शुक्रवार, १७ जुलै, २०२०

वंशयान (Generation Ship) - २

काही विज्ञानपटातून, विज्ञानमालिकांमधून, विज्ञानकथा/कादंबर्‍यातून वंशयानाचे संदर्भ आले आहेत, हाताळले गेले आहेत. त्यातील बहुसंख्य संदर्भ किंवा त्यांची हाताळणी ही त्या त्या माध्यमाला आवश्यक अशा प्रकारे, तद्दन फिल्मी किंवा  नाटकी अशीच असते.  वंशयानाच्या संकल्पनीकरणापासून (Conceptualization) ते त्याच्या आराखड्यापर्यंत, निर्मितीपासून ते चाचण्यांपर्यंत आणि उड्डाणांपासून ते त्याच्या व्यवस्थापनापर्यंत प्रत्येक गोष्ट ही इतकी जटिल, आव्हानात्मक आणि वेळखाऊ असणार आहे की हे त्या माध्यमातूनच काय पण एखाद्या मर्यादित लांबीच्या माहितीपटाच्या माध्यमातूनही उलगडत नेणे निव्वळ अशक्य आहे. तसेही काही सन्माननीय अपवाद वगळता, विज्ञान मनोरंजनाच्या बर्‍याचश्या माध्यमांचा कल, त्या कथेतील वैज्ञानिक तथ्यांची, संकल्पनांची, संदर्भांची गुंतागुंत टाळण्याकडेच असतो.

वंशयानाची संकल्पना आणि निर्मिती ह्यांच्यावर परिणाम करणारे सर्वाधिक महत्त्वाचे घटक आहेत : 

१) निर्मितीसाठी उपलब्ध असणारा काळ 
२) अंतराळयानाचा नियोजित आकार
३) निर्मितीसाठी लागणारे धन व इतर संसाधनांची उपलब्धता
४) निर्मितीसाठी आवश्यक तंत्रज्ञान व त्याची विश्वासार्हता
५) निर्माणाची जागा 

----

अशा प्रकारच्या वंशयानाची आवश्यकता का पडेल ? केंव्हा पडेल ? ह्या प्रश्नांची काही उत्तरे विज्ञानपटांनी, विज्ञानलेखनाने दिली आहेत : 

उदा : 
१) पृथ्वीवरील जीवसृष्टीची पाळेमुळे शोधण्याची तीव्र इच्छा व इतर अंतराळ संशोधन 
२) अंतराळातील साम्राज्यवाद
३) पृथ्वीवरच्या मर्यादित संसाधनांमुळे अटळ ठरणारे अंतराळातील वसाहतीकरण
४) कोणत्याही कारणामुळे मानवाला पृथ्वीचा त्याग करण्याची आवश्यकता भासणे

निर्मितीसाठी उपलब्ध असणारा काळ, निर्मितीच्या कारणावर अवलंबून आहे. वर उल्लेख केलेल्या कारण क्रमांक १ ते ४ साठी उपलब्ध असणारा काळ उतरता असेल. अर्थात पृथ्वीचा त्याग करण्याची वेळ आल्यास, अशा प्रकारच्या निर्मितीसाठी उपलब्ध असणारा काळ अत्यंत कमी असण्याची शक्यता आहे. पर्याय क्रमांक १ आणि मर्यादित प्रमाणात पर्याय क्रमांक २ चे लक्ष्य हे वास्तविक अर्थाने अनंत काळाचे लक्ष्य आहे. असे यान स्टारट्रेक ह्या विज्ञानमालिकेतील यांनाप्रमाणे विश्वभ्रमणास निघालेले यान असेल. 

