नासा इंजीनियर का क्वांटम डॉट डिवाइस सेंसर के रूप में अंतरिक्ष यान की अवधारणा को सक्षम बनाता है

अलौकिक जल और संसाधनों के लिए नासा की खोज में, नई तकनीक उपग्रह की “त्वचा” को कोट कर सकती है, इसकी पूरी सतह को एक सेंसर में बदल देती है जो दूर के ग्रहों से रसायनों को एकत्रित करती है।

हमारे गृह ग्रह, हमारे सौर मंडल और उससे आगे के रहस्यों को उजागर करना नासा के लिए एक प्रमुख प्राथमिकता है, और नए सेंसर हमारी जांच में शक्तिशाली उपकरण हो सकते हैं। मैरीलैंड के ग्रीनबेल्ट में नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर के एक उपकरण वैज्ञानिक महमूदा सुल्ताना ने कहा: क्वांटम डॉट स्पेक्ट्रोमीटर मदद करने में।

क्वांटम डॉट्स सेमीकंडक्टर नैनोक्रिस्टल होते हैं जो अपने आकार, आकार और रासायनिक संरचना के आधार पर प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य को अवशोषित और पुन: उत्सर्जित करते हैं। सुल्ताना को कैम्ब्रिज स्थित मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में रसायन विज्ञान के प्रोफेसर मौनी बावेंडी की प्रयोगशाला से 2 से 10 नैनोमीटर या 50 से कम परमाणु मोटे बिंदु मिलते हैं।

फिर उनका उपयोग किसी ग्रह या अन्य लक्ष्य से प्रकाश को स्पेक्ट्रम के कुछ हिस्सों में तोड़ने के लिए किया जाता है, जिससे एक प्रकार का फिंगरप्रिंट बनता है जो उन तत्वों या यौगिकों को प्रकट करता है जिन्हें प्रकाश ने छुआ है।

“हम मूल रूप से पूरी ऑप्टिकल समस्या को गणित की समस्या में बदल रहे हैं,” सुल्ताना कहती हैं। “प्रयोगशाला में डॉट्स की पहचान प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य को पंजीकृत करने के लिए की जा सकती है, जो रासायनिक फिंगरप्रिंट का हिस्सा हैं। इसे पूर्ण फिंगरप्रिंट के पुनर्निर्माण के लिए कंप्यूटर को पास किया जाएगा।”

“गणित जटिल है, लेकिन मशीन लर्निंग का उपयोग करके हम अधिक जटिल वर्णक्रमीय वक्रों के साथ भी अद्भुत सटीकता प्राप्त कर सकते हैं,” उसने कहा।

एक विशिष्ट स्पेक्ट्रोमीटर एक अपेक्षाकृत भारी उपकरण है, जो एक उपग्रह पर मूल्यवान स्थान घेरता है। सुल्ताना के क्वांटम डॉट स्पेक्ट्रोमीटर को जो अलग करता है, वह आधुनिक रसायन विज्ञान का एक छोटा सा चमत्कार है।

छोटे उपग्रहों और सौर पालों में नए अनुप्रयोगों को सक्षम करते हुए, सुल्ताना के उपकरण पृथ्वी की सतह की संरचना, समुद्र के रंग, वनस्पति और वायुमंडलीय रसायन विज्ञान का अध्ययन कर सकते हैं, साथ ही साथ ऑरोरल इंटरैक्शन में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं। ग्रह विज्ञान में रुचि रखने वाली एक इंजीनियर के रूप में, उसने कहा कि उसका क्वांटम डॉट स्पेक्ट्रोमीटर चंद्र मिट्टी में पानी और अन्य रसायनों की पहचान कर सकता है और सतह के तत्वों और अन्य ग्रहों के वातावरण की विशेषता बता सकता है।

साइंस क्राफ्ट – अन्वेषण का एक नया दृष्टिकोण

क्वांटम डॉट तकनीक की बहुमुखी प्रतिभा कम लागत वाले मिशनों को एक्सोप्लैनेट में सक्षम कर सकती है।

