जापान ने 2031 में फोबोस के नमूने और संभवतः मंगल के अंश लाने के लिए MMX प्रक्षेपित किया

दूसरी दुनिया से कम से कम 10 ग्राम सामग्री लाने की पांच साल की यात्रा

जापान का मार्टियन मून्स एक्सप्लोरेशन अंतरिक्षयान मंगल की ओर रवाना हो चुका है। इसका लक्ष्य छोटा, मगर महत्वाकांक्षी है: उसके चंद्रमा फोबोस से कम से कम 10 ग्राम सामग्री लेकर 2031 में पृथ्वी पर लौटना। इन कणों में मंगल से उछले टुकड़े भी हो सकते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को ऐसे ग्रह की सामग्री का अध्ययन करने का मौका मिलेगा, जहां से सीधे नमूने लाने की योजनाएं लागत और इंजीनियरिंग संबंधी समस्याओं से जूझती रही हैं।

MMX नाम का यह मिशन 20 अक्टूबर को जापान मानक समय के अनुसार सुबह 4:41 बजे तनेगाशिमा अंतरिक्ष केंद्र से H3 रॉकेट पर रवाना हुआ। यह समय अमेरिका के पूर्वी हिस्से में 19 अक्टूबर का था। करीब 71 मिनट बाद अंतरिक्षयान रॉकेट से अलग हुआ, उसने संचार स्थापित किया और अपने सौर पैनल खोल दिए।

जापान एयरोस्पेस एक्सप्लोरेशन एजेंसी में MMX के परियोजना प्रबंधक यासुहिरो कावाकात्सु ने अंतरिक्षयान के अलग होने के बाद उसकी स्थिति बताई:

अब तक सब ठीक है।

JAXA का MMX मिशन का परिचय मंगल के दोनों चंद्रमाओं के अवलोकन, मुख्य अंतरिक्षयान से पहले भेजे जाने वाले रोवर, फोबोस पर नमूने जुटाने और ऑस्ट्रेलिया में वापसी कैप्सूल की बरामदगी वाली यात्रा का खाका प्रस्तुत करता है। एजेंसी का लक्ष्य कुल मिलाकर कम से कम 10 ग्राम सामग्री लाना है, न कि हर बार उतरने पर किसी निश्चित मात्रा की गारंटी देना।

MMX जापान के हायाबुसा मिशनों पर आधारित है, जो 2010 और 2020 में इटोकावा और रयुगु क्षुद्रग्रहों से सामग्री लेकर लौटे थे। हालांकि, इसके गंतव्य के कारण एक नई चुनौती सामने है: एक छोटे चंद्रमा के पास काम करते हुए उस पर बहुत बड़े मंगल के लगातार खिंचाव का सामना करना।

JAXA के अध्यक्ष हिरोशी यामाकावा ने प्रक्षेपण को सफल घोषित किया और मिशन की शुरुआत का वर्णन किया:

पांच साल की लंबी यात्रा अभी शुरू हुई है।

प्रक्षेपण से ऑस्ट्रेलिया में उतरने तक क्या होगा?

MMX के अगले अगस्त में मंगल पर पहुंचने की उम्मीद है। इसके बाद यह करीब तीन साल ग्रह और उसके चंद्रमाओं का अध्ययन करेगा। वापसी यात्रा में लगभग एक और साल लगना चाहिए।

JAXA का MMX परियोजना पृष्ठ जापान के वित्तीय वर्षों के अनुसार मोटा कार्यक्रम देता है: वित्तीय वर्ष 2026 में प्रक्षेपण, 2027 में मंगल की कक्षा में प्रवेश और 2031 में वापसी। जापान का वित्तीय वर्ष अप्रैल में शुरू होता है, जबकि मिशन की अधिक विस्तृत सार्वजनिक समय-सारणी में 2031 में कैलेंडर वर्ष के अनुसार पृथ्वी पर वापसी बताई गई है।

