যুক্তরাজ্য থেকে যাত্রা করার পর নাসার গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টারে প্রকৌশলীরা জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপের মিড-ইনফ্রারেড যন্ত্রটির ‘গ্রহণযোগ্যতা’ যাচাই সম্পন্ন করেন।
জেপিএল-এর ফ্লাইট টেকনিশিয়ান জনি মেলেনডেজ (ডানদিকে) এবং জো মোরা ক্যালিফোর্নিয়ার রেডোন্ডো বিচে অবস্থিত নর্থরপ গ্রুম্যানে পাঠানোর আগে মিরি ক্রায়োকুলারটি পরিদর্শন করছেন। সেখানে কুলারটি ওয়েব টেলিস্কোপের মূল অংশের সাথে সংযুক্ত করা হয়।
যুক্তরাজ্যের রাদারফোর্ডের অ্যাপলটন ল্যাবরেটরিতে দেখা মিরি যন্ত্রের এই অংশে ইনফ্রারেড ডিটেক্টর রয়েছে। ক্রায়োকুলারটি ডিটেক্টর থেকে দূরে অবস্থিত, কারণ এটি উচ্চতর তাপমাত্রায় কাজ করে। ঠান্ডা হিলিয়াম বহনকারী একটি নল এই দুটি অংশকে সংযুক্ত করে।
রেডন্ডো বিচের নর্থরপ গ্রুম্যানে মিরি (বামে) একটি ব্যালান্স বিমের উপর বসে আছে, যেখানে প্রকৌশলীরা একটি ওভারহেড ক্রেন ব্যবহার করে এটিকে ইন্টিগ্রেটেড সায়েন্টিফিক ইনস্ট্রুমেন্ট মডিউল (ISIM)-এর সাথে সংযুক্ত করার প্রস্তুতি নিচ্ছেন। ISIM হলো ওয়েব টেলিস্কোপের মূল অংশ, যা চারটি বৈজ্ঞানিক যন্ত্রের সমন্বয়ে গঠিত এবং এর ভেতরেই টেলিস্কোপটি থাকে।
মানমন্দিরের চারটি বৈজ্ঞানিক যন্ত্রের মধ্যে অন্যতম মিরি যন্ত্রটি চালু করার আগে, এটিকে পদার্থের পক্ষে পৌঁছানো সম্ভব এমন প্রায় শীতলতম তাপমাত্রায় ঠান্ডা করতে হয়।
নাসার জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ, যা ২৪শে ডিসেম্বর উৎক্ষেপণের জন্য নির্ধারিত, ইতিহাসের বৃহত্তম মহাকাশ পর্যবেক্ষণাগার। এর একটি সমান কঠিন কাজও রয়েছে: মহাবিশ্বের দূর-দূরান্তের কোণ থেকে ইনফ্রারেড আলো সংগ্রহ করা, যা বিজ্ঞানীদের মহাবিশ্বের গঠন ও উৎপত্তি, আমাদের মহাবিশ্ব এবং এতে আমাদের স্থান সম্পর্কে অনুসন্ধান করতে সাহায্য করবে।
অনেক মহাজাগতিক বস্তু—যার মধ্যে নক্ষত্র ও গ্রহ এবং যে গ্যাস ও ধূলিকণা থেকে এগুলো গঠিত—ইনফ্রারেড আলো নির্গত করে, যাকে কখনও কখনও তাপীয় বিকিরণ বলা হয়। কিন্তু টোস্টার, মানুষ এবং ইলেকট্রনিক্সের মতো বেশিরভাগ অন্যান্য উষ্ণ বস্তুও তা করে থাকে। এর মানে হলো, ওয়েবের চারটি ইনফ্রারেড যন্ত্র তাদের নিজস্ব ইনফ্রারেড আলো শনাক্ত করতে পারে। এই নির্গমন কমাতে, যন্ত্রটিকে খুব ঠান্ডা হতে হয়—প্রায় ৪০ কেলভিন, বা মাইনাস ৩৮৮ ডিগ্রি ফারেনহাইট (মাইনাস ২৩৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস)। কিন্তু সঠিকভাবে কাজ করার জন্য, মিড-ইনফ্রারেড যন্ত্র বা MIRI-এর ভেতরের ডিটেক্টরগুলোকে আরও ঠান্ডা হতে হয়: ৭ কেলভিনের নিচে (মাইনাস ৪৪৮ ডিগ্রি ফারেনহাইট, বা মাইনাস ২৬৬ ডিগ্রি সেলসিয়াস)।
