“परिवर्तनकारी” उपग्रह पृथ्वी की सतह में होने वाले परिवर्तनों पर नज़र रखेगा

कुछ हफ़्तों में, पृथ्वी वैज्ञानिक एक ऐसा उपग्रह प्रक्षेपित करेंगे जो दुनिया के कुछ सबसे दूरस्थ और तेज़ी से बदलते हिस्सों की अभूतपूर्व, उच्च-रिज़ॉल्यूशन कवरेज प्रदान करेगा। नासा-इसरो सिंथेटिक अपर्चर रडार (NISAR) उपग्रह, जो नासा और भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन (ISRO) का एक संयुक्त मिशन है, पृथ्वी के पारिस्थितिक तंत्र, क्रायोस्फीयर और भूमि की सतह में बदलावों को मापने के लिए हर 12 दिनों में दो बार लगभग पूरी पृथ्वी का स्कैन करेगा।

कैलिफ़ोर्निया के पासाडेना स्थित जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (JPL) के ग्लेशियोलॉजिस्ट और NISAR की क्रायोस्फीयर विज्ञान टीम के सदस्य एलेक्स गार्डनर ने कहा, “मेरी नज़र में, यह परिक्रमा का जादू है।” NISAR उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली रडार इमेजरी प्रदान करेगा जिससे वैज्ञानिक ग्लेशियरों और बर्फ, जैव विविधता, मिट्टी की नमी और पानी की स्थिति, और भूकंप व भूस्खलन जैसी घटनाओं से भूमि विस्थापन का पता लगा सकेंगे।

गार्डनर ने कहा, “जब भूकंप आता है, और आप 500 किलोमीटर ऊपर से ऐसे विस्थापन देख सकते हैं जिन्हें आप ज़मीन पर खड़े होकर भी नहीं देख पाएँगे…यह परिक्रमा का जादू है।”

डबल रडार

NISAR को वर्तमान में 20 मई को भारत के सतीश धवन अंतरिक्ष केंद्र से प्रक्षेपित किया जाना है। JPL में NISAR परियोजना वैज्ञानिक पॉल रोसेन ने बताया कि यह NASA और ISRO के बीच सबसे बड़ा, लेकिन पहला नहीं, उपग्रह सहयोग होगा। उन्होंने कहा, “ग्रह और पृथ्वी विज्ञान, दोनों में हमारे कुछ अन्य सहयोग रहे हैं, लेकिन इस स्तर के परिमाण पर नहीं।”

उपग्रह में दो सिंथेटिक अपर्चर रडार (SAR) प्रणालियाँ होंगी जो अलग-अलग माइक्रोवेव तरंगदैर्ध्य पर काम करती हैं, एक लंबी (L बैंड, 24 सेंटीमीटर की तरंगदैर्ध्य पर) और एक छोटी (S बैंड, 10 सेंटीमीटर की तरंगदैर्ध्य पर)। SAR एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग कम-रिज़ॉल्यूशन वाले उपकरणों से उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली तस्वीरें बनाने के लिए किया जाता है। ये उपकरण माइक्रोवेव विकिरण के निरंतर स्पंद उत्सर्जित करते हैं और वापस लौटने वाले प्रकाश के साथ-साथ समय विलंब का उपयोग करके बैकस्कैटर चित्र बनाते हैं।

रोसेन ने कहा, “हमने सुनिश्चित किया कि दोनों रडार एक साथ काम कर सकें। वे पूरी तरह से समन्वयित हैं, और हम उन्हें एक साथ चालू कर सकते हैं या अलग-अलग संचालित कर सकते हैं।”

दृश्य-प्रकाश इमेजिंग के विपरीत, SAR दिन के समय या मौसम तक सीमित नहीं है, भारत के अहमदाबाद स्थित अंतरिक्ष अनुप्रयोग केंद्र में NISAR की ISRO विज्ञान टीम के एक इंजीनियर और सह-नेता दीपक पुत्रेवु ने बताया। “यह इमेजिंग के लिए माइक्रोवेव का उपयोग करता है, जिससे यह बादलों को भेदकर रात के समय भी चित्र लेने में सक्षम हो जाता है।… SAR तकनीक हमें दिन और रात की कवरेज और सभी मौसमों में इमेजिंग क्षमता प्रदान करती है।”