• 20 अक्टूबर, 2026, जापान का समय: MMX तनेगाशिमा से H3 रॉकेट पर प्रक्षेपित होगा।
• अगस्त 2027: अंतरिक्षयान के मंगल पर पहुंचने और अवलोकन अभियान शुरू करने की उम्मीद है।
• 2028 के आखिर या 2029 की शुरुआत: संचालन संबंधी अनुमानों के मुताबिक इस अवधि में इडेफिक्स रोवर को तैनात किया जाएगा। इसके बाद 2029 में अंतरिक्षयान के उतरने की संभावना है। JAXA की सार्वजनिक मिशन योजना में विस्तृत अवलोकन और नमूने जुटाने की गतिविधियां 2030 के तहत रखी गई हैं।
• 2030: MMX के मंगल से रवाना होने का कार्यक्रम है। प्रक्षेपण संबंधी खबरों में नवंबर को इसके नियोजित प्रस्थान का महीना बताया गया है।
• 2031: नमूने ले जा रहे कैप्सूल के ऑस्ट्रेलिया में उतरने की उम्मीद है। इसके बाद सामग्री जापान ले जाई जाएगी।

मंगल का छोटा चंद्रमा डिमोस भी अवलोकन कार्यक्रम का हिस्सा है। MMX दूर से और पास से गुजरते समय इसका अध्ययन करेगा। विस्तृत नमूना योजना का लक्ष्य फोबोस है; डिमोस की जांच अंतरिक्षयान के अवलोकनों के जरिए की जाएगी।

इन चंद्रमाओं की उत्पत्ति समझाना इतना मुश्किल क्यों है?

फोबोस का व्यास करीब 22 किलोमीटर है और यह मंगल की सतह से लगभग 6,000 किलोमीटर ऊपर परिक्रमा करता है। यह हर दिन करीब तीन चक्कर पूरा करता है। डिमोस इससे छोटा है, जिसका व्यास करीब 12 किलोमीटर है। दोनों में से कोई भी पृथ्वी के बड़े, गोलाकार चंद्रमा जैसा नहीं दिखता।

इनकी मौजूदगी समझाने के लिए दो प्रमुख सिद्धांत हैं। ग्रहण सिद्धांत के अनुसार, ये क्षुद्रग्रह थे जिन्हें मंगल ने अपने गुरुत्वाकर्षण से पकड़ लिया। विशाल टक्कर सिद्धांत के अनुसार, टक्कर से मंगल की सामग्री अंतरिक्ष में उछली और उसका कुछ हिस्सा इकट्ठा होकर चंद्रमा बना।

इनकी गहरी सतह कुछ आदिम क्षुद्रग्रहों जैसी दिखती है, जो ग्रहण सिद्धांत का समर्थन करती है। मंगल की भूमध्य रेखा के आसपास इनके लगभग गोलाकार रास्ते टक्कर से निकले मलबे की एक रिंग से बनने की व्याख्या के साथ अधिक मेल खाते हैं। मंगल का अपेक्षाकृत कमजोर गुरुत्वाकर्षण भी किसी गुजरते क्षुद्रग्रह को साबुत पकड़ना मुश्किल बनाता है।

NASA के सौरमंडल के छोटे पिंडों के प्रमुख वैज्ञानिक टॉम स्टैटलर ने बताया कि MMX इन व्याख्याओं की जांच कैसे करेगा:

मंगल के चंद्रमाओं तक जाकर, उनका करीब से अध्ययन करके और नमूने पृथ्वी पर लाकर हम पता लगा सकेंगे कि फोबोस की सामग्री क्षुद्रग्रह की संरचना से अधिक मेल खाती है या मंगल से जुड़ी टक्कर में बने मलबे से।

कण पानी और ग्रहों के इतिहास के बारे में क्या बता सकते हैं?

