आसमान से आएगी कृत्रिम धूप — लेकिन क्या यह तारों की चमक छीन लेगी

उपग्रहों के एक प्रस्तावित समूह ने खगोलविदों को बहुत चिंतित कर दिया है। सूर्य के प्रकाश को परावर्तित करने और एक दुर्भाग्यपूर्ण उपोत्पाद के रूप में प्रकाश प्रदूषण उत्पन्न करने वाले उपग्रहों के विपरीत, अमेरिकी स्टार्टअप रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल के उपग्रह डिज़ाइन के अनुसार ही प्रकाश प्रदूषण उत्पन्न करेंगे। कंपनी “मांग पर सूर्य का प्रकाश” उत्पन्न करने का वादा करती है, जिसमें दर्पण सूर्य के प्रकाश को पृथ्वी पर किरणित करेंगे ताकि सौर ऊर्जा फार्म सूर्यास्त के बाद भी संचालित हो सकें। इसकी शुरुआत 18 मीटर लंबे एरेन्डिल-1 नामक परीक्षण उपग्रह से करने की योजना है, जिसके प्रक्षेपण के लिए कंपनी ने 2026 में आवेदन किया है। नवीनतम रिपोर्टों के अनुसार, इसके बाद 2030 तक लगभग 4,000 उपग्रह कक्षा में स्थापित हो जाएँगे। तो प्रकाश प्रदूषण कितना बुरा होगा? और शायद इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि क्या रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल के उपग्रह विज्ञापन के अनुसार काम भी कर सकते हैं?

सूर्य के प्रकाश को परावर्तित करना
जिस तरह आप घड़ी के मुख पर सूर्य के प्रकाश को परावर्तित करके प्रकाश का एक बिंदु उत्पन्न कर सकते हैं, उसी तरह रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल के उपग्रह पृथ्वी के एक हिस्से पर प्रकाश किरणित करने के लिए दर्पणों का उपयोग करेंगे। लेकिन इसमें शामिल पैमाना बहुत अलग है। रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल के उपग्रह ज़मीन से लगभग 625 किमी ऊपर परिक्रमा करेंगे और अंततः उनके दर्पण 54 मीटर चौड़े होंगे। जब आप अपनी घड़ी से प्रकाश को पास की दीवार पर परावर्तित करते हैं, तो प्रकाश का बिंदु बहुत चमकीला हो सकता है। लेकिन अगर आप इसे दूर की दीवार पर परावर्तित करते हैं, तो यह बिंदु बड़ा और धुंधला हो जाता है। कलाई घड़ी से सूर्य के प्रकाश को परावर्तित करके प्रकाश का एक बिंदु बनाया जा सकता है। (एम. ब्राउन, CC BY-SA)
ऐसा इसलिए है क्योंकि सूर्य प्रकाश का एक बिंदु नहीं है, बल्कि आकाश में आधा डिग्री के कोण पर फैला होता है। इसका मतलब है कि लंबी दूरी पर, एक सपाट दर्पण से परावर्तित सूर्य की किरण आधे डिग्री के कोण पर फैलती है। व्यावहारिक रूप से इसका क्या अर्थ है? आइए एक ऐसे उपग्रह को लें जो लगभग 800 किमी की दूरी पर सूर्य के प्रकाश को परावर्तित करता है – क्योंकि 625 किमी ऊँचा उपग्रह हमेशा सीधे ऊपर नहीं होगा, बल्कि एक कोण पर सूर्य के प्रकाश को किरणित करेगा। प्रकाशित ज़मीन का वह भाग कम से कम 7 किमी चौड़ा होगा। आकाश में सूर्य की दूरी और आधे डिग्री के कोण के कारण, एक घुमावदार दर्पण या लेंस भी सूर्य के प्रकाश को किसी संकरी जगह पर केंद्रित नहीं कर सकता। क्या यह परावर्तित सूर्य का प्रकाश चमकीला होगा या मंद? एक 54 मीटर लंबे उपग्रह के लिए, यह दोपहर के सूर्य से 15,000 गुना कम चमकीला होगा, लेकिन फिर भी यह पूर्णिमा से कहीं अधिक चमकीला होगा।

