बृहस्पति के चंद्रमा यूरोपा की खोज अब संभव

बृहस्पति का चंद्रमा यूरोपा अलौकिक जीवन की खोज के लिए सबसे आशाजनक स्थानों में से एक है।

यूरोपा बृहस्पति के कई चंद्रमाओं में से सिर्फ एक से अधिक है; यह अलौकिक जीवन की खोज के लिए सौर मंडल के सबसे आशाजनक स्थानों में से एक है। एक तरल है पानी 10 किलोमीटर बर्फ के नीचे समुद्र जो जीवन का समर्थन कर सकता है। हालाँकि, यह सबसे दुर्गम स्थानों में से एक है सौर प्रणाली, सतह के तापमान -180 डिग्री सेल्सियस और विकिरण के चरम स्तर के साथ। सिलिकॉन-जर्मेनियम ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकी में जॉर्जिया टेक के शोध के परिणामस्वरूप आने वाले वर्षों में यूरोपा की खोज संभव हो सकती है।

रीजेंट्स स्कूल ऑफ इलेक्ट्रिकल के प्रोफेसर जॉन डी. क्रेस्लर और संगणक इंजीनियरिंग (ईसीई) और उनके छात्र दशकों से सिलिकॉन-जर्मेनियम हेटेरोजंक्शन बाइपोलर ट्रांजिस्टर (सीजीई एचबीटी) के साथ काम कर रहे हैं और उन्होंने पाया है कि यूरोपा जैसे चरम वातावरण में उनके अद्वितीय फायदे हैं।

“जिस तरह से वे बने हैं, ये डिवाइस वास्तव में अंतर्निहित तकनीक में किए गए किसी भी बदलाव के बिना उन चरम स्थितियों से बचते हैं,” क्रेसलर ने कहा, कौन परियोजना अन्वेषक है। “आप इसे उस चीज़ के लिए बना सकते हैं जिस पर आप इसे करना चाहते हैं धरतीऔर फिर आप इसे अंतरिक्ष में उपयोग कर सकते हैं।”

वैज्ञानिक तीन साल के नासा कॉन्सेप्ट फॉर ओशन वर्ल्ड्स के पहले वर्ष में हैं जिंदगी डिटेक्शन टेक्नोलॉजी (COLDTech) भविष्य के यूरोपा सतह मिशनों के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स बुनियादी ढांचे को डिजाइन करने के लिए अनुदान देती है। नासा का इरादा यूरोपा क्लिपर, एक परिक्रमा करने वाला अंतरिक्ष यान लॉन्च करने का है, जो 2024 में यूरोपा के महासागरों का नक्शा तैयार करेगा, और फिर बर्फ के माध्यम से ड्रिल करने और उसके महासागर का पता लगाने के लिए एक लैंडिंग वाहन, यूरोपा लैंडर भेजेगा। लेकिन यह सब इलेक्ट्रॉनिक्स से शुरू होता है जो यूरोपा के कठोर वातावरण में काम कर सकता है।

आईईईई न्यूक्लियर में प्रस्तुत एक पेपर में और अंतरिक्ष जुलाई में विकिरण प्रभाव सम्मेलन, क्रेसलर और उनके छात्र, शोधकर्ताओं के साथ नासा जेट प्रोपल्शन लैब (JPL) और टेनेसी विश्वविद्यालय (UT) ने इस प्रतिकूल वातावरण के लिए SiGe HBTs की क्षमताओं का प्रदर्शन किया।

यूरोपा की चुनौती

बृहस्पति, पृथ्वी की तरह, एक तरल धातु कोर है जो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जिसके परिणामस्वरूप सौर हवा से उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के विकिरण बेल्ट होते हैं। दुर्भाग्य से, यूरोपा, एक के रूप में बृहस्पति चंद्रमा, सीधे उन विकिरण पेटियों के मार्ग में है। वास्तव में, यूरोपा की सतह के लिए डिज़ाइन की गई किसी भी तकनीक को न केवल ठंडे तापमान बल्कि सौर मंडल के सबसे खराब विकिरण का भी सामना करने में सक्षम होना चाहिए।

