क्रेडिट कार्ड के आकार के एक कॉम्पैक्ट सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर (एसबीसी) पर आधारित एक छोटा डिजिटल रिसीवर सिस्टम अब हमें कॉस्मिक डॉन के रहस्यों को जानने में मदद कर सकता है, जब सबसे पहले तारों में जीवन की झलक दिखी थी।

कॉस्मिक डॉन वह समय है जब ब्रह्मांड में पहली बार तारों और आकाशगंगाओं का निर्माण हुआ, जिससे इसके विकास की दिशा में महत्वपूर्ण परिवर्तन आया।

वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि यह रहस्यमय युग ब्रह्मांड को समझने की कुंजी है जैसा कि हम आज देखते हैं, और यह खोज के लिए एक अनूठा क्षेत्र है। सटीक अवलोकनों के अभाव में इस काल के बारे में बहुत कम जानकारी है।

भारत सरकार के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) द्वारा वित्त पोषित एक स्वायत्त संस्थान, रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट (आरआरआई) की एक टीम द्वारा प्रस्तावित अपनी तरह का पहला अंतरिक्ष पेलोड, प्रतुश (प्रोबिंग रीआयनाइजेशन ऑफ द यूनिवर्स यूजिंग सिग्नल फ्रॉम हाइड्रोजन) इस रहस्य को उजागर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

यह चन्द्रमा की कक्षा में एक भावी रेडियोमीटर है जो हमारे ब्रह्माण्ड में बने प्रथम तारों के बारे में प्रश्नों का उत्तर देगा।

अंतरिक्ष विज्ञान के कम द्रव्यमान, उच्च क्षमता वाले पेलोड पर दीर्घकालिक फोकस को ध्यान में रखते हुए, प्रतुश (पीआरएटीयूएसएच) यह प्रदर्शित करता है कि किस प्रकार एक कॉम्पैक्ट नियंत्रक सटीक रेडियो मापन कर सकता है।

इससे हाइड्रोजन परमाणुओं (21-सेमी सिग्नल) से निकलने वाले एक मंद रेडियो सिग्नल का पता लगाने में मदद मिल सकती है, जिसमें कॉस्मिक डॉन की कई घटनाओं की छाप है। इस सिग्नल को पकड़ना शोर से भरे स्टेडियम में फुसफुसाहट सुनने जैसा है क्योंकि यह सिग्नल से लाखों गुना ज़्यादा शक्तिशाली हस्तक्षेप के नीचे दबा होता है।

चित्र: चंद्र परिक्रमा के दौरान चंद्रमा के दूरवर्ती भाग पर प्रतुश का कलात्मक चित्रण

पृथ्वी पर, अतीत की यह आवाज रेडियो शोर और एफएम प्रसारण जैसे हस्तक्षेपों में दब जाती है। इसलिए, प्रतुश अंततः एक चंद्र सुदूर मिशन की कल्पना करता है, जो आंतरिक सौर मंडल का सबसे रेडियो-शांत स्थान होने की उम्मीद है, जो पृथ्वी के हस्तक्षेप और आयनमंडलीय विकृति से मुक्त होगा।

प्रतुश टीम ने अपने रेडियोमीटर का एक प्रयोगशाला मॉडल बनाया है ताकि मंद ब्रह्मांडीय संकेतों का पता लगाने के लिए इसकी उपयुक्तता प्रदर्शित की जा सके। रेडियो संकेतों को एंटीना द्वारा प्राप्त किया जाता है, एनालॉग रिसीवर द्वारा प्रवर्धित किया जाता है, और डिजिटल रिसीवर द्वारा डिजिटल डेटा में परिवर्तित किया जाता है। फ़ील्ड प्रोग्रामेबल गेट ऐरे (एफपीजीए) नामक एक उन्नत चिप, एफपीजीए फिर इस डेटा को संसाधित करता है, और इसे सूक्ष्म फिंगरप्रिंट में परिवर्तित करता है जो दर्शाता है कि विभिन्न रेडियो आवृत्तियों पर आकाश कितना उज्ज्वल है। आकार, भार और शक्ति बाधाओं सहित अंतरिक्ष पेलोड की कठोर आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए, प्रतुश टीम ने रास्पबेरी पाई पर एक कॉम्पैक्ट सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर (एसबीसी) पर आधारित एक डिजिटल रिसीवर सिस्टम विकसित किया है ।