गुब्बारा परीक्षण
पिछले साल, रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल के संस्थापक बेन नोवाक ने एक छोटा वीडियो पोस्ट किया था जिसमें “अंतरिक्ष में जाने से पहले बनाने वाली आखिरी चीज़” के साथ एक परीक्षण का सारांश दिया गया था। यह एक गर्म हवा के गुब्बारे पर रखा गया एक परावर्तक था। इस परीक्षण में, लगभग 2.5 मीटर चौड़ा एक सपाट, चौकोर दर्पण प्रकाश की एक किरण को सौर पैनलों और सेंसरों तक निर्देशित करता है। एक उदाहरण में, टीम ने प्रति वर्ग मीटर 516 वाट प्रकाश मापा, जबकि गुब्बारा 242 मीटर की दूरी पर था। तुलना के लिए, दोपहर का सूर्य लगभग 1,000 वाट प्रति वर्ग मीटर उत्पन्न करता है। तो 516 वाट प्रति वर्ग मीटर इसका लगभग आधा है, जो उपयोगी होने के लिए पर्याप्त है। हालांकि, आइए गुब्बारा परीक्षण को अंतरिक्ष के पैमाने पर देखें। जैसा कि हमने पहले बताया, अगर उपग्रह रुचि के क्षेत्र से 800 किमी दूर होते, तो परावर्तक का आकार 6.5 किमी गुणा 6.5 किमी यानी 42 वर्ग किलोमीटर होना चाहिए। इतना विशाल परावर्तक बनाना व्यावहारिक नहीं है, इसलिए गुब्बारा परीक्षण की कुछ सीमाएँ हैं।

तो रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल क्या करने की योजना बना रहा है?
रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल की योजना “मौजूदा सौर फार्मों पर सही नक्षत्र में चमकने वाले साधारण उपग्रह” स्थापित करने की है। और उनका लक्ष्य केवल 200 वाट प्रति वर्ग मीटर है – दोपहर के सूर्य का 20%। क्या छोटे उपग्रह यह क्षमता प्रदान कर सकते हैं? अगर 54 मीटर का एक उपग्रह दोपहर के सूर्य से 15,000 गुना कम चमकीला है, तो दोपहर के सूर्य का 20% प्राप्त करने के लिए आपको 3,000 उपग्रहों की आवश्यकता होगी। एक क्षेत्र को रोशन करने के लिए इतने सारे उपग्रह पर्याप्त हैं। एक और समस्या: 625 किलोमीटर की ऊँचाई पर स्थित उपग्रह 7.5 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से चलते हैं। इसलिए एक उपग्रह किसी दिए गए स्थान से 1,000 किलोमीटर के दायरे में अधिकतम 3.5 मिनट तक ही रहेगा। इसका मतलब है कि 3,000 उपग्रह आपको कुछ मिनटों की रोशनी दे पाएँगे। एक घंटे की रोशनी देने के लिए भी, आपको हज़ारों उपग्रहों की आवश्यकता होगी। रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल में महत्वाकांक्षा की कमी नहीं है। एक साक्षात्कार में, नोवाक ने 600 किलोमीटर ऊँची कक्षाओं में 2,50,000 उपग्रहों का सुझाव दिया था। यह वर्तमान में सूचीबद्ध सभी उपग्रहों और अंतरिक्ष के बड़े कबाड़ के टुकड़ों को मिलाकर भी उससे ज़्यादा है।

