পারসিভারেন্স রোভারের আদ্যোপান্ত

পারসিভারেন্স কিভাবে কাজ করবে?

১৮ই ফেব্রুয়ারী মঙ্গলে নামল নাসার রোভার পারসিভারেন্স। অভিযান মারস ২০২০। এটি পঞ্চম মঙ্গলরোবটযান। এর আগের রোভারগুলি – মারস পাথ ফাইন্ডার ( ১৯৯৭), স্পিরিট (২০০৪), অপরচুনিটি (২০০৪) এবং কিউরিসিটি (২০১২)। এর মধ্যে কিউরিসিটি এখনো জীবন্ত এবং পৃথিবীতে ডেটা পাঠাচ্ছে। প্রতিটি রোভার আগেরটি থেকে উন্নত এবং অনেক বেশী সক্ষম। আগের রোভারের সমস্যাগুলি সমাধান করে পরের রোভার মডেল তৈরী হয় সার্দান ক্যালিফোর্নিয়ার জেট প্রপালসন ল্যাবেরেটরীতে (জেপিএল)। প্রায় এক টনের কাছাকাছি ওজন। এস ইউ ভি গাড়ীর সাইজ। এটি চলমান ল্যাবেরটরি।

আগের রোভার মডেল, কিউরিসিটি যথেষ্ট উন্নত ছিল। কিন্ত অটোনোমি বা নিজে নিজে চলার “ব্রেইন” ছিল কম। বর্তমানে গত দশকে অটোনোমাস ভেহিকলে অভূতপূর্ব উন্নতির হয়েছে। টেসলা, এপল, গুগল এরা কি করে একটা গাড়ী নিজেই চলতে পারবে, তা নিয়ে প্রচুর নতুন প্রযুক্তি এনেছে। ফলে কর্মাশিয়াল অটোনোমাস টেকনোলজি পারসিভারেন্সে আছে। এর মানে হচ্ছে মঙ্গলের ধূলিঝড়, শীত গ্রীষ্ম, গর্তে পড়লে, পৃথিবী থেকে মানুষের ব্রেইন খাটিয়ে আর রোভারকে উদ্ধার করতে হবে না। যদিও বর্তমান রোভারের ব্রেইন ও খুব ছোট -মাত্র ৪ গিগাবাইটের ফ্ল্যাশ, ১২৮ মেগা মাইটের ডির‍্যাম, ৬৬ মেগা হার্জের স্পীড। প্রশ উঠতে পারে প্রায় একটন ওজনের রোভারের এত ছোট মেমরী বা মাথা কেন?

এর মূলকারন মঙ্গলের হিমেল ঠান্ডা। ওই প্রচন্ড ঠান্ডায় ইলেক্ট্রনিক্স চালাতে কৃত্রিম হিটিং দরকার। কারন অত ঠান্ডায় ইলেক্ট্রনিক্স জমে যাবে। মঙ্গলের গ্রীষ্মে বিষুব রেখায় ( ইকুয়েটরে) তাপমান ২০ সেন্টিগ্রেড উঠতে পারে। কিউরিসিটি রোভার গ্রীষ্মের দুপুরে কখনোসখনো ৪-৬ সেন্টিগ্রেড পায়। কিন্ত রাতে তাপমান -৭০ সেন্টিগ্রেডে নেমে যায়। শীতকালে দিনের বেলায় তাপমাত্রা থাকে -৩০ সেন্টিগ্রেডের নীচে। এছাড়া মঙ্গল পৃথিবীর থেকে ৬০% কম সূর্যরশ্মি পায়। ফলে খুব বেশী ঠান্ডা দেখলে রোভার হাইবারনেট করে। নইলে এনার্জি ক্রাইসিসে ভুগে কোলাপ্স করে যাবে। এর আগে স্পিরিট রোভারে এই ক্রাইসিস বার দুয়েক দেখা গেছে।

