الوداع آئینہ: یہ دوربین جیمز ویب سے 100x زیادہ روشنی جمع کر سکتی ہے

الوداع آئینہ: یہ دوربین جیمز ویب سے 100x زیادہ روشنی جمع کر سکتی ہے

ٹائم سٹیمپ: 12 جولائی 2023 صبح 10:49 بجے

ماہرین فلکیات نے اس سے زیادہ دریافت کیا ہے۔ نظام شمسی سے باہر 5,000 سیارے آج تک بڑا سوال یہ ہے کہ آیا ان سیاروں میں سے کوئی بھی زندگی کا گھر ہے۔. اس کا جواب تلاش کرنے کے لیے، ماہرین فلکیات کی ضرورت ہوگی۔ زیادہ طاقتور دوربین آج کے مقابلے میں.

میں ایک ماہر فلکیات جو فلکیات کا مطالعہ کرتا ہے۔ اور دور دراز ستاروں کے گرد سیارے۔ پچھلے سات سالوں سے، میں ایک ٹیم کی شریک قیادت کر رہا ہوں جو ایک نئی قسم کی خلائی دوربین تیار کر رہی ہے جو کہ خلائی دوربین سے سو گنا زیادہ روشنی جمع کر سکتی ہے۔ جیمز ویب خلائی دوربیناب تک کی سب سے بڑی خلائی دوربین۔

ہبل اور ویب سمیت تقریباً تمام خلائی دوربینیں آئینے کے ذریعے روشنی جمع کرتی ہیں۔ ہماری مجوزہ دوربین، ناٹیلس اسپیس آبزرویٹری، بڑے، بھاری شیشوں کو ایک ناول، پتلی لینس سے بدل دے گا جو عکس والی دوربینوں کے مقابلے میں بہت ہلکا، سستا اور پیدا کرنا آسان ہے۔ ان اختلافات کی وجہ سے، کئی انفرادی اکائیوں کو مدار میں لانا اور دوربینوں کا ایک طاقتور نیٹ ورک بنانا ممکن ہو گا۔

بڑی دوربینوں کی ضرورت

Exoplanets — وہ سیارے جو سورج کے علاوہ ستاروں کا چکر لگاتے ہیں — زندگی کی تلاش میں اہم ہدف ہیں۔ ماہرین فلکیات کو دیوہیکل خلائی دوربینیں استعمال کرنے کی ضرورت ہے جو روشنی کی بڑی مقدار جمع کرتی ہیں۔ ان بیہوش اور دور اشیاء کا مطالعہ کریں۔.

موجودہ دوربینیں زمین جیسے چھوٹے سیاروں کا پتہ لگا سکتی ہیں۔ تاہم، ان سیاروں کی کیمیائی ساخت کے بارے میں جاننے کے لیے بہت زیادہ حساسیت درکار ہوتی ہے۔ یہاں تک کہ جیمز ویب اسپیس ٹیلی سکوپ بھی تلاش کرنے کے لیے بمشکل طاقتور ہے۔ زندگی کے سراگوں کے لیے کچھ exoplanets-یعنی فضا میں گیسیں.

ویب سے زیادہ لاگت آئے گی۔ $8 بلین اور تعمیر میں 20 سال لگے. اگلی فلیگ شپ دوربین کے 2045 سے پہلے پرواز کرنے کی توقع نہیں ہے اور اس کا اندازہ ہے۔ 11 بلین ڈالر کی لاگت. یہ مہتواکانکشی دوربین منصوبے ہمیشہ مہنگے، محنتی ہوتے ہیں اور ایک ہی طاقتور — لیکن بہت ماہر — رصد گاہ تیار کرتے ہیں۔

ایک نئی قسم کی دوربین

2016 میں، ایرو اسپیس دیو Northrop Grumman مجھے اور 14 دیگر پروفیسرز اور NASA کے سائنس دانوں کو — ایکسپوپلینٹس اور ماورائے زمین کی زندگی کی تلاش کے تمام ماہرین — کو ایک سوال کا جواب دینے کے لیے لاس اینجلس میں مدعو کیا: 50 سالوں میں exoplanet خلائی دوربینیں کیسی نظر آئیں گی؟

ہماری بات چیت میں، ہم نے محسوس کیا کہ زیادہ طاقتور دوربینوں کی تعمیر کو روکنے میں ایک بڑی رکاوٹ بڑے آئینے بنانے اور انہیں مدار میں لانے کا چیلنج ہے۔ اس رکاوٹ کو نظر انداز کرنے کے لیے، ہم میں سے چند لوگوں کو ایک پرانی ٹیکنالوجی پر نظر ثانی کرنے کا خیال آیا جسے ڈفریکٹیو لینز کہتے ہیں۔

