चीन की 6G स्मार्ट सतह तकनीक रडार तरंगों को स्टील्थ जेट के लिए ऊर्जा में बदलती है

रडार को खतरे से संसाधन में बदलना

दशकों से सैन्य विमान दुश्मन के रडार की पकड़ से बचने के लिए स्टील्थ तकनीक पर निर्भर रहे हैं। इसका बुनियादी सिद्धांत विमान के ढांचे को इस तरह आकार देने और उस पर विशेष रडार-अवशोषक सामग्री लगाने पर आधारित है कि आने वाली रेडियो तरंगें बिखर जाएं या सोख ली जाएं और वापस रिसीवर तक न पहुंचें। अब चीन के शोधकर्ताओं ने इस अवधारणा को एक बिल्कुल नए रूप में विकसित करने का प्रस्ताव दिया है। रडार ऊर्जा को केवल मोड़ने या बिखेरने के बजाय, उनकी नई तकनीक उसे ग्रहण कर उपयोगी विद्युत ऊर्जा में बदलने का लक्ष्य रखती है। उन्नत विद्युतचुंबकीय इंजीनियरिंग पर आधारित यह विकास इलेक्ट्रॉनिक युद्ध की प्रकृति और वायरलेस संचार के भविष्य को बुनियादी रूप से बदल सकता है।

शियानडियन विश्वविद्यालय की एक टीम के नेतृत्व में हुए इस शोध में ऐसी आत्मनिर्भर इलेक्ट्रॉनिक प्रणाली पर ध्यान दिया गया है, जो वायरलेस सूचना हस्तांतरण और ऊर्जा संचयन को एक साथ जोड़ती है। सैन्य अभियानों में इससे स्टील्थ जेट उस पर निशाना साध रही रडार किरण को सोखकर उसकी ऊर्जा का इस्तेमाल अपने प्रणोदन, सेंसर या संचार प्रणालियों को चलाने के लिए कर सकता है। इससे ऐसी स्थिति बन सकती है जिसमें दुश्मन द्वारा विमान का पता लगाने की कोशिश अनजाने में ही उसे काम करने या बच निकलने के लिए जरूरी ऊर्जा दे।

पुनर्विन्यास योग्य बुद्धिमान सतहों के पीछे का विज्ञान

इस नवाचार के केंद्र में पुनर्विन्यास योग्य बुद्धिमान सतह यानी RIS नाम की तकनीक है। पारंपरिक स्टील्थ तकनीक निर्माण के समय तय की गई निष्क्रिय सामग्रियों पर निर्भर करती है, जबकि RIS सैकड़ों या हजारों छोटे, प्रोग्राम किए जा सकने वाले तत्वों से बनी एक गतिशील, द्वि-आयामी संरचना है। ये तत्व विद्युतचुंबकीय तरंगों को वास्तविक समय में बदल सकते हैं और सिग्नल के चरण तथा आयाम जैसी विशेषताओं में बदलाव करके यह नियंत्रित कर सकते हैं कि वह कैसे परावर्तित या अवशोषित हो।

शोधकर्ता इस RIS संरचना को भविष्य के वायरलेस नेटवर्क के लिए कम लागत वाला और अत्यधिक प्रोग्राम करने योग्य समाधान बताते हैं। सिग्नल पैदा करने के लिए काफी ऊर्जा और हार्डवेयर की जरूरत वाले सामान्य एंटेना के विपरीत, RIS मुख्य रूप से वातावरण में पहले से मौजूद सिग्नलों में बदलाव करता है। रडार या अन्य पर्यावरणीय सिग्नलों से ऊर्जा लेकर यह सतह पारंपरिक बैटरियों के बिना काम कर सकती है। मौजूदा प्रोटोटाइप कम साइड लोब के साथ प्लस या माइनस 45 डिग्री तक बीम की दिशा बदलने की क्षमता दिखाते हैं। यह सटीकता ऐसी परिस्थितियों में सिग्नल कवरेज बेहतर कर सकती है जहां भौतिक बाधाएं सीधी दृष्टि-रेखा को रोकती हैं। शहरी इलाकों और जटिल भूभाग में यह एक आम चुनौती है।