সমস্যা হচ্ছে ওই ইন্টারন্যাল হিটিং চালু রাখা – ইলেকট্রানিক্স চালাতে। এছাড়া মোটর এবং ইলেক্ট্রিক্যাল চালাতেও পাওয়ার দরকার। এই পাওয়ার আসবে কোত্থেকে? অনেকের ধারনা এটা আসবে রোভারের স্যোলার প্যানেল থেকে। স্যোলার প্যানেল থেকে বিদ্যুৎ শক্তি জমা হবে, লিথিয়াম ব্যাটারিতে। দিনের বেলায়। সেই ব্যাটারি পাওয়ারে চলবে রোভার। কিন্ত তা ঠিক না!

আগের রোভারের স্যোলার এক্সপেরিয়েন্স যাকে বলে ডিজাস্টারাস-বিপজ্জনক। বিজ্ঞানীরা দেখেছেন মঙ্গলে স্যোলার পাওয়ারের ওপর নির্ভর করলে বিরাট বিপদ। এর কারন মঙ্গলের ধুলোবালি। এই ধূলোতে প্যানেল প্রায় ঢেকে যায়। আবার ঝড় উঠলে প্যানেল পরিস্কার হয়। মঙ্গলে স্যোলার পাওয়ার হার্ভেস্ট করা টোটালি আনরিলায়েবল। একে শুধু গ্রীষ্মের দুপুরে কিছু পাওয়ার পাওয়া যায়-তাও যদি স্যোলার প্যানেল পরিস্কার থাকে!

 

সেই জন্য পারসিভারেন্স রোভারে আছে ১১০ ওয়াটের থার্মোইলেক্ট্রিক পাওয়ার জেনারেটর। যা চলে ৫ কিলো রেডিওএক্টিভ প্লুটোনিয়াম ওক্সাইডে। পাওয়ার তৈরী হয় সিবেক এফেক্টের জন্য। রেডিওএক্টিভ প্লুটোনিয়াম ওক্সাইড আলফা কনা বিকিরণ করে, এর কনটেইনারকে উচ্চতাপমাত্রায় রাখে। রোভারের বাইরে যেহেতু বিশাল ঠান্ডা-ওই গরম আর ঠান্ডার গ্রাডিয়েন্ট থেকে তৈরী হয় বিদ্যুৎ প্রবাহ। যার থেকে প্রায় সর্বোচ্চ ১১০ ওয়াট পাওয়া যায়। কিন্ত মঙ্গলের বুকে দিনে তাপমাত্রা বাড়লে এই প্রবাহ কমে যাবে। যেহেতু থার্মাল গ্রাডিয়েন্ট কম হবে। কিন্ত তখন আবার সোলার পাওয়ার জেনারেশন বেড়ে যাবে।

ফলে স্যোলার এবং থার্মাল মিলিয়ে পার্সিভারেন্সে মোটামুটি ধারাবাহিক পাওয়ার সোর্স রাখে। কিন্তু ওই ১১০ ওয়াট পাওয়ারে ১ টনের একটি গাড়িকে চালানো বেশ মুশকিল। থেমে থেমে চালাতে হয় (সমান ওজনের টেসলার গাড়ি চলে ২০,০০০ ওয়াটে)। ফলে রোভারের গতি খুব কম রাখতে হয়। প্রায় কয়েক সেন্টিমিটার সেকেন্ডে। সেই জন্য রোভার স্পিরিট ছ’বছরে ঘুরেছে মোটে সাত কিলোমিটার। অপরচুনিটি ১৫ বছরে চলেছে টোটাল ৪৬ কিলোমিটার।