--

अंतराळयानाचा नियोजित आकार, त्या अंतराळ अभियानाच्या लक्ष्यावर अवलंबून असेल. एका अर्थाने असे अंतराळयान, हे अवकाशभ्रमण करणारे स्वतंत्र नगर असणार आहे. त्यामुळे एका नगराच्या ज्या गरजा असतात त्या सर्व गरजा त्या अंतराळयानात पूर्ण होऊ शकणे गरजेचे असेल. स्वाभाविकच,  किती लोकसंख्या सामावून घेण्याची त्या अंतराळयानाची क्षमता असावी,, त्या लोकसंख्येला नियोजित लक्ष्यापर्यंत पोहोचेस्तोवर किती आणि कोणत्या प्रकारची साधनसामुग्री लागेल आदि गोष्टी ते मोहिमेचे लक्ष्य काय आहे त्यानुसार ठरतील. 

अंतराळयानाचा आकार, अंतराळयानाची लोकसंख्या आणि यानातील इतर सोयीसुविधा, त्या यानाच्या इंधनाच्या गरजा ठरवतील. पण अशा अंतराळातील नगराच्या इंधनाच्या गरजा अफाट असतील. त्यामुळे ही गोष्ट उघड आहे की, अशा अंतराळयानाला त्याच्या नियोजित प्रवासासाठीचे संपूर्ण इंधन पृथ्वीवर भरणे शक्य नाही. प्रवासासाठी लागणारे इंधन यानामध्येच तयार करण्याची अथवा नियोजित प्रवासातील टप्प्यांवर भरण्याची सोय लागेल. 

अंतराळयानाचा आकार जेवढा मोठा असेल तितक्या प्रमाणात यानाला असणारे धोके देखील वाढतात. प्रवासाच्या दरम्यान यानाला असणार्‍या धोक्यांपैकी सर्वात महत्त्वाचे धोके आहेत अंतराळातील दुसर्‍या वस्तूंशी संभाव्य टक्कर आणि अंतराळातील विश्वकिरणांचे (Cosmic Rays) यानावर, यानाच्या यंत्रणेवर आणि अर्थातच प्रवाशांवर होणारे परिणाम.  यानाच्या यंत्रणेत होणार्‍या बिघाडांचे प्रमाण देखील यंत्रणेच्या आकाराच्या आणि तिच्यावर असलेल्या भाराच्या प्रमाणात वाढणे स्वाभाविक आहे. यंत्रणेवर जितका अधिक ताण पडेल, तितके बिघाडांचे प्रमाण वाढण्याची शक्यता वाढत असल्याने, यानातील प्रत्येक यंत्रणेची पर्यायी राखीव यंत्रणा (Backup) असणे आवश्यक आहे. 

--

अतिविशाल यानाच्या निर्मितीचा, त्यासाठी आवश्यक असणार्‍या तंत्रज्ञानाच्या संशोधनाचा, विकासाचा खर्च अतिप्रचंड असणार आहे. हा खर्च झेपणे, निर्मितीसाठी आवश्यक ती यंत्रणा उभारणे, आवश्यक अशा बुद्धिमान, कुशल/अकुशल मनुष्यबळाची जुळवाजुळव करणे आदि गोष्टी कोणत्याही एका देशाच्या आवाक्यातील गोष्टी नाहीत आणि भविष्यातही नसतील. त्यामुळे अनेक देशांनी, अंतराळसंस्थांनी, खाजगी उद्योगांनी एकत्र येऊन अशा अंतराळयानाची निर्मिती करणे अपरिहार्य असेल. 

