चंद्रानंतर आता भारत सूर्याच्या अभ्यासासाठी 'आदित्य एल-1' यान अवकाशात पाठवलं आहे. आदित्य L-1 या यानाचं प्रक्षेपण 2 सप्टेंबर 2023 सकाळी भारतीय वेळेनुसार 11 वाजून 50 मिनिटांनी श्रीहरीकोटा येथून झालं. आज 6 जानेवारी 2024 रोजी ते निर्धारित कक्षेत पोहोचेल.
आदित्य-L1 ही एक अवकाश वेधशाळा असून सूर्याचा अभ्यास करण्यासाठी भारतानं पहिल्यांदाच अशी मोहीम आखली गेली.
हे यान सूर्य आणि पृथ्वीच्या मध्ये असणाऱ्या लग्रांज पॉइंट 1 (L1) भोवती कक्षेत फिरत राहील. पृथ्वीपासून लग्रांज 1 बिंदूचं अंतर सुमारे 15 लाख किलोमीटर आहे.
म्हणजे पृथ्वी आणि चंद्रादरम्यानच्या अंतरापेक्षा जळपास चौपट अंतरावर हे यान जात आहे.
याचवर्षी जून महिन्यात इस्रोने आदित्य एल-1 मोहिमेची घोषणा केलेली होती.
याआधी अमेरिका, रशिया आणि युरोपियन अंतराळ संस्थेने अशी संशोधनं केलेली आहेत. चीननंही सूर्याचा अभ्यास करण्यासाठी उपग्रह अवकाशात पाठवला होता.
इस्रोच्या ध्रुवीय उपग्रह प्रक्षेपण वाहन (पोलर सॅटेलाईट लाँच वेहिकल) अर्थात PSLV रॉकेटच्या च्या मदतीने आदित्य-L1 चं प्रक्षेपण केलं गेलं.
याआधी नासा, जर्मनी आणि युरोपियन स्पेस एजन्सीने सूर्याचा अभ्यास करण्यासाठी मोहिमा पाठवल्या होत्या. तर रशिया आणि चीननं सूर्याचा अभ्यास करणारे उपग्रह सोडले होते.
आता ISRO ला आदित्य L-1 मोहिमेच्या माध्यमातून सूर्याचा सविस्तर अभ्यास करायचा आहे.
आदित्य L-1 त्याच्यासोबत एकूण सात पेलोड म्हणजे सात उपकरणं घेऊन गेलं आहे.
लग्रांज-1 बिंदू नेमका काय आहे?
कोणत्याही दोन खगोलीय वस्तू किंवा ग्रहांमध्ये गुरुत्वाकर्षणाचं बल कार्यरत असतं, हे तुम्ही शाळेत शिकला असाल. या गुरुत्वाकर्षणामुळेच पृथ्वी सूर्याभोवती किंवा चंद्र पृथ्वीभोवती फिरतो. आता काही अशा दोन ग्रहगोलांच्या गुरुत्वाकर्षणाचा एकमेकांवर प्रभाव पडू शकतो. जसं चंद्राच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे पृथ्वीवर भरती-ओहोटी येते.
पण काही बिंदू असे असतात, जिथे दोन्ही ग्रहगोलांची बलं समसमान असतात म्हणजे तिथे असणारी वस्तू कुणा एकाच्या बाजूनं खेचली न जाता मध्ये बॅलन्स होते.
स्विस गणितज्ज्ञ लिओनार्ड यूलर यांनी या बिंदूंची संकल्पना मांडली होती आणि इटालियन-फ्रेंच गणितज्ज्ञ जोसेफ-लुई लग्रांज यांनी या बिंदूंवर संशोधन केलं होतं. जोसेफ लुई यांच्या सन्मानार्थ या बिंदूंना लग्रांज पॉईंट असं नाव देण्यात आलं. काहीजण याला लग्रेंज पॉइंटही म्हणतात.
तर पृथ्वी आणि सूर्याच्या मध्ये असे पाच लग्रांज पॉइंट आहेत. L1, L2, L3, L4 आणि L5.