प्रयोगशाला में किए गए माप विशाल टक्कर के दौरान गर्म हुई सामग्री और किसी प्राचीन क्षुद्रग्रह के भीतर सुरक्षित रही सामग्री के बीच अंतर बता सकते हैं। विशाल टक्कर से कांच जैसी चट्टान, अत्यधिक दबाव से बदले खनिज और पानी सहित आसानी से वाष्पित होने वाले पदार्थों के खोने के संकेत मिल सकते हैं।

इसके उलट, क्षुद्रग्रह से उत्पत्ति होने पर कार्बन-समृद्ध सामग्री, चिकनी मिट्टी और कार्बनिक यौगिक मिल सकते हैं। कार्बनिक यौगिक कार्बन वाले रसायन होते हैं, जिनमें जीवित प्रणालियों में शामिल कई पदार्थ आते हैं। वैज्ञानिक आसपास के खनिजों के साथ उनकी संरचना और इतिहास की जांच करेंगे।

पानी का रसायन एक और सुराग दे सकता है। साधारण हाइड्रोजन और उसका भारी रूप ड्यूटेरियम सौरमंडल के अलग-अलग हिस्सों में अलग अनुपात में पाए जाते हैं। लौटाई गई सामग्री में उनका अनुपात मापने से शोधकर्ता यह पहचानने में मदद पा सकते हैं कि वह सामग्री कहां बनी थी और यह जान सकते हैं कि पानी चट्टानी ग्रहों तक कैसे पहुंचा।

वैज्ञानिक उत्पत्ति के दो मुख्य सिद्धांतों के अलग-अलग रूपों की भी जांच कर रहे हैं। इम्पीरियल कॉलेज लंदन के ग्रह वैज्ञानिक जैकब केगेरिस ने मंगल के गुरुत्वाकर्षण से टूटते क्षुद्रग्रह का अनुकरण किया है। इससे मलबे की ऐसी डिस्क बन सकती है जिससे चंद्रमा बनें। SETI संस्थान के शोध वैज्ञानिक मातिया कुक ने ऐसे बार-बार होने वाले चक्रों पर विचार किया है जिनमें कोई चंद्रमा टूटकर छोटे पिंड के रूप में फिर बनता है।

खनिजों की उम्र और अंतरिक्ष में रहने के प्रभाव इन इतिहासों की जांच में मदद कर सकते हैं। शोधकर्ताओं को मंगल के आसपास हुई टक्करों की समय-रेखा को बेहतर बनाने की भी उम्मीद है। लौटाए गए कणों की उम्र जानने से उन्हें पृथ्वी के चंद्रमा के लिए विकसित कालक्रम को अपनाने की मौजूदा पद्धति के मुकाबले अधिक ठोस आधार मिल सकता है।

फोबोस ने मंगल के टुकड़े जमा किए हो सकते हैं

मंगल पर क्षुद्रग्रहों की टक्कर से चट्टानें और धूल अंतरिक्ष में उछल सकती हैं। फोबोस पास में परिक्रमा करता है, इसलिए यह मलबा उसकी सतह पर जम सकता है। इस तरह MMX चंद्रमा की सामग्री और मंगल से आए कणों का मिश्रण जुटा सकता है।

होक्काइडो विश्वविद्यालय के ग्रह वैज्ञानिक और मिशन की अंतरराष्ट्रीय विज्ञान टीम के प्रमुख कियोशी कुरामोतो का अनुमान है कि नमूने में मंगल की सामग्री करीब 1% हो सकती है। इस अनुपात में 10 ग्राम के नमूने में मंगल से आई करीब 0.1 ग्राम, यानी 100 मिलीग्राम सामग्री होगी। असल अनुपात लौटाए गए कणों की पहचान और विश्लेषण के बाद ही पता चलेगा।

कुछ टुकड़े उन प्राचीन चट्टानों से आ सकते हैं जो मंगल के गर्म और नम रहने के समय बनी थीं। अन्य टुकड़े बाद में हुई टक्करों से भूपर्पटी की गहराई से निकले हो सकते हैं। शोधकर्ता कुछ नई सामग्री को मंगल पर अपेक्षाकृत हाल में बने गड्ढों से जोड़ सकते हैं।

इन कणों की पहचान करना कठिन होगा। वे बेहद छोटे हो सकते हैं, उनके मूल स्थानों का पता न हो और वायुरहित फोबोस पर विकिरण के संपर्क ने उन्हें बदल दिया हो। वैज्ञानिकों को रसायन, खनिज संरचना और उम्र के माप से उनके इतिहास को फिर से समझना होगा।

