोगकर्ताओं को ब्रॉडबैंड इंटरनेट प्रदान करने के लिए उपग्रहों का उपयोग करता है। निचली कक्षा मौसम की भविष्यवाणी और भूमि कवर विश्लेषण के लिए उपयोग किए जाने वाले उपग्रहों का भी घर है, साथ ही गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए एक मंच भी है।
ली ने कहा, "वस्तुओं की बढ़ती संख्या से टकराव का खतरा बढ़ जाता है, मानवयुक्त मिशन खतरे में पड़ जाते हैं और उच्च मूल्य वाले वैज्ञानिक और औद्योगिक मिशन खतरे में पड़ जाते हैं।" उन्होंने कहा कि अंतरिक्ष में टकराव एक डोमिनो प्रभाव को ट्रिगर कर सकता है, जिसे "केसलर सिंड्रोम" के रूप में जाना जाता है, जो एक श्रृंखला प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है जो आगे टकराव के जोखिम को बढ़ाता है और अंतरिक्ष को अस्थिर और शत्रुतापूर्ण बनाता है।
अन्य तकनीकों की तुलना में लेजर के फायदे
अन्य शोधकर्ता हुक, हार्पून, जाल और स्वीपर जैसी मलबा हटाने वाली तकनीक विकसित कर रहे हैं, लेकिन ये केवल बड़े मलबे पर काम करते हैं। ली की विधि लगभग किसी भी आकार के मलबे को संभालने में सक्षम होनी चाहिए।
ली की टीम जो एल्गोरिदम का सूट विकसित करेगी, उसे संभावित रूप से बड़े उपग्रहों पर लगाए गए लेजर के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, या यह अपने स्वयं के उद्देश्य से निर्मित प्लेटफार्मों पर लगाए गए लेजर को शक्ति प्रदान कर सकता है। अपने शोध के हिस्से के रूप में, वह लेजर नेटवर्क द्वारा लिए जा सकने वाले विभिन्न रूपों का मूल्यांकन करेंगे। किसी भी रूप में, प्रौद्योगिकी स्वयं कई निर्णय लेने, स्वतंत्र रूप से कार्य करने और प्राथमिकताएँ निर्धारित करने में सक्षम होगी।
सिस्टम यह तय करेगा कि कौन से लेजर संयोजन से किस मलबे को लक्षित किया जाए, जबकि यह सुनिश्चित किया जाएगा कि परिणामी प्रक्षेप पथ टकराव-मुक्त हैं।
जब लेज़र किसी मलबे के टुकड़े से टकराता है, तो वह उसे नष्ट नहीं करता है। इसके बजाय, मलबे को आमतौर पर लेजर एब्लेशन द्वारा एक नई कक्षा में धकेल दिया जाता है। इसका मतलब यह है कि लेजर बीम मलबे के एक छोटे से हिस्से को वाष्पीकृत कर देती है, जिससे एक उच्च गति वाला प्लाज्मा प्लम बनता है जो मलबे को कक्षा से बाहर धकेल देता है।
लेजर एब्लेशन और फोटॉन दबाव प्रक्रियाएं लक्ष्य टुकड़े के वेग में परिवर्तन का कारण बनती हैं, अंततः इसकी कक्षा के आकार और आकार को बदल देती हैं। लेज़रों का उपयोग करने की यही प्रेरणा है। मलबे की कक्षा को बदलने की क्षमता को लेजर नेटवर्क के माध्यम से प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे अंतरिक्ष मलबे को स्थानांतरित करने या डीऑर्बिट करने और टकराव जैसी संभावित विनाशकारी घटनाओं से बचने की इजाजत मिलती है, "ली ने समझाया।
"एकाधिक लेज़रों की एक प्रणाली का उपयोग मलबे के साथ संपर्क के लिए कई अवसर पैदा कर सकता है, जिससे अधिक प्रभावी प्रक्षेप पथ नियंत्रण की अनुमति मिलती है। एकाधिक लेज़र तीव्रता की एक विस्तृत श्रृंखला पर एक लक्ष्य पर एक साथ कार्य कर सकते हैं, अपने प्रक्षेप पथ को उन तरीकों से बदल सकते हैं जो एक एकल लेज़र नहीं कर सकता है।"
ली फेयरमोंट स्थित टीएमसी टेक्नोलॉजीज के प्रमुख सिस्टम इंजीनियर स्कॉट ज़ेमेरिक के साथ मिलकर पूरे प्रोजेक्ट में विकसित सभी मॉडलों और एल्गोरिदम को "डिजिटल ट्विन वातावरण" में मान्य करने के लिए काम करेंगे। ली ने कहा कि इससे यह सुनिश्चित होगा कि उत्पाद का उपयोग उड़ान सॉफ्टवेयर में किया जा सके।