उसकी अवधारणा – एक्सोप्लैनेट एक्सप्लोरेशन (एससीओपीई) के लिए साइंस क्राफ्ट – बहुमुखी प्रतिभा और सेंसर के कम द्रव्यमान का लाभ उठाती है। रीडआउट इलेक्ट्रॉनिक्स, डिटेक्टर एरेज़, क्वांटम डॉट स्पेक्ट्रोमीटर और माइक्रोलेंस एरेज़ के लिए अलग-अलग परतों में मुद्रित सौर पाल अंतरिक्ष यान, प्रणोदन प्रणाली और वैज्ञानिक उपकरणों के रूप में काम करते हैं।

सुल्ताना इस दृष्टि को भविष्य का विज्ञान शिल्प कहती हैं।

वह चरण I नासा इनोवेटिव एडवांस्ड कॉन्सेप्ट्स (NIAC) प्रोग्राम अवार्ड के माध्यम से इस मिशन के लिए अवधारणाओं को आगे बढ़ाने के लिए काम कर रही है, जिसे इस साल अप्रैल में प्रदान किया गया था। उनकी टीम ने पहले ही डॉट प्रिंटिंग प्रक्रिया को स्वचालित कर दिया है। पाल अवधारणा को सहयोगी और यूसीएलए के प्रोफेसर आर्टूर दावोयन द्वारा विकसित किया जा रहा है।

“यह एक गेम-चेंजिंग कॉन्सेप्ट है,” उसने कहा। “हम मूल रूप से एक्सोप्लैनेट अन्वेषण के लिए तीन प्रमुख बाधाओं को संबोधित कर रहे हैं: उच्च लागत, लंबी यात्रा के समय, और मिशन लॉन्च करने के लिए संकीर्ण खिड़कियां जो इन दूर के ग्रहों के साथ मिल सकती हैं।”

एक विस्तृत क्षेत्र में सूर्य के कोमल दबाव से प्रेरित, पाल गति प्राप्त करता है क्योंकि यह सूर्य के निकट परिक्रमा करता है, इसे सौर मंडल से बाहर निकालता है।

एक बार वहाँ, गोडार्ड ग्रह वैज्ञानिक कॉनर निक्सन कहते हैं कि सुल्ताना की दृष्टि एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक लक्ष्य प्राप्त कर सकती है।

“अब नेपच्यून-ट्राइटन प्रणाली का पता लगाने के लिए एक अंतर है,” उन्होंने कहा। “क्या हम तेजी से उड़ने वाले, कम लागत वाले मिशन पर नेप्च्यून विज्ञान कर सकते हैं? यह एक प्रकार की ग्रह प्रणाली है जहां स्कोप अन्वेषण के लिए एक जगह ढूंढ सकता है।”

1989 में, वोयाजर 2 द्वारा ट्राइटन की एक क्लोज-अप छवि ने पहली बार बर्फ की सतह का खुलासा किया। इसकी सतह में सक्रिय भूविज्ञान और बर्फ के नीचे एक छिपे हुए महासागर का सुझाव देने वाले प्लम हैं। समय के साथ ट्राइटन कैसे बदल गया है, इसकी जांच करने से वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद मिलेगी कि सौर मंडल में निकाय कैसे विकसित होते हैं और कार्य करते हैं।

सुल्ताना ने कहा, “जैसे-जैसे दुनिया भर के लोग इलेक्ट्रॉनिक्स प्रिंट करने और विभिन्न सामग्रियों और संरचनाओं का निर्माण करने की क्षमता विकसित करते हैं, हम सीधे सौर सेल पर क्वांटम डॉट स्पेक्ट्रोमीटर जैसे अधिक उपकरणों को प्रिंट करने में सक्षम होंगे, जिससे साइंसक्राफ्ट हम और अवसर पैदा कर सकते हैं।”

चटनी: एयरोस्पेस एजेंसी