अंतरिक्ष यात्रा - ब्रह्मांड में यात्रा के समय का अनुमान लगाना

मनुष्य हमेशा अंतरिक्ष में यात्रा करने का सपना देखते रहे हैं, अनजान दुनियाओं और दूर की आकाशगंगाओं का अन्वेषण करने की इच्छा से मोहित होकर। अंतरिक्ष यात्रा में सबसे बड़ी बाधा विशाल दूरी है। इस लेख में, हम अंतरिक्ष में विशाल दूरी और विभिन्न गति पर अंतरिक्ष यान का उपयोग करके दूर के सितारों और वस्तुओं तक पहुँचने के लिए आवश्यक समय पर चर्चा करते हैं। यह दर्शाने के लिए कि अंतरिक्ष कितना विशाल है, हमने यह गणना की कि कुछ आकाशीय वस्तुओं तक पहुँचने में कार और मानवता द्वारा बनाए गए सबसे तेज़ अंतरिक्ष यान का उपयोग करके कितना समय लगेगा। हमने यह भी गणना की कि हम प्रकाश की गति पर कितनी दूर यात्रा कर सकते हैं। हालांकि प्रकाश की गति अंतरिक्ष में दूर यात्रा करने के लिए पर्याप्त नहीं है, हमने विज्ञान कथा श्रृंखला स्टार ट्रेक की ओर रुख किया, जहाँ अंतरिक्ष यान काल्पनिक वार्प ड्राइव का उपयोग करके प्रकाश से कहीं तेज़ गति प्राप्त करते हैं।

130 किमी/घंटा (80 मील/घंटा) की निरंतर गति से यात्रा करने वाली एक कार

मान लीजिए कि हम अंतरिक्ष में एक कार में यात्रा कर सकते हैं। दुनिया के कई देशों में, राजमार्गों पर अधिकतम अनुमति प्राप्त गति 130 किमी/घंटा या 80 मील/घंटा है, इसलिए हमने अपनी गणनाओं के लिए इस गति का उपयोग किया। एक कार अंततः चंद्रमा तक पहुँच सकती है, वहाँ पहुँचने में लगभग 123 दिन लगेंगे। मंगल के लिए, यात्रा में जब यह पृथ्वी के सबसे निकट होता है, तब 48 वर्ष और जब यह सबसे दूर होता है, तब 352 वर्ष लगेंगे। न्यू होराइजन्स अंतरिक्ष जांच को प्लूटो तक पहुँचने में 9.5 वर्ष लगे, जो सौर मंडल के किनारे पर एक बौना ग्रह है। एक कार में, यह यात्रा कम से कम 3,750 वर्ष लेगी। प्रॉक्सिमा सेंटॉरी पृथ्वी के सबसे निकटतम तारे है, जो 4.24 प्रकाश वर्ष दूर है। इस तारे तक पहुँचने में एक कार में 35 मिलियन वर्ष लगेंगे।

वॉयेजर 1 - अंतरिक्ष में यात्रा करने वाला सबसे तेज़ मानव निर्मित अंतरिक्ष यान

वॉयेजर 1, जो 1977 में लॉन्च किया गया था, मानवता द्वारा कभी भी निर्मित सबसे तेज़ अंतरिक्ष यान है, जो लगभग 61,000 किमी/घंटा (लगभग 38,000 मील प्रति घंटे) की गति से अंतरिक्ष में यात्रा कर रहा है। हालाँकि, वॉयेजर 1 अब तक का सबसे तेज़ अंतरिक्ष यान नहीं है। पार्कर सोलर प्रोब 700,000 किमी/घंटा (लगभग 430,000 मील प्रति घंटे) की गति तक पहुँचता है, लेकिन यह गति केवल तब प्राप्त होती है जब यह सूर्य के निकटतम बिंदु पर होता है, सूर्य के गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करके गति बढ़ाता है। दूसरी ओर, वॉयेजर 1 अंतरिक्ष में यात्रा करता है और वर्तमान में सबसे दूर का मानव निर्मित वस्तु है।