बेहद कमजोर गुरुत्वाकर्षण में पहले उतरेगा रोवर

फ्रांस और जर्मनी की अंतरिक्ष एजेंसियों के योगदान से बना रोवर इडेफिक्स मुख्य अंतरिक्षयान के उतरने से पहले फोबोस की खोज करेगा। इसका वजन करीब 25 किलोग्राम है और यह लगभग 100 दिन काम कर सकता है।

MMX इसे सतह से 100 मीटर से भी कम ऊंचाई से छोड़ेगा। फोबोस की सतही गुरुत्वाकर्षण शक्ति पृथ्वी की एक हजारवें हिस्से से भी कम है, इसलिए रोवर धीरे से नीचे उतरेगा। उतरना फिर भी मुश्किल है, क्योंकि रोबोट उछल सकता है या पलट सकता है। चलाते समय पहियों को जमीन के संपर्क में बनाए रखने के लिए सावधानी से नियंत्रण करना होगा।

इडेफिक्स में खनिजों और सतह के गुणों की जांच करने वाले कैमरे और उपकरण हैं। इसके अवलोकनों से टीम को अंदाजा होगा कि जमीन ठोस है या ढीली, खतरों की पहचान होगी और उपयोगी भूवैज्ञानिक जानकारी वाले स्थान चुने जा सकेंगे।

मुख्य अंतरिक्षयान 13 उपकरणों के समूह में शामिल कैमरों, लिडार और स्पेक्ट्रोमीटर से भी अपने स्तर पर इलाके का सर्वेक्षण करेगा। लिडार लेजर प्रकाश से दूरी मापता है, जिससे टीम ढलानों और सतह के आकार का नक्शा बना सकती है। स्पेक्ट्रोमीटर प्रकाश या अन्य विकिरण की जांच करके मौजूद पदार्थों की पहचान करते हैं।

NASA के योगदान में MEGANE भी शामिल है, जो जॉन्स हॉपकिन्स यूनिवर्सिटी एप्लाइड फिजिक्स लैबोरेटरी और लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लैबोरेटरी के शोधकर्ताओं का बनाया गामा किरण और न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रोमीटर है। यह ऊर्जावान कणों के सतह से टकराने पर बने संकेतों को मापेगा, जिससे वैज्ञानिकों को फोबोस में मौजूद रासायनिक तत्वों का पता लगाने में मदद मिलेगी।

नमूने जुटाने के दो तरीके, गलती की बहुत कम गुंजाइश

MMX को चुने हुए उतरने के स्थानों के करीब लगभग 10 मीटर की सटीकता से पहुंचना होगा। फोबोस का भूभाग असमतल है, गुरुत्वाकर्षण बेहद कमजोर है और उसके गुरुत्वाकर्षण परिवेश पर मंगल का गहरा प्रभाव है। यह अंतरिक्षयान मंगल के चारों ओर ऐसे रास्ते पर चलेगा जिससे वह फोबोस के पास बना रहे। इसे क्वासी-सैटेलाइट कक्षा कहते हैं; यह चंद्रमा के चारों ओर सामान्य स्थिर कक्षा में स्थापित होने से अलग है।

JAXA अधिकतम दो बार उतरने की योजना बना रहा है, ताकि मिशन अलग-अलग भूभागों से सामग्री जुटा सके। कुछ फिल्टरों से देखने पर फोबोस के कुछ क्षेत्र लालिमा लिए या नीले दिखते हैं। यह खनिजों, टक्करों या अंतरिक्ष के संपर्क में रहने के अंतर को दर्शा सकता है।

एक कोरिंग उपकरण सतह से करीब दो सेंटीमीटर नीचे तक पहुंचेगा। NASA की ओर से दिया गया दूसरा सैंपलर दबावयुक्त नाइट्रोजन गैस छोड़ेगा, जो ढीले कणों को एक पात्र में धकेलेगी। दोनों तरीकों से टीम सतह के ठीक नीचे की सामग्री और सतह की धूल जुटा सकेगी।

