मार्स के वायुमंडल की खोज – अतीत की घटनाओं को समझना उपनिवेशीकरण को साकार करने की कुंजी है

अंतरिक्ष अन्वेषण एक ट्रिलियन-डॉलर अवसर है। McKinsey के अनुमान के अनुसार, वैश्विक अंतरिक्ष अर्थव्यवस्था 2035 तक 1.8 ट्रिलियन डॉलर होगी (मुद्रास्फीति को ध्यान में रखते हुए), जो 2023 में 630 बिलियन डॉलर थी। 

निवेशकों को अंतरिक्ष अन्वेषण के बैंडवागन पर कूदने के लिए प्रेरित करने वाले प्रमुख कारणों में से एक है मार्स का उपनिवेशीकरण। मार्स और उसके व्यवहार के बारे में वैज्ञानिक ज्ञान और डेटा में वृद्धि ने मार्स पर संभावित निर्माण पर केंद्रित अधिक अध्ययन किए हैं। लेकिन मार्स को समझने पर नवीनतम शोध में गहराई से जाने से पहले, आइए मार्स मिशन के समय के साथ कैसे विकसित हुआ, इसका संक्षिप्त अवलोकन करें। 

मार्स के महत्वपूर्ण मिशनों का संक्षिप्त इतिहास

पांच दशकों से अधिक पहले, 1965 में, NASA की Mariner 4 ने मार्स पर उतरकर ग्रह की 21 तस्वीरें पृथ्वी को भेजीं। छह साल बाद, 1971 में, USSR की Mars 3 लैंडर ने मार्स पर सफल सॉफ्ट लैंडिंग की। उसी वर्ष, NASA की Mariner 9 ने ज्वालामुखी और वैलेस मारिनेरिस की खोज की, और हजारों तस्वीरें कैप्चर करते हुए अंततः उन्हें मार्स की कक्षा से वापस भेजा।

स्रोत: NASA

1976 में Viking 1 और Viking 2 ने मार्स पर उतरकर अपने लैंडर को सतह पर भेजा। प्रत्येक अंतरिक्ष यान कई वर्षों का डेटा सुरक्षित रूप से वापस ला सका, लेकिन उन्होंने मार्स पर सूक्ष्मजीवों की मौजूदगी सिद्ध नहीं कर पाई। 

1976 के बाद, मार्स मिशन में महत्वपूर्ण प्रगति हासिल करने में दो दशकों से अधिक समय लगा। 1997 में NASA का Pathfinder लैंडर और Sojourner रोवर मार्स की सतह पर उतरे। 

स्रोत: Research Gate

2001 में NASA का Mars Odyssey शुरू हुआ। अब तक यह मार्स पर डेटा संप्रेषित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण अभियानों में से एक रहा है, दो दशकों से अधिक समय तक लाल ग्रह से पृथ्वी तक डेटा भेजता रहा है। 

मार्स की यात्राएँ केवल संयुक्त राज्य के प्रयासों तक सीमित नहीं रहीं। कई अन्य देशों ने भी बाद के वर्षों में इस मार्ग में कदम रखा। उदाहरण के लिए, 2014 में भारत का Orbiter मिशन मार्स पर पहुँचा। 2021 में यूएई का पहला अंतरग्रहीय मिशन, Hope Orbiter, मार्स पर उतरा। 2021 में चीन का Tianwen-1 मिशन कक्षा में पहुँचा। तीन महीने बाद, चीन ने लैंडर और रोवर की सफल तैनाती की। 

आज, कई देशों और कंपनियों ने मार्स को बेहतर समझने के लिए अपने‑अपने मिशनों में गहराई से भाग लिया है। प्रतिष्ठित अनुसंधान संस्थाएँ भी अपना सर्वश्रेष्ठ दे रही हैं। एक उदाहरण MIT द्वारा किया गया मिशन है, जिसकी नवीनतम अध्ययन दर्शाता है कि मार्स की “गुमशुदा” वायुमंडल शायद वास्तव में गायब नहीं है, बल्कि वह हमारे सामने ही छिपा हो सकता है।

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मार्स के “गुमशुदा” वायुमंडल के रहस्य

सख़्त वैज्ञानिक शब्दों में, जॉशुआ मरे और ओलिवर जगौट्ज़ द्वारा प्रकाशित अध्ययन ने शुरुआती मार्स के कार्बन चक्र पर अल्ट्रामैफ़िक परिवर्तन के प्रभावों को मात्रात्मक रूप से दर्शाया।