तो, वॉयजर 1 कितनी तेजी से चल रहा है, और विशाल ब्रह्मांडीय दूरी को कवर करने में कितना समय लगेगा? वॉयजर 1 अपनी वर्तमान गति पर चंद्रमा तक पहुँचने में लगभग 6 घंटे लेगा। पृथ्वी से मंगल तक पहुँचने में, जब मंगल पृथ्वी के सबसे निकट होता है, तो 37 दिन का एक स्वीकार्य समय लगेगा, और दूरस्थ प्लूटो की यात्रा में आठ साल लगेंगे। प्रॉक्सिमा सेंटॉरी, पृथ्वी के सबसे निकटतम तारे तक पहुँचने में आश्चर्यजनक 75,000 साल लगेंगे। इन गणनाओं से, हमारे वर्तमान तकनीकी क्षमताएँ सौर प्रणाली की खोज के लिए मुश्किल से पर्याप्त हैं और केवल मानव दल के बिना। शायद निकट भविष्य में, हम पृथ्वी के सबसे निकटतम ग्रह मंगल पर एक दल भेज सकें। फिलहाल, हमारी तकनीक इतनी उन्नत नहीं है कि हम निकटतम तारों तक जांच भेज सकें।

प्रकाश की गति पर यात्रा करना

एक निर्वात में प्रकाश की गति लगभग 299,792 किमी/सेकंड (लगभग 186,282 मील/सेकंड) है, जो लगभग 1.08 अरब किमी/घंटा (लगभग 671 मिलियन मील प्रति घंटे) के बराबर है। भौतिकी के नियमों के अनुसार, जैसा कि आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत में वर्णित है, यह संभवतम गति है।

सापेक्षता के अनुसार, यह सिद्धांत रूप से असंभव है कि द्रव्यमान वाले वस्तुएँ, जैसे कि अंतरिक्ष यान या मनुष्य, प्रकाश की गति से यात्रा कर सकें। जैसे-जैसे किसी वस्तु की गति बढ़ती है, उसका द्रव्यमान प्रभावी रूप से बढ़ता है, और इसे और तेजी से गति देने के लिए अधिक से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। एक विशाल वस्तु को प्रकाश की गति तक पहुँचाने के लिए अनंत ऊर्जा की आवश्यकता होगी, जिससे ऐसी यात्रा वर्तमान वैज्ञानिक समझ के अनुसार असंभव हो जाती है।

चलो भौतिकी के नियमों को एक पल के लिए नजरअंदाज करते हैं और मान लेते हैं कि प्रकाश की गति पर यात्रा करना संभव है। यदि मानवता के पास एक ऐसा अंतरिक्ष यान होता जो प्रकाश की गति से यात्रा कर सकता, तो हम अंतरिक्ष में कितनी दूर जा सकते? क्या तब पूरे ब्रह्मांड तक हमारी पहुँच होगी? यहाँ हमने जो गणना की है वह है।

प्रकाश की गति पर, चंद्रमा तक पहुँचने में केवल 1.28 सेकंड, मंगल तक पहुँचने में 3 मिनट, और प्लूटो तक पहुँचने में 4 घंटे लगेंगे। प्रकाश की गति सौर प्रणाली के भीतर तेज यात्रा के लिए आदर्श होगी। लेकिन क्या प्रकाश की गति अंतरतारकीय यात्रा के लिए पर्याप्त है? प्रॉक्सिमा सेंटॉरी, हमारे निकटतम तारे, 4.24 प्रकाश वर्ष दूर है। इसका मतलब है कि प्रकाश को प्रॉक्सिमा सेंटॉरी तक पहुँचने में 4.24 साल लगते हैं, और वापसी यात्रा में भी उतना ही समय लगेगा। ऐसी यात्राएँ मानव दल के साथ संभव हो सकती हैं, लेकिन ऐसे अंतरिक्ष यान पर यात्रियों को अपने जीवन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा अंतरिक्ष में बिताना होगा।