अंतरिक्षयान के जमीन पर रहने का समय कुछ घंटों का होने की उम्मीद है। उसके लैंडिंग पैर को संपर्क का झटका इतनी नर्मी से सोखना होगा कि वह पलटे नहीं या उछलकर अंतरिक्ष में न चला जाए। इंजीनियरों को संचार में होने वाली देरी का भी ध्यान रखना होगा। JAXA के अनुसार, संकेत को अंतरिक्षयान तक जाकर वापस आने में 44 मिनट तक लग सकते हैं।

इसलिए पृथ्वी पर मौजूद नियंत्रक उतरते समय तुरंत प्रतिक्रिया नहीं दे सकते। अंतरिक्षयान को अपने तय रास्ते पर चलने और तेजी से होने वाले बदलावों से निपटने के लिए ऑनबोर्ड नेविगेशन और नियंत्रण प्रणालियों की जरूरत होगी।

प्राचीन जीवन की खोज कितनी आगे जा सकती है?

वैज्ञानिकों को उम्मीद है कि मंगल के संभावित कण उन परिस्थितियों का खुलासा करेंगे जिनमें कभी जीवन मौजूद रहा हो सकता है। पानी से जुड़े खनिज और सुरक्षित रही कार्बनिक रसायनिकी ग्रह के अतीत के वातावरण को फिर से समझने में मदद कर सकती है।

मिशन की विज्ञान टीम के प्रमुख कुरामोतो ने अधिक महत्वाकांक्षी संभावना के बारे में कहा:

मुझे लगता है कि रेत के इस नमूने में जैविक गतिविधि के रासायनिक निशान मौजूद होने की संभावना है।

टक्करों के दौरान जीवित बचने पर शोध से यह समझने में मदद मिलती है कि वैज्ञानिक इस संभावना पर विचार क्यों कर रहे हैं। जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय की हाल ही में पीएचडी पूरी करने वाली छात्रा लिली झाओ ने मजबूत जीवाणु डीनोकोकस रेडियोड्यूरन्स को ऐसे झटके दिए जो क्षुद्रग्रह की टक्कर के कुछ पहलुओं जैसे थे। कुछ जीवाणु समुद्र की सबसे गहरी खाई के दबाव से 30 गुना तक अधिक दबाव में जीवित रहे।

यह प्रयोग एक कठिन यात्रा के केवल एक चरण की जांच करता है। मंगल से फोबोस तक पहुंचने वाली किसी भी जैविक सामग्री को अंतरिक्ष में उछलने, अंतरिक्ष से गुजरने, उतरने और लंबे समय तक विकिरण के संपर्क में रहने से भी गुजरना होगा। MMX के नमूनों का अध्ययन करने वाले शोधकर्ताओं को इस इतिहास की जांच के साथ-साथ पृथ्वी से होने वाले संदूषण पर सावधानी से नियंत्रण रखना होगा।

इबाराकी विश्वविद्यालय के ब्रह्मांड-रसायनशास्त्री और नमूना विश्लेषण टीम के प्रमुख वातारू फुजिया को उम्मीद है कि कणों को सगामिहारा स्थित JAXA के अंतरिक्ष और अंतरिक्षयात्रा विज्ञान संस्थान में संरक्षित प्रयोगशाला कक्षों में संभाला जाएगा। सामग्री को अध्ययन के लिए सुरक्षित रखने में निर्वात या निष्क्रिय नाइट्रोजन गैस मदद करेगी।

मंगल की चट्टानें लाने की होड़ से अलग रास्ता

NASA का पर्सिवरेंस रोवर 2021 से मंगल के सावधानी से चुने गए नमूने जुटा रहा है और उन चट्टानों तथा आसपास के स्थानों का रिकॉर्ड रख रहा है जहां से वे आए हैं। लागत बढ़ने और तकनीकी व्यवहार्यता पर चिंता के बीच, जिसमें मंगल की सतह से जुटाई गई सामग्री को प्रक्षेपित करना भी शामिल है, नमूनों को वापस लाने के प्रस्तावित प्रयास को कांग्रेस से मिलने वाली फंडिंग नहीं मिल पाई है।