--

कोणत्याही वंशयानाची निर्मिती करताना त्यात वापरले जाणारे तंत्रज्ञान आणि त्या तंत्रज्ञानाचे आविष्कार किती विश्वासार्ह आहेत हा कळीचा मुद्दा राहील. कुठल्याही अंतराळ मोहिमेत ज्ञात-अज्ञात (Known-Unknown) आणि अज्ञात-अज्ञात (Unknown-Unknown) अशा दोन प्रकारच्या गोष्टी असतात, ज्या मोहिमेमध्ये संकटे, अडथळे निर्माण करण्यास कारणीभूत ठरू शकतात. 'ज्ञात-अज्ञात' म्हणजे काय तर अशा गोष्टी ज्याबद्दल आपल्याला आज ज्ञान नाही किंवा आपल्याकडे पुरेशी माहिती नाही ह्याची आपल्याला जाणीव असते. आणि अज्ञात-अज्ञात म्हणजे काय तर अशा गोष्टी ज्या आपल्याला माहीत नाही आहेत हेच आपल्याला माहीत नसते किंवा दुसर्‍या शब्दात सांगायचे तर त्यांचा आपल्याला 'गंधही नसतो'.  एखाद्या तंत्रज्ञानाची विश्वासार्हता जोखताना, 'ज्ञात-अज्ञात' गटातील गोष्टींचा विचार केला जाऊ शकतो आणि सर्व शक्यता, संभाव्यता कल्पून त्या तंत्रज्ञानाला शक्य तेवढे निर्दोष केले जाऊ शकते. तंत्रज्ञानाच्या निर्मितीच्या वेळी, अज्ञात-अज्ञात गटातील गोष्टींसाठी कोणत्याही उपाययोजना वा उत्तरे तयार ठेवली जाऊ शकत नाहीत. ती प्राप्त परिस्थितीचा विचार करत आयत्यावेळी शोधावी लागतात. साहजिकच अशा गोष्टींसाठी, सुटकेचे एक वा अनेक मार्गांचा (Escape Plans), तंत्रज्ञानात समावेश करावा लागतो. अशा निकराच्या प्रसंगी उपलब्ध तंत्रज्ञानाला, गरजेनुसार नवे रूप देणारे तंत्रज्ञच कामी येतील. 


अशा प्रकारचे अंतराळयान हे अतिविशाल आकाराचे असेल. पृथ्वीवर कुठेही त्याची उभारणी करायची झाल्यास, त्याचे वजन आणि पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण लक्षात घेता, अशा यानाचे अवकाशोड्डाण हे न पेलणारे आव्हान होऊन बसण्याची शक्यताच अधिक. साहजिकच अशा यानाची उभारणी करण्यासाठी अशी जागा हवी जिथे गुरुत्वाकर्षणाचा अडथळा कमीत कमी येईल. पृथ्वीपासून सर्वात निकट असणारी अशी जागा म्हणजे पृथ्वीभोवतालचे अंतराळ.  (चंद्रावर अशा यानाची उभारणी करायची तर ती उभारणी करण्यासाठी आवश्यक अशी साधनसामुग्री आणि यंत्रणा हा आणखी एक अध्याय होईल, त्यामुळे सध्या तरी तो पर्याय बाद आहे).  

अंतराळात उभारणी कशी करणार ह्या प्रश्नाचे सर्वात उत्तर आपल्याला ISS (International Space Station) ची उभारणी कशी केली गेली हे वाचले की मिळते. अंतराळात कुठलीही विशाल यंत्रणा उभारायची झाल्यास ती घटकात्मक (Modular) बांधणीतून सुलभ होऊ शकते.  

स्वाभाविकच वंशयानाच्या संकल्पनीकरणाच्या (Conceptualisation) वेळीच ह्या गोष्टीचा विचार होईल. त्याच अनुषंगाने वंशयानास अशा प्रकारे विभागले जाईल की त्याचे विविध घटक / भाग तयार करून ते स्वतंत्रपणे अंतराळात पाठवता यावेत आणि त्यांच्या सर्व प्रकारच्या जुळवणी (Assembly) अंतराळातच करता याव्यात. अशा प्रकारे घटकात्मक प्रारूप असण्याचा आणि घटकात्मक निर्मितीचा आणखी एक लाभ आहे, तो म्हणजे त्याच्या सर्व सुट्या भागाची किंवा घटकांची निर्मिती विविध ठिकाणी एकाच वेळी होऊ शकेल. 

बर्‍याचशा अंतराळयानांची निर्मिती आजही अशाच प्रकारे होते, पण वंशयानाच्या संदर्भात हे प्रमाण बरेच मोठे असल्याने, ह्या भागांची निर्मितीच नव्हे तर कदाचित त्यांना जुळवणीसाठी अंतराळात धाडण्याची प्रक्रिया देखील विविध देशांमध्ये घडेल. 