सूचना और ऊर्जा का एक साथ हस्तांतरण

शोधकर्ता RIS-सहायता प्राप्त एक साथ सूचना और ऊर्जा हस्तांतरण की अवधारणा पेश करते हैं। सरल शब्दों में, इसका मतलब है कि एक ही विद्युतचुंबकीय सिग्नल का इस्तेमाल संचार और ऊर्जा संचयन, दोनों के लिए किया जा सकता है। रडार सिग्नल, उपग्रह लिंक और संचार प्रसारण पहले से ही सैन्य और नागरिक हवाई क्षेत्र में व्यापक रूप से मौजूद हैं। अध्ययन का तर्क है कि इस विद्युतचुंबकीय वातावरण को केवल व्यवधान या खतरे के रूप में देखने के बजाय एक मूल्यवान संसाधन माना जा सकता है।

प्रस्तावित मॉडल में, बुद्धिमान सतह आने वाले सिग्नलों को ग्रहण करती है और उनकी कुछ ऊर्जा आंतरिक ऊर्जा-संचयन सर्किट तक पहुंचाती है। बचे हुए सिग्नल में फिर संचार या सिग्नल नियंत्रण के लिए बदलाव किया जाता है। शोधपत्र इस बात पर जोर देता है कि यह प्रक्रिया निष्क्रिय है। सतह खुद कोई ऐसा सिग्नल प्रसारित नहीं करती जिसका पता लगाया जा सके। इलेक्ट्रॉनिक निगरानी प्रणालियों से छिपे रहने की कोशिश कर रहे कम-दृश्यता वाले प्लेटफॉर्म के लिए यह एक अहम बात है।

विद्युतचुंबकीय सहयोगात्मक स्टील्थ

शोध में उस अवधारणा की रूपरेखा दी गई है जिसे टीम विद्युतचुंबकीय सहयोगात्मक स्टील्थ कहती है। यह विचार अकेले छिपे एक विमान की अवधारणा से आगे जाता है। इसमें कई नेटवर्क से जुड़े प्लेटफॉर्म मिलकर अपने कुल रडार क्रॉस-सेक्शन और सेंसरों को दिखाई देने की संभावना कम करते हैं। डेटा साझा करके और अपनी RIS कोटिंग में गतिशील बदलाव करके, ड्रोन या विमानों का समूह सैद्धांतिक रूप से ऐसे अंधे क्षेत्र बना सकता है या दुश्मन की ट्रैकिंग प्रणालियों को कहीं अधिक प्रभावी ढंग से भ्रमित कर सकता है, जितना वे अलग-अलग कर सकते हैं।

शोधकर्ताओं ने अपने शोधपत्र में कहा, “प्रकरण अध्ययनों में ट्रांससीवर बीमफॉर्मिंग, रोबोट के मार्ग और RIS गुणांकों जैसे मानकों का संयुक्त अनुकूलन करके, बीमफॉर्मिंग डिजाइन, मार्ग-योजना, लक्ष्य संवेदन और डेटा एकत्रीकरण जैसी समस्याओं के समाधान के लिए बहु-एजेंट डीप रीइन्फोर्समेंट लर्निंग और बहु-उद्देश्यीय अनुकूलन पर आधारित समाधान प्रस्तावित किए गए हैं।”

यह सहयोगात्मक तरीका कई प्लेटफॉर्म वाले समूहों तक फैला है और रेडियो फ्रीक्वेंसी स्पेक्ट्रम में सभी की सामूहिक अदृश्यता बढ़ाता है। टीम का सुझाव है कि यह संरचना अंततः ऐसे एकीकृत संवेदन तंत्रों को सक्षम करेगी जो वातावरण के अनुसार ढल सकें और सामने आने वाले खास खतरों पर वास्तविक समय में समझदारी से प्रतिक्रिया दें।

6G दूरसंचार के लिए निहितार्थ

सैन्य इस्तेमाल भले ही कल्पनाशीलता को आकर्षित करे, लेकिन शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि इस तकनीक के नागरिक बुनियादी ढांचे के लिए भी गहरे निहितार्थ हैं, खासकर 6G नेटवर्क के विकास में। कई वैज्ञानिकों का मानना है कि अगली पीढ़ी के वायरलेस संचार में सबसे बड़ा बदलाव सिर्फ तेज चिपों से नहीं, बल्कि इस पर नए सिरे से विचार करने से आएगा कि सिग्नल वातावरण में कैसे यात्रा करते हैं। पुनर्विन्यास योग्य बुद्धिमान सतहें 6G शोध का एक प्रमुख विषय हैं।

