நாசா - இஸ்ரோ கூட்டு முயற்சி; நிசார் செயற்கைக்கோள் ஏன் முக்கியமானது?

புவி கண்காணிப்பு செயற்கைக்கோள்கள் இப்போதெல்லாம் சாதாரணமாகிவிட்டன, பல்வேறு நோக்கங்களுக்காக நாடுகள் அவற்றை விண்வெளியில் வழக்கமாக நிலைநிறுத்தி வருகின்றன. ஆனால், இந்திய விண்வெளி ஆராய்ச்சி நிறுவனம் (இஸ்ரோ) புதன்கிழமை மாலை விண்ணில் செலுத்தவிருக்கும் செயற்கைக்கோள் சாதாரணமாக இல்லை. இது ஒன்றரை தசாப்தங்களுக்கும் மேலாக உருவாக்கப்பட்டு வரும் ஒரு செயற்கைக்கோள். மேலும், இஸ்ரோவும் அதன் அமெரிக்கக் கூட்டாளியான நாசாவும் இணைந்து உருவாக்கிய முதல் செயற்கைக்கோள் இதுவாகும். இதனால்தான் இதற்கு ‘நிசார்’ NISAR (NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar) என்று பெயரிடப்பட்டுள்ளது.

ஆங்கிலத்தில் படிக்க:

‘நிசார்’ பல காரணங்களுக்காக சிறப்பு வாய்ந்தது. விண்ணில் நிலைநிறுத்தப்பட்டதும், இது விண்வெளியில் உள்ள மிக சக்திவாய்ந்த புவி கண்காணிப்பு செயற்கைக்கோளாக இருக்கும். மேலும், பல்வேறு துறைகளில் ஆராய்ச்சியை எளிதாக்கும் தரவுகளையும், உயர் தெளிவுத்திறன் கொண்ட படங்களையும் உருவாக்கும். வெவ்வேறு அலைவரிசை பேண்ட்களில் (frequency bands) செயல்படும் இரண்டு செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்களைக் (Synthetic Aperture Radars - SARs) கொண்ட முதல் செயற்கைக்கோள் இதுவாகும். இது ஒரு தொழில்நுட்ப சாதனையாகும். இது அதை மிகவும் சக்திவாய்ந்ததாகவும், பயனுள்ளதாகவும் ஆக்கியுள்ளது. இது இதுவரை உருவாக்கப்பட்ட செயற்கைக்கோள்களில் மிகவும் விலை உயர்ந்ததும் ஆகும்.

இரட்டை செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள் (எஸ்.ஏ.ஆர் - SARs)

நிசாரின் தனித்துவமானது அதில் பொருத்தப்பட்டுள்ள இரண்டு செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள் ஆகும். ரேடார்கள் - நாம் அறிந்த பெரிய தட்டு வடிவிலான ஆன்டெனாக்கள் - மைக்ரோவேவ் அல்லது ரேடியோ அலைகள் போன்ற புலப்படாத மின்காந்த அலை நிறமாலையில் சமிக்ஞைகளை அனுப்பி, பொருட்களிலிருந்து திரும்பி வரும் சமிக்ஞைகளைச் சேகரிக்கும் கருவிகள் ஆகும். திரும்பி வரும் சமிக்ஞைகள் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டு, அந்தப் பொருளைப் பற்றிய பல்வேறு தகவல்கள் திரட்டப்படுகின்றன. அதாவது, ரேடாரிலிருந்து அதன் தூரம், அது நகர்ந்தால் அதன் வேகம், மற்றும் பொருளின் அமைப்பு, தன்மை அல்லது பிற பண்புகள் போன்றவற்றை அறியலாம். பொதுவாக, தட்டு ஆன்டெனா எவ்வளவு பெரியதாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு அதிகமான தகவல்கள் திரும்பி வரும் சமிக்ஞைகளிலிருந்து சேகரிக்கப்படும்.