روایتی لینس روشنی کو فوکس کرنے کے لیے ریفریکشن کا استعمال کرتے ہیں۔ ریفریکشن اس وقت ہوتا ہے جب روشنی سمت بدلتی ہے۔ جیسا کہ یہ ایک میڈیم سے دوسرے میڈیم میں جاتا ہے- یہی وجہ ہے کہ جب روشنی پانی میں داخل ہوتی ہے تو جھک جاتی ہے۔ اس کے برعکس، تفاوت اس وقت ہوتا ہے جب روشنی کونوں اور رکاوٹوں کے گرد جھکتی ہے۔ شیشے کی سطح پر قدموں اور زاویوں کا چالاکی سے ترتیب دیا گیا نمونہ ایک متفرق عینک بنا سکتا ہے۔

اس طرح کے پہلے لینز کی ایجاد فرانسیسی سائنسدان آگسٹین جین فریسنل نے 1819 میں کی تھی تاکہ ہلکے وزن کے لینز فراہم کیے جا سکیں۔ لائٹ ہاؤسز. آج، اسی طرح کے مختلف لینز بہت سے چھوٹے سائز کے صارف آپٹکس میں مل سکتے ہیں، سے کیمرہ لینس کرنے کے لئے مجازی حقیقت کے ہیڈسیٹ.

پتلی، سادہ diffractive لینس ہیں ان کی دھندلی تصویروں کے لیے بدنام، لہذا وہ فلکیاتی رصد گاہوں میں کبھی استعمال نہیں ہوئے ہیں۔ لیکن اگر آپ ان کی وضاحت کو بہتر بناسکتے ہیں تو، آئینے یا ریفریکٹیو لینز کے بجائے ڈفریکٹیو لینز کا استعمال خلائی دوربین کو بہت سستا، ہلکا اور بڑا بننے دے گا۔

ایک پتلا، ہائی ریزولوشن لینس

میٹنگ کے بعد، میں ایریزونا یونیورسٹی واپس آیا اور یہ دریافت کرنے کا فیصلہ کیا کہ آیا جدید ٹیکنالوجی بہتر تصویری معیار کے ساتھ مختلف لینز تیار کر سکتی ہے۔ میرے لیے خوش قسمتی، تھامس ملسٹرڈفریکٹیو لینس ڈیزائن پر دنیا کے سرکردہ ماہرین میں سے ایک — میرے ساتھ والی عمارت میں کام کرتا ہے۔ ہم نے ایک ٹیم بنائی اور کام کرنا شروع کیا۔

اگلے دو سالوں کے دوران، ہماری ٹیم نے ایک نئی قسم کے ڈفریکٹیو لینس ایجاد کیے جس کے لیے صاف شیشے یا پلاسٹک کے ٹکڑے پر چھوٹے نالیوں کے پیچیدہ پیٹرن کو کھینچنے کے لیے نئی مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجیز کی ضرورت تھی۔ کٹوں کا مخصوص نمونہ اور شکل آنے والی روشنی کو عینک کے پیچھے ایک نقطہ پر مرکوز کرتی ہے۔ نیا ڈیزائن ایک پیدا کرتا ہے۔ قریب قریب کامل معیار کی تصویر, پچھلے diffractive لینس سے کہیں بہتر.

چونکہ یہ لینس کی سطح کی ساخت ہے جو توجہ مرکوز کرتی ہے، موٹائی نہیں، آپ آسانی سے لینس کو بڑا بنا سکتے ہیں اسے بہت پتلا اور ہلکا رکھنا. بڑے لینز زیادہ روشنی جمع کرتے ہیں، اور کم وزن کا مطلب ہے۔ مدار میں سستی لانچیں- ایک خلائی دوربین کے لیے دونوں عظیم خصلتیں۔

اگست 2018 میں، ہماری ٹیم نے پہلا پروٹو ٹائپ تیار کیا، ایک دو انچ (پانچ سینٹی میٹر) قطر کا لینس۔ اگلے پانچ سالوں میں، ہم نے تصویر کے معیار کو مزید بہتر کیا اور سائز میں اضافہ کیا۔ اب ہم 10 انچ (24-سینٹی میٹر) قطر کے لینس کو مکمل کر رہے ہیں جو روایتی ریفریکٹیو لینس سے 10 گنا زیادہ ہلکا ہوگا۔

ایک پھیلاؤ خلائی دوربین کی طاقت

لینس کا یہ نیا ڈیزائن اس بات پر دوبارہ غور کرنا ممکن بناتا ہے کہ خلائی دوربین کیسے بنائی جا سکتی ہے۔ 2019 میں، ہماری ٹیم نے ایک تصور شائع کیا۔ ناٹیلس اسپیس آبزرویٹری.

