Tuesday, September 1, 2009

ഊര്‍ജ്ജപ്രതിസന്ധിക്ക് പരിഹാരം തേടി ഒരു ബഹിരാകാശദൌത്യം - നാസയുടെ MMS


ഊര്‍ജ്ജപ്രതിസന്ധിക്ക് പരിഹാരം തേടി ഒരു ബഹിരാകാശദൌത്യം - നാസയുടെ MMS



കാന്തത്തിന്റെ നിരവധി ഉപയോഗങ്ങള്‍ നമുക്കറിയാം. കാന്തികതയെക്കുറിച്ചും അതിന്റെ പ്രയോഗങ്ങളെക്കുറിച്ചുമെല്ലാം അറിയാം. പക്ഷേ ലളിതമായ ചില ചോദ്യങ്ങള്‍ക്ക് നമുക്ക് ഇന്നും ഉത്തരമില്ല. കാന്തികപുനര്‍ബന്ധം (Magnetic Reconnection) എന്ന പ്രപഞ്ചത്തില്‍ സാധാരണമായ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ പൊരുളന്വേഷിച്ചാണ് ഇപ്പോള്‍ നാസയുടെ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ വിഭാവനം ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. സൂര്യനിലെ കാന്തികത വളരെയധികം പഠനവിഷയമായ ഒന്നാണ്. സൌരആളലുകളുടേയും(Solar Flares ) സൌരകളങ്കങ്ങളുടേയും(Sun Spots) കാരണങ്ങളിലൊന്ന് സൂര്യനിലെ കാന്തികതയാണ് എന്നത് വ്യക്തമാണ്. കാന്തികബലരേഖകളുടെ പുന്‍ബന്ധനമാണ് സൌരആളലുകള്‍ക്ക് വഴിതെളിക്കുന്നത്. കോടിക്കണക്കിന് ആറ്റം ബോബുകള്‍ക്ക് സമാനമായ ഊര്‍ജ്ജമാണ് ഓരോ കാന്തികപുനര്‍ബന്ധനവും സൌരആളലുകളിലൂടെ പുറത്തുവിടുന്നത്. ഭൂമിയില്‍ ഇത് അറോറകള്‍ക്കും കാന്തികകൊടുങ്കാറ്റുകള്‍ക്കും കാരണമാകുന്നു. ഫ്യൂഷന്‍ റിയാക്ടറുകളില്‍ ഇത് വന്‍ പ്രശ്നങ്ങള്‍ക്കും വഴിയൊരുക്കുന്നുണ്ട്.

പക്ഷേ ഇന്നും ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്ക് ഈ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ പൊരുള്‍ തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. കാന്തികതയുടെ അടിസ്ഥാനം ലളിതമാണ്. കാന്തികബലരേഖകള്‍ പരസ്പരം കൂട്ടിമുട്ടുകയും പരസ്പരം നശിച്ച് ഊര്‍ജ്ജം മുഴുവന്‍ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ കാന്തികഊര്‍ജ്ജം താപമായും ചാര്‍ജ്ജ് കണങ്ങളുടെ ഗതികോര്‍ജ്ജമായും പുറത്തുവരുന്നു. കാന്തികപുനര്‍ബന്ധം എന്തുകൊണ്ട് ഇത്രയധികം ഊര്‍ജ്ജം പുറത്തുവിടാന്‍ കാരണമാകുന്നു എന്നതാണ് ഉത്തരം കിട്ടാത്ത ചോദ്യമായി ബാക്കി നില്‍ക്കുന്നത്. സിമുലേഷനുകളിലൂടെയും പരീക്ഷണശാലകളിലെ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെയും ഈ പ്രഹേളികയ്ക്ക് ഉത്തരം കണ്ടെത്താന്‍ ശ്രമിച്ചെങ്കിലും ഇതു വരെ നമുക്കതിന് കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല.



(കാന്തികപുനര്‍ബന്ധം വിശദമാക്കുന്ന ചിത്രം. ----കടപ്പാട് നാസ)


ഈ പ്രഹേളികയ്ക്ക് ഉത്തരം കണ്ടെത്താനാണ് നാസ ഭൂമിയിലെ ചെറിയ പരീക്ഷണശാലകള്‍ വിട്ട് ബഹിരാകാശത്തേക്ക് ചേക്കേറേന്‍ പോകുന്നത്. മാഗ്നറ്റോസ്ഫെറിക്ക് മള്‍ട്ടിസ്കെയില്‍ മിഷന്‍ (Magnetospheric Multiscale Mission - MMS)എന്നാണ് ഈ പുതിയ ദൌത്യത്തിന്റെ പേര്. നാല് ബഹിരാകാശ വാഹനങ്ങള്‍ ഭൂമിയുടെ കാന്തികമണ്ഡലത്തിലൂടെ പറന്നു നടന്ന് കാന്തികപുനര്‍ബന്ധത്തെക്കുറിച്ച് വിശദമായി പഠിക്കും. 2009 ജൂണില്‍ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ട ഈ പ്രൊജക്റ്റുമായി നാസയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ മുന്നോട്ട് പോയിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. ബഹിരാകാശയാനത്തിന്റെ പണി അവര്‍ ആരംഭിച്ചു കഴിഞ്ഞു.

