स्पेस एलिवेटर

• स्पेस एलिवेटर एक कल्पित लिफ्ट संरचना है जो पृथ्वी की सतह से अंतरिक्ष तक पहुँचने की परिकल्पना करता है
• ऊपर चढ़ते समय बादल, जानवर, विमान और मौसमीय घटनाएँ जैसी विभिन्न ऊँचाइयों की विशेषताओं को समझाया गया है
• वायुमंडल को ट्रोपोस्फीयर, स्ट्रैटोस्फीयर, मेसोस्फीयर और थर्मोस्फीयर में बाँटते हुए प्रत्येक ऊँचाई पर वायुमंडलीय वातावरण को दिखाया गया है
• स्पेस एलिवेटर को साकार करने के लिए बहुत मजबूत केबल की आवश्यकता होने का उल्लेख किया गया है
• ऊँचाई बढ़ने पर अनुभव होने वाली घटनाओं और मानव तथा तकनीक को पार करने वाली मुख्य चुनौतियों को दृश्यात्मक तरीके से समझाया गया है

---

स्पेस एलिवेटर परिचय

‘Space Elevator’ की कल्पना पृथ्वी की सतह को अंतरिक्ष तक सीधा जोड़ने वाली एक ऊर्ध्वाधर लिफ्ट के रूप में की गई है। इसमें विभिन्न ऊँचाइयों की विशेषताएँ, प्राकृतिक घटनाएँ और तकनीकी चुनौतियाँ प्रस्तुत की गई हैं।

ऊँचाई के अनुसार प्रमुख वनस्पति/जीव, उपकरण और घटनाएँ

• गेम के तौर पर धरातल से अंतरिक्ष तक प्रत्येक फ्रेम में जानवर-पौधे (pigeon, snow leopard, Himalayan jumping spider आदि), विमान (Bleriot XI, SR-71, Bell X-1 आदि), और मौसमीय घटनाएँ (cumulus cloud, cirrus cloud, jet stream आदि) दिखाई देती हैं
• ऊँचाई बढ़ने पर तापमान में गिरावट, ऑक्सीजन की कमी, वायुदाब में कमी जैसे वायुमंडलीय बदलाव होते हैं
• हर ऊँचाई पर सबसे ऊँची उड़ान वाले जीव, विमान और गुब्बारे आदि के मानव और प्राकृतिक चरम रिकॉर्ड बताए गए हैं
• उदाहरण के लिए, white stork, Himalayan jumping spider और Rüppell’s vulture जैसी प्रजातियाँ ऊँचाई पर उड़ान भरने में सक्षम हैं

वायुमंडल की संरचना और विशेषताएँ

• ट्रोपोस्फीयर: सबसे निचली वायुमंडलीय परत, जहाँ धरातलीय मौसम की अधिकांश स्थितियाँ और 99% जलवाष्प मौजूद रहता है
• स्ट्रैटोस्फीयर: इसमें ओज़ोन परत स्थित है, और तापमान फिर बढ़ने लगता है
• मेसोस्फीयर: यहाँ वायुदाब कम होता है और अधिकतर उल्काएँ यहीं नष्ट हो जाती हैं। यह सबसे ठंडा क्षेत्र है
• थर्मोस्फीयर: इसे अंतरिक्ष की सीमा माना जाता है; तापमान बहुत ऊँचा होता है, लेकिन अणुओं की दूरी अधिक होने से उसका अनुभव कठिन होता है। Kármán line (100 km) को अंतरिक्ष की शुरुआत के रूप में पहचाना जाता है

तकनीकी और प्राकृतिक चरम रिकॉर्ड और घटनाएँ

• अधिकतम ऊँचाई वाली उड़ान: Perlan II (ग्लाइडर), NASA Helios (विमान), Felix Baumgartner (सर्वोच्च ऊँचाई फ्री फॉल), Alan Eustace (स्काईडाइविंग रिकॉर्ड)
• सबसे तेज़ उड़ान यान: SR-71, NASA X-43 जैसे उदाहरण दिए गए हैं
• ऊँचाई के अनुसार दुर्लभ घटनाएँ: sprites, blue jet (उच्च-ऊँचाई बिजली), aurora, pearl cloud, glowing cloud आदि की व्याख्या की गई है
• मानवीय रिकॉर्ड: Jospeh Kittinger, Project Excelsior के उच्चतम ऊँचाई फ्रीफॉल का वर्णन
• विशेष घटनाएँ: ‘Death Zone’, अम्स्ट्रॉन्ग सीमा, ऊँचाई के साथ पानी के क्वथनांक में बदलाव, और ट्रोपोस्फीयर की ऊपरी परत में दबाव तथा ऑक्सीजन की कमी की जानकारी