MMX बहुत कमजोर गुरुत्वाकर्षण वाले चंद्रमा से नमूने जुटाकर अलग रास्ता अपनाता है। वहां मिले मंगल के कण वैज्ञानिकों को ऐसे पदार्थ तक पहुंच देंगे जिसका भूवैज्ञानिक इतिहास कम स्पष्ट है। वहीं फोबोस से जुटाए गए नमूने चंद्रमा के निर्माण और सौरमंडल में सामग्री की आवाजाही से जुड़े अलग सवालों के जवाब देंगे।

चीन का तियानवेन-3 मिशन करीब 2028 में प्रक्षेपित होने वाला है और 2031 से भी पहले सीधे मंगल से नमूने ला सकता है। उसके कार्यक्रम और MMX की वापसी समय-सारणी के चलते पहले कौन पहुंचेगा, यह स्पष्ट नहीं है।

प्रक्षेपण के समय के अनुमानों में MMX की लागत 578 मिलियन डॉलर बताई गई है, जबकि प्रक्षेपण से पहले प्रकाशित अनुमान 350 मिलियन डॉलर का था। पांच अंतरिक्ष एजेंसियां इसमें हिस्सा ले रही हैं। इससे जापान के अंतरिक्षयान और नमूने वापस लाने के अनुभव के साथ-साथ अंतरराष्ट्रीय साझेदारों के उपकरण, रोवर तकनीक और वैज्ञानिक सहयोग जुड़ते हैं।

ऑस्ट्रेलिया में बरामदगी के बाद JAXA सामग्री को छांटने और सूचीबद्ध करने की योजना बना रहा है, फिर शोध के लिए उसके हिस्से साझा किए जाएंगे। NASA के जॉनसन स्पेस सेंटर को कुल नमूने का 15% मिलने की उम्मीद है। अगर MMX ठीक 10 ग्राम सामग्री लाता है, तो यह हिस्सा 1.5 ग्राम का होगा।

जापान के पिछले क्षुद्रग्रह मिशनों ने दिखाया है कि बेहद छोटे नमूनों से भी बड़े पैमाने पर प्रयोगशाला शोध किया जा सकता है। अब MMX को कहीं अधिक कठिन काम पूरे करने होंगे: मंगल तक पहुंचना, अनजान भूभाग का सर्वेक्षण करना, सुरक्षित उतरना, सामग्री जुटाना और उसे वापस लाना। फोबोस-ग्रंट मिशन समेत फोबोस की जांच के सोवियत और रूसी प्रयास 2011 में प्रक्षेपित होने के बाद अपने लक्ष्य पूरे करने से पहले ही विफल हो गए थे।

मुख्य बातें

• MMX जापान में 20 अक्टूबर को तनेगाशिमा से प्रक्षेपित हुआ। अमेरिका के पूर्वी हिस्से में उस समय 19 अक्टूबर था।
• JAXA का लक्ष्य 2031 में फोबोस से कम से कम 10 ग्राम सामग्री पृथ्वी पर लाना है।
• इडेफिक्स रोवर सतह का सर्वेक्षण करेगा। इसके बाद कोरिंग और गैस से नमूने जुटाने वाले उपकरणों का इस्तेमाल करते हुए अंतरिक्षयान अधिकतम दो बार उतरेगा।
• लौटाए गए कण यह समझने में मदद कर सकते हैं कि मंगल के चंद्रमा कैसे बने और पानी तथा कार्बनिक सामग्री सौरमंडल में कैसे फैली।
• वैज्ञानिकों का अनुमान है कि मंगल का मलबा कुल नमूने का करीब 1% हो सकता है।
• वापसी कैप्सूल के ऑस्ट्रेलिया में उतरने की उम्मीद है। इसके बाद नमूनों का जापान में अध्ययन किया जाएगा और उन्हें अंतरराष्ट्रीय स्तर पर साझा किया जाएगा।