Atmospheric Light Pollution by Proposed Reflect Orbital Space Mirrors

रात के आकाश का नया पड़ोसी

कल्पना कीजिए कि रात का आकाश ब्रह्मांड में फैले हुए एक विशाल, मखमली पर्दे की तरह है, जिस पर टिमटिमाते सितारों की बिंदियाँ हैं जो हजारों वर्षों से हमारे मार्गदर्शक रहे हैं। मानव इतिहास के अधिकांश समय में, इस अंधेरे को केवल चंद्रमा, सूर्य (जब वह ऊपर हो), और कभी-कभार बिजली की चमक ही भेद सकती थी। लेकिन विज्ञान हमेशा ऊपर देखने और यह पूछने के बारे में रहा है कि, "क्या होगा अगर?" यह प्रश्न खगोल विज्ञान (astronomy) और वायुमंडलीय भौतिकी (atmospheric physics) के क्षेत्र में जीवित है, जो क्रमशः सितारों और उस हवा का अध्ययन करते हैं जिसमें हम सांस लेते हैं। यहाँ एक प्रमुख अवधारणा है प्रकाश का प्रकीर्णन (light scattering)। सोचिए कि सूरज की रोशनी दूध के एक गिलास से टकरा रही है; प्रकाश सीधे पार नहीं होता; यह दूध के सूक्ष्म कणों से टकराकर उछलता है, जिससे पूरा गिलास चमक उठता है। हमारे वायुमंडल में भी ऐसा ही होता है जब सूर्य का प्रकाश वायु के अणुओं या धूल से टकराता है, जिससे दिन के दौरान दिखने वाला नीला आकाश बनता है। एक अन्य अवधारणा है अल्बेडो (albedo), जो बस इस बात के लिए एक शानदार शब्द है कि कोई सतह कितनी चमकदार या परावर्तक है। ताजी सफेद बर्फ का मैदान उच्च अल्बेडो रखता है (यह अधिकांश प्रकाश को वापस परावर्तित करता है), जबकि एक काली डामर की सड़क का अल्बेडो कम होता है (यह प्रकाश को सोख लेती है)।

यह आपके लिए क्यों मायने रखता है? क्योंकि रात का आकाश बदल रहा है। हमने पहले ही हजारों कृत्रिम उपग्रह जोड़ दिए हैं जो सूर्य के प्रकाश को परावर्तित करते हैं, जिससे प्रकाश की लकीरें बनती हैं जो तारादर्शन को खराब कर सकती हैं। लेकिन क्या होगा यदि कोई योजना प्रस्तावित करे कि रात के आकाश को एक विशाल, चलते-फिरते स्पॉटलाइट में बदल दिया जाए? यही वह प्रश्न है जिसे यह शोध पत्र संबोधित करता है। यह केवल इस बारे में नहीं है कि क्या हम एक नया तारा देख सकते हैं; यह इस बारे में है कि क्या हम अभी भी पुराने सितारों को देख सकते हैं। यदि हम रात को कृत्रिम प्रकाश से पेंट करना शुरू कर देते हैं, तो हम उस प्राकृतिक अंधेरे को खो सकते हैं जो हमें ब्रह्मांड को देखने की अनुमति देता है, जिससे एक खिड़की एक दर्पण में बदल जाएगी।

द जाइंट स्पेस मिरर एक्सपेरिमेंट (विशाल अंतरिक्ष दर्पण प्रयोग)

रिफ्लेक्ट ऑर्बिटल (Reflect Orbital) नामक एक स्टार्टअप कंपनी के पास एक जंगली विचार है: पृथ्वी पर सूर्य के प्रकाश को चमकाने के लिए अंतरिक्ष में विशाल, तैरते हुए दर्पणों का एक बेड़ा लॉन्च करना, जो प्रभावी रूप से रात में कृत्रिम दिन का प्रकाश पैदा करेगा। उनकी योजना एक छोटे परीक्षण उपग्रह से शुरू होती है, जो एक बड़े लिविंग रूम (18 × 18 मीटर) के आकार का दर्पण है, लेकिन उनका अंतिम लक्ष्य लगभग 50,000 विशाल दर्पणों (प्रत्येक 54 × 54 मीटर) का एक विशाल समूह बनाना है। विचार यह है कि जमीन के एक विशिष्ट हिस्से को, लगभग 2.5 किलोमीटर (1.5 मील) की त्रिज्या के साथ, इतनी रोशनी से रोशन किया जाए कि बिना स्ट्रीटलैंप के किताब पढ़ी जा सके या सुरक्षित रूप से चला जा सके।

लेकिन इन दर्पणों को लॉन्च करने से पहले, वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक महत्वपूर्ण प्रश्न पूछा: बाकी आकाश का क्या होता है? उन्होंने यह देखने के लिए विस्तृत कंप्यूटर सिमुलेशन चलाए कि यह प्रकाश की किरण हमारे वायुमंडल के साथ कैसे परस्पर क्रिया करेगी। उन्होंने केवल जमीन पर पड़ने वाले धब्बे को नहीं देखा; उन्होंने उसके ऊपर के पूरे आकाश को देखा।