उन्होंने नोआकीय युग की मिट्टी की जैविक कार्बन संग्रहीत करने की क्षमता की गणना की। उनकी गणनाएँ, जिनका संख्यात्मक भाग हम बाद में देखेंगे, एक ऐसे भंडार की मात्रा निर्धारित करने में मदद कर सकता है जिसे दीर्घकालिक मिशनों के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सके। अध्ययन के परिणाम यह भी दर्शाते हैं कि जल‑पथरीय प्रतिक्रियाएँ ग्रहों के वायुमंडलीय विकास को कैसे नियंत्रित करती हैं। 

जबकि ये सभी बातें सामान्य व्यक्ति के लिए बहुत वैज्ञानिक लग सकती हैं, वैज्ञानिकों ने अपने अध्ययन में यह प्रस्तावित किया कि मार्स के गुमशुदा वायुमंडल का बड़ा हिस्सा ग्रह की मिट्टी‑आवृत सतह में बंद हो सकता है। इस घटना की उत्पत्ति को और स्पष्ट करने के लिए, वैज्ञानिकों ने जल की संभावना को उजागर किया, जबकि यह अभी भी ग्रह पर मौजूद था, वह कुछ विशेष चट्टानों के माध्यम से धीरे‑धीरे बहता रहा और एक क्रमिक प्रतिक्रिया श्रृंखला को शुरू किया जिसने कार्बन डाइऑक्साइड को वायुमंडल से हटाकर उसे मीथेन में बदल दिया। 

मीथेन वह कार्बन रूप था जो ग्रह की मिट्टी सतह पर अरबों वर्षों तक संग्रहीत रह सकता था। इस शोध का सबसे उपयोगी परिणाम वैज्ञानिक समुदाय के लिए यह था कि इस संग्रहीत मार्सीय कार्बन को पुनः प्राप्त कर भविष्य के मार्स‑पृथ्वी मिशनों के लिए ईंधन में परिवर्तित किया जा सकता है।

अध्ययन के लेखक ओलिवर जगौट्ज़, MIT के पृथ्वी, वायुमंडल और ग्रह विज्ञान विभाग (EAPS) के प्रोफेसर ने कहा:

“यह मीथेन भविष्य में मार्स पर मौजूद रह सकता है और संभवतः ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है।”

ग्रह के इतिहास को जानने का महत्व

जबकि यह शोध और उसके निष्कर्ष हमारे भविष्य के लिए बड़ी संभावनाएँ रखते हैं, यह प्रगति वैज्ञानिकों द्वारा ग्रह के इतिहास और संरचना का अध्ययन किए बिना संभव नहीं होती। 

इस इतिहास को उजागर करने के प्रयासों ने कई महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टियाँ प्रदान कीं। उदाहरण के लिए, मार्स की सतह के कुछ दूरस्थ मापों ने संकेत दिया कि ग्रह की क्रस्ट के कम से कम कुछ हिस्से में अल्ट्रामैफ़िक अग्निजीविक चट्टानें मौजूद थीं। इन चट्टानों के निर्माण की प्रक्रिया पृथ्वी पर स्मेक्टाइट्स के उत्पादन के समान थी। 

स्मेक्टाइट—एक सतही मिट्टी खनिज—कार्बन को फँसाने में अत्यंत प्रभावी माना जाता है। एक ही स्मेक्टाइट कण में कई मोड़ होते हैं जहाँ कार्बन अरबों वर्षों तक बिना बाधा के रह सकता है।

मार्स पर अल्ट्रामैफ़िक परिवर्तन के प्रभाव भी समान थे। इस परिवर्तन के कारण बनी नोआकीय युग की मिट्टी जैविक कार्बन संग्रहीत कर सकती थी। लगभग 1.7 बार CO₂ को मिट्टी सतह पर अवशोषित किया जा सकता है। एबायोटिक मीथनोजेनेसिस को मार्स के δ13C इतिहास के सर्वोत्तम अनुमान के साथ जोड़ने से वैज्ञानिकों ने 0.6 से 1.3 बार CO₂ समतुल्य के भंडार की भविष्यवाणी की। 