पृथ्वी से लगभग 15 प्रकाश वर्ष के दायरे में लगभग 50 तारे हैं। प्रकाश की गति से यात्रा करने में सक्षम एक अंतरिक्ष यान इस अंतरिक्ष के हिस्से की खोज की अनुमति देगा, सबसे अधिक संभावना बिना चालक दल के जांचों के साथ। हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि प्रकाश की गति निकटतम तारों तक यात्रा करने के लिए पर्याप्त है, लेकिन हमारे मिल्की वे या अन्य आकाशगंगाओं के दूरस्थ क्षेत्रों तक यात्रा करना असंभव होगा क्योंकि ऐसी यात्राओं में लगने वाला समय बहुत अधिक होगा।

उदाहरण के लिए, निकटतम काले छिद्र, V616 मोनोसेरोटिस, पृथ्वी से 3,300 प्रकाश वर्ष दूर है, इसलिए इसे प्रकाश की गति से पहुँचने में उतने ही वर्ष लगेंगे। स्पष्ट है कि, ऐसा यात्रा संभव या समझदारी नहीं है।

हमारी आकाशगंगा के केंद्र तक पहुँचने में हमें 26,000 वर्ष लगेंगे, और निकटतम सर्पिल आकाशगंगा एंड्रोमेडा तक यात्रा करने में एक चौंका देने वाले 2.537 मिलियन वर्ष लगेंगे।

प्रकाश से तेज यात्रा

ग्लोबली प्रसिद्ध विज्ञान कथा फ्रेंचाइज़ स्टार ट्रेक में, अंतरिक्ष यान प्रकाश की गति से कहीं तेज गति से यात्रा करते हैं। यह काल्पनिक वार्प ड्राइव के कारण संभव है। स्टार ट्रेक में वार्प ड्राइव स्टारशिप को प्रकाश से तेज यात्रा करने की अनुमति देती है, जो जहाज के चारों ओर स्पेस-टाइम को मोड़ने के लिए एक "बुलबुला" बनाती है। इस तरह, जहाज स्पेस में प्रकाश से तेज यात्रा के नियम का उल्लंघन नहीं करता, बल्कि इसके चारों ओर स्पेस-टाइम को स्थानांतरित करता है। हालांकि यह ड्राइव काल्पनिक है, वैज्ञानिकों ने इसी विचार पर आधारित एक सैद्धांतिक मॉडल विकसित किया है।

अल्कुबिएरे ड्राइव एक सैद्धांतिक अवधारणा है जो स्पेस-टाइम को मोड़कर प्रकाश से तेज यात्रा के लिए एक विधि का प्रस्ताव करती है। इस विचार के अनुसार, एक अंतरिक्ष यान वास्तव में प्रकाश से तेज यात्रा नहीं करेगा, बल्कि यह अपने चारों ओर एक "बुलबुला" बनाएगा जो जहाज के सामने स्पेस-टाइम को संकुचित करता है और पीछे इसे फैलाता है। इस तरह, जहाज प्रभावी रूप से स्पेस-टाइम के माध्यम से आगे बढ़ेगा जबकि बुलबुले के भीतर के स्पेस के सापेक्ष स्थिर रहेगा। इसके लिए, सिद्धांत के अनुसार नकारात्मक ऊर्जा वाली विदेशी सामग्री की आवश्यकता होती है, जिसे वैज्ञानिकों ने अभी तक खोजा या बनाया नहीं है। आप अल्कुबिएरे ड्राइव के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं यहां.

स्टार ट्रेक और वार्प ड्राइव

हालांकि वैज्ञानिकों ने अल्कुबिएरे ड्राइव बनाने के सभी बाधाओं को अभी तक हल नहीं किया है, चलिए स्टार ट्रेक और वार्प-स्पीड यात्रा पर लौटते हैं। स्टार ट्रेक में, स्टारशिप्स वार्प ड्राइव का उपयोग करके यात्रा करती थीं। जैसे-जैसे तकनीक उन्नत हुई, वार्प स्पीड तेजी से बढ़ी। वार्प 1 प्रकाश की गति के बराबर है, वार्प 2 प्रकाश की गति से दस गुना तेज है, वार्प 3 39 गुना तेज है, और इसी तरह। हमने स्टार ट्रेक से तीन प्रसिद्ध स्टारशिप्स का चयन किया है जिनके अधिकतम गति के बारे में डेटा उपलब्ध है। हालांकि श्रृंखला में स्टारशिप्स लगातार अधिकतम वार्प पर यात्रा नहीं कर सकती थीं, हमारे गणनाओं के लिए, हम उनके अधिकतम गति का उपयोग करेंगे।