यह प्रतुश के रेडियोमीटर के मुख्य कंडक्टर के रूप में कार्य करता है और एंटीना, रिसीवर और एफपीजीए (फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरे) नामक एक शक्तिशाली चिप का समन्वय करता है, जो ब्रह्मांडीय रेडियो डेटा की धाराओं को संसाधित करता है। सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर न केवल इस जानकारी को रिकॉर्ड और संग्रहीत करता है, बल्कि महत्वपूर्ण कैलीब्रेशन भी करता है और यह सुनिश्चित करता है कि सब कुछ सुचारु रूप से चले, उच्च गति वाली डेटा धाराओं को प्राप्त करता है और प्रारंभिक डेटा प्रोसेसिंग करता है। फ्लाईट मॉडल कमर्शियल रास्पबेरी-पाई को अंतरिक्ष-योग्य समकक्ष से प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट के इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग ग्रुप के अनुसंधान वैज्ञानिक ई, गिरीश बी.एस. ने कहा कि सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर, डेस्कटॉप या लैपटॉप कंप्यूटर के छोटे संस्करण के रूप में, सॉफ्टवेयर निर्देशों के माध्यम से एफपीजीए द्वारा उत्पन्न डेटा को प्रबंधित करने के लिए आकार, प्रदर्शन और दक्षता का एक आकर्षक संतुलन प्रदान करते हैं।

प्रदर्शन परीक्षण इस बात की पुष्टि करते हैं कि यह न्यूनतम रणनीति अत्यधिक प्रभावी है। एक संदर्भ सिग्नल पर 352 घंटों के डेटा संग्रह के साथ, रिसीवर का शोर बेहद कम स्तर (केवल कुछ मिलीकेल्विन) तक कम हो गया, जिससे मंद कॉस्मिक डॉन सिग्नल का पता लगाने की इसकी संवेदनशीलता का प्रदर्शन हुआ। नए लागू किए गए सॉफ़्टवेयर संवर्द्धन और अगली पीढ़ी के अंतरिक्ष-स्तरीय उपकरणों के साथ, यह प्रणाली और भी बेहतर प्रदर्शन के लिए तैयार है, जिससे डेटा अखंडता सुनिश्चित होती है।

रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट के इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियरिंग ग्रुप की रिसर्च साइंटिस्ट ई श्रीवानी के.एस. ने कहा कि सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर प्रतुश के लिए डिजिटल रिसीवर सिस्टम का एक महत्वपूर्ण घटक है, जिसे मास्टर कंट्रोलर और डेटा रिकॉर्डर दोनों के रूप में काम करने के लिए सावधानीपूर्वक चुना गया है।

पारंपरिक समाधानों की जगह कम-शक्ति वाले सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर का इस्तेमाल करके, प्रतुश वज़न, ऊर्जा की खपत और परिष्कार को कम करता है, जो अंतरिक्ष अभियानों के लिए सभी महत्वपूर्ण पहलू हैं। यह एक अत्यधिक संवेदनशील रेडियोमीटर को चंद्रमा की कक्षा में स्थापित करना कहीं अधिक यथार्थवादी बनाता है।

रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट के खगोल विज्ञान एवं खगोल भौतिकी के एसोसिएट प्रोफेसर सौरभ सिंह और मयूरी एस. राव ने कहा कि सिंगल-बोर्ड कंप्यूटर आधारित डिजिटल रिसीवर जैसी प्रौद्योगिकियां सौरमंडल के सबसे शांत कोनों में से एक से कॉस्मिक डॉन के सिग्नल का पता लगाने के लिए पेलोड का अभिन्न अंग होंगी।

प्रतुश शायद यह उजागर कर सके कि पहले तारों ने ब्रह्मांड को कैसे आकार दिया और संभवतः नई भौतिकी की खोज भी कर सके। इस प्रयास की सफलता के पीछे शायद तकनीक का एक छोटा सा अंश छिपा हो, एक छोटा सा कंप्यूटर जो ब्रह्मांड की शुरुआती आवाजों को सुनने के मानवता के सबसे महत्वाकांक्षी प्रयासों में से एक को शांतिपूर्वक संचालित कर रहा हो।

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पीके/केसी/एचएन/एसके

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