കാന്തികപുനര്‍ബന്ധം പഠിക്കാനുള്ള ഏറ്റവും മികച്ചതും പ്രകൃതിദത്തവുമായ പരീക്ഷണശാലയാണ് ഭൂമിയുടെ മാഗ്നറ്റോസ്ഫിയര്‍. ഇത്രയും വലുതും കാന്തികപുനര്‍ബന്ധം തുടര്‍ച്ചയായി നടക്കുന്നതുമായ മറ്റൊരു പരീക്ഷണശാല ഇന്ന് അപ്രാപ്യമാണ് എന്നു തന്നെ പറയാം. ഭൂമിയുടെ മാഗ്നറ്റോസ്ഫിയറിന്റെ പുറം പാളികളില്‍ ,സൌരക്കാറ്റ് ഭൂമിയുടെ കാന്തികമണ്ഡലവുമായി സമ്പര്‍ക്കത്തില്‍ വരുന്നയിടങ്ങളില്‍ ആണ് കാന്തികപുനര്‍ബന്ധം നടക്കുന്നത്. ഭൂമിയേയും സൂര്യനേയും തമ്മില്‍ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന താത്കാലിക കാന്തിക പോര്‍ട്ടലുകള്‍ തന്നെ ഇവിടെ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. അറോറയ്ക്കും മറ്റും കാരണമാകുന്ന പ്ലാസ്മ അവസ്ഥയിലുള്ള ഉന്നതഊര്‍ജ്ജ കണങ്ങളെ ഭൂമിയിലേക്ക് തള്ളിവിടുന്നതില്‍ ഈ കാന്തികപുനര്‍ബന്ധത്തിനുള്ള പങ്ക് വളരെ വലുതാണ്.


(കാന്തികപുനര്‍ബന്ധത്തെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാന്‍ വിക്ഷേപിക്കുന്ന പേടകങ്ങളിലൊന്നിന്റെ ഘടന)


നാല് ബഹിരാകാശനിലയങ്ങളാണ് വിഭാവനം ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. മൂന്നര മീറ്ററോളം വ്യാസവും ഒന്നേകാല്‍ മീറ്ററോളം ഉയരവുമുള്ളതാണ് ഈ പര്യവേഷണയാനങ്ങള്‍. വൈദ്യുതകാന്തിക ക്ഷേത്രത്തേയും ചാര്‍ജ്ജിത കണങ്ങളേയും നിരീക്ഷിക്കാനും പഠിക്കാനുമുള്ള ഉപകരണങ്ങള്‍ തയ്യാറാക്കുന്നത് വിവിധ യൂണിവേഴ്സിറ്റികളാണ്. നിര്‍മ്മാണം പൂര്‍ത്തിയാക്കിയ ഈ ഉപകരണങ്ങളെ ഹൊഡാര്‍ഡ്ഡ് സ്പേസ് സെന്ററില്‍ വച്ചായിരിക്കും ബഹിരാകാശയാനവുമായി കൂട്ടിയിണക്കുന്നത്. അറ്റ്ലസ്സ് - V റോക്കറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് 2014 ലാണ് വിക്ഷേപണം നടത്താന്‍ ലക്ഷ്യമിടുന്നത്.



( എം.എം.എസ് - കാന്തികപുനര്‍ബന്ധത്തെക്കുറിച്ച് പഠിക്കുന്ന നാല് പര്യവേഷണപേടകങ്ങള്‍. - ഒരു ചിത്രകാരഭാവന ---- കടപ്പാട് നാസ )