कैप्टन जोनाथन आर्चर का स्टारशिप स्टार ट्रेक: एंटरप्राइज़

इस जहाज को NX-01 के नाम से जाना जाता है। यह एंटरप्राइज़ श्रृंखला में पहला जहाज है, जो अंतरिक्ष का अन्वेषण करने और भविष्य की संघ की नींव रखने में महत्वपूर्ण है। इसकी अधिकतम गति वार्प 5 है, जो प्रकाश की गति से 214 गुना तेज है। इस एंटरप्राइज़ के साथ, पृथ्वी से प्लूटो तक पहुँचने में केवल एक मिनट और 30 सेकंड लगेंगे। निकटतम तारे, प्रॉक्सिमा सेंटॉरी, तक पहुँचने में सात दिन लगेंगे, और निकटतम काले छिद्र, V616, तक पहुँचने में 15 वर्ष लगेंगे। हमारे गैलेक्सी के केंद्र तक पहुँचने में 121 वर्ष लगेंगे, और एंड्रोमेडा तक यात्रा करने में अविश्वसनीय 11,853,271 वर्ष लगेंगे।

यह जहाज अधिकतम गति पर 30 दिनों में लगभग 17 प्रकाश वर्ष कवर करेगा। पृथ्वी से 17 प्रकाश वर्ष के भीतर, लगभग 50–60 तारे प्रणाली हैं जिनमें लगभग 100 तारे हैं।

कैप्टन जीन-लुक पिकार्ड का स्टारशिप स्टार ट्रेक: द नेक्स्ट जनरेशन

कैप्टन जीन-लुक पिकार्ड का स्टारशिप स्टार ट्रेक: द नेक्स्ट जनरेशन से USS Enterprise (NCC-1701-D) कहलाता है। यह नाम एंटरप्राइज़ धारण करने वाली पांचवीं जहाज है और स्टार ट्रेक फ्रैंचाइज़ी में सबसे प्रसिद्ध जहाजों में से एक है। इसकी अधिकतम गति वार्प 9.6 है, जो प्रकाश की गति से 1,909 गुना तेज है।

पिकार्ड का एंटरप्राइज़ प्रॉक्सिमा सेंटॉरी तक केवल 19 घंटे और 28 मिनट में पहुँच जाएगा, और काले छिद्र V616 मोनोसेरोटिस तक पहुँचने में लगभग एक वर्ष और नौ महीने लगेंगे। हमारे गैलेक्सी के केंद्र तक पहुँचने में 13 वर्ष और सात महीने लगेंगे, और एंड्रोमेडा तक यात्रा करने में 1,328 वर्ष लगेंगे।

30 दिनों में, यह जहाज 156 प्रकाश वर्ष कवर कर सकता है। पृथ्वी से 156 प्रकाश वर्ष के दायरे में, लगभग 40,000 से 60,000 तारे हैं।

कैप्टन कैथरीन जेनवे का स्टारशिप स्टार ट्रेक: वॉयजर

कैप्टन कैथरीन जेनवे का स्टारशिप स्टार ट्रेक: वॉयजर से USS Voyager (NCC-74656) कहलाता है। यह इंट्रिपिड-क्लास जहाज है जो डेल्टा क्वाड्रेंट में अपने मिशन के लिए जाना जाता है। इसकी अधिकतम गति वार्प 9.975 है, जो प्रकाश की गति से 5,126 गुना तेज है। वॉयजर प्रॉक्सिमा सेंटॉरी तक केवल 7 घंटे में पहुँच जाएगा। काले छिद्र V616 तक पहुँचने में सात महीने लगेंगे और हमारे गैलेक्सी के केंद्र तक पहुँचने में पांच वर्ष लगेंगे। एंड्रोमेडा अभी भी पहुंच से बाहर है, और इस स्टारशिप को वहाँ पहुँचने में 495 वर्ष लगेंगे।