वैज्ञानिकों ने अल्ट्रामैफ़िक चट्टानों की इस घटना में गहराई से अध्ययन किया। उन्होंने इस संभावना की जाँच की कि जल मार्स की गहरी अल्ट्रामैफ़िक चट्टानों के साथ प्रतिक्रिया कर ऐसी मिट्टी बनाता है जो आज सतह को ढँकती है। उनके शोध ने यह संकेत दिया कि इन चट्टानों में ओलिविन खनिज प्रचुर मात्रा में मौजूद है।

उन्होंने आगे इन ओलिविन‑समृद्ध चट्टानों की कार्बन संग्रहीत करने की संभावनाओं की जाँच की, जिससे उन्होंने यह दावा किया कि ओलिविन जल के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है जो क्रस्ट में धीरे‑धीरे बह रहा हो। ओलिविन—एक ऐसा खनिज जो आयरन के कमीकृत रूप में समृद्ध है—जल में मौजूद ऑक्सीजन से बंधकर हाइड्रोजन को मुक्त कर सकता है, जिससे लाल ऑक्सीडाइज़्ड आयरन बनता है, जो ग्रह को उसका लाल रंग देता है।

अंत में, जल का मुक्त हाइड्रोजन कार्बन डाइऑक्साइड के साथ मिलकर मीथेन बनाता। 

राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन के समर्थन से किया गया यह कार्य कई महत्वपूर्ण दावों के कारण एक गेम‑चेंजर हो सकता है। 

“मार्स के इस इतिहास के इस चरण में, हमें लगता है कि CO₂ हर कोने‑कोने में मौजूद है, और चट्टानों में से गुजरते जल में भी CO₂ भरपूर है।”

– जॉशुआ मरे

शोध के महत्व को रेखांकित करते हुए, ब्रूस जैकोस्की, कोलोराडो विश्वविद्यालय के भूविज्ञान प्रोफेसर इमरिटस और मार्स एटमॉस्फीयर एंड वोलैटाइल इवोल्यूशन (MAVEN) मिशन के प्रमुख अन्वेषक, जिन्होंने 2014 से मार्स के ऊपरी वायुमंडल का अध्ययन किया है, ने कहा:

“मरे और जगौट्ज़ ने चट्टानों और वायुमंडल के रासायनिक अंतःक्रिया को CO₂ को हटाने के एक साधन के रूप में जांचा। हमारे उच्चतम अनुमान के अनुसार, यह प्रक्रिया शुरुआती मार्स के वायुमंडल से CO₂ को हटाने में प्रमुख भूमिका निभा सकती है।”

संक्षेप में, इस शोध ने लाल ग्रह के इतिहास को उजागर किया ताकि यह समझा जा सके कि शुरुआती मोटे वायुमंडल से CO₂ कहाँ गया। यह प्रश्न मार्स के वायुमंडल, उसके जलवायु और सूक्ष्मजीवों की संभावित रहने की क्षमता को समझने के लिए मूलभूत है। 

अनुसंधान संस्थानों के अलावा, मार्स की खोज में रुचि रखने वाली कंपनियाँ भी हैं। एक ऐसी कंपनी SpaceX (SPCX ) है। 

#1. SpaceX

SpaceX का मार्स मिशन मानवता को बहु‑ग्रहीय बनाने के मार्ग को प्रशस्त करने के विज़न के साथ काम करता है। एलोन मस्क, SpaceX के प्रसिद्ध संस्थापक, जो अंतरिक्ष अन्वेषण और उससे परे के क्षेत्र में वैश्विक चर्चा का विषय हैं, अपने कंपनी के मार्स मिशन को लेकर अत्यंत महत्त्वाकांक्षी हैं। 

“आप सुबह उठते हैं और सोचते हैं कि भविष्य शानदार होगा – यही अंतरिक्ष‑संचालित सभ्यता का मूल है। यह भविष्य में विश्वास रखने और यह मानने के बारे में है कि भविष्य अतीत से बेहतर होगा। और मैं इससे अधिक रोमांचक कुछ नहीं सोच सकता कि हम बाहर जाएँ और सितारों के बीच हों।”

– मस्क, अपने विज़न को रेखांकित करते हुए

SpaceX मार्स समाधान: Starship 

Starship, SpaceX का अंतरिक्ष यान और Super Heavy रॉकेट का संयोजन है। यह संयोजन एक पूरी तरह से पुन: उपयोग योग्य परिवहन प्रणाली के रूप में स्थापित है, जो क्रू और कार्गो दोनों को पृथ्वी की कक्षा, चंद्रमा, मार्स और उससे आगे ले जाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसे अब तक का सबसे शक्तिशाली लॉन्च वाहन माना जाता है, जो पूरी तरह पुन: उपयोग योग्य होने पर 150 मीट्रिक टन और अपव्ययी रूप में 250 मीट्रिक टन तक ले जा सकता है।