=========
क्रमश: 
=========

वंशयान (Generation Ship) - १


विमाने आकाशात उडतात आणि याने 'अवकाश' किंवा 'अंतराळ' गाठतात असे का म्हटले जाते ? 

ह्याचे महत्त्वाचे कारण आहे आपण ज्याला 'अवकाश' किंवा 'अंतराळ' संबोधतो, त्याची सीमा समुद्रसपाटीपासून १०० किमी इतक्या अंतरावर (Kármán Line ) सुरू होते आणि ह्या अंतरावर वातावरण इतके विरळ असते, की तिथे कोणतेही 'विमान' 'उडू' शकत नाही. (हे कदाचित निकटच्या भविष्यात बदलेल अशी चिन्हे आहेत !)

मानवाने विमानोड्डाण बर्‍याच लवकर साध्य केले असले, तरीही  'अवकाश' गाठणे, मात्र तत्कालीन तंत्रज्ञानाच्या आवाक्याबाहेरचे होते. पृथ्वीवरून अवकाश गाठण्यासाठी आवश्यक असलेला मुक्तिवेग (११.१८६ किमी प्रति सेकंद), अनेक दशके साध्य झाला नव्हता. अर्वाचीन इतिहासात (जून १९४४), मानवाने अवकाशात पाठविलेले पहिले रॉकेट होते German V2. ह्याचे उद्दीष्ट केवळ अवकाशाला भोज्जा करणे इतकेच होते, पण ह्या रॉकेटने समुद्रसपाटीपासून १७६ किमीची उंची गाठली.  

पृथ्वीभोवती घिरट्या घालणार्‍या मानवनिर्मित वस्तूला यान म्हणणे योग्य असेल, तर ह्यानंतरचा महत्त्वाचा टप्पा होता, अर्थातच मानवनिर्मित पहिला उपग्रह स्पूटनिक - १.  हा टप्पा गाठला गेला होता ४ ऑक्टोबर १९५७ रोजी. ह्याचा व्यास दोन फूटापेक्षाही कमी होता, पण तब्बल तीन महिने ह्या उपग्रहाने पृथ्वीभोवती प्रदक्षिणा घातल्या. (त्याच्या बॅटरीज मात्र केवळ तीन आठवड्यातच निकामी झाल्या होत्या.) ह्या प्रदक्षिणांच्या दरम्यान त्याने गाठलेला सर्वाधिक वेग होता, ८ किमी प्रति सेकंदापेक्षा थोडा अधिक. 

ह्यानंतर अंतराळस्पर्धेचे युग आले, त्या स्पर्धेने परमावधी गाठली आणि कालांतराने ती लाट ओसरली. दरम्यानच्या काळात अवकाशमोहिमा हा अत्यंत खर्चिक प्रकार असून, त्या अधिक विचारपूर्वक व उद्दीष्टकेंद्रीत असल्या पाहिजेत हे अनेकांना उमगले आणि अधिक सुनियोजित आणि सुस्पष्ट उद्दीष्ट असलेल्या मोहिमा आखल्या जाऊ लागल्या. अवकाशातील अंतराशी समप्रमाणात वाढणारा अवकाश मोहिमांचा कालावधी हा दूरच्या मोहिमातील खलनायक ठरेल हे स्वाभाविकपणे स्पष्ट झाले. वेळ आणि पैसा ह्या दोन्ही दृष्टिकोनातून मोहिमा अधिकाधिक सफल करायच्या असतील, तर अवकाशयानाचा वेग वाढविणारे नवनवीन तंत्रज्ञान उत्क्रांत होत जाणे अपरिहार्य आहे हे देखील लक्षात आले आणि त्या दृष्टीने विविध स्तरावर प्रयत्न सुरूच राहिले. 