अधिकतम गति पर, 30 दिनों में, यह स्टारशिप 421 प्रकाश वर्ष कवर कर सकती है। पृथ्वी से 421 प्रकाश वर्ष के दायरे में, लगभग 1.25 मिलियन तारे हैं।

अंतरिक्ष यात्रा का भविष्य

अंतरिक्ष की विशालता अंतरिक्ष यात्रा के लिए एक सीमित कारक है। वर्तमान में हम जो अंतरिक्ष यान बनाते हैं, वे सौर प्रणाली के दूरस्थ भागों और प्लूटो जैसे वस्तुओं तक 10 या अधिक वर्षों में पहुँच सकते हैं। अंतरतारकीय यात्रा वर्तमान में असंभव है, क्योंकि हमारे सबसे तेज़ अंतरिक्ष यान को निकटतम तारे तक पहुँचने और लौटने में 150,000 वर्ष लगेंगे। फिलहाल, हम अपने सौर प्रणाली के भीतर यात्रा करने के लिए सीमित हैं। अंतरतारकीय यात्रा के लिए, हमारी तकनीक को कम से कम प्रकाश की गति के 20% तक पहुँचने की आवश्यकता होगी ताकि एक प्रोब निकटतम तारे तक लगभग 20 वर्षों में पहुँच सके। ऐसे अंतरिक्ष यान का निर्माण करने की योजनाएँ हैं जो पृथ्वी से शक्तिशाली लेज़रों का उपयोग करके गति बढ़ाएंगे, लेकिन हमें ऐसे प्रोब द्वारा एकत्र किए गए डेटा के लिए चार और वर्षों का इंतज़ार करना होगा।

निकटतम तारों का सफलतापूर्वक अन्वेषण करने के लिए, हमें प्रकाश की गति के करीब एक गति की आवश्यकता होगी। इससे पृथ्वी से 15 प्रकाश वर्ष के भीतर लगभग 50 तारों को वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए सुलभ बनाया जा सकेगा, हालांकि ऐसे यात्रा बहुत लंबी होंगी, और प्रोब से डेटा प्राप्त करने में कई दशकों का समय लगेगा। अंतरिक्ष इतना विशाल है कि प्रकाश की गति पर यात्रा करने में सक्षम अंतरिक्ष यान भी हमें केवल निकटतम तारों का अन्वेषण करने की अनुमति देंगे।

यदि प्रकाश की गति प्राप्त करना असंभव है और प्रकाश की गति से तेज़ यात्रा संभव नहीं है, तो एक उन्नत विदेशी सभ्यता का सामना करने की संभावना अत्यंत कम है। ब्रह्मांड जीवन का एक समग्र हो सकता है, लेकिन अंतरिक्ष में विशाल दूरी सभ्यताओं के बीच संपर्क को लगभग असंभव बनाती है, कम से कम हमारे ब्रह्मांड के हिस्से में। अपवाद तारों के समूहों के भीतर हो सकता है, जैसे कि गोलेदार समूह, जहाँ तारे 0.1 प्रकाश वर्ष की दूरी पर हो सकते हैं। हालाँकि, इतनी छोटी दूरी भी हमारी जैसे सभ्यता के लिए अविश्वसनीय रूप से बड़ी है। वॉयेजर 1 को 0.1 प्रकाश वर्ष दूर एक तारे तक पहुँचने में लगभग 1,769 वर्ष लगेंगे।

क्या प्रकाश की गति से तेज़ यात्रा संभव है?