SpaceX के आधिकारिक आंकड़े बताते हैं कि इसे मार्स तक पहुँचने में छह महीने लगते हैं और यह 7.5 किमी/सेकंड की गति से मार्स के वायुमंडल में प्रवेश करेगा। यह वायुगतिकीय रूप से धीमा होगा। यह कक्षा में पुनः ईंधन भरने में सक्षम है, जिससे यह मार्स तक 100 टन तक ले जा सकता है।

उच्च पुन: उपयोग क्षमता के साथ, टैंकर शिप मिशन की लागत को घटाने की संभावना रखती है क्योंकि मुख्य लागत केवल ऑक्सीजन और मीथेन की होगी, जो कुल मिलाकर कम लागत वाला कार्य है। 

SpaceX के मार्स में रुचि के कारण बहु‑आयामी हैं। कंपनी मार्स को पृथ्वी के सबसे निकटतम रहने योग्य पड़ोसियों में से एक मानती है, जहाँ पर्याप्त सूर्य प्रकाश है। जबकि यह ग्रह की ठंडक को स्वीकार करती है, यह इसे गर्म करने के लिए आश्वस्त है। 

हालाँकि, मस्क की स्वीकृति के अनुसार, मार्स मिशन अभी भी महँगा है। उनके अपने X पोस्ट के अनुसार, इस महीने की शुरुआत में कहा गया:

“वर्तमान में मार्स की सतह पर उपयोगी पेलोड के एक टन की लागत लगभग एक बिलियन डॉलर है। इसे $100k/टन तक घटाना आवश्यक है ताकि वहाँ एक आत्मनिर्भर शहर बनाया जा सके, इसलिए तकनीक को 10,000 गुना बेहतर होना चाहिए। अत्यंत कठिन, लेकिन असंभव नहीं।”

SpaceX NASA के साथ सहयोग में काम करता है। 26 सितंबर, 2024 को, NASA ने जनता को SpaceX Crew-9 मिशन के लॉन्च में वर्चुअल अतिथि के रूप में भाग लेने के लिए आमंत्रित किया, जहाँ NASA के अंतरिक्ष यात्री निक हेग, कमांडर, और रूस के कोसमोनॉट अलेक्ज़ेंडर गोर्बुनोव, मिशन विशेषज्ञ, SpaceX ड्रैगन अंतरिक्ष यान में उड़ान भरेंगे, जो शनिवार, 28 सितंबर को दोपहर 1:17 EDT से पहले नहीं लॉन्च होगा, फ्लोरिडा के केप कैनवेरल स्पेस फ़ोर्स स्टेशन के स्पेस लॉन्च कॉम्प्लेक्स‑40 से।

SpaceX को सबसे महत्वपूर्ण और गुप्त निजी कंपनियों में से एक माना जाता है, जिसने खुद को एक असफल $2 बिलियन के राजस्व से, रिपोर्ट के अनुसार, $9 बिलियन 2023 में और 2024 में $15 बिलियन का प्रोजेक्टेड राजस्व और $3 बिलियन का लाभ अर्जित किया।

#2. Blue Origin

एक अन्य कंपनी जो SpaceX के समान बाजार में काम करती है, वह जेफ बेज़ोस की Blue Origin है। इसका मिशन “स्पेस की ओर एक सड़क बनाना है ताकि हमारे बच्चे भविष्य का निर्माण कर सकें।”

लाखों लोगों को अंतरिक्ष में रहने और काम करने के लिए सक्षम बनाने के विज़न के साथ स्थापित, Blue Origin भविष्य देखती है जहाँ मानवता अंतरिक्ष के असीम संसाधनों का उपयोग कर सके और हमारे ग्रह से हानिकारक उद्योगों को बाहर ले जाकर पृथ्वी को संरक्षित कर सके—हमारी ब्लू ओरिजिन। 

कंपनी ने अपने विज़न को प्राप्त करने योग्य मिशन घटकों में विभाजित किया है, जिसमें पुन: उपयोग योग्य रॉकेटों के माध्यम से अंतरिक्ष तक पहुंच बढ़ाना शामिल है, यह चाहता है कि भविष्य के अंतरिक्ष वाहन केवल पुन: उपयोग योग्य लॉन्च वाहन और अंतरिक्ष प्रणाली हों, जो सुरक्षित, कम लागत वाले हों, और सभी नागरिक, व्यावसायिक और रक्षा ग्राहकों की जरूरतों को पूरा करें।