पण नवनवीन तंत्रज्ञान साध्य होत असतांनाही, विविध अंतराळसंस्था अवकाशमोहिमांचे विविध टप्पे साध्य करत असतांनाही, मानवनिर्मित अंतराळयानाने गाठलेला आजवरचा सर्वाधिक वेग आहे १०९.१७८ कि.मी. प्रति सेकंद (पूर्णांकी १०९ किमी प्रति सेकंद).  हा वेग गाठला आहे पार्कर सोलार प्रोबने. तो सुद्धा सूर्यप्रदक्षिणा करताना जानेवारी २०२० मध्ये आणि सूर्याच्या उपसूर्यबिंदूच्या जवळ. म्हणजे जिथे यानाच्या वेगात, सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे आपसूकच भर पडत आहे.  

पार्कर सोलार प्रोबच्या नियोजित जीवनकाळात, ते स्वत:चाच विक्रम मोडेल आणि २०२५ साली विवक्षित वेळी त्याचा वेग १९२ कि.मी. प्रति सेकंद इतका असेल. 

पार्कर सोलार प्रोब नंतर दुसर्‍या क्रमांकावर आहे, गुरुभोवती प्रदक्षिणा करणारे अंतराळयान जुनो. जुनोने गाठलेला सर्वाधिक वेग आहे, ५८ किमी प्रति सेकंद. जुलै २०१६ मध्ये साध्य केलेल्या ह्या वेगात देखील गुरुच्या गुरुत्वाकर्षणाचा सहभाग आहे हे उघड आहे. 

गुरुत्वाकर्षणाच्या दादागिरी क्षेत्रापासून सुदूर असताना साध्य केलेला तिसर्‍या क्रमांकावरचा वेग आहे, १६.२६ किमी प्रति सेकंद. हा वेग गाठला होता,  क्युपर पट्ट्यातील एका अवकाशीय वस्तूचे (486958 Arrokoth [जुने नाव Ultima Thule] ) निरीक्षण करणारे पहिले अवकाश यान असा लौकिक असलेल्या 'New Horizons' ह्या अवकाश यानाने. 

सौरवार्‍यांचा प्रभाव जिथे संपतो (Heliosphere आणि Termination Shock नंतर) आणि बाह्य अंतराळातून येणार्‍या कणांचा, प्रारणांचा प्रभाव जिथे 'जाणवू' लागतो त्या Heliopause ला ओलांडून वास्तविक अर्थाने 'तारकीय अंतराळात' (Interstellar Space) पोहोचली आहेत आणि ज्यांच्याशी अजूनही आपला संपर्क आहे अशी दोन अंतराळयाने (पायोनियर यानांशी आपला संपर्क कधीच तुटला आहे)  म्हणजे Voyager-1 आणि Voyager-2. ह्या दोन्ही यानांचा सध्याचा अनुमानित सूर्यसापेक्ष वेग अनुक्रमे १७ किमी प्रति सेकंद व १५.३७४ किमी प्रति सेकंद आहे, त्यांचे पृथ्वीपासूनचे सध्याचे अंतर अनुक्रमे १४९+ AU आणि १२३+ AU आहे आणि ह्या ठिकाणी पोहोचण्यासाठी दोन्ही यानांना ४२ वर्षांपेक्षा अधिक काळ लागला आहे. 

आपल्या सर्वात जवळचा असणारा तारा आहे  Proxima Centauri (४.२ प्रकाशवर्षे अर्थात साधारण २६,५०० AU). दोन्ही Voyagers चा प्रवास ह्या तार्‍याच्या दिशेने नाही, पण अंतराच्या तुलनेसाठी तो तसा आहे असे मानले तर Voyager 1 आणि Voyager 2 ह्यांना Proxima Centauri च्या परिसरात पोहोचण्यासाठी अनुक्रमे ७३,००० + वर्षे आणि ८१,००० + वर्षे लागतील. 

----

वरील सर्व आकडेवारीतून हे उघड होते की एखाद्या अंतराळयानास कित्येक प्रकाशवर्षे दूर असणार्‍या तार्‍याच्या परिसरात, किंवा त्याहून प्रचंड दूर अशा दुसर्‍या आकाशगंगेच्या परिसरात पोहोचायचे असेल, तर त्याला सध्याच्या मानवी आयुष्यमर्यादेच्या (१२० वर्षे) हजारो पट वर्षे लागतील. 