এটি পরম শূন্য (০ কেলভিন) থেকে মাত্র কয়েক ডিগ্রি বেশি – যা তাত্ত্বিকভাবে সম্ভব সর্বনিম্ন তাপমাত্রা, যদিও বাস্তবে এটি কখনও অর্জনযোগ্য নয় কারণ এই অবস্থায় তাপের সম্পূর্ণ অনুপস্থিতি থাকে। (তবে, মহাকাশে কর্মরত শীতলতম চিত্রগ্রহণ যন্ত্র মিরি নয়।)
তাপমাত্রা মূলত পরমাণুগুলোর গতির একটি পরিমাপ, এবং নিজেদের ইনফ্রারেড আলো শনাক্ত করার পাশাপাশি, ওয়েব ডিটেক্টরগুলো তাদের নিজস্ব তাপীয় কম্পন দ্বারাও সক্রিয় হতে পারে। মিরি (MIRI) অন্য তিনটি যন্ত্রের তুলনায় কম শক্তির পরিসরে আলো শনাক্ত করে। ফলে, এর ডিটেক্টরগুলো তাপীয় কম্পনের প্রতি বেশি সংবেদনশীল। এই অনাকাঙ্ক্ষিত সংকেতগুলোকেই জ্যোতির্বিজ্ঞানীরা “নয়েজ” বা “গোলমাল” বলে থাকেন, এবং এগুলো ওয়েব যে ক্ষীণ সংকেতগুলো শনাক্ত করার চেষ্টা করছে, সেগুলোকে ছাপিয়ে যেতে পারে।
উৎক্ষেপণের পর, ওয়েব রকেট একটি টেনিস কোর্টের আকারের ভিসর স্থাপন করবে যা মিরি এবং অন্যান্য যন্ত্রকে সূর্যের তাপ থেকে রক্ষা করে সেগুলোকে স্বাভাবিকভাবে ঠান্ডা হতে সাহায্য করবে। উৎক্ষেপণের প্রায় ৭৭ দিন পর থেকে, মিরির ক্রায়োকুলারটি যন্ত্রটির ডিটেক্টরগুলোর তাপমাত্রা ৭ কেলভিনের নিচে নামিয়ে আনতে ১৯ দিন সময় নেবে।
দক্ষিণ ক্যালিফোর্নিয়ায় অবস্থিত নাসার জেট প্রপালশন ল্যাবরেটরির ক্রায়োকুলার বিশেষজ্ঞ কনস্টানটিন পেনানেন বলেন, “পৃথিবীতে কোনো কিছুকে ওই তাপমাত্রায় ঠান্ডা করা তুলনামূলকভাবে সহজ, যা প্রায়শই বৈজ্ঞানিক বা শিল্পক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়। এই ল্যাবরেটরিটি নাসার জন্য মিরি (MIRI) যন্ত্রটি পরিচালনা করে। কিন্তু পৃথিবীতে তৈরি এই সিস্টেমগুলো খুবই বিশাল এবং শক্তি ব্যবহারে অদক্ষ। একটি মহাকাশ পর্যবেক্ষণাগারের জন্য আমাদের এমন একটি কুলার প্রয়োজন যা আকারে ছোট, শক্তি-সাশ্রয়ী এবং অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য হতে হবে, কারণ আমরা বাইরে গিয়ে এটি মেরামত করতে পারি না। সুতরাং, এই চ্যালেঞ্জগুলোই আমাদের মোকাবেলা করতে হয়। এই দিক থেকে আমি বলব, মিরি ক্রায়োকুলারগুলো নিঃসন্দেহে অগ্রভাগে রয়েছে।”
ওয়েবের অন্যতম বৈজ্ঞানিক লক্ষ্য হলো মহাবিশ্বে গঠিত হওয়া প্রথম নক্ষত্রগুলোর বৈশিষ্ট্য নিয়ে গবেষণা করা। ওয়েবের নিয়ার-ইনফ্রারেড ক্যামেরা বা এনআইআরক্যাম (NIRCam) যন্ত্রটি এই অত্যন্ত দূরবর্তী বস্তুগুলোকে শনাক্ত করতে সক্ষম হবে এবং মিরি (MIRI) বিজ্ঞানীদের এটি নিশ্চিত করতে সাহায্য করবে যে, আলোর এই ক্ষীণ উৎসগুলো ছায়াপথের বিবর্তনের পরবর্তী পর্যায়ে গঠিত হওয়া দ্বিতীয় প্রজন্মের নক্ষত্র নয়, বরং প্রথম প্রজন্মের নক্ষত্রপুঞ্জ।