എം.എം.എസ് കണ്ടെത്തുന്ന ഭൌതികശാസ്ത്രത്തിലെ ഓരോ നിയമങ്ങളും ഭൂമിയിലെ ഊര്‍ജ്ജപ്രതിസന്ധിക്കുള്ള പരിഹാരമായിത്തീരാനാണ് സാധ്യത. ശുദ്ധമായതും പരിസ്ഥിതി മലിനീകരണം കുറഞ്ഞതുമായ ഊര്‍ജ്ജസ്രോതസ്സാണ് ന്യൂക്ലിയാര്‍ ഫ്യൂഷന്‍. ടോക്കോമാക്ക്(Tokamak) എന്നറിയപ്പെടുന്ന വന്‍ വൈദ്യുതകാന്തങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇന്ന് പരീക്ഷണശാലകളില്‍ ന്യൂക്ലിയാര്‍ ഫ്യൂഷന്‍ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ചെയ്യുന്നത്. ഉന്നതമായ ഊഷ്മാവില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന പ്ലാസ്മ അവസ്ഥയിലുള്ള ഇന്ധനത്തെ സൂക്ഷിക്കാന്‍ പറ്റിയ മറ്റ് പാത്രങ്ങളൊന്നും തന്നെ ഇന്ന് കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല. എന്നിരുന്നാലും ടോക്കോമാക്ക് ഉപയോഗിച്ചിട്ടു പോലും പ്ലാസ്മയെ പൂര്‍ണ്ണമായും നിയന്ത്രണത്തിലാക്കാന്‍ നമുക്ക് കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. കാന്തികപുനര്‍ബന്ധമാണ് ഇവിടെയും പ്രശ്നമുണ്ടാക്കുന്നതില്‍ മുന്നിട്ട് നില്‍ക്കുന്നത്. 'ഈര്‍ച്ചവാള്‍ തകര്‍ച്ച' (sawtooth crash) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഈ പ്രതിഭാസം പലപ്പോഴും ഉന്നത താപനിലയിലും മര്‍ദ്ദത്തിലും ഉള്ള പ്ലാസ്മ അവസ്ഥയിലുള്ള ഇന്ധനം ടോക്കോമാക്കില്‍ നിന്നും രക്ഷപ്പെട്ടു പോകാന്‍ കാരണമാകുന്നു. അത്യന്തം അപകടകരമായ അവസ്ഥയാണിത്. നിയന്ത്രിത ന്യൂക്ലിയാര്‍ ഫ്യൂഷന്‍ എന്ന സ്വപ്നത്തിന് തടസ്സമായി നില്‍ക്കുന്നതും ഈ ഒരു പ്രതിഭാസമാണ്.

ടോക്കമാക്കില്‍ കാന്തികപുനര്‍ബന്ധം നടക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും വളരെ ചെറിയ ഒരു വിസ്തൃതിയില്‍ മാത്രമാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്. ഏതാനും മില്ലിമീറ്ററുകള്‍ മാത്രം വ്യാപ്തത്തില്‍ നടക്കുന്ന ഈ കാന്തികപുനര്‍ബന്ധത്തെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാന്‍ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. എന്നാല്‍ ഭൂമിയുടെ കാന്തികക്ഷേത്രത്തില്‍ നടക്കുന്ന പുനര്‍ബന്ധം കിലോമീറ്ററുകള്‍ വിസ്തൃതമായ പ്രദേശത്താണ് നടക്കുന്നത്. ഈ പ്രദേശത്തേക്ക് കടന്നു ചെന്ന് വലിയ സംവേദിനികള്‍ ഉപയോഗിച്ച് പ്രതിഭാസത്തിന്റെ കാരണം തേടാന്‍ ഇത് സഹായകരമാകുന്നു. ബഹിരാകാശവാഹനങ്ങളെ ഈ പഠനത്തിനായി ഉപയോഗിക്കാനുള്ള കാരണവും ഇത് തന്നെയാണ്.

ഊര്‍ജ്ജപ്രതിസന്ധിക്ക് ഒരുത്തരം കൂടി ലഭിക്കാന്‍ ഒരു പക്ഷേ ഈ പര്യവേഷണം നമുക്ക് സഹായകരമായേക്കാം. ന്യൂക്ലിയാര്‍ ഫ്യൂഷന്‍ റിയാക്ടറുകള്‍ ഇന്നും ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ സ്വപ്നങ്ങളില്‍ മാത്രം ഒതുങ്ങിനില്‍ക്കുന്ന ഒന്നാണ്. ഉന്നതഊഷ്മാവും മര്‍ദ്ദവും വേണ്ടിവരുന്ന ന്യക്ലിയാര്‍ ഫ്യൂഷന്‍ നിയന്ത്രിതമായി നടത്തി അതില്‍ നിന്നും ഊര്‍ജ്ജം കറന്നെടുക്കുക എന്നത് വലിയ ഒരു വെല്ലുവിളി തന്നെയാണ്. ആ വെല്ലുവിളികള്‍ക്ക് ഒരു പരിഹാരമാകാന്‍ MMS ന് കഴിയട്ടെ എന്ന് ഒരു ഹരിതഊര്‍ജ്ജം സ്വപ്നം കണ്ട് നമുക്കാശിക്കാം.

അവലംബം - http://science.nasa.gov/headlines/y2009/31aug_mms.htm?list1116674

2 comments:

mljagadees said...

നല്ല വാര്‍ത്ത ടോട്ടോ.
അത് യാഥാര്‍ത്ഥ്യമാകും വരെ നമുക്ക് ഊര്‍ജ്ജ ഉപഭോഗം കുറക്കാം.

ടോട്ടോചാന്‍ (edukeralam) said...

അതു തീര്‍ച്ചയായും വേണം... നമുക്ക് കാത്തിരിക്കുക തന്നെ ചെയ്യാം.. പുതിയ അറിവുകള്‍ക്കായി...