स्पेस एलिवेटर और भविष्य की अंतरिक्ष यात्रा

• स्पेस एलिवेटर की अवधारणा कि इसे वास्तविक वैज्ञानिक शोध का विषय माना जाता है, यह रेखांकित किया गया है
• यदि सफल होता है, तो यह मौजूदा रॉकेट तरीके की तुलना में सस्ती और सुरक्षित अंतरिक्ष पहुँच दे सकता है
• वास्तविक चुनौतियों में पर्याप्त मज़बूत केबल सामग्री का विकास और तकनीकी क्रियान्वयन प्रमुख मुद्दे हैं
• फिलहाल यह अभी भी काल्पनिक अवधारणा है, लेकिन भविष्य की अंतरिक्ष यात्रा के तरीके को बदलने की आशा रखता है

निष्कर्ष

धरती की सतह से शुरुआत करके क्रमशः वायुमंडल को पार करते हुए अंतरिक्ष तक प्रत्येक ऊँचाई पर मानव, वनस्पति/जीव, उपकरण और मौसमीय घटनाओं के बीच परस्पर क्रिया को दृश्य रूप से रोचक ढंग से समझाया गया है

स्पेस एलिवेटर की कल्पना के आधार पर, चरम वातावरण, वर्तमान तकनीक और प्राकृतिक रिकॉर्ड तथा भविष्य की अंतरिक्ष यात्रा की दृष्टि को संक्षेप में एकत्रित किया गया है

[GN⁺]

Hacker News टिप्पणी

• अंतरिक्ष सच में पृथ्वी से हमारी कल्पना से कहीं ज्यादा करीब होने का एहसास कराता है। रहने लायक वायुमंडलीय परत पृथ्वी के आकार की तुलना में बेहद पतली है। उदाहरण के लिए, करीब 100 किलोमीटर की दूरी कई बड़े शहरों की दूरी से भी कम हो सकती है—पूरा दिन साइकिल चलाकर तय की जा सकने वाली दूरी। शहर के बीच से गुजरने वाली बस से थोड़ा आगे जाएँ तो हवा खत्म होने लगती है। करीब 15 किमी जॉगिंग/हाइकिंग करने पर स्ट्रैटोस्फियर तक पहुँच सकते हैं। जिस ऊँचाई को हम ऊँचा समझते हैं, उस पर उड़ता जेट शायद घर या स्टेडियम से भी ज्यादा दूर नहीं लगेगा। इस दृष्टिकोण से पृथ्वी के मैप को देखें तो सांस लेने लायक रहने वाली परत कितनी पतली है, यह तुरंत समझ आता है।

  • क्लासरूम के ग्लोब को देखें तो पृथ्वी का atmosphere उस पर चिपकी पतली कागज़ी कोटिंग जैसा लगता है।
  • ऊपर जाना कठिन लगता है, लेकिन सच में ऊपर चढ़ना अपेक्षाकृत आसान है; मुश्किल यह है कि साथ ही पर्याप्त साइड वेग देकर ऑर्बिट में टिके रहना।
  • यह भी आश्चर्यजनक है कि समुद्र उतने गहरे नहीं होते। पहले लगता था कि ocean बहुत गहरे हैं, लेकिन मारियाना ट्रेंच भी पृथ्वी की त्रिज्या का सिर्फ 0.2% ही है, और average ocean depth लगभग 0.05% के आसपास है।
  • अगर अफ्रीका विश्व की बड़ी ताकतों के हाथ में होता, तो किलिमंजारो एक अच्छा rocket launch site हो सकता था। करीब 3 मील की अतिरिक्त ऊँचाई से fuel saving मिलती, और स्ट्रैटोस्फियर से शुरुआत करने पर कम ईंधन में atmosphere पार किया जा सकता। सच में यह Scaled Composites और Virgin Galactic के उसी approach जैसा है, जहाँ उन्होंने बड़े cargo aircraft का इस्तेमाल किया था। फर्क बस इतना कि इसमें free-fall में सही launch timing मिलाने की जरूरत नहीं पड़ती, इसलिए ज्यादा convenient है।
  • ऊपर चढ़ना खुद में बहुत कठिन नहीं; असली कठिनाई उसी समय पर्याप्त orbital velocity निकालना है।