हे पॉइंट कसे सापडले? तर सूर्य-पृथ्वीवमधल्या गुरुत्वाकर्षणाचा आवाका दाखवणारं नासाचं हे रेखाचित्र पाहा.
यात सूर्य आणि पृथ्वीभोवती दिसणारी ही वर्तुळं दोघांचं गुरुत्वाकर्षण बल कुठवर काम करतं ते दाखवतात. दोन्हीच्या मध्ये या बिंदूवर दोन्ही बाजूंचं गुरुत्वाकर्षण बॅलन्स होतं.
हे थोडंसं तराजूसारखंच आहे. दोन्ही पारड्यांत समान वजन झालं की वरचा काटा बॅलन्स होतो ना, तसंच काहीसं.
पण पृथ्वी आणि सूर्य हे काही एका जागी स्थिर नाहीत. पृथ्वी सूर्याभोवती फिरत राहते, तसे हे बिंदूही फिरत राहतात. कोणतेही अंतराळ यान या लग्रांज पॉईंट्सभोवती कक्षेत फिरत ठेवता येतं.
जेम्स वेब टेलिस्कोप ही नासाची अंतराळ दुर्बिण अशाच प्रकारे L2 पॉइंटभोवती फिरत राहून दूरवरच्या अंतराळातली निरिक्षणं नोंदवते आहे. तर इस्रोचं यान L1 पॉइंटभोवती फिरत राहून सूर्याचा अभ्यास करणार आहे.
इस्रोनं L1 बिंदूचीच निवड का केली?
सूर्य आणि पृथ्वीमधल्या पाच लग्रांज पॉइंटपैकी L1 आणि L2 हे बिंदू पृथ्वीपासून तुलनेनं जवळ आहेत. पण L2 या बिंदूजवळ यान पृथ्वीमागे झाकलं जाऊ शकतं.
असा ग्रहणाचा अडथळा न येता सूर्याचं निरीक्षण करता यावं, यासाठीच इस्रोनं L1 बिंदूची निवड केली आहे.
मनोहर पर्रीकर इन्स्टिट्यूट फॉर डिफेन्स स्टडीज अँड अॅनालिसिसमध्ये अंतराळ विश्लेषक डॉ. अजय लेले यांनी वरिष्ठ फेलो म्हणून काम केलं आहे.
ते याबाबत बोलतांना सांगतात की, " लग्रांज-1 बिंदूपासून सूर्य कोणत्याही अडथळ्याशिवाय दिसू शकतो. जिथे मोहीम यशस्वी होण्याची शक्यता असते आणि जी जागा कमी गुंतागुंतीची असते, तीच जागा यासाठी निवडली जाते."
NASA-Caltech मधील जेट प्रोपल्शन लॅबोरेटरीचे शास्त्रज्ञ आणि IIT इंदूरमध्ये गेस्ट प्रोफेसर असणारे डॉ. योगेश्वरनाथ मिश्रा म्हणतात की, "लग्रांज-1 पॉईंटवर पृथ्वी आणि सूर्य या दोन्हींच्या गुरुत्वाकर्षणाचा कमीत कमी प्रभाव पडतो. त्यामुळे, तिथे परिभ्रमण करणं सोपं असतं आणि ते करायला इंधनदेखील कमी लागतं."
आदित्य L1 या बिंदूवर स्थिर राहणार नाही, तर बिंदूभोवती फिरत राहणार आहे. अशा कक्षेला हेलो ऑरबिट म्हणतात. हेलो म्हणजे तेजोवलय.
पण यान हेलो ऑर्बिटमध्ये पाठवणंही सोपं नाही. कारण मुळात L1 पॉइंट पृथ्वीपासून सुमारे 15 लाख किलोमीटर दूर आहे. हे अंतर पृथ्वी आणि चंद्रामधल्या अंतरापेक्षा सुमारे चार पटींनी जास्त दूर आहे.
मोहिमेसमोर कोणती आव्हानं आहेत?
इस्रोसमोर असणारे सगळ्यात मोठे आव्हान म्हणजे आदित्य L-1 ला पृथ्वीपासून सुमारे पंधरा लाख किलोमीटर दूर असणाऱ्या लग्रांज -1 पॉईंटपर्यंत पोहोचवणं.
