स्वायत्त उपग्रह: अंतरिक्ष खोजकर्ताओं का स्वायत्त बेड़ा

• लेखक:
• लेखक का नाम

  क्वांटमरन दूरदर्शिता
• दिसम्बर 23/2022

अंतर्दृष्टि सारांश

छोटे उपग्रहों ने क्षुद्रग्रह निगरानी से लेकर डेटा एकत्र करने तक जबरदस्त उपलब्धियां हासिल की हैं। हालाँकि, बढ़ते बजट प्रतिबंधों ने वैज्ञानिकों को उपग्रहों के लिए स्व-संचालन और ऊर्जा बचत सहित वैकल्पिक, लागत-कुशल समाधान खोजने के लिए प्रेरित किया है। स्वायत्त उपग्रहों को विकसित करने के दीर्घकालिक प्रभावों में अन्य ग्रहों के लिए बेहतर खोजपूर्ण मिशन और अंतरिक्ष कबाड़ का कुशल प्रबंधन शामिल हो सकता है।

स्वायत्त उपग्रह संदर्भ

नीदरलैंड स्थित डेल्फ़्ट यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी के एक अध्ययन के अनुसार, छोटे उपग्रहों को आमतौर पर 500 किलोग्राम (किग्रा) या उससे कम द्रव्यमान वाले अंतरिक्ष यान के रूप में परिभाषित किया जाता है। इन मॉडलों में मिनीसैटेलाइट्स (100-500 किग्रा), माइक्रोसैटेलाइट्स (10-100 किग्रा), नैनोसैटेलाइट्स (1-10 किग्रा), पिकोसैटेलाइट्स (0.1-1 किग्रा), और फेमटोसैटेलाइट्स (0.01-0.1 किग्रा) शामिल हैं। लघुकरण प्रौद्योगिकी में प्रगति के कारण उपग्रह मिशनों की सफलता दर में वृद्धि हुई है। नतीजतन, अधिक विश्वविद्यालय समूह, कंपनियां और अंतरिक्ष एजेंसियां ​​वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए छोटे उपग्रह मिशनों का प्रस्ताव दे रही हैं।

हालाँकि, कई मुद्दे ग्राउंड स्टेशन से छोटे उपग्रह संचालन को प्रबंधित करना कठिन बना सकते हैं। इन चुनौतियों में सीमित संसाधनों के साथ एक साथ कई अंतरिक्ष यान को ट्रैक करना, कम ट्रैकिंग स्रोतों के साथ बढ़ते मिशन और इन मिशन टीमों के लिए शक्ति और परिचालन लागत शामिल हैं। 

इन चुनौतियों को ध्यान में रखते हुए, वैज्ञानिक स्वायत्त प्रणालियों पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। नेविगेशन सिस्टम स्वायत्तता से सबसे अधिक लाभान्वित होंगे क्योंकि ये सिस्टम रेडियोमेट्रिक वेधशालाओं के ग्राउंड-आधारित ट्रैकिंग पर स्थापित होते हैं (अनिवार्य रूप से एक अंतरिक्ष यान की स्थिति और रेडियो संकेतों के माध्यम से वेग का अनुमान लगाते हुए)। इसके अतिरिक्त, एक अंतरिक्ष यान को नियंत्रित करना आमतौर पर ग्राउंड स्टेशनों से भेजे गए आदेशों के माध्यम से किया जाता है, जो अक्सर देरी के अधीन होते हैं; स्वायत्त प्रणालियाँ ऐसी सीमाओं से बच सकती हैं और अधिक तेज़ी से बाधाओं का जवाब दे सकती हैं।

विघटनकारी प्रभाव

स्वायत्तता में जमीनी संचालन या हार्डवेयर के न्यूनतम उपयोग के माध्यम से मिशन की लागत को कम करने या प्रदर्शन को बढ़ाने की क्षमता है। वैकल्पिक रूप से, अंतरिक्ष यान जमीन-आधारित प्रणाली की तुलना में तेजी से एक विशिष्ट कार्य कर सकता है यदि यह स्वतंत्र रूप से अंतरिक्ष में नेविगेट कर सकता है और जानकारी एकत्र कर सकता है। साथ ही, नमूने एकत्र करने जैसे कार्य केवल स्वायत्तता के साथ ही पूरे किए जा सकते हैं, विशेष रूप से गहरे अंतरिक्ष अनुसंधान में। 

