अलविदा दर्पण: यह टेलीस्कोप जेम्स वेब की तुलना में 100 गुना अधिक प्रकाश एकत्र कर सकता है

खगोलविदों ने इससे भी अधिक की खोज की है सौर मंडल के बाहर 5,000 ग्रह तारीख तक। बड़ा सवाल यह है कि क्या इनमें से कोई भी ग्रह जीवन का घर है. इसका उत्तर खोजने के लिए खगोलविदों को संभवतः इसकी आवश्यकता होगी अधिक शक्तिशाली दूरबीनें जो आज मौजूद है।

मै एक खगोलशास्त्री जो खगोलविज्ञान का अध्ययन करता है और दूर के तारों के आसपास के ग्रह। पिछले सात वर्षों से, मैं एक ऐसी टीम का सह-नेतृत्व कर रहा हूं जो एक नई तरह की अंतरिक्ष दूरबीन विकसित कर रही है जो दूरबीन से सौ गुना अधिक प्रकाश एकत्र कर सकती है। जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कॉप, अब तक निर्मित सबसे बड़ा अंतरिक्ष दूरबीन।

हबल और वेब सहित लगभग सभी अंतरिक्ष दूरबीनें दर्पणों का उपयोग करके प्रकाश एकत्र करती हैं। हमारा प्रस्तावित टेलीस्कोप, नॉटिलस अंतरिक्ष वेधशाला, बड़े, भारी दर्पणों को एक नए, पतले लेंस से बदल देगा जो दर्पण दूरबीनों की तुलना में बहुत हल्का, सस्ता और उत्पादन में आसान है। इन अंतरों के कारण, कई व्यक्तिगत इकाइयों को कक्षा में लॉन्च करना और दूरबीनों का एक शक्तिशाली नेटवर्क बनाना संभव होगा।

बड़े टेलीस्कोप की आवश्यकता

एक्सोप्लैनेट - वे ग्रह जो सूर्य के अलावा अन्य तारों की परिक्रमा करते हैं - जीवन की खोज में प्रमुख लक्ष्य हैं। खगोलविदों को विशाल अंतरिक्ष दूरबीनों का उपयोग करने की आवश्यकता है जो भारी मात्रा में प्रकाश एकत्र करते हैं इन धुंधली और दूर की वस्तुओं का अध्ययन करें.

मौजूदा दूरबीनें पृथ्वी जितने छोटे बाह्य ग्रहों का पता लगा सकती हैं। हालाँकि, इन ग्रहों की रासायनिक संरचना के बारे में जानने के लिए बहुत अधिक संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है। यहां तक ​​कि जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप भी खोज करने के लिए मुश्किल से ही शक्तिशाली है जीवन के सुराग के लिए कुछ एक्सोप्लैनेट-namely वायुमंडल में गैसें.

वेब की लागत से अधिक है $8 बिलियन और निर्माण में 20 साल से अधिक का समय लगा. अगले फ्लैगशिप टेलीस्कोप के 2045 से पहले उड़ान भरने की उम्मीद नहीं है और ऐसा अनुमान है $ 11 अरब लागत. ये महत्वाकांक्षी दूरबीन परियोजनाएं हमेशा महंगी, श्रमसाध्य होती हैं, और एक शक्तिशाली - लेकिन बहुत विशिष्ट - वेधशाला का निर्माण करती हैं।

एक नए प्रकार का टेलीस्कोप

2016 में, एयरोस्पेस दिग्गज नोर्थ्रॉप ग्रुमैन मुझे और 14 अन्य प्रोफेसरों और नासा के वैज्ञानिकों को - एक्सोप्लैनेट और अलौकिक जीवन की खोज के सभी विशेषज्ञों को - एक प्रश्न का उत्तर देने के लिए लॉस एंजिल्स में आमंत्रित किया गया: एक्सोप्लैनेट अंतरिक्ष दूरबीन 50 वर्षों में कैसी दिखेंगी?