NISAR की कक्षा के कारण यह हर 12 दिनों में एक ही स्थान से गुज़रेगा। चूँकि SAR किसी क्षेत्र का मानचित्रण उसके निकट आने (आरोही कक्षा) और प्रस्थान (अवरोही कक्षा) दोनों समय कर सकता है, इसलिए NISAR प्रत्येक क्षेत्र को हर 12 दिनों में दो बार स्कैन कर सकेगा। प्रत्येक अंतरिक्ष एजेंसी ने एक रडार प्रणाली, साथ ही उपग्रह के अन्य घटक, प्रक्षेपण प्रणाली और डेटा प्रबंधन अवसंरचना प्रदान की।

रोसेन ने आगे कहा, “हम संयुक्त रूप से मिशन का संचालन करते हैं और संयुक्त रूप से विज्ञान करते हैं।”

गार्डनर ने कहा, “इसमें बहुत कुछ करना बाकी है, लेकिन मुझे इसे लेकर कोई घबराहट नहीं है।” उन्होंने आगे कहा, “इन तकनीकों के कुछ पहलू पहले भी उड़ान भर चुके हैं।” उदाहरण के लिए, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के सेंटिनल उपग्रह SAR उपकरण ले जाते हैं जिनसे वैज्ञानिकों को क्रायोस्फीयर, पृथ्वी की सतह की प्रक्रियाओं और पारिस्थितिक तंत्र को समझने में मदद मिली है। लेकिन NISAR के दोहरे रडार आवृत्ति बैंड पृथ्वी-अवलोकन उपग्रहों के लिए पहली बार हैं। ये प्रणालियाँ विभिन्न भौतिक पैमानों पर परिवर्तनों का पता लगाने में सक्षम होंगी—बड़ी संरचनाओं के लिए L बैंड और छोटी संरचनाओं के लिए S बैंड—और साथ ही साथ उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली तस्वीरें प्रदान करेंगी जो व्यक्तिगत रूप से प्राप्त नहीं की जा सकतीं।

वैश्विक सतही परिवर्तन

NISAR का एक प्रमुख वैज्ञानिक उद्देश्य दुनिया भर में हिममंडल और हिमनदों में होने वाले परिवर्तनों का अवलोकन करना है। गार्डनर का यही कार्यक्षेत्र है।

उन्होंने कहा, “हिमनद सचमुच अद्भुत जीव हैं।” NISAR दुनिया भर में हिमनदों के मौसमी विकास और पीछे हटने के पैटर्न की निगरानी करेगा, जिसमें पाइन द्वीप और थ्वाइट्स जैसी पश्चिमी अंटार्कटिक बर्फ की चादर पर विशेष ध्यान दिया जाएगा।

गार्डनर ने बताया, “इनका सामाजिक प्रभाव इतना बड़ा है कि इस पर बहुत ध्यान दिया जाएगा।” उन्होंने कहा कि व्यापक रूप से, ये मौसमी पैटर्न हिममंडल में दीर्घकालिक परिवर्तनों का एक अच्छा पूर्वानुमान हो सकते हैं।

NISAR बर्फ की चादरों के ऊर्ध्वाधर विस्थापन का भी निरीक्षण कर सकेगा, जिसके बारे में गार्डनर ने कहा कि इससे क्रायोस्फीयर वैज्ञानिकों को यह पता लगाने में मदद मिलेगी कि तैरती बर्फ की चादरें जमी हुई बर्फ से कहाँ मिलती हैं, जिसे ग्राउंडिंग लाइन कहा जाता है।

उन्होंने कहा, “इसे मापना वाकई मुश्किल है, और यह स्थानीय स्तर पर तो किया गया है, लेकिन बड़े पैमाने पर नहीं।” “हम समय के साथ उस ग्राउंडिंग लाइन की स्थिति में बदलाव देख सकते हैं, जो बढ़ते तापमान के प्रति संवेदनशीलता का एक संकेतक है।”

निसार वैश्विक जैव विविधता और मिट्टी की नमी को भी मापेगा। पुत्रेवु ने बताया कि दो रडार आवृत्ति बैंड इसमें विशेष रूप से सहायक होंगे। “वन बायोमास के साथ, एल-बैंड प्रणाली घने जंगल को अधिक संवेदनशीलता से देख पाएगी। लेकिन जब हम एस-बैंड प्रणाली का उपयोग करते हैं, तो आप इसका उपयोग विरल वनस्पतियों के लिए भी कर सकते हैं।”