இமேஜிங் ரேடார்கள், திரும்பி வரும் சமிக்ஞைகளைப் பயன்படுத்தி பொருளின் ஒரு படத்தை உருவாக்குகின்றன. செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள் ஒரு சிறப்பு வகை இமேஜிங் ரேடார் ஆகும். அவை விண்வெளியில் நிலைநிறுத்தப்படுகின்றன. அங்கு தரையில் நிறுவப்பட்டதைப் போன்ற பெரிய தட்டு போன்ற ரேடார்களை அனுப்ப முடியாது. இரட்டை செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள் இந்த வரம்பை, பெரிய தரை ரேடார்களின் சக்தி மற்றும் தெளிவுத்திறனைப் பிரதிபலிக்கும் அதிநவீன தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் அல்காரிதம்களைக் கொண்டு ஈடுசெய்கின்றன.

உதாரணமாக, நாசாவால் வெளியிடப்பட்ட தகவலின்படி, நிசாரின் 12 மீட்டர் விட்டம் கொண்ட ஆன்டெனா, 20 கி.மீ விட்டம் கொண்ட ஒரு சாதாரண தரை ஆன்டெனா உருவாக்கும் தெளிவுத்திறனுடன் ஒப்பிடக்கூடிய படங்களை உருவாக்கும் திறன் கொண்டது.

தற்போது பல செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள் பொருத்தப்பட்ட செயற்கைக்கோள்கள் விண்வெளியில் நிலைநிறுத்தப்பட்டுள்ளன. இஸ்ரோவின் ரிசாட் (RISAT) (Radar Imaging Satellites) தொடர் செயற்கைக்கோள்கள், இப்போது இ.ஓ.எஸ் (EOS) தொடர் என மறுபெயரிடப்பட்டுள்ளன, செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்களைக் கொண்டுள்ளன. இஸ்ரோவின் கார்டோசாட் (Cartosat) அல்லது ஓசன்சாட் (Oceansat) போன்ற சில புவி கண்காணிப்பு செயற்கைக்கோள்கள் செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள் பயன்படுத்துவதில்லை.

அபூர்வமான படங்கள்

நிசாரின் சக்தி, அதில் உள்ள இரண்டு செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்களிலிருந்து வருகிறது. ஒன்று L-பேண்ட் அலைவரிசையிலும், மற்றொன்று S-பேண்ட் அலைவரிசையிலும் செயல்படுகிறது. இவை இரண்டும் ஒரே இடத்தில் ஒரே நேரத்தில், பரஸ்பரம் உதவும் விதத்தில் படங்களை எடுக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இதன் மூலம் இதுவரை சாத்தியமில்லாத ஒரு விரிவான பார்வையை பூமியைப் பற்றி அளிக்கின்றன. L-பேண்ட் மற்றும் S-பேண்ட் ரேடார்கள் இரண்டும் மேகங்கள், புகை, மழை அல்லது மூடுபனி வழியாகப் பார்க்க முடியும். இதன் மூலம் அனைத்து வானிலைகளிலும், பகல் மற்றும் இரவு முழுவதும் பூமியின் வடிகட்டப்படாத பார்வையைப் பெற முடியும்.

அவற்றின் வெவ்வேறு அலைநீளங்கள், மேற்பரப்பில் உள்ள வெவ்வேறு வகையான விவரங்களைப் படம் பிடிக்க உதவுகின்றன. அதிக அலைநீளம் கொண்ட மைக்ரோவேவ்களைப் பயன்படுத்தும் L-பேண்ட் செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள், மரங்களின் பரப்பு அல்லது தாவரங்கள், மற்றும் மணல் அல்லது பனிக்கட்டிகள் வழியாகவும் நன்றாக ஊடுருவ முடியும். எனவே, இது மேற்பரப்பு ஏற்ற இறக்கங்களின் நுண்ணிய விவரங்களைப் படம்பிடிக்க முடியும். உதாரணமாக, அடர்ந்த வனப்பகுதியின் வழியாகப் பார்த்து, கீழே உள்ள தரையை வரைபடமாக்க முடியும். மரங்களின் தண்டு பயோமாஸை அளவிட முடியும், இது கார்பன் இருப்பை மதிப்பிடுவதற்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