এছাড়াও এবারের পার্সিভারেন্স রোভারের ছটি চাকার টায়ারে বৈচিত্র্য আনা হয়েছে। এদের টায়ার মানে টাইটেনিয়াম-এলুমিনিয়াল এলয়ের তৈরী। আগের সব রোভারের চাকা বসে যেত। কারন চাকার তলপৃষ্টে প্রচুর ড্যামেজ হয় দ্রুত। এর মূল কারন মঙ্গলে ভূপৃষ্টে প্রচুর এমন সব শীলা আছে যাদের মুখ বর্শার মতন সরু এবং সূক্ষ্ম। এবার রোভারের নিজের দৃষ্টি আছে বেশী-সে এইসব জায়গাগুলো এড়িয়ে যাবে-শুধু তাই না-তারা চাকার প্যাটার্ন এমন করা হয়েছে যে ওইসব বর্শামুখী শীলাগুলি ( শার্প রক) কোন ক্ষতি করতে পারবে না।

এবার আসি আসল প্রশ্নে। কিউরিসিটি রোভার চালু থাকতে, কেন পারসিভারেন্স রোভারকে মঙ্গলে ছাড়া হল? পারসিভারেন্সে কি আছে যা সিকিউরিটিতে নেই?
পার্সিভারেন্সের মূল উদ্দেশ্য মঙ্গলে অতীতে প্রাণ ছিল কি না তা খুঁজে বার করা। এর জন্য পারসিভারেন্স নেমেছে জেজেরো ক্রেটার বা জ্বালামুখে। যেখানে অতীতে ৩০-৪০ কিমি দীর্ঘ লেক বা হ্রদ ছিল। নদী ছিল। অতীতে সূর্যের তাপ ছিল ২৫% বেশী। মঙ্গলের বায়ূ ছিল আরো গভীর। ফলে বর্তমানে মঙ্গল যেমন শীতল, অতীতের মঙ্গল কিন্তু তা না। সেই গ্রহ ছিল পৃথিবীর থেকে হাল্কা ঠান্ডা। আজকের মঙ্গলের চেয়ে, সে অতীতের দিনে গড়ে ২০ ডিগ্রি বেশী গরম থাকত -প্রায় ১০ ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড ছিল গড়ে ( বিষুব রেখায়)। জল, মিথেন, এত কার্বন ডাই অক্সাইডে প্রাণ থাকবে না??

পারসিভারেন্স রোভারের মূল উদ্দেশ্য

মঙ্গলের বুকে আদিতে কোন জীবাণু কনা ছিল কিনা তা খুঁজে বার করা। কারন আগের রোভার অভিযানেই স্পষ্ট যে মঙ্গলের বুকে প্রাণ জন্মানোর জন্য যেসব জৈব অনু বা অর্গানিক মলিকিউল থাকার দরকার সবই আছে বা এককালে ছিল। অতীতে মঙ্গলে জলের নদী হ্রদ সব কিছুই ছিল। কারন আগের রোভার অভিযানগুলো প্রমাণ করেছে সেইসব রক বা শীলার অস্তিত্ব (যেমন হেমাটাইট) যারা জল ছাড়া জন্মাতে পারে না। সুতরাং পারসিভারেন্স প্রথমেই খুঁজবে পাথর, শীলার মধ্যে লুকিয়ে থাকা সেই সব অর্গানিক মলিকিউল যা প্রাণ ছাড়া তৈরী হতে পারে না। অর্থাৎ রকের মধ্যে বায়োসিগ্নেচার আছে কিনা। এর জন্যে পারসিভারেন্সে আছে তিনটি যন্ত্র-যা চলমান ল্যাবেরটরি। এক্সরে লিথোকেমিস্ট্রি, সুপারক্যাম এবং একটি নতুন যন্ত্র শার্লক– যা আল্ট্রাভায়োলেট রমন স্পেক্ট্রোস্কোপি। এই তিনটি যন্ত্র কিভাবে অতীতে প্রাণের সন্ধান করবে-তা নিয়ে সংক্ষেপে লিখছি।