पुत्रेवु ने आगे कहा कि SAR प्रणालियाँ फसल आवरण के आर-पार देख सकेंगी और मिट्टी की नमी को माप सकेंगी, जिससे किसानों और कृषि व्यवसाय के लिए महत्वपूर्ण जानकारी उपलब्ध होगी। उन्होंने भूमि विरूपण में हो रहे परिवर्तनों पर बारीकी से नज़र रखने के महत्व पर भी प्रकाश डाला, जो आसन्न भूकंप या भूस्खलन का संकेत हो सकते हैं।

पुत्रेवु ने कहा, “सभी अनुप्रयोगों का एक सामाजिक लाभ जुड़ा हुआ है। यह बहुत संतुष्टि देता है कि यह वास्तव में समाज के लिए उपयोगी होगा।”

डेटा की बाढ़

प्रक्षेपण के बाद, उपग्रह को अपने कमीशनिंग परीक्षण करने और अपनी वैज्ञानिक कक्षा तक पहुँचने में 90 दिन लगेंगे। गार्डनर ने बताया, “लेकिन जैसे-जैसे हम आगे बढ़ेंगे, हमें पर्दे के पीछे की छोटी-छोटी झलकियाँ मिलेंगी जिन्हें लेकर हम बहुत उत्साहित होंगे क्योंकि हम देखेंगे कि तस्वीरें वास्तव में परिपक्व होने लगी हैं, और डेटा प्रोसेसिंग परिपक्व हो रही है, और डेटा अधिग्रहण परिपक्व हो रहा है।” “पहली रोशनी में ली गई तस्वीर से लेकर विज्ञान के लिए तैयार डेटा तक एक प्रगति होगी।”

उपग्रह का प्रत्येक पास पिछले उपग्रहों की तुलना में एक परिमाण अधिक डेटा प्रदान करेगा। प्रक्षेपण से पहले की अंतिम तैयारी में इतनी बड़ी मात्रा में डेटा को कुशलतापूर्वक प्राप्त करने, संसाधित करने और उपलब्ध कराने के लिए आवश्यक बुनियादी ढाँचे का विकास शामिल था।

गार्डनर ने कहा, “एक बार जब NISAR ऑनलाइन हो जाएगा, तो हमें जिस विशाल मात्रा में नए डेटा से निपटना होगा, उसके लिए नए उपकरणों के विकास की आवश्यकता होगी।” डेटा भंडारण, उपलब्धता और कंप्यूटिंग के लिए “NISAR वास्तव में क्लाउड आर्किटेक्चर की ओर बढ़ रहा है”, ताकि उपयोगकर्ताओं को अलग-अलग सर्वरों पर भारी मात्रा में डेटा डाउनलोड न करना पड़े। “इस तरह के मिशनों में डेटा को इधर-उधर ले जाना सबसे बड़ी बाधाओं में से एक है।”

गार्डनर ने कहा, “हम पिछले कुछ वर्षों से अपने सभी एल्गोरिदम को क्लाउड में वास्तव में कुशलतापूर्वक काम करने के लिए तैयार कर रहे हैं, ताकि जब डेटा की आग ऑनलाइन आए, तो हम वहाँ पहुँच सकें, उस डेटा स्ट्रीम से जुड़ सकें, और शुरुआत से ही इसका लाभ उठा सकें।”

पुत्रेवु ने कहा कि भारत भर के वैज्ञानिक और छात्र 2014 से NISAR के डेटा तक पहुँचने, उसे संसाधित करने और उससे विज्ञान का उत्पादन करने का तरीका सीखने के लिए कार्यशालाओं में भाग ले रहे हैं। उन्होंने कहा, “इससे पता चलता है कि समुदाय डेटा का उपयोग करने के लिए कैसे तैयार हो रहा है। हर कोई [लॉन्च] के दिन का बेसब्री से इंतज़ार कर रहा है।”

चूँकि जानकारी की विशाल मात्रा के लिए ऐसे नए प्रसंस्करण उपकरणों की आवश्यकता होती है, गार्डनर ने आगाह किया कि NISAR डेटा से नए वैज्ञानिक परिणाम मिलने में एक या दो साल लग सकते हैं। मिशन का नाममात्र जीवनकाल 3 वर्ष है, और एक बार विश्लेषण गति पकड़ लेगा, तो इन डेटा से प्राप्त खोजें संभवतः दशकों तक जारी रहेंगी।

गार्डनर ने कहा, “इसमें कोई संदेह नहीं है कि यह एक विरासत डेटासेट होगा। यह परिवर्तनकारी होगा।”

स्रोत: EOS विज्ञान समाचार / Digpu NewsTex