कंपनी ने 2012 से अपने New Shepard रॉकेट और उसकी अतिरिक्त सुरक्षा प्रणालियों का परीक्षण किया है। अब तक उसने 22 सफल क्रमिक मिशन पूरे किए हैं, जिसमें तीन सफल एस्केप परीक्षण शामिल हैं। कंपनी का मानना है कि परिचालन पुन: उपयोग ही अंतरिक्ष तक पहुंच की लागत को कम करने का एकमात्र तरीका है, और इसके दोनों समाधान—New Shepard और New Glenn—की शुरुआत से ही पुन: उपयोग को ध्यान में रखकर डिजाइन किए गए हैं।

यहाँ उल्लेखनीय है कि NASA के लॉन्च सर्विसेज प्रोग्राम (LSP) ने New Glenn को Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers (ESCAPADE) अनुबंध दिया, जो NASA के Small Innovative Missions for Planetary Exploration (SIMPLEx) कार्यक्रम का हिस्सा है, एक द्वि‑अंतरिक्ष मिशन जो मार्स के चुंबकीय क्षेत्र का अध्ययन करेगा।

नवीनतम उपलब्ध रिपोर्टों के अनुसार, Blue Origin ने $596.4M 8 राउंड में जुटाए हैं, जिसमें नवीनतम फंडिंग राउंड एक ग्रांट‑VII था, जो 25 जुलाई, 2023 को $34.7M का था।

निष्कर्षात्मक विचार

यह निर्विवाद है कि विश्व के सबसे दूरदर्शी व्यावसायिक नेता मार्स की खोज में लगे हुए हैं। साथ ही, कई देशों के सर्वश्रेष्ठ अनुसंधान संस्थान और अंतरिक्ष एजेंसियाँ भी इसमें शामिल हैं। लक्ष्य एक सुरक्षित, लागत‑प्रभावी मार्ग स्थापित करना है। 

हालाँकि, प्रत्येक हितधारक यह अच्छी तरह समझता है कि सफलता इस बात पर निर्भर करती है कि ग्रह की अतीत की घटनाओं को प्रभावी रूप से समझा जाए। NASA के आधिकारिक बयान के अनुसार, एजेंसी ने वर्षों में ‘मार्स के शुरुआती इतिहास को निर्धारित करने और यह समझने के लिए एक व्यवस्थित प्रयास किया है कि यह रहने योग्य दुनियाओं, जिसमें पृथ्वी भी शामिल है, के निर्माण और विकास में कैसे मदद कर सकता है’।

ऐसे प्रयासों के लिए अधिक वित्तीय और बौद्धिक संसाधनों की आवश्यकता होगी। उदाहरण के लिए, NASA द्वारा लॉन्च किया गया सैंपल रिटर्न प्रोग्राम, जो मार्स से मूल्यवान नमूने पृथ्वी पर लौटाने के लिए नवाचारी डिज़ाइन खोज रहा है, NASA के सबसे जटिल मिशनों में से एक होगा। इसका बजट US$11 बिलियन है।

NASA प्रशासक बिल नेल्सन के अनुसार:

“सुरक्षित रूप से नमूने लैंड करना और इकट्ठा करना, किसी अन्य ग्रह के नमूनों के साथ रॉकेट लॉन्च करना – जो पहले कभी नहीं किया गया – और 33 मिलियन मील से अधिक दूरी पर नमूनों को पृथ्वी तक सुरक्षित रूप से ले जाना कोई छोटा काम नहीं है। हमें किफायती और समय पर नमूने लौटाने के लिए बॉक्स के बाहर सोचना होगा।”

इन विशाल मिशनों के साथ, यह भी याद रखना चाहिए कि अंतरिक्ष कार्यक्रमों के लिए फंड आवंटन हमारे ग्रह को टिकाऊ बनाने के प्रयासों में संसाधन संकट भी पैदा कर सकता है। एक संतुलन स्थापित होना चाहिए जहाँ अंतरिक्ष मिशन पृथ्वी और उसके निवासियों, मानव सभ्यता, पशु जगत और समृद्ध प्रकृति के लिए लाभकारी हों। 

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