और फिर भी, ऊपर दी गई हमारी गणना के अनुसार, यह विशाल तारामंडल दोपहर के सूर्य का केवल 20% ही एक बार में 80 से ज़्यादा स्थानों तक पहुँचा पाएगा। व्यवहार में, बादल छाए रहने के कारण और भी कम स्थान प्रकाशित होंगे। इसके अलावा, अपनी ऊँचाई को देखते हुए, उपग्रह ज़्यादातर जगहों पर केवल शाम और सुबह के समय ही रोशनी पहुँचा सकते थे, जब निचली पृथ्वी की कक्षा में स्थित दर्पण सूर्य की रोशनी से नहाए होते थे। इस बात को ध्यान में रखते हुए, रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल ने अपने उपग्रहों को सूर्य-समकालिक कक्षाओं में दिन-रात की रेखा के ऊपर पृथ्वी की परिक्रमा करने की योजना बनाई है ताकि वे लगातार सूर्य की रोशनी में रहें।

चमकदार रोशनी
तो, क्या दर्पण वाले उपग्रह रात में किफ़ायती सौर ऊर्जा उत्पादन का एक व्यावहारिक साधन हैं? शायद नहीं। क्या वे विनाशकारी प्रकाश प्रदूषण पैदा कर सकते हैं? बिल्कुल। शाम के समय उपग्रहों और अंतरिक्ष कचरे को देखने में ज़्यादा समय नहीं लगता – और उन्हें जानबूझकर चमकदार बनाने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया है। रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल की योजना के अनुसार, अगर सिर्फ़ परीक्षण उपग्रह ही योजना के अनुसार काम करता है, तो भी यह कभी-कभी पूर्णिमा से कहीं ज़्यादा चमकीला दिखाई देगा। ऐसे दर्पणों का एक समूह खगोल विज्ञान के लिए विनाशकारी और खगोलविदों के लिए खतरनाक होगा। दूरबीन से देखने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए प्रत्येक दर्पण की सतह लगभग सूर्य की सतह जितनी चमकदार हो सकती है, जिससे आँखों को स्थायी नुकसान होने का खतरा हो सकता है।

प्रकाश प्रदूषण से ब्रह्मांड को देखने की सभी की क्षमता में बाधा आएगी तथा प्रकाश प्रदूषण से पशुओं की दैनिक गतिविधियों पर भी प्रभाव पड़ता है।हालाँकि रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल का उद्देश्य विशिष्ट स्थानों को रोशन करना है, लेकिन उपग्रहों की किरणें एक स्थान से दूसरे स्थान पर जाते समय पृथ्वी पर भी फैलेंगी। रात का आकाश चंद्रमा से भी तेज़ प्रकाश की चमक से जगमगा सकता है। कंपनी ने समय सीमा के भीतर इन चिंताओं के बारे में द कन्वर्सेशन को कोई जवाब नहीं दिया। हालाँकि, उसने इस हफ़्ते ब्लूमबर्ग को बताया कि वह सूर्य के प्रकाश को “संक्षिप्त, पूर्वानुमानित और लक्षित” तरीकों से पुनर्निर्देशित करने की योजना बना रही है, वेधशालाओं से बचते हुए और उपग्रहों के स्थानों को साझा करते हुए ताकि वैज्ञानिक अपने काम की योजना बना सकें।

इसके परिणाम भयावह होंगे।
यह देखना बाकी है कि रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल की परियोजना ज़मीन पर उतर पाती है या नहीं। कंपनी एक परीक्षण उपग्रह लॉन्च कर सकती है, लेकिन कुछ सौर फ़ार्मों को दिन में कुछ अतिरिक्त घंटों तक चालू रखने के लिए 250,000 विशाल दर्पणों को लगातार पृथ्वी की परिक्रमा कराने में अभी बहुत समय लगेगा। फिर भी, यह एक ऐसी परियोजना है जिस पर नज़र रखनी होगी। खगोलविदों के लिए – और उन सभी लोगों के लिए जो रात के अंधेरे आकाश को पसंद करते हैं – सफलता के परिणाम भयानक होंगे। यह लेख क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत द कन्वर्सेशन से पुनर्प्रकाशित है।

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