सौभाग्य से, SiGe HBTs इस कठोर वातावरण के लिए आदर्श हैं। SiGe HBT नैनो-इंजीनियर के गुणों के लिए एक मानक द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के अंदर एक नैनोस्केल Si-Ge मिश्र धातु को एम्बेड करता है, जिसके परिणामस्वरूप पारंपरिक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर के पैमाने और कम लागत की अर्थव्यवस्थाओं को बनाए रखते हुए बहुत तेज ट्रांजिस्टर होता है। उच्च स्तर के विकिरण के अधीन होने पर भी SiGe HBTs में प्रदर्शन बनाए रखने की अद्वितीय क्षमता होती है, और उनके गुणों में स्वाभाविक रूप से कम तापमान में सुधार होता है। इस अद्वितीय संयोजन के कारण, वे यूरोपा अन्वेषण के लिए आदर्श उम्मीदवार हैं।

“यह सिर्फ बुनियादी विज्ञान नहीं कर रहा है और यह साबित कर रहा है कि SiGe काम करता है, ” Cressler ने कहा। “यह वास्तव में विकसित हो रहा है इलेक्ट्रानिक्स नासा के लिए यूरोपा पर उपयोग करने के लिए। हम जानते हैं कि SiGe उच्च स्तर के विकिरण से बच सकता है। और हम जानते हैं कि यह ठंडे तापमान पर क्रियाशील रहता है। जो हम नहीं जानते थे वह यह है कि क्या यह दोनों एक ही समय में कर सकता है, जो कि यूरोपा के लिए आवश्यक है सतह मिशन।”

ट्रांजिस्टर का परीक्षण

जीटी शोधकर्ताओं ने यूरोपा जैसे वातावरण में सीजीई का परीक्षण करने के लिए जेपीएल के डायनामिट्रॉन, एक मशीन का उपयोग किया जो बेहद कम तापमान पर उच्च प्रवाह वाले इलेक्ट्रॉनों को शूट करता है। 300, 200 और 115 केल्विन में, उन्होंने SiGe HBTs को उजागर किया एक मिलियन वोल्ट इलेक्ट्रॉन और पांच मिलियन रेड की विकिरण खुराक (200-400 रेड मनुष्यों के लिए घातक है) (-160 सेल्सियस)।

“जो कभी नहीं किया गया था वह इलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग करना था जैसा कि हमने उस प्रयोग में किया था,” क्रेसलर ने कहा। “इसलिए, हमने उस पेपर में परिणाम प्राप्त करने के लिए पहले वर्ष के लिए शाब्दिक रूप से काम किया, जो कि निश्चित रूप से निश्चित प्रमाण है कि हमने जो दावा किया है, वह वास्तव में सच है – कि SiGe यूरोपा की सतह की स्थितियों से बचता है।”

GT और UT के शोधकर्ता अगले दो साल वास्तविक SiGe सर्किट विकसित करने में बिताएंगे, जिनका उपयोग यूरोपा पर किया जा सकता है, जैसे कि रेडियो और माइक्रोकंट्रोलर। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि इन उपकरणों का उपयोग मंगल और चंद्रमा सहित लगभग किसी भी अंतरिक्ष वातावरण में किया जा सकता है।

“यदि यूरोपा सौर मंडल में सबसे खराब स्थिति वाला वातावरण है, और आप इन्हें यूरोपा पर काम करने के लिए बना सकते हैं, तो वे कहीं भी काम करेंगे,” क्रेसलर ने कहा। “यह शोध पिछले शोध को एक साथ जोड़ता है जो हमने लंबे समय तक जॉर्जिया टेक में अपनी टीम में किया है और इन प्रौद्योगिकियों के वास्तव में दिलचस्प और उपन्यास अनुप्रयोगों को दिखाता है। हम नए अभिनव आधार को तोड़ने के लिए अपने शोध का उपयोग करने पर गर्व करते हैं और इस तरह उपन्यास अनुप्रयोगों को सक्षम करते हैं ।”

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