#अवकाशाचे_अंतरंग भाग २... विनीत वर्तक ©

 #अवकाशाचे_अंतरंग भाग २... विनीत वर्तक ©

इन्फ्रारेड प्रकाश तरंग बघण्यासाठी अतिशीत तपमान का गरजेचं आहे? या अतिशीत तापमानासाठी जेम्स वेब मधे कोणत्या पद्धतीचे नवीन तंत्रज्ञान वापरलं गेलं आहे? तसेच एकूणच हे तपमान पुढची १० वर्ष तसेच ठेवण्यासाठी काय यंत्रणा जेम्स वेब मधे आहेत? 

इन्फ्रारेड प्रकाशातून एखादी वस्तू बघण्यासाठी त्यातील ऊर्जेचा उपयोग केला जातो. प्रकाश फोटॉनच्या रूपाने ऊर्जा एकीकडून दुसरीकडे नेट असतात. इन्फ्रारेड समजून घेण्यासाठी आपल्या घरातील कोणतंही रिमोट कंट्रोल घ्या. जेव्हा तुम्हाला एखादं कार्य करायचं असते जसं की टी.व्ही. चा आवाज कमी जास्त, ए.सी. च तपमान कमी जास्त अथवा तुमची कर लॉक / अनलॉक त्यावेळेस इन्फ्रारेड किरणं वस्तूवर पडतात. त्यातून उष्णता निर्माण होते आणि योग्य ती कृती केली जाते. पण अवकाशात दुरून येणाऱ्या या इन्फ्रारेड किरणांची गोष्ट थोडी वेगळी असते. इतक्या लांबचा प्रवास करून येताना दुर्बिणीच्या आरश्यावर आणि इतर साधनांवर पडतात तेव्हा निर्माण होणारी ऊर्जा अतिशय कमी असते. या उर्जेवर प्रक्रिया करून त्यातून प्रतिमा निर्माण केली जाते. ती प्रतिमा मग पृथ्वीवर वैज्ञानिक बघत असतात. थोडी पण ऊर्जा वेगळ्या पद्धतीने जर निर्माण झाली तर एकूणच तयार होणारी प्रतिमा किंवा दृश्य भाग चुकीचा असेल. कारण या उर्जेवर इलेक्ट्रिकल सिग्नल निर्माण होतात आणि त्यातून पुढे प्रतिमा. त्यामुळेच अगदी कमीत कमी ऊर्जा घेऊन येणाऱ्या या किरणांना पकडण्यासाठी तुमची दुर्बीण, आरसा किंवा उपकरण हे अतिशीत असलं पाहिजे. ते असल्याशिवाय इतक्या कमी ऊर्जेच्या इन्फ्रारेड किरणांना बंदिस्त करणं अशक्य आहे. 

जेम्स वेब दुर्बिणीवर सगळ्यात महत्वाचं उपकरण आहे ते म्हणजे Mid-Infrared Instrument (MIRI). तर या मिरीने जर १३.५ बिलियन वर्षापूर्वीच्या विश्वाचा वेध घ्यायचा असेल तर त्याच तपमान ६.४ के ( उणे २६६.७ डिग्री सेल्सिअस) इतकं असणं गरजेचं आहे. लक्षात घ्या की हे तपमान ज्याला ऍबसॉल्युट झिरो म्हंटल जाते त्याच्या जवळ आहे. -२७३.१५ डिग्री सेल्सिअस किंवा ० के. तर या तपमानाला अणूंच्या सगळ्या हालचाली थांबतात. जर मिरीला आकाशगंगा, नवीन जन्म होणारे तारे, धूमकेतू आणि इतर विश्वात घडणाऱ्या सगळ्या वस्तूंचा वेध घ्यायचा असेल तर हे तपमान राखण अतिशय गरजेचं आहे. अन्यथा सगळी मेहनत बुडीत खात्यात जमा होणार. त्यासाठीच नासाच्या टीमने अभूतपूर्ण असा तांत्रिक अविष्कार जेम्स वेब मधे केला आहे. 