एवढ्या लांबवर यान पाठवणं आणि कक्षेत प्रक्षेपित करणं हे इस्रोसाठी मोठं आव्हान असेल. पण जमेची गोष्ट म्हणजे इस्रोकडे याआधी मंगळापर्यंत यान पाठवण्याचा अनुभवही आहे.
L1 पॉइंटजवळ सूर्याकडून येणारी तीव्र किरणं किंवा रेडिएशनचा यानावार परिणाम होऊ शकतो, त्याची खबरदारीही घ्यावी लागणार आहे.
त्यामुळे त्यापेक्षा पाच पटींनी लांब असणाऱ्या लग्रांज-1 पर्यंत संपर्क आणि संवाद प्रस्थापित करणं हे इस्रोसमोरील आणखीन एक मोठं आव्हान असणार आहे. या मोहिमेसाठी लागणारा वेळ हेदेखील एक मोठं आव्हान असेल.
इतक्या दूरवर यानाशी संपर्क ठेवणं, त्याची दिशा नियंत्रित करणं सोपं नाही. त्यासाठी इस्रो इंडियन डीप स्पेस नेटवर्कसोबतच युरोपियन स्पेस एजन्सीच्या डीप स्पेस अँटेनांचा वापरही करणार आहे.
आदित्य L-1 मोहिमेचं उद्दिष्ट काय आहे?
आदित्य L-1 सूर्याचे फोटोस्फियर (आपल्याला दिसणारा सूर्याचा भाग), बाह्य वातावरण म्हणजेच क्रोमोस्फियर (फोटोस्फियरच्या अगदी वर सूर्याची दृश्यमान पृष्ठभाग) आणि कोरोना (सूर्यापासून काही हजार किलोमीटर वरचा बाह्य स्तर) यांच्या चुंबकीय क्षेत्रांचा अभ्यास करेल.
तसेच सूर्याच्या टोपोलॉजी आणि सौर वादळांचाही अभ्यास केला जाईल.
इस्रोच्या मते, या मोहिमेचे उद्दिष्ट क्रोमोस्फियर आणि कोरोनाची गतिशीलता, सूर्याचे तापमान, कोरोनाचे तापमान, कोरोनल मास इजेक्शन, सूर्यापासून अग्नी किंवा उष्णता प्रसारित होण्याआधी आणि नंतर कोणत्या क्रिया घडतात यांचा अभ्यास करणं हे आहे.
अंतराळातलं हवामान आणि इतर वैज्ञानिक पैलूंचाही या मोहिमेत अभ्यास केला जाईल.
आदित्य L-1 यानासोबत सात पेलोड पाठवले जातील. यापैकी चार पेलोड सूर्यावर सतत लक्ष ठेवतील आणि इतर तीन पेलोड्स लग्रांज-1 भागात असणाऱ्या कणांचा आणि इतर गोष्टींचा अभ्यास करतील.
अंतराळात संशोधनासाठी बनवण्यात आलेल्या उपकरणांना पेलोड असं म्हणतात.
आदित्य L-1 चा पेलोड कोरोनल हीटिंग, कोरोनल मास इजेक्शन, प्रीफ्लेअर आणि फ्लेअर अ‍ॅक्टिव्हिटी आणि त्यांची वैशिष्ट्ये अशा तांत्रिक बाबींबद्दल माहिती देईल.
यासोबतच अवकाशातील हवामानातील बदल, सोलर फ्लेअर म्हणजेच सूर्यातून बाहेर पडणाऱ्या कणांचा प्रवास समजून घेण्यासाठी आवश्यक असणारी माहितीदेखील या पेलोडच्या माध्यमातून गोळा केली जाईल.
सूर्यावर का संशोधन केलं जातंय?
आपलं विश्व हे असंख्य ताऱ्यांनी बनलेलं आहे. आपण ज्या विश्वात राहतो त्याचं रहस्य जाणून घेण्याचा प्रयत्न जगभरातील शास्त्रज्ञ करत आहेत.