डीप स्पेस 1, स्टारडस्ट और डीप इम्पैक्ट सहित कई गहरे अंतरिक्ष अभियानों में स्वायत्त नेविगेशन का उपयोग किया गया है। इन अन्वेषणों को जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी के ऑटोनॉमस ऑप्टिकल सिस्टम (AutoNAV) और SMART-1 द्वारा समर्थित किया गया था, जिसे यूएस नेशनल एरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (NASA) द्वारा विकसित किया गया था। ये मिशन मुख्य रूप से ऑप्टिकल नेविगेशन का इस्तेमाल करते थे, जो लक्ष्य निकायों के संबंध में अंतरिक्ष यान की स्थिति, वेग और अन्य राज्यों की गणना करने के लिए सेंसर का उपयोग करता है।

सेल्फ-स्टीयरिंग उपग्रहों को अधिक स्वतंत्र और बहुमुखी बनाने के लिए कई प्रयोग चल रहे हैं। उदाहरण के लिए, 2022 में, यूएस नेवल रिसर्च लेबोरेटरी ने डिकमीशन किए गए उपग्रहों को पृथ्वी पर वापस लाने और अंतरिक्ष की अव्यवस्था को दूर करने में सक्षम बनाने के लिए एक योजना विकसित करना शुरू किया। प्रस्ताव में सुझाव दिया गया है कि नए उपग्रह लगभग एक किलोमीटर लंबे पतले "गर्भनाल" से लैस होंगे। कॉर्ड के माध्यम से एक विद्युत प्रवाह चलाकर, उपग्रह अपने विद्युत क्षेत्र और पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग बेतरतीब ढंग से दुर्घटनाग्रस्त होने के बजाय खुद को वापस निर्देशित करने के लिए कर सकता है।

इस बीच, 2019 में, स्पेसएक्स के स्टारलिंक उपग्रह लॉन्च करने वाले पहले मॉडल थे जो स्वायत्त रूप से अन्य परिक्रमा करने वाली वस्तुओं के साथ टकराव से बच सकते हैं। अपने एक स्टारलिंक के लिए अलर्ट प्राप्त करने पर, स्पेसएक्स तुरंत उपग्रह को सूचना भेजेगा ताकि वह इलेक्ट्रिक थ्रस्टर्स के माध्यम से उचित रूप से बच सके।

स्वायत्त उपग्रहों के निहितार्थ

स्वायत्त उपग्रहों के व्यापक प्रभावों में शामिल हो सकते हैं: 

• आस-पास के ग्रहों और चंद्रमा के अर्द्ध या पूर्ण स्वायत्तता के लिए अन्वेषणात्मक मिशन, परिचालन लागत को कम कर रहे हैं।
• अंतरिक्ष इंटरनेट उपग्रह टकराव से बचने में सक्षम हैं, जो तेजी से भीड़ वाली कम-पृथ्वी कक्षा (एलईओ) के लिए महत्वपूर्ण है।
• विश्वविद्यालय और अन्य सार्वजनिक अनुसंधान संगठन तेजी से कम लागत पर अपने अंतरिक्ष मिनीसैटेलाइट अन्वेषण करने में सक्षम हैं।
• लंबी अवधि के अन्वेषण और कॉलोनी स्थापना का समर्थन करने के लिए अंतरिक्ष एजेंसियां ​​​​अधिक स्वायत्त प्रणाली विकसित कर रही हैं।
• उपग्रह टक्करों से अंतरिक्ष मलबे की मात्रा को कम करना। यह प्रवृत्ति अंतरिक्ष संदूषण और कचरे को कम कर सकती है।
• उपग्रह-आधारित पृथ्वी अवलोकन में दक्षता में वृद्धि, पर्यावरण और शहरी परिवर्तनों की वास्तविक समय की निगरानी और प्रबंधन में वृद्धि।
• वैश्विक संचार नेटवर्क में बढ़ी हुई विश्वसनीयता और कम विलंबता, विशेष रूप से दूरदराज के और कम सेवा वाले क्षेत्रों को लाभ पहुंचा रही है।
• सरकारें स्वायत्त उपग्रहों के यातायात को प्रबंधित करने, सुरक्षित और टिकाऊ अंतरिक्ष संचालन सुनिश्चित करने के लिए नए नियामक ढांचे को अपना रही हैं।

विचार करने के लिए प्रश्न

• सेल्फ-ड्राइविंग उपग्रहों और अंतरिक्ष यान के अन्य संभावित लाभ क्या हैं?
• आपको क्या लगता है कि यह तकनीक अंतरिक्ष खोजों को तेजी से ट्रैक करने वाली है?