குறுகிய அலைநீளம் கொண்ட S-பேண்ட் செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள், அவ்வளவு ஆழமாகச் செல்ல முடியாது, ஆனால், பயிர் நிலங்கள் அல்லது நீர்நிலைகள் போன்ற பெரிய அம்சங்களைப் படம்பிடிப்பதில் சிறந்தது. இது சோயாபீன், சோளம், கரும்பு போன்ற பயிர்களைக் கண்காணித்து, அவற்றின் வெவ்வேறு வளர்ச்சி மற்றும் முதிர்ச்சி நிலைகள் பற்றிய தகவல்களை வழங்க முடியும். இந்த கண்காணிப்பு குறிப்பாக இந்தியா மீது கவனம் செலுத்தும்.

அதே சமயம், L-பேண்ட் செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள் உயரமான மரங்கள் மற்றும் அடர்ந்த காடுகளைக் கண்காணிக்க உதவும். இதன் கண்காணிப்பு கவனம் மேற்கு அமெரிக்கா, அமேசான் மழைக்காடுகள், அண்டார்டிகா, கிரீன்லாந்து மற்றும் வடக்கு அலாஸ்கா ஆகிய பகுதிகளைக் குறிக்கோளாகக் கொண்டிருக்கும். இரண்டும் இணைந்து செயல்படும்போது, S-பேண்ட் ரேடார் மரங்களின் மேல்தளத்தைப் பற்றிய நல்ல விவரங்களைப் பெற முடியும், அதே சமயம் L-பேண்ட் செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள் கீழே ஊடுருவி, மறைந்திருப்பதை வரைபடமாக்க முடியும். இது கண்காணிக்கப்படும் பகுதியின் ஒரு விரிவான படத்தைக் கொடுக்கிறது.

உதாரணமாக, S-பேண்ட் மற்றும் L-பேண்ட் செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்களை இரண்டு தனித்தனி செயற்கைக்கோள்களில் இருந்து பெறும் தரவை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம் இது போன்ற படங்களைப் பெறுவது சாத்தியமில்லை. அந்த செயற்கைக்கோள்கள் ஒரே இடத்தைப் ஒரே நேரத்தில் பார்க்காது, அவற்றின் கண்காணிப்புக்கு இடையில் நடக்கும் மாற்றங்கள் தவறவிடப்படும். நிசாரில், இரண்டு செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்களும் ஒத்திசைந்து செயல்படவும், ஒன்றுக்கொன்று உதவுமாறும் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த செயற்கைக்கோள் தினமும் 80 TB தரவை உருவாக்கும், இது தற்போதுள்ள எந்தவொரு புவி கண்காணிப்பு அமைப்பையும் விட மூன்று மடங்கு அதிகமாகும்.

இரண்டு செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்களை ஒரே செயற்கைக்கோளில் வைப்பது ஒரு பெரிய பொறியியல் சவாலாக இருந்தது. நிசார் தயாராக இவ்வளவு காலம் எடுத்ததற்கு இதுவே முக்கிய காரணம். இரண்டு ரேடார்களுக்கும் அவற்றின் குறிப்பிட்ட வன்பொருள்கள் தேவைப்படுகின்றன. மேலும், ஒன்றோடு ஒன்று தலையிடாமல் அவற்றின் சமிக்ஞை செயலாக்க திறன்களை ஒருங்கிணைக்க அதிநவீன பொறியியல் தேவைப்பட்டது.