दूरसंचार क्षेत्र में यह सतह उपग्रहों या बेस स्टेशनों के लिए एकीकृत संवेदन और ऊर्जा आपूर्ति जैसी 6G की प्रगति का वादा करती है। यह हार्डवेयर प्लेटफॉर्म स्पेक्ट्रम और हार्डवेयर संसाधनों के बेहतर इस्तेमाल के लिए डेटा प्रसारण को रडार जैसी कार्यक्षमता के साथ जोड़ता है। बिखरी हुई विद्युतचुंबकीय तरंगों और सक्रिय रूप से प्रसारित सिग्नलों, दोनों में एक साथ बदलाव करके यह प्रणाली ऐसी बहु-कार्यात्मकता के लिए आमतौर पर जरूरी भौतिक जगह और हार्डवेयर की लागत घटाती है। इससे ऐसे छोटे बेस स्टेशन बन सकते हैं जिन्हें मौजूदा सेलुलर टावरों की तुलना में लगाना आसान हो और जो कम ऊर्जा खर्च करें।

इस तकनीक के समर्थकों का कहना है कि 6G भौतिक और डिजिटल दुनिया के बीच की सीमा धुंधली कर सकता है और होलोग्राम, डिजिटल ट्विन तथा बड़े पैमाने के इंटरनेट ऑफ थिंग्स नेटवर्क जैसे अनुप्रयोग संभव बना सकता है। ऐसे वातावरण में बुद्धिमान सतहों से लैस उपकरण आसपास के प्रसारणों से लगातार थोड़ी-थोड़ी, लेकिन उपयोगी ऊर्जा जुटा सकते हैं। इससे बैटरी की उम्र बढ़ सकती है या पूरी तरह स्व-संचालित सेंसर संभव हो सकते हैं।

सुरक्षा और जैमिंग-रोधी क्षमताएं

ऊर्जा संचयन के अलावा, RIS तकनीक की बहुमुखी प्रकृति नेटवर्क सुरक्षा में भी अहम फायदे देती है। इस सतह को जानबूझकर ऐसे रेडियो-मृत क्षेत्र बनाने के लिए कॉन्फ़िगर किया जा सकता है जो सिग्नल में व्यवधान कम करने और इलेक्ट्रॉनिक जासूसी का जोखिम घटाने में मदद करते हैं। खास क्षेत्रों में सिग्नल चुनिंदा रूप से रोककर सुरक्षित संस्थान डेटा को बाहर जाने या अनधिकृत सिग्नलों को अंदर आने से रोक सकते हैं।

अध्ययन में उद्धृत पहले के शोध के मुताबिक, RIS का इस्तेमाल जैमिंग-रोधी तकनीक, मानवरहित हवाई वाहन संचार और रेडियो निगरानी में भी किया जा सकता है। इन क्षेत्रों में पुराने अनुकूलन उपकरणों को अक्सर मुश्किलों का सामना करना पड़ता है। यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी ने भी उपग्रह से जमीन तक संचार के लिए RIS को संभावित तकनीक बताया है। इसमें सिग्नलों का नियंत्रित परावर्तन और पुनर्निर्देशन पहाड़ों या ऊंची इमारतों जैसी भौतिक बाधाओं के आसपास संचार लिंक का मार्ग तय करने में मदद कर सकता है।

फुदान विश्वविद्यालय, सिडनी विश्वविद्यालय और कॉमनवेल्थ साइंटिफिक एंड इंडस्ट्रियल रिसर्च ऑर्गनाइजेशन के शोधकर्ताओं का कहना है कि कृत्रिम बुद्धिमत्ता के साथ मिलकर यह तकनीक हवा से जमीन तक इंटरनेट ऑफ थिंग्स लिंक की सुरक्षा को काफी बेहतर कर सकती है। इससे यह तकनीक सिर्फ स्टील्थ लड़ाकू विमानों के लिए ही नहीं, बल्कि भविष्य के स्मार्ट शहरों में इस्तेमाल होने वाले कनेक्टेड उपकरणों के विशाल तंत्र के लिए भी प्रासंगिक हो जाती है।

चुनौतियां और सीमाएं

संभावनाएं आशाजनक होने के बावजूद, शोधकर्ता तकनीक की मौजूदा सीमाओं को साफ तौर पर स्वीकार करते हैं। यह अध्ययन किसी तैनात हथियार प्रणाली के बजाय मुख्य रूप से एक सैद्धांतिक और प्रायोगिक ढांचा प्रस्तुत करता है। सामग्री विज्ञान, टिकाऊपन, नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स और वास्तविक दुनिया के विद्युतचुंबकीय वातावरण की जटिलता से जुड़ी बड़ी चुनौतियां अभी बाकी हैं।