जरी जेम्स वेब पृथ्वीपासून १५ लाख किलोमीटर वर असली आणि पृथ्वीच्या छायेत राहणार असली तरी सूर्यापुढे जेम्स वेब च तपमान तितकं खाली उतरणार नाही याची वैज्ञानिकांना खात्री होती. त्यासाठीच सूर्याच्या उष्णतेपासून जेम्स वेब चा बचाव करण्यासाठी त्यांनी जेम्स वेब च्या बाजूने एक पडद्याच म्हणजेच सन शिल्ड चं जाळ उभं केलं. ही सन शिल्ड पाच थरांची बनलेली आहे. संपूर्णपणे उघडल्यावर ती एखाद्या टेनिस कोर्ट इतकी मोठी आहे. याच्या पृष्ठभागावर चांदीच आवरण असून दोन थरांच्या मधे पोकळी आहे. सूर्याकडून येणारी सगळी ऊर्जा याच्या पृष्ठभागावरून परावर्तित होते तर उरलेली रोखली जाते. पण इतकं करूनसुद्धा ही सन शिल्ड जवळपास ३५ के किंवा उणे २३८ डिग्री सेल्सिअस पर्यंत तापमान खाली नेउ शकते. त्यामुळेच वैज्ञानिकांना अजून काहीतरी जे जेम्स वेब ला थंड करेल ते बसवण्याची गरज भासली. वर लिहिलं तसं तपमानात कोणतीही तडजोड म्हणजे संपूर्ण मेहनत बुडीत खात्यात. बरं जेम्स वेब हबल सारखी पृथ्वीच्या जवळ नाही की तिच्यावर एखादं मिशन पाठवून तिला दुरुस्त अथवा त्यात अपग्रेड करता येईल. त्यामुळे जे काही करायचं ते दुर्बीण प्रक्षेपित करण्याआधीच आणि त्यात दुसरी संधी नाही. मिरी हे इतकं संवेदनशील उपकरणं आहे की प्रतिमा तयार करताना जी थोडीफार ऊर्जा तिच्या उपकरणांमधून निर्माण होणार होती. ती सुद्धा मिरीला अपयशी करण्यास पुरेशी होती. जसं तपमान वाढतं तसं अणूंची हालचाल वाढते आणि त्यातून पण चुकीची माहिती नोंदली जाऊ शकते. याला 'डार्क करंट' असं म्हंटल जाते. एक डिग्री तपमान वाढलं तर त्याच्या तुलनेत डार्क करंट मधे होणारा बदल १० पट असतो. तितकी मोठी चूक प्रतिमेत होणार. त्यामुळेच तपमानाचे हे गणित नासाच्या वैज्ञानिकान पुढचं सगळ्यात मोठं आव्हान होतं.

मिरी च्या तपमानाला ६.४ के ( उणे २६६.७ डिग्री सेल्सिअस) ठेवण्यासाठी नासाच्या वैज्ञानिकांनी क्रायोजेनिक कुलर ची निर्मिती केली. सोप्या शब्दात सांगायचं झालं तर जेम्स वेब चा फ्रिज. हा फ्रिज मिरी च्या तपमानाला नियंत्रित ठेवतो. यात हेलियम वायू अतिशीत करून त्याद्वारे तपमान नियंत्रित केलं जाते. कंप्रेसर च्या आवाजाने सुद्धा मिरी च्या उपकरणांना धक्का लागू नये यासाठी यात नॉइज कॅन्सलेशन सारख्या तांत्रिक प्रणालीचा वापर केला गेला आहे. ज्यात कंप्रेसर पासून निर्माण होणारं व्हायब्रेशन हे पूर्णपणे नष्ट केलं जाते. हा फ्रिज कोणत्याही अडथळ्याशिवाय पुढली १० पेक्षा जास्त वर्ष अविरत सेवा देईल अश्या पद्धतीने बनवला गेला आहे. यातील प्रत्येक भाग हा अनेकवेळा वेगवेगळ्या चाचण्यांमधून निवडला गेला आहे. 

