जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप - भाग २

अरविंद परांजपे
सोमवार, 24 जानेवारी 2022

खगोलशास्त्राच्या सीमेवर

मागच्या लेखात आपण जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोपबद्दल काही प्राथमिक माहिती घेतली होती.  त्या माहितीचे अधिक चांगल्या प्रकारे आकलन होण्याकरिता आपण येत्या एक-दोन लेखांत या दुर्बिणीच्या रचनेबद्दल आणि तिच्या कार्याबद्दल अधिक जाणून घेऊया.

जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप ही दुर्बीण, ज्याला इंग्रजीत ‘स्टेट ऑफ द आर्ट’ म्हणतात अशा प्रकारात मोडते. म्हणजे ही दुर्बीण बनवण्यात अत्यंत आधुनिक साधन, प्रक्रिया, तंत्रज्ञान आणि विज्ञानाचा उपयोग करण्यात आला आहे, असा याचा अर्थ. आणि येत्या काळात या दुर्बिणीच्या साहाय्याने विश्वाची आश्चर्यचकित करणारी नवी कोडी आपल्या समोर उलगडतील, असं आपण खात्रीने सांगू शकतो.

जेम्स वेब स्पेस टेलिस्कोप ही अंतर्गोल आरसा वापरून प्रकाश परावर्तित करणारी दुर्बीण आहे.  खरं तर  मोठ्या आकाराच्या सर्व दुर्बिणी याच प्रकाराच्या असतात; कारण भिंगांच्या दुर्बिणींपेक्षा अंतर्गोल आरशाच्या दुर्बिणी अनेक प्रकारे जास्त सक्षम असतात. जेम्स वेबच्या आरशाचे वैशिष्ट्य म्हणजे हा एकच एक सलग आरसा नाही. अठरा षटकोनी आरशांना जोडून संशोधकांनी एक मोठा आरसा तयार केला आहे. (पाहा खालील चित्रातील बिंदू क्र. १). या आरशाचा एकूण व्यास ६.५ मीटर इतका आहे. या आरशांची घडी करून ते  रॉकेटच्या सर्वात वरच्या भागात ठेवण्यात येणं शक्य व्हावं, हे षटकोनी आरसे वापरण्यामागचं कारण. (बिंदू क्र. २). नाही तर एवढा मोठा एक सलग आरसा  रॉकेट मधून पाठवणं खूपच अवघड गेलं असतं. आणि इथेच तंत्रज्ञानाची मोठी कमाल आहे. जेव्हा हा आरसा पूर्णपणे उघडला जाईल, आणि तो काम करू लागेल तेव्हा याच्या पृष्ठभागाची अचूकता इतकी असेल की दोन किलोमीटर अंतरावर ठेवलेल्या एखाद्या केसाच्या रचनेचेही तो चित्रण करू शकेल.

 या आरशावरून परावर्तित झालेला प्रकाश मग  क्र. २ च्या आरशावर पडेल.  हा बर्हिगोल आरसा आहे. याचे वैशिष्ट्य असे की या आरशामुळे मूळ दृष्य मोठं किंवा मॅग्नीफाय करण्यात येतं. आणि तो प्रकाश मग इंटिग्रेटेड सायन्स इन्स्टुमेंट मॉड्यूलपर्यंत (ISIM, बिंदू क्र. ७ ) पोचतो. याची माहिती आपण नंतर घेऊया. 

बिंदू क्र. ३ आहे स्टार ट्रॅकर.  याचं काम आहे दुर्बिणीला एका विशिष्ट पद्धतीने स्थिर ठेवणं. समुद्रमार्गे प्रवास करणारी जहाजं जसा दीपगृहांचा उपयोग करतात, तसा हा स्टार ट्रॅकर दूरच्या ताऱ्यांचा उपयोग  करेल. आणि दुर्बिणीच्या संपूर्ण रचनेला एक दिशेने स्थिर ठेवेल. अर्थात खुद्द दुर्बिणीला आकाशात कुठल्याही दिशेला वळवता येऊ शकेल आणि ती त्याच दिशेला स्थिर पण राहील.  

जेम्स वेब दुर्बीण स्वतःच एक कृत्रिम उपग्रह आहे आणि या उपग्रहाचे संपूर्ण संचालन बिंदू क्र. ४ च्या ठिकाणी असणाऱ्या स्पेसक्राफ्ट कंट्रोल मधून होईल. 

या दुर्बिणीला पृथ्वीशी संपर्क साधण्या करता रेडिओ लहरींचा उपयोग होणार हे स्वाभाविक आहे. आणि या रेडिओ लहरींच्या अँटेनाची जागा बिंदू क्र. ५ येथे आहे. 