দ্বিতীয় গুরুত্বপূর্ণ উদ্দেশ্য মঙ্গলে অক্সিজেন তৈরী করা। এটা করবে মক্সি বলে একটা যন্ত্র। মঙ্গলের কার্বন ডাই ওক্সাইড ভেঙে অক্সিজেন এবং কার্বন মনোক্সাইড তৈরী করবে মক্সি। তবে ঘন্টায় ১০-২০ গ্রামের মতন। কিন্ত এই পরীক্ষা সফল হলে, মক্সির ১০০ গুন বড় যন্ত্র পাঠানো হবে মঙ্গলে যা ঘন্টায় ২ কিলো অক্সিজেন তৈরী করবে। এই ভাবে দুই বছরে কয়েকশোটন অক্সিজেন তৈরী করে রাখবে যাতে ভবিষ্যতে যখন মঙ্গল থেকে পৃথিবীর বুকে রিটার্ন ফ্লাইটের দরকার হবে, তখন সেই অক্সিজেন ব্যবহার করা হবে। এটা নিয়েও সংক্ষেপে লিখছি।

প্রথমেই আসি রোভারের শার্লক নামক যন্ত্রটির কথায়। যা আল্ট্রাভায়োলেট রমন স্পেক্ট্রোস্কোপ। বোঝা যাক বায়োসিগনেচার খুঁজতে আল্ট্রাভায়োলেট রমন স্পেক্ট্রোস্কোপ কি করবে। শার্লক আসলে একই সাথে চলা দুটো ইন্সট্রুমেন্ট। এটি একই সাথে ২৪৮ ন্যানোমিটার আল্ট্রাভায়োলেট লাইটে ইমেজিং ( অর্থাৎ ফটো তোলা ) এবং ২৪৮ ন্যানো ফ্লুরোসেন্স স্পেক্ট্রোস্কোপি ( অর্থাৎ সেই ২৪৮ ন্যানোমিটার আল্ট্রাভায়োলেট লাইট অর্গানিক মলিকিউলগুলিকে এক্সাইট করে যে অন্য আলোক তরঙ্গে বিভাসিত হবে তা বার করবে)। কিন্তু ২৪৮ ন্যানোমিটার কেন?

কারন প্রোটিনের কার্বন -হাইড্রোজেন বন্ডিং ওই তরঙ্গ শোষণ করতে পারে। শার্লক যেটা দেখবে-সেটা হচ্ছে কোন রকের ১/১০ মিলিমিটারেরও ক্ষুদ্র জায়গায় যদি একই সাথে ছবি এবং স্পেক্ট্রোস্কোপ সাজেস্ট করে, সেখানে স্পেশাল বায়োমলিকিউল পাওয়া যাচ্ছে ( যেমন এমাইনো এসিড বা অন্য যেকোন বায়ো মনোমার) তাহলে বুঝতে হবে অতীতে প্রাণের অস্তিত্ব ছিল।

শার্লক ছাড়াও, আরো দুভাবে বায়ো সিগনেচার খুঁজবে রোভার। প্রথমটি সুপারক্যাম। সুপারক্যাম লেজার ইন্ডিসড ব্রেইকডাউন স্পেক্ট্রোস্কোপি বা লিবস। লিবস মানে কি? এর মানে ধরুন রোভারের ৫-৭ মিটার দূরে কোন রক বা শীলা আছে। সেখানে রোভারের যাওয়া সম্ভব না। সুপারক্যাম কি করবে? ১০২৪ আই আর বা ইনফ্রারেড লেজারবিম ছুঁড়ে মারবে সেখানে। যেখানে লেজারের উত্তপ্ত বীম পড়বে, খুব ছোট্ট জায়গায় ( চালের মতন ক্ষুদ্র), রক ভেপারাইজড হবে-হ্যা, শীলটি জ্যান্ত গলে বাষ্প হবে লেজারের উত্তাপে। তারপরে সুপারক্যাম ছুঁড়ে দেবে ৫৩২ ন্যানোমিটারের গ্রীন লেজার।