जेम्स वेब अतिशीत कसं राहणार हे आपण बघितलं. पण दुसरी अभियांत्रिकी शाखेची अडचण इकडे उभी राहिली होती. जेम्स वेब चा आरसा ज्यातून हे विखुरलेले इन्फ्रारेड एकत्र येऊन उपकरणात प्रवेश करतील त्याच्यावर तपमानाचा होणारा परीणामाला कसं थोपवायचं? जेम्स वेब चा प्राथमिक आरसा जवळपास ६.५ मीटर व्यासाचा आहे. तो १८ षट्कोनी भागांनी बनलेला आहे. जर का हा आरसा काचेचा बनवला असता तर इतक्या शीत तपमानात त्याचे १८ भाग तंतोतंत जुळवणं शक्य झालं नसतं. कारण जेम्स वेब जिकडे काम करणार ते तपमान शून्याच्या खाली उणे २४० डिग्री सेल्सिअस पर्यंत जाणार. या तपमानात काचेचं आकुंचन इतकं होईल की अखंड आरसा जुळवून आणण शक्य होणार नाही. एकसंध आरसा पृथ्वीवरून रॉकेट मधून पाठवणं शक्य होणार नाही. त्यासाठीच जेम्स वेब चा आरसा हा बेरिलियम धातू नी बनवला गेला. त्याला पृष्ठभागावर सोन्याचा मुलामा देण्यात आलेला आहे. बेरिलियम का? तर क्रायोजेनिक तपमानात बेरिलियम च थर्मल एक्सपान्शन हे अतिशय कमी आहे. हा धातू थंड होण्यास किंवा गरम होण्यास खूप वेळ लागतो. या दोन्ही गोष्टींमुळे त्याचा वापर जेम्स वेब चे आरसे बनवण्यासाठी केला गेला. त्यामुळेच आज जेम्स वेब जरी तिच्या जागेवर पोहचली असली तरी अजून तिच्या आरश्यांच तपमान खाली यायला वेळ लागतो आहे. जे की संशोधक आणि वैज्ञानिकांना ठाऊक होतं. कारण एकदा थंड झाल्यावर हे आरसे पुन्हा गरम होण्यासाठी खूप वेळ घेतील. ते जेम्स वेब च्या हिताचं आहे. 

विचार करा की जेम्स वेब चे आरसे, त्याची सन शिल्ड, मिरी उपकरणं आणि त्याचा फ्रिज या सगळ्या गोष्टी एकात एक दुमडलेल्या अवस्थेत एल २ या ठिकाणी पाठवल्या गेल्या. जेम्स वेब च्या १८ तुकडे हे अवकाशात उघडले गेले. त्याची टेनिस कोर्टा इतकी सन शिल्ड एखाद्या फुलासारखी उमलली. त्याच्या फ्रिज च काम सुरु झालं. या सर्व गोष्टी पृथ्वीपासून १५ लाख किलोमीटर अंतरावर घडल्या. ज्या माणसाने इकडे पृथ्वीवर बसून नियंत्रित केल्या. मी तर या गोष्टी खूप वर वर सांगितल्या आहेत. जवळपास हजारो वेगवेगळ्या यंत्रणा जेम्स वेब वरच्या आज इकडे बसून कार्यंवित करण्यात आलेल्या आहेत आणि त्या संपलेल्या नाहीत. येत्या महिनाभर अजून वेगवेगळ्या गोष्टी उलगडल्या जातील आणि त्या नंतर जेम्स वेब सज्ज होईल ती विश्वाचा वेध घ्यायला. येत्या मे महिन्यापासून जेम्स वेब विश्वाची एक- एक करून रहस्य उलगडत जाईल ज्याची वाट गेली एक दशकभर वैज्ञानिक बघत आहेत. 

पुढल्या भागात जेम्स वेब नक्की काय वेध घेणार? तिच्याकडून वैज्ञानिकांना काय अपेक्षित आहे? विश्वाच्या अजून काही अंतरंगाचा वेध... 

क्रमशः 

फोटो शोध सौजन्य :- गुगल, नासा ( एका फोटोत जेम्स वेब चा क्रायोजेनिक कुलर आणि दुसऱ्या फोटोत अवकाशात जेम्स वेब च कल्पनाचित्र) 

सूचना :- ह्या पोस्टमधील शब्दांकन (विनीत वर्तक ©) कॉपीराईट आहे.