या नंतर येते सनशिल्ड. (बिंदू क्र. ६)  ही एक प्रकारची उन्हातली छत्रीच.  हा या दुर्बिणीचा एक अत्यंत महत्त्वाचा घटक आहे. आणि अशा प्रकारच्या छत्रीचा उपयोग हा अंतराळ संशोधनातील पहिलाच प्रयोग आहे. साधारण पतंगाच्या आकाराच्या या छत्रीचा आकार २२ x १० मीटर असा आहे. म्हणजे ही शील्ड आकाराने एका टेनिस कोर्ट इतकी आहे.  ही संपूर्ण छत्री पाच थरांनी बनलेली आहे.  ही छत्रीसुद्धा विशिष्ट प्रकारे घडी घालून रॉकेटमध्ये बसवण्यात आली होती.  

या कृत्रिम उपग्रहात वेगवेगळ्या उपकरणांना त्यांच्या योग्य स्थानी बसवण्यासाठी एकूण १७८ प्रकारच्या यंत्रणा आहेत. त्यातील १३९ यंत्रणा या फक्त सनशिल्ड उघडण्यासाठी आहेत.  ही छत्री उघडण्याच्या प्रक्रियेत ७० बिजागरी, आठ मोटर, ४०० पुली आणि ९० वेगवेगळ्या प्रकारच्या तारा यांचा समावेश होता.   

ही छत्री उघडण्याचे काम २८ डिसेंबर २०२१ रोजी सुरू झाले आणि आठ दिवसांनी म्हणजे ४ जानेवारीला पूर्ण झाले. इतक्या अत्याधुनिक यंत्रणा असताना हे काम व्हायला इतका वेळ का लागला असावा? याचं कारण म्हणजे ही छत्री उघडली तेव्हा ही दुर्बीण पृथ्वीपासून ८ लाख किलोमीटर अंतरावर होती.  या अंतरावरून रेडिओ लहरी आपल्यापर्यंत येण्यास जवळ जवळ ३ सेकंद लागतात. म्हणजे जर काही अडचण आली तर टेलिस्कोपकडून आपल्याला संदेश मिळून त्या अडचणीचे निरसन करण्यात कमीत कमी सहा सेकंद जाणार, आणि या सहा सेकंदात यानाने जवळ जवळ १.८ किलोमीटरचा प्रवास केला असणार. 

या छत्रीसाठी ‘केप्टॉन ई’ प्रकारचे पॉलिमर (एक प्रकारच्या प्लास्टिकचा पडदा) वापरण्यात आलं आहे. यावर मग अॅल्युमिनियम आणि सिलीकॉनचा थर देण्यात आला आहे. अॅल्युमिनियम सूर्यप्रकाश परावर्तित करेल तर सिलीकॉनचा थर अॅल्युमिनियमचे अती सूक्ष्म उल्का कणांपासून रक्षण करेल.  ‘केप्टॉन ई’ पॉलिमरचा आजवर अनेक वेगवेगळ्या कामासाठी वापर होतो आहे. अपोलो मोहिमेत पण याचा उपयोग झाला होता.  

या छत्रीच्या  दोन पडद्यांमधे थोडी जागाही ठेवण्यात आली आहे. सध्या या उपग्रहाचा जो भाग (बिंदू. क्र. ३ आणि ५) सूर्याकडे असेल तिथे तापमान ४५ अंश सेल्सिअस असल्याची नोंद घेण्यात आली आहे.  तर स्पेसक्राफ्ट कंट्रोल्सच्या (बिंदू क्र. ४) मागे तापमान ११ अंश आहे.  या छत्रीच्या मागच्या भागात, जिथे दुर्बिणीचा आरसा आहे (बिंदू. क्र.१), तिथे तापमान उणे १९३  अंश आणि जिथे उपकरणे आहेत (बिंदू. क्र. ७) तिथे तापमान उणे २००  अंश सेल्सिअस आहे. या वरून आपल्याला या छत्रीच्या कार्यक्षमतेची कल्पना करता येते. बॅकप्लेनला या कृत्रिम उपग्रहाचा कणा म्हणता येईल. (बिंदू. क्र. ७). अठरा भागांचा संपूर्ण आरसा आणि इतर सर्व यंत्रणांना आधार देणं, हे याचं काम. या सगळ्याचं एकूण वजन जवळ जवळ ३ हजार किलो आहे. या बॅकप्लेनची स्थिरता तर कमालीची आहे. अमुक एक बस किंवा गाडी चालताना इतकी स्थिर असते  पोटातलं पाणीसुद्धा हलणार नाही, असं आपण म्हणतो ना तसंच. ह्या बॅकप्लेनची यंत्रणा इतकी आश्चर्यकारक आहे की ती दुर्बिणीला केसाच्या दहा हजाराव्या भागाइतकीसुद्धा इकडेतिकडे हलू देणार नाही.  

एक तांत्रिक बाब म्हणजे ही रचना टायटेनियम म्हणजे ग्रॅफाईटचा एक अतिप्रगत प्रकार आणि इनव्ह म्हणजे निकेल आणि स्टील पासून बनवलेला मिश्र धातू, यापासून बनवलेली आहे.

(लेखक मुंबईतील नेहरू तारांगणाचे संचालक आहेत.)

संबंधित बातम्या