त्यामुळे आपण ज्या सूर्यमालेत राहतो ते समजून घेण्यासाठी सर्वप्रथम सूर्याबाबत जाणून घेणं खूपच महत्वाचं असणार आहे.
सूर्यापासून मिळणाऱ्या उष्णता आणि ऊर्जेचा अभ्यास पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरून करता येणार नाही.
यामुळेच जगभरातील अंतराळ संस्था, सूर्याच्या होईल तेवढं जवळ जाऊन, सूर्यावरचं हे संशोधन करण्याचा प्रयत्न करत आहेत.
डॉ. योगेश्वरनाथ मिश्रा यांनी हेही सांगितलं की, "सूर्याचं चुंबकीय क्षेत्र सतत वळत असतं किंवा ते नेहमी बदलत राहतं. ज्यामुळे प्रचंड प्रमाणात चुंबकीय ऊर्जा बाहेर पडते, या उर्जेनं भारलेल्या कणांच्या लाटेला 'सोलर फ्लेअर्स' असं म्हणतात.
सूर्य हा एक प्लाझ्माचा गोळा आहे. सूर्याचं चुंबकीय क्षेत्र सरकल्यामुळे सूर्याच्या पृष्ठभागावर प्लाझ्माचे स्फोट होत असतात आणि याच स्फोटांमुळे हा प्लाझ्मा संपूर्ण अंतराळात पसरतो. याला कोरोनल मास इजेक्शन असं म्हणतात."
डॉ. मिश्रा सांगतात की, "सूर्याच्या मधून जी उष्णता बाहेर पडते त्यामुळे गरम वारे वाहतात आणि यालाच सोलर विंड किंवा सौर वारे असं म्हणतात.
या वाऱ्यांमध्ये छोटे कण असतात, ज्यामध्ये प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉनदेखील असतात. हे कण खूप दूरवर पसरतात, अगदी सूर्यमालेच्या पलीकडेही जाऊन पोहोचतात."
ते म्हणतात की, "सूर्याच्या प्रचंड उष्णतेमुळे, तो आपल्यासाठी एक नैसर्गिक प्रयोगशाळा बनला आहे. पृथ्वीवर राहून ज्या प्रक्रियांचा अभ्यास करता येणं शक्य नाहीये अशा प्रक्रियांचा अभ्यास करण्यासाठी ही नैसर्गिक प्रयोगशाळा अत्यंत उपयोगाची आहे."
सूर्याचं महत्त्व
डॉ. मिश्रा सांगतात की, "सूर्य हा पृथ्वीच्या सगळ्यात जवळ असलेला तारा आहे. लाखो अंश सेल्सिअस गरम असलेला आणि पृथ्वीच्या आकारापेक्षा लाखो पटींनी मोठा असणारा हा एक आगीचा गोळा आहे.
सूर्याच्या पृष्ठभागावर प्रत्येक क्षणाला हजारो-लाखो विस्फोट होत असतात. चार्ज प्लाझ्मा, अति तापमान आणि चुंबकीय क्षेत्रातील बदलांमुळे हे स्फोट घडत असतात.
या स्फोटामुळे एक भयंकर वादळ निर्माण होते आणि भरपूर चार्ज झालेला प्लाझ्मा अवकाशात पसरतो."
अनेक वेळा पृथ्वी सौर वादळांच्या मार्गात येते, मात्र पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रामुळे आणि बाह्य आवरणांमुळे ही सौर वादळं सहसा पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचतच नाहीत.
या वादळांमुळे पृथ्वीभोवती फिरणाऱ्या जगभरातील हजारो उपग्रहांना धोका निर्माण झालाय.
याबाबत बोलतांना डॉ. मिश्रा म्हणतात की, "पृथ्वीवरील जीवन सूर्यामुळेच शक्य झालंय. सूर्याचा प्रकाश पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचलाच नाही तर इथे एकही जीव जगू शकणार नाही.
पण अशी वेळ येऊ शकते जेव्हा सूर्यातून बाहेर पडणाऱ्या उष्णता, प्लाझ्मा किंवा सौर वाऱ्यांची तीव्रता इतकी वाढेल की त्यामुळे पृथ्वीवर आणि त्याच्या कक्षेत काम करणाऱ्या उपग्रहांवर वाईट परिणाम होऊ शकतील."