নিকট-ইনফ্রারেড যন্ত্রের চেয়েও ঘন ধূলিকণার মেঘ পর্যবেক্ষণ করে মিরি নক্ষত্রের জন্মস্থান উন্মোচন করবে। এটি নিকটবর্তী নক্ষত্রের চারপাশের শীতল পরিবেশে, যেখানে গ্রহ গঠিত হতে পারে, সেখানে পৃথিবীতে সাধারণত পাওয়া যায় এমন অণু—যেমন জল, কার্বন ডাইঅক্সাইড ও মিথেন, এবং সেইসাথে সিলিকেটের মতো পাথুরে খনিজের অণুও শনাক্ত করবে। নিকট-ইনফ্রারেড যন্ত্রগুলো উষ্ণতর পরিবেশে এই অণুগুলোকে বাষ্প হিসেবে শনাক্ত করতে বেশি পারদর্শী, কিন্তু মিরি সেগুলোকে বরফ হিসেবে দেখতে পারে।
যুক্তরাজ্যের অ্যাস্ট্রোনমিক্যাল টেকনোলজি সেন্টারে (ইউকে এটিসি) মিরি বিজ্ঞান দলের সহ-প্রধান এবং যন্ত্রটির ইউরোপীয় প্রধান গবেষক গিলিয়ান রাইট বলেন, “মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র ও ইউরোপীয় দক্ষতার সমন্বয়ে আমরা মিরি-কে ওয়েব-এর শক্তি হিসেবে গড়ে তুলেছি, যা সারা বিশ্বের জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের নক্ষত্র, গ্রহ ও ছায়াপথ কীভাবে গঠিত ও বিবর্তিত হয়, সে সম্পর্কিত বড় প্রশ্নগুলোর উত্তর দিতে সক্ষম করবে।”
মিরি ক্রায়োকুলার যন্ত্রটির ডিটেক্টরগুলো থেকে তাপ সরিয়ে নেওয়ার জন্য হিলিয়াম গ্যাস ব্যবহার করে—যা দিয়ে প্রায় নয়টি পার্টির বেলুন ভরা যায়। দুটি বৈদ্যুতিক কম্প্রেসার একটি টিউবের মধ্য দিয়ে হিলিয়াম পাম্প করে, যা ডিটেক্টরের অবস্থান পর্যন্ত বিস্তৃত থাকে। টিউবটি একটি ধাতব ব্লকের মধ্যে দিয়ে যায়, যা ডিটেক্টরের সাথেও সংযুক্ত থাকে; শীতল হিলিয়াম ব্লকটি থেকে অতিরিক্ত তাপ শোষণ করে ডিটেক্টরের কার্যকরী তাপমাত্রা ৭ কেলভিনের নিচে রাখে। এরপর উত্তপ্ত (কিন্তু তখনও ঠান্ডা) গ্যাসটি কম্প্রেসারে ফিরে আসে, যেখানে এটি অতিরিক্ত তাপ নির্গত করে দেয় এবং চক্রটি আবার শুরু হয়। মূলত, এই সিস্টেমটি বাড়ির রেফ্রিজারেটর এবং এয়ার কন্ডিশনারে ব্যবহৃত সিস্টেমের মতোই।
হিলিয়াম বহনকারী পাইপগুলো সোনার প্রলেপযুক্ত স্টেইনলেস স্টিল দিয়ে তৈরি এবং এগুলোর ব্যাস এক ইঞ্চির দশ ভাগের এক ভাগেরও (২.৫ মিমি) কম। এটি মহাকাশযানের বাস এলাকায় অবস্থিত কম্প্রেসার থেকে অবজারভেটরির হানিকম্ব প্রাইমারি মিররের পিছনে অবস্থিত অপটিক্যাল টেলিস্কোপ এলিমেন্টের MIRI ডিটেক্টর পর্যন্ত প্রায় ৩০ ফুট (১০ মিটার) বিস্তৃত। ডিপ্লয়েবল টাওয়ার অ্যাসেম্বলি বা ডিটিএ নামক একটি হার্ডওয়্যার এই দুটি এলাকাকে সংযুক্ত করে। উৎক্ষেপণের জন্য প্যাক করার সময়, রকেটের উপরের সুরক্ষাব্যবস্থায় সংরক্ষিত অবজারভেটরিটি স্থাপন করতে সাহায্য করার জন্য ডিটিএ-কে একটি পিস্টনের মতো সংকুচিত করা হয়। মহাকাশে পৌঁছানোর পর, টাওয়ারটি প্রসারিত হয়ে কক্ষ-তাপমাত্রার মহাকাশযানের বাসকে শীতল অপটিক্যাল টেলিস্কোপের যন্ত্রাংশ থেকে আলাদা করে দেবে এবং সানশেড ও টেলিস্কোপকে সম্পূর্ণরূপে উন্মোচিত হতে দেবে।