हमारी चर्चाओं में, हमने महसूस किया कि अधिक शक्तिशाली दूरबीनों के निर्माण को रोकने वाली एक बड़ी बाधा बड़े दर्पण बनाने और उन्हें कक्षा में स्थापित करने की चुनौती है। इस बाधा को दूर करने के लिए, हममें से कुछ लोगों के मन में डिफ्रैक्टिव लेंस नामक पुरानी तकनीक को फिर से देखने का विचार आया।

पारंपरिक लेंस प्रकाश को केंद्रित करने के लिए अपवर्तन का उपयोग करते हैं। अपवर्तन तब होता है जब प्रकाश दिशा बदलता है जैसे ही यह एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है - यही कारण है कि पानी में प्रवेश करते समय प्रकाश मुड़ जाता है। इसके विपरीत, विवर्तन तब होता है जब प्रकाश कोनों और बाधाओं के चारों ओर झुकता है। कांच की सतह पर चरणों और कोणों का एक चतुराई से व्यवस्थित पैटर्न एक विवर्तनिक लेंस बना सकता है।

इस तरह के पहले लेंस का आविष्कार फ्रांसीसी वैज्ञानिक ऑगस्टिन-जीन फ्रेस्नेल ने 1819 में हल्के लेंस प्रदान करने के लिए किया था। प्रकाश स्तंभ. आज, समान विवर्तनिक लेंस कई छोटे आकार के उपभोक्ता प्रकाशिकी में पाए जा सकते हैं कैमरे के लेंस सेवा मेरे वर्चुअल रियलिटी हेडसेट्स.

पतले, सरल विवर्तनिक लेंस होते हैं अपनी धुंधली छवियों के लिए कुख्यात, इसलिए इनका उपयोग खगोलीय वेधशालाओं में कभी नहीं किया गया। लेकिन यदि आप उनकी स्पष्टता में सुधार कर सकते हैं, तो दर्पण या अपवर्तक लेंस के बजाय विवर्तनिक लेंस का उपयोग करने से अंतरिक्ष दूरबीन बहुत सस्ता, हल्का और बड़ा हो सकेगा।

एक पतला, उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाला लेंस

बैठक के बाद, मैं एरिज़ोना विश्वविद्यालय लौट आया और यह पता लगाने का निर्णय लिया कि क्या आधुनिक तकनीक बेहतर छवि गुणवत्ता के साथ विवर्तनिक लेंस का उत्पादन कर सकती है। मेरे लिए भाग्यशाली, थॉमस मिल्स्टर-डिफ्रैक्टिव लेंस डिजाइन पर दुनिया के अग्रणी विशेषज्ञों में से एक-मेरे बगल वाली इमारत में काम करता है। हमने एक टीम बनाई और काम पर लग गए।

अगले दो वर्षों में, हमारी टीम ने एक नए प्रकार के विवर्तनिक लेंस का आविष्कार किया जिसके लिए स्पष्ट कांच या प्लास्टिक के टुकड़े पर छोटे खांचे के एक जटिल पैटर्न को उकेरने के लिए नई विनिर्माण प्रौद्योगिकियों की आवश्यकता थी। कटों का विशिष्ट पैटर्न और आकार आने वाली रोशनी को लेंस के पीछे एक बिंदु पर केंद्रित करता है। नया डिज़ाइन एक उत्पन्न करता है लगभग उत्तम गुणवत्ता वाली छवि, पिछले विवर्तनिक लेंसों की तुलना में कहीं बेहतर।

क्योंकि यह लेंस की सतह की बनावट है जो फोकस करती है, मोटाई नहीं, आप आसानी से लेंस को बड़ा कर सकते हैं इसे बहुत पतला और हल्का रखते हुए. बड़े लेंस अधिक प्रकाश एकत्र करते हैं, और कम वजन का मतलब होता है कक्षा में सस्ता प्रक्षेपण-अंतरिक्ष दूरबीन के लिए दोनों महान लक्षण।

अगस्त 2018 में, हमारी टीम ने पहला प्रोटोटाइप, दो इंच (पांच सेंटीमीटर) व्यास वाला लेंस तैयार किया। अगले पांच वर्षों में, हमने छवि गुणवत्ता में और सुधार किया और आकार बढ़ाया। अब हम 10-इंच (24-सेमी) व्यास वाला लेंस तैयार कर रहे हैं जो पारंपरिक अपवर्तक लेंस की तुलना में 10 गुना अधिक हल्का होगा।

विवर्तन अंतरिक्ष टेलीस्कोप की शक्ति

यह नया लेंस डिज़ाइन इस बात पर पुनर्विचार करना संभव बनाता है कि अंतरिक्ष दूरबीन कैसे बनाई जा सकती है। 2019 में, हमारी टीम ने नामक एक अवधारणा प्रकाशित की नॉटिलस अंतरिक्ष वेधशाला.