सैद्धांतिक रूप से, प्रकाश की गति से तेज़ यात्रा आकर्षक है, लेकिन वर्तमान वैज्ञानिक कानूनों के अनुसार, विशेषकर आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, द्रव्यमान वाले वस्तुओं के लिए प्रकाश की गति से तेज़ चलना असंभव है। हालाँकि, कई सैद्धांतिक विचार इस सीमा को "बायपास" करने की संभावना का सुझाव देते हैं:

अल्कुबिएरे ड्राइव

यह अवधारणा, जिसे भौतिक विज्ञानी मिगुएल अल्कुबिएरे ने 1994 में प्रस्तावित किया था, एक अंतरिक्ष यान के चारों ओर एक "बबल" बनाने पर आधारित है, जिसके भीतर समय-स्थान बरकरार रहता है। बबल जहाज के सामने के स्थान को संकुचित करेगा और पीछे के स्थान को विस्तारित करेगा, जिससे वास्तव में प्रकाश की गति से तेज़ यात्रा की अनुमति मिलेगी। अंतरिक्ष यान वास्तव में प्रकाश से तेज़ गति से अंतरिक्ष में नहीं चलेगा, बल्कि इसके चारों ओर का स्थान विकृत होगा। समस्या यह है कि इसके लिए नकारात्मक ऊर्जा वाले विदेशी पदार्थ का उपयोग करना आवश्यक होगा, जिसे अभी तक सिद्ध या खोजा नहीं गया है।

वर्महोल्स

वर्महोल्स काल-स्थान के माध्यम से काल्पनिक सुरंगें हैं जो ब्रह्मांड में दूरदराज के बिंदुओं को जोड़ सकती हैं। वर्महोल के माध्यम से यात्रा करने से एक प्रभावी "शॉर्टकट" मिल सकता है, जिसका अर्थ है कि एक यात्री को दो बिंदुओं के बीच की पूरी दूरी पार करने की आवश्यकता नहीं होगी।

हालांकि वर्महोल्स सामान्य सापेक्षता के भीतर गणितीय रूप से संभव हैं, लेकिन इसके अस्तित्व का कोई प्रमाण नहीं है या यह लंबे समय तक स्थिर रहेंगे ताकि व्यावहारिक उपयोग के लिए। इसके अलावा, उनकी देखभाल के लिए विदेशी पदार्थ की आवश्यकता हो सकती है।

टैकीऑन

सिद्धांत के अनुसार, टैकीऑन काल्पनिक कण हैं जो हमेशा प्रकाश की गति से तेज़ चलते हैं। हालाँकि, उनके अस्तित्व का प्रमाण नहीं मिला है। यदि टैकीऑन अस्तित्व में होते, तो वे भौतिकी के कुछ मौलिक कानूनों का उल्लंघन करते, जैसे कारणता, जो विरोधाभासों का कारण बन सकता है, जैसे समय में पीछे की ओर यात्रा करना।

वॉर्प ड्राइव

स्टार ट्रेक में, वॉर्प ड्राइव एक अवधारणा का उपयोग करता है जो अल्कुबिएरे ड्राइव के समान है, जहां अंतरिक्ष यान पारंपरिक अर्थ में प्रकाश की गति से तेज़ नहीं चलता बल्कि इसके चारों ओर काल-स्थान को मोड़ता है। हालांकि यह काल्पनिक है, इस विचार ने वास्तविक दुनिया के भौतिकविदों को काल-स्थान को मोड़ने की संभावनाओं का अन्वेषण करने के लिए प्रेरित किया है।

क्वासिक्रिस्टल स्पेस या उच्च आयाम

कुछ सिद्धांतों में, जैसे स्ट्रिंग थ्योरी, ब्रह्मांड में हमारे द्वारा देखी जा सकने वाली आयामों से अधिक आयाम हैं। उच्च आयामों के माध्यम से यात्रा करने से तीन-आयामी स्थान में "शॉर्टकट" मिल सकता है। यह विचार अभी भी अत्यधिक अनुमानित है लेकिन सैद्धांतिक रूप से दिलचस्प है।

हालांकि ये विचार दिलचस्प हैं, इनमें से अधिकांश अभी भी सिद्धांत और विज्ञान कथा के क्षेत्र में हैं। वर्तमान में, हमारे पास प्रकाश की गति से तेज़ यात्रा को वास्तविकता में लाने के लिए आवश्यक तकनीक या सामग्री नहीं है, लेकिन विदेशी पदार्थ, काल-स्थान, और क्वांटम भौतिकी में चल रही अनुसंधान भविष्य के लिए नई संभावनाएँ प्रदान करती रहती है।