• ऑरोरा के मामले में, particles सीधे सूर्य से आकर पृथ्वी के atmosphere के atoms को excite कर रोशनी नहीं बनाते। जब solar wind पृथ्वी के magnetosphere tail को compress करती है, तो magnetic reconnection होता है और उसी दौरान particles accelerate होकर पृथ्वी की ओर बढ़ते हुए atmosphere में घुसते हैं, जिससे light निकलती है। यानी solar wind सीधे ऊर्जा नहीं देती; ऊर्जा पहले magnetic field में store होकर बाद में release होती है।

  • ऑरोरा की चर्चा में अगर space tornado (स्पेस टॉर्नैडो) छोड़ दें तो अधूरा लगता है। इसे समझाने के लिए जरूरी नहीं, लेकिन phenomenon बहुत शानदार है इसलिए mention करना चाहता हूँ। space tornado विकी
  • अंत में solar wind ऑरोरा की energy source है, लेकिन यह सिर्फ “solar wind atmosphere को मारती है” जैसा नहीं। यह ऊर्जा पहले पृथ्वी के magnetosphere की magnetic field में डालती है, और reconnection के समय वही energy particles को दे कर aurora बनाती है।

• यह प्रोजेक्ट बहुत ही इंप्रेसिव था। स्क्रॉल करते-करते पढ़ता ही रह गया। किसी भी जिज्ञासु उम्र के बच्चे के लिए यह world-changing experience बन सकता है। creator का बहुत-बहुत शुक्रिया। बस, “buy me a coffee” का payment method PayPal या Apple Pay जैसा आसान नहीं, क्योंकि कार्ड या बैंक डिटेल सीधे भरने पड़ते हैं, यह खटकता है।

  • PayPal और Apple Pay की फीस काफी ऊँची हैं; credit card अपेक्षाकृत सस्ता और bank transfer लगभग free है। ज़्यादातर users इस फर्क को या तो समझते नहीं या care नहीं करते। यानी पैसा बीच के intermediaries तक ज्यादा पहुँचता है।
  • वास्तव में PayPal से पेमेंट करते समय भी card या बैंक डिटेल दर्ज करनी पड़ती है। Link जैसा कोई online wallet PayPal से ज्यादा आसान payment दे सकता है।

• Caproni ca 161 बाइप्लेन का जिक्र आया तो मैंने verify किया। 1938 में इटली के Mario Pezzi ने electrically heated pressure suit, sealed helmet और pressure cabin के साथ 17,083m तक propeller aircraft उड़ाया था। उसके बाद शायद लगभग किसी ने mention नहीं किया और data खोजने में भी कठिनाई होती है। Mario Pezzi विकी, प्रेशर सूट image, अतिरिक्त image, प्रेशर चैम्बर के अंदर

  • आज पहली बार पता चला कि रोज़ाना atmosphere में गिरने वाले meteoroids की मात्रा 48 टन से ज्यादा है। space elevator शायद SF जितना impossible नहीं, लेकिन practical दुनिया में अभी भी सपना ही लगता है। अपने वज़न को संभालने वाला कोई cable मौजूद नहीं। atmosphere में cable और elevator को stable तरीके से maintain करने का तरीका भी अभी अज्ञात है। चाँद पर gravity, air और debris risk कम हैं, इसलिए संभावना थोड़ी बेहतर दिखती है, लेकिन वहाँ actual आवश्यकता काफी कम हो जाती है।
  • space elevator भौतिकी के मूल नियमों का उल्लंघन नहीं करता, लेकिन वास्तविक निर्माण के लिए उपयुक्त सामग्री होगी या नहीं, यह अस्पष्ट है। इसे अपना वजन, elevator का वजन और अतिरिक्त cable mass—सब कुछ—साथ में उठाने के लिए tensile strength और thermal durability दोनों चाहिए। टूटने की स्थिति में विशाल stored energy के कारण पूरी दुनिया को भारी नुकसान हो सकता है, इसलिए risk भी बहुत बड़ा है। सिर्फ ज़रूरी strength पर्याप्त नहीं; real उपयोग के लिए कई गुना safety factor चाहिए और ऐसी durability कि मामूली दुर्घटनाओं में भी आसानी से न कटे। इन सभी गुणों को एक साथ पूरा करने वाली material की मौजूदगी ही unclear है। सिर्फ इसलिए कि surface पर physics violate नहीं हो रही, वास्तविकता में संभव होने की गारंटी नहीं मिलती।
  • चंद्रमा की धीमी rotation उल्टा एक drawback है। परिणामस्वरूप tether को L1 तक जोड़ना होगा, यानी पृथ्वी से 20,000 km ज्यादा लंबा, कुल लगभग 56,000 km का elevator चाहिए। जबकि mass driver यानी cannon-shot approach कहीं ज़्यादा efficient है।
  • पृथ्वी पर शायद ही संभव हो, लेकिन Mars पर Zylon या M5 जैसे fibers और Moon पर Kevlar से space elevator बनाया जा सकता है। सच में अनुमान है कि lunar space elevator की संभावित लागत NASA के SLS mobile launch vehicle से भी कम हो सकती है। M5 fiber विकी, Lunar space elevator report (pdf), NASA ऑडिट रिपोर्ट (pdf)
  • अगर foundation ही ऐसे सामग्री और unsolved engineering challenges पर हो जो practically उपलब्ध नहीं, तो यह लगभग उसी तरह का है जैसे Alcubierre drive—सिर्फ theory में संभव।
  • एक और समस्या: space elevator खुद potential weapon platform बन सकता है। ऊपर से पत्थर गिराकर दुश्मन को बहुत नुकसान पहुँचाया जा सकता है। किसी अधिनायकवादी राज्य ने तो शायद निर्माण से पहले ही इसे destroy करने की कोशिश की होती। और अगर high altitude पर टूट गया, तो वह हिस्सा बहुत ज़्यादा force से जमीन पर loop की तरह झपटते हुए तबाही कर सकता है। ऐसे risks के कारण यह और दूर लगता है।