नई तकनीक का उपयोग करके, हमारी टीम का मानना ​​है कि 29.5-फुट (8.5-मीटर) व्यास का लेंस बनाना संभव है जो केवल 0.2 इंच (0.5 सेमी) मोटा होगा। हमारे नए टेलीस्कोप के लेंस और सपोर्ट संरचना का वजन लगभग 1,100 पाउंड (500 किलोग्राम) हो सकता है। यह समान आकार के वेब-शैली दर्पण से तीन गुना अधिक हल्का है और वेब के 21-फुट (6.5-मीटर) व्यास वाले दर्पण से बड़ा होगा।

लेंस के अन्य लाभ भी हैं। सबसे पहले, वे हैं बहुत आसान और तेज़ दर्पण की तुलना में निर्माण करने के लिए और सामूहिक रूप से बनाया जा सकता है। दूसरा, लेंस-आधारित टेलीस्कोप पूरी तरह से संरेखित न होने पर भी अच्छा काम करते हैं, जिससे इन टेलीस्कोपों ​​का काम आसान हो जाता है इकट्ठा और दर्पण-आधारित दूरबीनों की तुलना में अंतरिक्ष में उड़ान भरते हैं, जिसके लिए अत्यंत सटीक संरेखण की आवश्यकता होती है।

अंततः, चूंकि एक नॉटिलस इकाई हल्की और उत्पादन के लिए अपेक्षाकृत सस्ती होगी, इसलिए उनमें से दर्जनों को कक्षा में स्थापित करना संभव होगा। हमारा वर्तमान डिज़ाइन वास्तव में एक टेलीस्कोप नहीं है, बल्कि 35 अलग-अलग टेलीस्कोप इकाइयों का एक समूह है।

प्रत्येक व्यक्तिगत दूरबीन एक स्वतंत्र, अत्यधिक संवेदनशील वेधशाला होगी जो वेब की तुलना में अधिक प्रकाश एकत्र करने में सक्षम होगी। लेकिन नॉटिलस की वास्तविक शक्ति सभी व्यक्तिगत दूरबीनों को एक ही लक्ष्य की ओर मोड़ने से आएगी।

सभी इकाइयों से डेटा को मिलाकर, नॉटिलस की प्रकाश-संग्रह शक्ति वेब से लगभग 10 गुना बड़े टेलीस्कोप के बराबर होगी। इस शक्तिशाली दूरबीन के साथ, खगोलविद वायुमंडलीय गैसों के लिए सैकड़ों एक्सोप्लैनेट की खोज कर सकते हैं अलौकिक जीवन का संकेत मिलता है.

हालाँकि नॉटिलस अंतरिक्ष वेधशाला अभी भी प्रक्षेपण से काफी दूर है, हमारी टीम ने काफी प्रगति की है। हमने दिखाया है कि प्रौद्योगिकी के सभी पहलू छोटे पैमाने के प्रोटोटाइप में काम करते हैं और अब 3.3-फुट (1-मीटर) व्यास वाले लेंस के निर्माण पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। हमारा अगला कदम दूरबीन के एक छोटे संस्करण को उच्च ऊंचाई वाले गुब्बारे पर अंतरिक्ष के किनारे पर भेजना है।

इसके साथ, हम नासा को एक क्रांतिकारी नए अंतरिक्ष दूरबीन का प्रस्ताव देने के लिए तैयार होंगे और उम्मीद है कि हम जीवन के हस्ताक्षरों के लिए सैकड़ों दुनिया की खोज करने की राह पर होंगे।

इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.

छवि क्रेडिट: केटी युंग, डेनियल अपाई/एरिज़ोना विश्वविद्यालय और ऑलथिंग्सस्पेस/स्केचफैब, सीसी द्वारा एनडी. एक हल्का, सस्ता अंतरिक्ष दूरबीन डिज़ाइन एक साथ कई व्यक्तिगत इकाइयों को अंतरिक्ष में रखना संभव बना देगा।

• एसईओ संचालित सामग्री और पीआर वितरण। आज ही प्रवर्धित हो जाओ।
• प्लेटोडेटा.नेटवर्क वर्टिकल जेनरेटिव एआई। स्वयं को शक्तिवान बनाएं। यहां पहुंचें।
• प्लेटोआईस्ट्रीम। Web3 इंटेलिजेंस। ज्ञान प्रवर्धित। यहां पहुंचें।
• प्लेटोईएसजी. ऑटोमोटिव/ईवीएस, कार्बन, क्लीनटेक, ऊर्जा, पर्यावरण, सौर, कचरा प्रबंधन। यहां पहुंचें।
• BlockOffsets. पर्यावरणीय ऑफसेट स्वामित्व का आधुनिकीकरण। यहां पहुंचें।
• स्रोत: https://singularityhub.com/2023/07/12/a-thin-lensed-telescope-design-could-surpass-james-webb-goodbye-mirrors-hello-diffractive-lenses/