आकाश में दर्पण
शोधकर्ताओं ने पाया कि यदि आप इन विशाल 54-मीटर के दर्पणों में से एक के ठीक नीचे खड़े होते, तो यह अविश्वसनीय रूप से चमकीला दिखता। वास्तव में, यह -16.7 की चमक (magnitude) के साथ प्रकाश के एक बिंदु के रूप में दिखाई देगा। इसे समझने के लिए, पूर्ण चंद्रमा की चमक लगभग -12.7 होती है। इसका मतलब है कि दर्पण पूर्ण चंद्रमा की तुलना में लगभग 4 मैग्नीट्यूड, या लगभग 40 गुना अधिक चमकीला होगा। यह लगभग 9.5 लक्स (lux) की तीव्रता के साथ चमकेगा, जो चमक का वही स्तर है जो आपको एक सामान्य स्ट्रीटलाइट से मिलता है। यदि आप उस 2.5-किलोमीटर के घेरे में खड़े होते, तो रात बहुत उज्ज्वल गोधूलि बेला (dusk) जैसी महसूस होती, जैसे सूरज अभी-अभी अस्त हुआ हो। आकाश इतना चमकीला होगा कि सबसे चमकीले तारे भी अदृश्य हो जाएंगे। यह एक फ्लडलाइट के नीचे खड़े होकर जुगनू देखने की कोशिश करने जैसा होगा।

बीम के परे का प्रकाश
अध्ययन का सबसे आश्चर्यजनक हिस्सा वह है जो उस चमकीले घेरे के बाहर होता है। प्रकाश केवल प्रकाशित पैच के किनारे पर नहीं रुकता है। जब प्रकाश की किरण जमीन से टकराती है, तो उसका कुछ हिस्सा वापस ऊपर की ओर उछलता है (इस पर निर्भर करता है कि जमीन कितनी चमकदार है—बर्फ मिट्टी की तुलना में अधिक परावर्तित करती है)। यह प्रकाश, मूल किरण के साथ मिलकर, आकाश में वायु के अणुओं और धूल के कणों से टकराता है और सभी दिशाओं में बिखर जाता है।

वैज्ञानिकों ने इस प्रकीर्णन का अनुकरण किया और पाया कि एक एकल दर्पण से निकलने वाली "चमक" बहुत दूर तक दिखाई देगी।

• 14 किलोमीटर (लगभग 9 मील) दूर: आकाश उतना ही चमकीला दिखेगा जितना सूर्यास्त के ठीक बाद का आकाश (गोधूलि बेला) होता है। यह इतना चमकीला होगा कि आप सितारों को नहीं देख पाएंगे। पूरा आकाश धुंधला हो जाएगा, जैसा कि आप किसी शहर के ऊपर दिखने वाली चमक देखते हैं, लेकिन यह अंतरिक्ष में एक अकेले दर्पण के कारण होगा।
• 34 किलोमीटर (लगभग 21 मील) दूर: इतनी दूर होने पर भी, दर्पण की दिशा में आकाश सामान्य चांदनी रात की तुलना में अधिक चमकीला दिखाई देगा। यह आकाश में ऊपर की ओर खिंचते हुए प्रकाश के एक विशाल, चमकते स्तंभ जैसा दिखाई देगा।
• "बर्फ" का कारक: यदि जमीन बर्फ से ढकी है तो प्रभाव और भी खराब हो जाता है। बर्फ बहुत परावर्तक (उच्च अल्बेडो) होती है, इसलिए यह वायुमंडल में अधिक प्रकाश वापस उछालती है, जिससे चमक और भी दूर तक फैल जाती है। बर्फीली परिस्थितियों में, 30 किलोमीटर की दूरी से भी आकाश पूर्ण चंद्र रात से अधिक चमकीला दिख सकता है।

क्या होगा यदि वे सैकड़ों का उपयोग करें?
इस शोध पत्र ने एक "सबसे खराब स्थिति" वाले परिदृश्य को भी देखा जहाँ 400 दर्पण एक ही समय में एक ही स्थान पर चमक रहे हों। इस स्थिति में, संयुक्त प्रकाश लगभग 2,400 लक्स होगा—जो पूर्ण चंद्रमा से लगभग 10,000 गुना अधिक चमकीला है। यह सौर पैनलों को चलाने के लिए पर्याप्त चमकीला होगा (जिन्हें काम शुरू करने के लिए आमतौर पर लगभग 22 W/m² की आवश्यकता होती है)। आकाश पूरी तरह से धुंधला हो जाएगा, जिससे रात एक निरंतर, उज्ज्वल गोधूलि बेला में बदल जाएगी।

निष्कर्ष
लेखकों का निष्कर्ष है कि हालांकि अंतरिक्ष से पृथ्वी को रोशन करने का विचार तकनीकी रूप से संभव है, लेकिन हमारे रात के आकाश के लिए पर्यावरणीय लागत बहुत बड़ी होगी। एक अकेला दर्पण भी ऐसा प्रकाश प्रदूषण पैदा करेगा जो दर्जनों किलोमीटर तक फैला हुआ है, जिससे रात का आकाश अपरिचित हो जाएगा और उस सीमा के भीतर किसी के लिए भी सितारों को देखना असंभव हो जाएगा। अध्ययन यह मानकर चलता है कि आकाश साफ और बादल रहित है, जो वास्तव में प्रकाश को सीमित रखने के लिए "सर्वश्रेष्ठ स्थिति" है। यदि बादल होते, तो प्रकाश और भी अधिक बिखरता, जिससे यह चमक और भी अधिक दूरी से दिखाई दे सकती थी।

संक्षेप में, ये सिमुलेशन सुझाव देते हैं कि अंतरिक्ष के दर्पणों के साथ रात को दिन में बदलने की कीमत खुद रात के आकाश को खोकर चुकानी होगी। तारे गायब हो जाएंगे, और उनकी जगह एक स्थायी, कृत्रिम चमक ले लेगी जो अपने लक्षित क्षेत्र से बहुत आगे तक फैली होगी।