نئی ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے، ہماری ٹیم سوچتی ہے کہ 29.5 فٹ (8.5 میٹر) قطر کا لینس بنانا ممکن ہے جو صرف 0.2 انچ (0.5 سینٹی میٹر) موٹا ہوگا۔ ہماری نئی دوربین کے لینس اور سپورٹ ڈھانچے کا وزن تقریباً 1,100 پاؤنڈ (500 کلوگرام) ہو سکتا ہے۔ یہ اسی طرح کے سائز کے Webb طرز کے آئینے سے تین گنا زیادہ ہلکا ہے اور Webb کے 21 فٹ (6.5 میٹر) قطر کے آئینے سے بڑا ہوگا۔

خلا میں ایک کروی چیز جس کے ایک طرف عینک ہے۔
پتلی عینک نے ٹیم کو ایک ہلکی، سستی دوربین ڈیزائن کرنے کی اجازت دی، جسے انہوں نے ناٹیلس اسپیس آبزرویٹری کا نام دیا۔ ڈینیئل اپائی/یونیورسٹی آف ایریزونا، CC BY-ND

عینک کے دوسرے فوائد بھی ہیں۔ سب سے پہلے، وہ ہیں بہت آسان اور تیز آئینے سے زیادہ گھڑنا اور بڑے پیمانے پر بنایا جا سکتا ہے۔ دوسرا، عینک پر مبنی دوربینیں اچھی طرح سے کام کرتی ہیں یہاں تک کہ جب بالکل سیدھ میں نہ ہوں، یہ دوربینیں آسان بناتی ہیں۔ جمع اور آئینے پر مبنی دوربینوں کے مقابلے خلا میں پرواز کرتے ہیں، جس کے لیے انتہائی درست سیدھ کی ضرورت ہوتی ہے۔

آخر میں، چونکہ ایک ہی Nautilus یونٹ ہلکی اور پیداوار کے لیے نسبتاً سستی ہوگی، اس لیے ان میں سے درجنوں کو مدار میں ڈالنا ممکن ہوگا۔ ہمارا موجودہ ڈیزائن درحقیقت کوئی ایک دوربین نہیں ہے بلکہ 35 انفرادی دوربین یونٹوں کا مجموعہ ہے۔

ہر انفرادی دوربین ایک آزاد، انتہائی حساس رصد گاہ ہوگی جو ویب سے زیادہ روشنی جمع کرنے کے قابل ہوگی۔ لیکن ناٹیلس کی اصل طاقت تمام انفرادی دوربینوں کو ایک ہدف کی طرف موڑنے سے حاصل ہوگی۔

تمام اکائیوں کے اعداد و شمار کو یکجا کرنے سے، Nautilus کی روشنی جمع کرنے کی طاقت Webb سے تقریباً 10 گنا بڑی دوربین کے برابر ہوگی۔ اس طاقتور دوربین کی مدد سے، ماہرین فلکیات سیکڑوں ایکسپو سیاروں کو ماحولیاتی گیسوں کے لیے تلاش کر سکتے ہیں۔ بیرونی زندگی کی نشاندہی کرتا ہے۔.

اگرچہ ناٹیلس اسپیس آبزرویٹری ابھی لانچ سے بہت دور ہے، ہماری ٹیم نے کافی ترقی کی ہے۔ ہم نے دکھایا ہے کہ ٹیکنالوجی کے تمام پہلو چھوٹے پیمانے کے پروٹو ٹائپس میں کام کرتے ہیں اور اب 3.3 فٹ (1 میٹر) قطر کے لینس کی تعمیر پر توجہ مرکوز کر رہے ہیں۔ ہمارے اگلے اقدامات یہ ہیں کہ دوربین کا ایک چھوٹا ورژن ایک اونچائی والے غبارے پر خلا کے کنارے پر بھیجنا ہے۔

اس کے ساتھ، ہم NASA کو ایک انقلابی نئی خلائی دوربین تجویز کرنے کے لیے تیار ہوں گے اور امید ہے کہ زندگی کے دستخطوں کے لیے سیکڑوں جہانوں کو تلاش کرنے کے راستے پر ہوں گے۔گفتگو

یہ مضمون شائع کی گئی ہے گفتگو تخلیقی العام لائسنس کے تحت. پڑھو اصل مضمون.

تصویری کریڈٹ: کیٹی یونگ، ڈینیئل اپائی/یونیورسٹی آف ایریزونا اور آل تھنگز اسپیس/SketchFab, CC BY-ND. ایک ہلکا، سستا خلائی دوربین ڈیزائن یہ ممکن بنائے گا کہ کئی انفرادی اکائیوں کو ایک ساتھ خلا میں رکھا جائے۔

ٹائم اسٹیمپ:

سے زیادہ یکسانیت مرکز