ভিজিবল বা দৃশ্যমান আলোর রমন স্পেক্ট্রোস্কোপির জন্য। এছাড়াও সুপার ক্যাম দৃশ্যমান এবং ইনফ্রারেড স্পেক্ট্রোস্কোপিও করবে। রমন , ভিজিবল এবং আই আর স্পেক্ট্রোস্কোপি সব কিছুই অর্গানিক বা জৈব অনুর অস্তিত্ব বুঝতে। মানে রক বা শিলা টুকরোটি যখন বাষ্পীভূত হবে তখন সেই রকে জমা হয়ে থাকা কোটি কোটি বছরের জৈব অনুগুলিও অহল্যার শাপমোচনের মতন বাষ্প হয়ে বেড়িয়ে আসবে। সেই বাষ্পের জৈব অনুগুলিই বলে দেবে ওই পাথরের মধ্যে জৈব অনু ছিল কি না।

এছাড়াও থাকছে এক্সরে লিথোকেমিস্ট্রি- এক্সরে আল্ট্রাভায়োলেটে লাইটের থেকে আরো ক্ষুদ্র তরঙ্গদৈর্ঘ্যে। এটি একই সাথে ক্রিস্টালের স্ট্রাকচার এবং অনুর গঠন বলে দেয়। কঠিন অবস্থায় জৈব অনুর গঠন জানতে এই ইনস্ট্রুমেন্টটি কাজে আসবে।

মক্সি বা অক্সিজেন তৈরীর যন্ত্রটি কিভাবে কাজ করবে?

মক্সি তৈরী করেছে বিশ্ববিখ্যাত এম.আই.টি বা ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিউট অব টেকনোলজি। মঙ্গলের আবহাওয়া খুব পাতলা, পৃথিবীর ১%। মানে পৃথিবী পৃষ্ঠে ৮০ কি.মি. উচ্চে বাতাস যত পাতলা, মঙ্গলগ্রহের সারফেসের বাতাস ততটা ঘন! এই বাতাসের ৯৬% কার্বন-ডাই-অক্সাইড।কার্বন ডাই অক্সাইডে দুটি অক্সিজেন পরমাণু আছে- যারা কিন্তু খুব শক্তভাবে কার্বন পরমাণুটাকে ধরে থাকে। মক্সি সলিড স্টেট ক্যাটালিসিস করে। কার্বন ডাই অক্সাইডকে চালান করে দিচ্ছে জার্কোনিয়া দিয়ে তৈরী ইলেক্ট্রোডের মধ্যে-এখানে কার্বন ডাই অক্সাইড ভেঙে তৈরী হচ্ছে কার্বন মনোক্সাইড এবং অক্সিজেন।

মক্সি খুবই ছোট স্কেলে অক্সিজেন তৈরী করে-মাত্র ১০-২০ গ্রাম ঘন্টায়। শুধু এটুকু করতেই ৩০০ ওয়াট পাওয়ার লাগে! আমি আগেই লিখেছি রোভারের রেডিওএক্টিভ পাওয়ার জেনারেটর মোটে ১১০ ওয়াট। তাহলে এত পাওয়ার পাবে কোথায়? কেন ? সোলার প্যানেল। কিন্ত তা গ্রীষ্মের দুপুর ছাড়া এত পাওয়ার জেনারেট করতে পারবে না! সব মিলিয়ে ১২০০ ঘন্টা সক্রিয় থাকবে মক্সি। কিন্ত ওইটুকু চালাতেই হয়ত ৫-১০ বছর কেটে যাবে। কারন ৩০০ ওয়াট পাওয়ার জমা করতে করতেই বেশ কয়েকদিন লাগবে। তারপর এক ঘন্টা হয়ত অক্সিজেন প্ল্যান্ট চলবে।