এই অ্যানিমেশনটি উৎক্ষেপণের কয়েক ঘন্টা বা দিন পর জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ স্থাপনের আদর্শ প্রক্রিয়াটি দেখায়। কেন্দ্রীয় স্থাপনযোগ্য টাওয়ার অ্যাসেম্বলির সম্প্রসারণ MIRI-এর দুটি অংশের মধ্যে দূরত্ব বাড়িয়ে দেবে। এগুলো শীতল হিলিয়ামযুক্ত সর্পিল টিউব দ্বারা সংযুক্ত।
কিন্তু প্রসারণ প্রক্রিয়ার জন্য হিলিয়াম টিউবটিকে প্রসারণযোগ্য টাওয়ার অ্যাসেম্বলির সাহায্যে প্রসারিত করতে হয়। ফলে টিউবটি স্প্রিংয়ের মতো কুণ্ডলী পাকিয়ে যায়, যে কারণে মিরি-র প্রকৌশলীরা টিউবের এই অংশটির ডাকনাম দিয়েছেন “স্লিঙ্কি”।
জেপিএল মিরি প্রোগ্রামের ম্যানেজার অ্যানালিন স্নাইডার বলেন, “পর্যবেক্ষণাগারের একাধিক অঞ্চল জুড়ে বিস্তৃত একটি সিস্টেমে কাজ করার ক্ষেত্রে কিছু চ্যালেঞ্জ রয়েছে। এই বিভিন্ন অঞ্চলগুলো নর্থরপ গ্রুম্যান এবং মার্কিন নাসার গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টারসহ বিভিন্ন সংস্থা বা কেন্দ্র দ্বারা পরিচালিত হয়, আমাদের সবার সাথে কথা বলতে হয়। টেলিস্কোপে এমন অন্য কোনো হার্ডওয়্যার নেই যার জন্য এটি করার প্রয়োজন হয়, তাই এটি মিরির জন্য একটি অনন্য চ্যালেঞ্জ। মিরি ক্রায়োকুলারের এই পথটি নিঃসন্দেহে একটি দীর্ঘ যাত্রা ছিল, এবং আমরা এটিকে মহাকাশে দেখার জন্য প্রস্তুত।”
জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ ২০২১ সালে বিশ্বের প্রধান মহাকাশ বিজ্ঞান পর্যবেক্ষণাগার হিসেবে উৎক্ষেপিত হবে। ওয়েব আমাদের সৌরজগতের রহস্য উন্মোচন করবে, অন্যান্য নক্ষত্রের চারপাশের দূরবর্তী জগৎগুলোর দিকে দৃষ্টিপাত করবে এবং আমাদের মহাবিশ্ব ও পৃথিবীতে আমাদের অবস্থানের রহস্যময় গঠন ও উৎপত্তি অন্বেষণ করবে। ওয়েব হলো নাসা এবং এর অংশীদার ইএসএ (ইউরোপীয় মহাকাশ সংস্থা) ও কানাডীয় মহাকাশ সংস্থার নেতৃত্বে পরিচালিত একটি আন্তর্জাতিক উদ্যোগ।
নাসা এবং ইএসএ (ইউরোপীয় মহাকাশ সংস্থা)-র ৫০-৫০ অংশীদারিত্বের মাধ্যমে মিরি তৈরি করা হয়েছিল। জেপিএল মিরির জন্য মার্কিন প্রচেষ্টার নেতৃত্ব দেয় এবং ইউরোপীয় জ্যোতির্বিজ্ঞান প্রতিষ্ঠানগুলোর একটি বহুজাতিক কনসোর্টিয়াম ইএসএ-কে সহায়তা করে। অ্যারিজোনা বিশ্ববিদ্যালয়ের জর্জ রিকে মিরির মার্কিন বিজ্ঞান দলের প্রধান। গিলিয়ান রাইট মিরির ইউরোপীয় বৈজ্ঞানিক দলের প্রধান।
যুক্তরাজ্যের এটিসি-র অ্যালিস্টার গ্লাস হলেন মিরি ইনস্ট্রুমেন্ট সায়েন্টিস্ট এবং মাইকেল রেসলার হলেন জেপিএল-এর মার্কিন প্রজেক্ট সায়েন্টিস্ট। যুক্তরাজ্যের এটিসি-র লাসলো টামাস ইউরোপীয় ইউনিয়নের দায়িত্বে আছেন। মিরি ক্রায়োকুলারের উন্নয়ন প্রক্রিয়াটি জেপিএল দ্বারা পরিচালিত ও ব্যবস্থাপিত হয়েছিল, যা মেরিল্যান্ডের গ্রিনবেল্টে অবস্থিত নাসার গডার্ড স্পেস ফ্লাইট সেন্টার এবং ক্যালিফোর্নিয়ার রেডন্ডো বিচে অবস্থিত নর্থরপ গ্রুম্যানের সহযোগিতায় সম্পন্ন হয়।