"सूर्यातून निघणाऱ्या प्रचंड उष्णतेमुळं हे उपग्रह जळण्याच्या किंवा शॉर्ट सर्किट होण्याच्या घटना वाढू शकतात.
यानंतर हवामानाचा अंदाज वर्तवणं किंवा जगभरात कुठेही संवाद साधणं शक्य होणार नाही त्यात अनेक अडचणी येतील. यामुळेच सूर्यावर घडत असणाऱ्या घटनांवर लक्ष ठेवणं अत्यंत महत्वाचं आहे."
सूर्याची उष्णता वाढल्याने उपग्रह धोक्यात
3 फेब्रुवारी 2022 रोजी, स्पेसएक्स च्या स्टारलिंक प्रकल्पांतर्गत एकाच वेळी 49 उपग्रह अवकाशात पाठवण्यात आले .
मात्र यानंतर काही वेळातच अंतराळात निर्माण झालेल्या सौर वादळामुळे यातल्या 40 उपग्रहांचं नुकसान झालं. या अपघातात करोडो रुपयांचं नुकसानही झालं होतं.
डॉ. योगेश्वरनाथ मिश्रा म्हणतात, "भविष्यात कधीतरी सूर्याचे तापमान वाढून त्याचा परिणाम पृथ्वीवर पडू लागला, तर त्यावर नियंत्रण ठेवणं आपल्या हातात राहणार नाही. मात्र अशा मोहिमांमध्ये होणाऱ्या अभ्यासातून वादळांची पूर्वसूचना देता येऊ शकेल.
जर पृथ्वीवरून पाठवलेलं एखादं उपकरण आधीच सूर्याजवळ काम करत असेल तर त्यातून निघणाऱ्या अतिनील किरणांची किंवा इतर धोकादायक गोष्टींची पूर्वसूचना ते उपकरण आम्हाला देऊ शकेल. माणसासाठी अशी संशोधनं अत्यंत गरजेची आहेत."
सौर फ्लेअर्समधून निघणारे रेडिएशन आणि क्ष-किरणं पृथ्वीच्या सर्वात वरच्या वातावरणात असणाऱ्या आयनोस्फियरवरच थांबतात, परंतु काहीवेळा या सौर फ्लेअर्सचे रेडिएशन इतके तीव्र असते की ते आयनोस्फियरला देखील चार्ज करते, त्यानंतर पृथ्वीवरील लहान वेब लहरींच्या मदतीने केला जाणारा संवाद नष्ट होऊ शकतो. संवादाची सगळी उपकरणं अशा परिस्थितीत काम करणं थांबवू शकतात.
इस्रोच्या मते, सूर्यप्रकाशासह अनेक प्रकारच्या लहरी आणि चुंबकीय क्षेत्र असतात, परंतु पृथ्वीच्या बाहेरील थरामुळे अनेक लहरी पृथ्वीपर्यंत पोहोचत नाहीत.
यामुळेच आदित्य एल-1 मोहिमेला लॅग्रेन्ज-1 पॉइंटवर प्रस्थापित केले जाईल, जिथे पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचा परिणाम होणार नाही. म्हणूनच इस्रोने या मोहिमेसाठी लॅग्रेन्ज-1 हा पॉइंट निवडला आहे.
अंतराळतज्ज्ञ डॉ. अजय लेले म्हणतात की, "अंतराळात दूरवरच्या यानांशी संपर्क साधताना मोठ्या क्षमतेच्या अँटेनाची गरज असते. सिग्नल प्राप्त करण्यासाठी केवळ अँटेनाच नाही तर पृथ्वीची भौगोलिक स्थिती देखील महत्त्वाची आहे."
" अंतराळातून यान पाठवत असलेले सिग्नल फारच कमकुवत होतात. अशा परिस्थितीत पृथ्वीवरच्या इतर देशांतल्या अँटेनांची मदत घ्यावी लागते."
कोणकोणत्या देशांनी सूर्याचा अभ्यास केला आहे?