• neal.fun का stimulation-clicker गेम मजेदार लगा।

  • मैंने lunch break में बिना cheating के पूरा कर लिया। सच में चौंका देने वाला था!
  • करीब आधा घंटा आसानी से निकल गया।
  • यह गेम जल्दी ही addictive हो जाता है, इसलिए सतर्क रहें। xdotool का उपयोग avoid करना बेहतर है।

• इस page से इतना मज़ा आया कि donation कर दिया। शुरुआत में लगा था कि शायद यह वास्तविक GEO (geostationary orbit) यानी अंतिम लक्ष्य तक implement होगा, लेकिन practically page को 420x scale करना पड़ेगा और यह भी अनिश्चित है कि browser संभाल पाएगा या नहीं।

  • इसी साइट का Size of Space भी recommend करता हूँ। पूरी solar system को स्क्रॉल करने वाला Solarwalk और “अगर Moon सिर्फ 1 pixel होता” concept वाला If the Moon Were Only One Pixel भी है। संबंधित HN discussions भी शेयर किए हैं: 4 महीने पहले, 6 साल पहले, 3 साल पहले
  • हकीकत में GEO अंत नहीं है; उसके बाद भी extend कर counterweight जोड़ना पड़ता है, तभी नीचे के weight के साथ balance बना रहता है और पूरी structure कायम रहती है।
  • सच में यह realistic/ practical idea नहीं लगता, इसलिए इसे मैं ज़्यादा एक मज़ेदार गणितीय thought experiment मानता हूँ।

• Irritation के साथ Fahrenheit से Celsius बदलने के लिए क्लिक किया, और तुरंत convert होते देखकर दंग रह गया/गई।

  • मेरे browser में पहले से ही Celsius default सेट था।
  • मैंने भी वही तरीका आज़माया। “यह site कितनी अच्छी बनी है, क्लिक करके देखूं?” और क्लिक किया—सच में हो गया। ऐसी interaction मिलना बहुत rare है।
  • length (meters) का conversion इसी तरह नहीं हो पाता, यह थोड़ा खटकता है।

• प्रोजेक्ट की completion quality बहुत ही अच्छी है। Neal को coffee भेजी। Ruppell’s griffon vulture का 11,400m तक उड़ने का evolutionary advantage क्या होगा, यह समझना चाहता हूँ।

  • Wikipedia के अनुसार एक theory यह है कि इससे field of view बढ़ता है और आसानी से prey खोजा जा सकता है। संबंधित लिंक, मूल आर्काइव
  • हर behavior में evolutionary advantage नहीं होता। उल्टा, evolution अक्सर ‘disadvantage हटाने’ की प्रक्रिया है। यानी जो trait survive करने में मदद नहीं करता, वह हट जाता है। evolution उपयोगी चीज़ों को नहीं, बल्कि बेकार चीज़ों को filter करता है।
  • aviation में feet unit use करने में कोई खास समस्या नहीं।

• neal.fun का deep-sea भी recommend करता हूँ/करती हूँ।

  • इसी तरह एक site भी है जो “ऊपर” दिखाती है, लेकिन horizontal scale अलग तरीके से दिखाया गया है। If the Moon were only 1 pixel देखें।
  • मैं इसी लिंक की खोज में था/थी। thanks.