जर अशा अतिदूरच्या अंतराळ-अभियानाचे  उद्दीष्ट, मानवी अंतराळयात्रींना त्या अभियानाच्या नियोजित ठिकाणी पोहोचविणे असेल, तर असे नियोजन करताना काय साध्य व्हावे लागेल ? 

१) अशा प्रकारच्या अंतराळयानाची निर्मिती किंवा अशा प्रकारच्या तंत्रज्ञानाला गवसणी (उदा Warp Drive) की ते अंतराळयान नियोजित ठिकाणी, मानवी आयुष्यमर्यादेच्या आत पोहोचू शकेल. 

किंवा

२) अंतराळयात्रींची आयुष्यमर्यादा अभियानाच्या प्रवासाच्या कालावधीपेक्षा अधिक होईल, ह्यासाठी मानवात आवश्यक ते जनुकीय बदल घडवून आणणे किंवा मानवाला अजरत्व व अमरत्व प्राप्त करून देणे. 

किंवा

३) अभियानाच्या एकंदर कालावधीसाठी अंतराळयात्रींना 'गोठवून' (Hibernation), नियोजित ठिकाणी पोहोचल्यावर, त्यांना त्यांच्या मूळ स्वरूपात (अर्थातच जिवंत) परत आणण्यासाठीचे निर्दोष तंत्रज्ञान विकसित करणे.

किंवा

४) अशा प्रकारचे अंतराळयान हे वंशयान किंवा Generation Ship असणे. 

----

वरील पर्यायांपैकी पहिल्या तीन पर्याय अस्तित्वात येण्यासाठी सध्या काय प्रयत्न सुरू आहेत, ह्यावर स्वतंत्र लेख होऊ शकतील इतकी त्यांची व्याप्ती आहे, पण ह्या संदर्भात जितकी माहिती उपलब्ध आहे त्यावरून आपण असे निश्चित म्हणू शकतो की ह्या प्रयत्नांचे प्रयोगशाळेबाहेरचे, स्वरूप दृश्य होण्यासाठी बराच काळ लागू शकतो. शिवाय अशा प्रयोगांचे कोणते अटळ दुष्परिणाम असतील किंवा अशा प्रयोगांचे काही आनुवंशिक परिणाम होतील का आदि प्रश्नांची उत्तरे शोधावीच लागतील. थोडक्यात हे तिन्ही पर्याय सध्याच्या मानवी तंत्रज्ञान क्षमतेच्याच आवाक्याबाहेरचे आहेत आणि निकटच्या काळात त्यात काही ठोस असे साध्य होईल अशी चिन्हे नाहीत. 

----

चौथा पर्याय आहे वंशयान (Generation Ship)

वंशयान किंवा Generation Ship म्हणजे काय ? 

तर असे अतिविशाल अंतराळयान, ज्या यानात मूळ अंतराळवीरांच्या पुढील कित्येक पिढ्या त्यांचे आयुष्य कंठतील आणि उपलब्ध ज्ञानाचे, विज्ञानाचे, तंत्रज्ञानाचे आणि नियोजित उद्दिष्टाचे हस्तांतरण पुढील पिढीस करत राहतील. जेणेकरून अंतराळ मोहिमेचे उद्दीष्ट त्या अंतराळयानातच जन्मलेल्या, वाढलेल्या, भविष्यातील एका पिढीस साध्य होईल. 

हा चौथा पर्याय देखील सध्याच्या मानवी तंत्रज्ञान क्षमतेला सहजसाध्य नाही, त्यात ज्ञात आणि अज्ञात अडचणी येतीलच, पण तरीही तो अशक्य नाही, तो प्रयत्नसाध्य आहे. तुलनात्मक दृष्टीने विचार केल्यास ह्या पर्यायातील आव्हाने, तंत्रज्ञानाच्या अशक्यप्राय क्षमतांपेक्षा, आकारमानाची आणि नियोजनाची अधिक आहेत. कसे ते पुढील लेखांकांमधून स्पष्ट होईलच. 

=========
क्रमश: 
=========