आतापर्यंत केवळ नासा, युरोपियन स्पेस एजन्सी आणि जर्मन एरोस्पेस सेंटरने सूर्याचा अभ्यास करण्यासाठी अवकाशात यानं पाठवली होती.
SOHO (सोलर आणि हेलिओस्फेरिक ऑब्झर्व्हेटरी), पार्कर सोलर प्रोब आणि IRIS (इंटरफेस रीजन इमेजिंग स्पेक्ट्रोग्राफ) या तीन मोहिमा नासाने सूर्याच्या अभ्यासासाठी केल्या आहेत.
SOHO मोहीम नासा आणि युरोपियन स्पेस एजन्सीने संयुक्तपणे राबविली होती.
सोलर पार्कर चार वर्षांपासून सूर्याच्या पृष्ठभागाच्या सगळ्यात जवळ जाऊन संचार करत आहे. तो सोलर कोरोनाच्या आतही गेला आहे.
IRIS (इंटरफेस रीजन इमेजिंग स्पेक्ट्रोग्राफ) सूर्याच्या पृष्ठभागाची उच्च रिझोल्यूशनमध्ये सर्वोत्तम छायाचित्रं घेत आहे.
डॉ. मिश्रा म्हणतात, “अनेक अवकाश संस्था सूर्याचे गूढ उकलण्यासाठी उत्सुक आहेत. कोरोनल डिस्चार्ज आणि सोलर फ्लेअरचा अभ्यास करण्यासाठी या संस्था सतत अनेक मोहिमांवर काम करत असतात.
हबल स्पेस टेलिस्कोप, नासा आणि युरोपियन स्पेस एजन्सी यांच्या संयुक्त मोहिमेने देखील भरपूर माहिती आणि आकडेवारी गोळा केली आहे.
डॉ. मिश्रा सांगतात की, "सूर्य आणि पृथ्वी यांच्यामधील अंतर सुमारे 15 कोटी किलोमीटर इतकं आहे. तर आदित्य-L1 हा पृथ्वीपासून 15 लाख किलोमीटरवर काम करेल. म्हणजे हे यान सूर्यापासून पृथ्वीच्या अंतराच्या एक टक्के अंतरावरून संशोधन काम करेल.
म्हणजे इथे मिळणारी निरीक्षणं, तापमान हे सूर्याच्या कोरोनाच्या तुलनेत कमी असेल. सूर्याच्या कोरोनाच्या आत जाऊन त्याचे स्वरूप समजून घेणंही आवश्यक आहे."
आदित्य-L1 हे आव्हान पेलवू शकेल का?
डॉ. अजय लेले म्हणतात की, “प्रत्येक अंतराळ मोहीम ही इतर मोहिमांपेक्षा 100 टक्के वेगळी असू शकत नाही. पण काळाबरोबर विज्ञान आणि तंत्रज्ञानात खूप विकास होत आहे.
जर एखाद्या देशाने 10 वर्षांपूर्वी एखादी मोहिब राबवली असेल, तर त्यावेळचे तंत्रज्ञान आणि आजचे तंत्रज्ञान यामध्ये खूप फरक आहे. मला वाटतं की तंत्रज्ञानाच्या फायद्यांच्या बाबतीत प्रत्येक मोहीम त्याआधीच्या मोहिमांपेक्षा वेगळी आहे.
डॉ. मिश्रा यांच्या मते, “जर भारताने इतर देशांच्या मोहिमांवर अवलंबून न राहता स्वतःची मोहीम स्वतंत्रपणे राबवली तर या मोहिमेत निर्माण होणारे संभाव्य अडथळे सोडवण्यासाठी भारताला इतर कोणत्याही देशावर अवलंबून राहावे लागणार नाही. भारताला स्वतंत्र सौर मोहिमेचा अनुभवही मिळेल."
डॉ. योगेश्वरनाथ मिश्रा म्हणतात, “आदित्य-L1 ही मोहीम सूर्याला संपूर्णपणे समजण्यासाठी पुरेशी असणार नाही, तर ही फक्त एक सुरुवात आहे. सध्या सूर्याला समजून घेण्यासाठी आणखी अनेक मोहिमा कराव्या लागतील."