இந்தியா - அமெரிக்கா ஒத்துழைப்பு

இது செலவுகளையும் கணிசமாக அதிகரித்தது. அதனால்தான் இரண்டு முன்னணி விண்வெளி நிறுவனங்களுக்கு இடையேயான ஒத்துழைப்பு ஒரு நல்ல யோசனையாக இருந்தது. L-பேண்ட் செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள், 12 மீட்டர் ஆன்டெனா மற்றும் ஜி.பி.எஸ் கட்டுப்பாடு உட்பட பல பிற கூறுகள் மற்றும் அமைப்புகள் நாசாவிலிருந்து வந்தன. அதேசமயம் இஸ்ரோ S-பேண்ட் செயற்கை துளைத்திறன் ரேடார்கள், ராக்கெட் மற்றும் விண்கலம் மற்றும் அதன் துணை அமைப்புகளை வழங்கியது, மற்றும் ஏவுதலையும் மேற்கொள்ளும். நாசா மற்றும் இஸ்ரோ ஆகிய இரண்டும் தங்களது சொந்த தரை நிலையங்களிலிருந்து செயற்கைக்கோள் நடவடிக்கைகளை நிர்வகிக்கும். மொத்த முதலீட்டில், நாசா சுமார் $1.16 பில்லியனை வழங்கியுள்ளது, அதேசமயம் இஸ்ரோ $90 மில்லியனை வழங்கியுள்ளது.

நிசார் போன்ற ஒரு திட்டத்தின் கருத்து 2007-ல் உருவானது, அப்போது ஒரு அமெரிக்கக் குழு, நிலம், பனி அல்லது தாவரப் பரப்புகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களை ஆய்வு செய்ய ஒரு விண்வெளி திட்டத்தை பரிந்துரைத்தது. இந்த திட்டம் நிலநடுக்கங்கள், நிலச்சரிவுகள் மற்றும் எரிமலைகளைப் பற்றிய ஆய்வுகளை எளிதாக்குவதற்காக மேற்பரப்பு சிதைவு கண்காணிப்பை மேற்கொள்ளவிருந்தது. அதோடு, காலநிலை மாற்றம், உலகளாவிய கார்பன் சுழற்சி, தாவரங்கள், பயோமாஸ் மற்றும் பனிப்பரப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் பற்றிய ஆய்வுகளுக்கு உதவும் கண்காணிப்புகளையும் செய்யவிருந்தது.

நாசா 2008-ல் இந்த திட்டத்தில் பணிபுரியத் தொடங்கியது. நாசா திட்டத்தின் முதன்மை நோக்கத்திற்குத் துணை புரியும் அறிவியல் ஆய்வுகள் மற்றும் பயன்பாடுகளை இஸ்ரோ அடையாளம் கண்டபோது, நான்கு ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு இஸ்ரோ இந்தத் திட்டத்தில் இணைந்தது. நாசாவும் இஸ்ரோவும் இதற்கு முன்பு ஒத்துழைத்திருந்தன - இஸ்ரோவின் சந்திரயான்-1-ல் நாசாவின் ஆய்வுக்கருவி ஒன்று இருந்தது - ஆனால், ஒரு விண்வெளி திட்டத்தை ஒருபோதும் கூட்டாக உருவாக்கி அல்லது செயல்படுத்தவில்லை. இந்த இரண்டு நிறுவனங்களும் 2014-ல் நிசார் பற்றிய ஒப்பந்தத்தில் கையெழுத்திட்டன, அன்று முதல் இந்த திட்டத்தை உருவாக்குவதில் ஈடுபட்டுள்ளன.

நிசார் ஏவுதல், இரண்டு நாடுகளும் விண்வெளி குறித்த ஒரு உத்தி கூட்டாண்மையில் நுழைந்துள்ள நேரத்தில் வருகிறது. மனிதர்களை மீண்டும் சந்திரனுக்கு அனுப்ப நாசாவின் ஆர்ட்டெமிஸ் திட்டத்துடன் நெருக்கமாக தொடர்புடைய விண்வெளி ஆய்வில், அமெரிக்கா தலைமையிலான ஒரு கூட்டணியான ஆர்ட்டெமிஸ் உடன்படிக்கைகளில் இந்தியா கையெழுத்திட்டுள்ளது. நாசா மற்றும் இஸ்ரோ மனித விண்வெளிப் பயண ஒத்துழைப்புக்கான ஒரு மூலோபாய கட்டமைப்பையும் உருவாக்கியுள்ளன. அதன் முதல் விளைவுகளில் ஒன்று, சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்திற்கான நாசாவால் எளிதாக்கப்பட்ட ஆக்ஸியோம்-4 தனியார் பயணத்தில் சுபான்சு சுக்லாவின் பங்கேற்பு ஆகும்.