কিন্তু তাহলে মক্সির ১০০ গুন বড় যে অক্সিজেন জেনারেটর বানানোর কথা হচ্ছে মঙ্গল থেকে পৃথিবীতে ফেরার জন্য, তা কি করে সম্ভব হবে যেখানে ঘন্টায় দুই কিলো অক্সিজেন বানানোর প্ল্যান?? আরো গুরুত্বপূর্ণ এই যে একজন মানুষের দিনে ৫৫০ লিটার মানে ঘন্টায় প্রায় ৩০-৪০ গ্রাম অক্সিজেন লাগে। অর্থাৎ মক্সি যে অক্সিজেন তৈরী হবে তার একজন মানুষের জন্যও পর্যাপ্ত না এবং তাও তৈরী হবে শুধু গ্রীষ্মের দুপুরে? অতএব মঙ্গলে মানুষ গিয়ে অক্সিজেন পাবে কোথায় বা ফিরে আসার রকেটে জ্বালানিই বা তৈরী হবে কি করে?

সূর্যলোক বা স্যোলার প্যানেলের ভরসা করছেন না বিজ্ঞানীরা। ভবিষ্যতে ১০০ গুন বড় যে অক্সিজেন জেনারেশন প্ল্যান্ট মঙ্গলে বসানো হবে, তার জন্য দরকার ৩০ কিলোওয়াটের প্ল্যান্ট। সেটির জন্য সেই রেডিওএক্টিভ থামোইল্কট্রিক ব্যাটারিই লাগবে। কিন্তু অত বড় ব্যাটারি মহাকাশযানে পাঠাবে কি করে?

সমাধান। যদি মঙ্গলেই পাওয়া যায় রেডিওএক্টিভ রক। তাহলেই উপনিবেশ বানানোর পথ পোয়াবারো। কিন্তু শুধু সূর্যালোকের ভরসায়, মঙ্গলে মানুষ কেন, রোবট পাঠানোও অসম্ভব।

ক্ষুদ্র হেলিকপ্টার ইনজেনুইটি

রোভারের সাথে মার্স ২০২০ অভিযানে আছে একটা ক্ষুদ্র হেলিকপ্টার ইনজেনুইটি। ওজন মোটে দুকিলো। চলে সোলার পাওয়ারে। ব্যাটারি ফুল চার্জ হলে উড়বে মোটে ৯০ সেকেন্ড। মঙ্গলে হেলিকপ্টার চালানো খুব কঠিন কাজ। কারন পৃথিবীর তুলনায় মঙ্গলের বায়ুমণ্ডল মোটে ১%। অন্যদিকে মঙ্গলে গ্র্যাভিটি ৬০% কম।

ফলে হেলিকপ্টারে ব্লেডগুলি এত বড় হতে হবে যাতে পৃথিবীর তুলনায় এটলিস্ট ৪০গুন বেশী থ্রাস্ট তৈরী হয়। এদিকে সেটা চালাতে শক্তি লাগবে তো? পাওয়ার নেই রোভারে। ফলে স্যোলার ব্যাটারি ভরসা। এদিকে ব্যাটারির ওজন বেশী হয়ে গেলে মুশকিল। তারপরে আগেই বলেছি গ্রীষ্মের দুপুর ছাড়া মঙ্গলে স্যোলার ভাল চলে না। ফলে ইনজেনুইউটি একটা এক্সপেরিমেন্ট- এক্সপ্লোরেশনের কাজে খুব বেশী আসবে না। কারন দশদিন চার্জ দিলে একদিনে এক মিনিট চলবে।

তবে আমরা আশায় আছি। অতীতে মঙ্গলে প্রান ছিল, আশা করা যায় এই বছরই আবিস্কার হবে। হলে তা হবে পৃথিবীর বৃহত্তম বৈজ্ঞানিক আবিস্কার।

---

মঙ্গলগ্রহে বসতিস্থাপনের সম্ভাবনা কতটুকু এবং সেটা কিভাবে সম্ভপর হতে পারে, এ নিয়ে দেখুন Think Bangla‘র এই ভিডিওটি –