फिलहाल जुटाई जा सकने वाली ऊर्जा की मात्रा सीमित है। रडार किरणों से ही जेट इंजन चलाने की अवधारणा अभी विज्ञान-कथा है, लेकिन इससे कम ऊर्जा वाले एवियोनिक्स, सेंसर या संचार बफर चलाए जा सकते हैं। जेट या मिसाइल जैसे तेज गति से चलने वाले प्लेटफॉर्म पर ऐसी प्रणालियां लगाने के लिए अत्यधिक वायुगतिकीय बलों और तापमान में उतार-चढ़ाव सहने की खातिर और बड़ी तकनीकी प्रगति की जरूरत होगी।

इसके अलावा, ऊर्जा रूपांतरण की दक्षता आने वाले सिग्नल की आवृत्ति और तीव्रता पर काफी हद तक निर्भर करती है। जहां अधिक आवृत्ति वाले 6G सिग्नलों में ऊर्जा अधिक सघन होती है, वहीं मौजूदा रडार प्रणालियां अलग-अलग बैंड पर काम करती हैं, जो ऊर्जा संचयन के लिए अनुकूल न भी हों। शोधकर्ता इसके प्रभाव को बढ़ा-चढ़ाकर पेश करने से बचते हैं। उनका कहना है कि रडार से रोशनी मिलना उलटा नुकसानदेह हो जाने की बात निकट भविष्य की परिचालन हकीकत नहीं, बल्कि एक वैचारिक बदलाव है।

6G के वर्चस्व की वैश्विक होड़

इस तकनीक का विकास 6G मानक तय करने और उस पर वर्चस्व हासिल करने की तीव्र वैश्विक होड़ के बीच हो रहा है। अंतरिक्ष-आधारित डेटा केंद्र और उन्नत वायरलेस बुनियादी ढांचा बनाने के लिए अमेरिका और चीन के बीच कड़ी प्रतिस्पर्धा है, जो कृत्रिम बुद्धिमत्ता और भविष्य की कनेक्टिविटी को सहारा दे सकते हैं। RIS शोध में चीन की बढ़त से पुनर्विन्यास योग्य नेटवर्क तैनात करने की उसकी क्षमता तेज हो सकती है। इससे उन क्षेत्रों में कवरेज बेहतर होगा जहां सीधी दृष्टि-रेखा नहीं होती और पारंपरिक 5G नेटवर्क को मुश्किल होती है।

एक ही हार्डवेयर प्लेटफॉर्म में संवेदन, संचार और ऊर्जा को शामिल करके यह उपकरण जासूसी और व्यवधान घटाते हुए कई उन्नत अनुप्रयोगों को संभव बना सकता है। यदि यह तकनीक सफल होती है, तो इससे वैश्विक तकनीकी होड़ में चीन की स्थिति मजबूत हो सकती है और साथ ही भविष्य की स्टील्थ तथा संचार प्रणालियों के विद्युतचुंबकीय दुनिया के साथ संपर्क का तरीका भी बदल सकता है।

निष्कर्ष

• चीनी शोधकर्ताओं ने एक ऐसी स्मार्ट विद्युतचुंबकीय सतह विकसित की है जो आसपास की रडार तरंगों को विद्युत ऊर्जा में बदल सकती है।
• यह तकनीक पारंपरिक बैटरियों के बिना वास्तविक समय में तरंगों में बदलाव करने के लिए पुनर्विन्यास योग्य बुद्धिमान सतहों (RIS) का इस्तेमाल करती है।
• इसके इस्तेमाल में दुश्मन की रडार किरणों से स्टील्थ विमान की प्रणालियों को ऊर्जा देना और 6G दूरसंचार को बेहतर बनाना शामिल है।
• यह प्रणाली विद्युतचुंबकीय सहयोगात्मक स्टील्थ को सक्षम करती है, जिससे कई प्लेटफॉर्म मिलकर अपनी पहचान में आने की संभावना घटा सकते हैं।
• प्रोटोटाइप प्लस या माइनस 45 डिग्री तक बीम की दिशा बदल सकते हैं और सुरक्षा के लिए जानबूझकर रेडियो-मृत क्षेत्र बना सकते हैं।
• ऊर्जा दक्षता, सामग्री के टिकाऊपन और तेज गति से चलने वाले सैन्य प्लेटफॉर्म में एकीकरण को लेकर चुनौतियां बनी हुई हैं।