‘స్టార్ ట్రెక్’ అనే ప్రఖ్యాత సైన్స్ ఫిక్షన్ సిరీస్‌లో, ఎంటర్‌ప్రైజ్ వ్యోమనౌక సిబ్బంది మనం ఢిల్లీ నుండి దుబాయ్‌కి విమానంలో ప్రయాణించే సమయంలో గెలాక్సీలను దాటి వెళ్ళగలరు. ఇది కేవలం కల్పనగా చాలాకాలం పాటు భావించినప్పటికీ, ఆ సిరీస్‌లోని అత్యంత అద్భుతమైన ఆవిష్కరణ ‘వార్ప్ డ్రైవ్’. కాంతి కంటే వేగంగా ప్రయాణించడానికి కాల-అంతరాళాన్ని (space-time) వంచే ఈ సాంకేతికత ఇప్పుడు నిజ జీవిత శాస్త్రవేత్తల దృష్టిని ఆకర్షిస్తోంది. దాదాపు ఆరు దశాబ్దాలుగా, స్టార్ ట్రెక్ సిరీస్ ఫ్లిప్-ఫోన్ లాంటి కమ్యూనికేటర్ల నుండి భవిష్యత్ ఆహార రెప్లికేటర్ల వరకు అనేక ఆవిష్కరణలకు స్ఫూర్తినిచ్చింది. కానీ, వార్ప్ డ్రైవ్ ఇప్పటికీ దాని సాంకేతిక కల్పనలలో ఒక మణిరత్నంగా నిలిచిపోయింది.
ప్రస్తుతం, ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు వార్ప్ డ్రైవ్‌ను వాస్తవరూపంలోకి తీసుకురాగల సైద్ధాంతిక నమూనాలను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు. ఇతర సైన్స్ ఫిక్షన్ కథలలోని “జంప్” లేదా టెలిపోర్టేషన్ భావనల మాదిరిగా కాకుండా, వార్ప్ డ్రైవ్ వ్యోమనౌక చుట్టూ ఉన్న కాల-అంతరాళాన్ని వంచడం ద్వారా పనిచేస్తుంది. ఈ సూక్ష్మమైన వ్యత్యాసం, ఐన్‌స్టీన్ యొక్క విశ్వ వేగ పరిమితిని సాంకేతికంగా ఉల్లంఘించకుండానే, ఊహకందని దూరాలను ప్రయాణించడానికి నౌకకు వీలు కల్పిస్తుంది. ఇది కాంతి కంటే వేగవంతమైన ప్రయాణం అనే కలను మరింత ఆచరణ సాధ్యం అనే నమ్మకాన్ని కలిగిస్తోంది.
స్టార్ ట్రెక్‌లో వార్ప్ డ్రైవ్ ఎలా పనిచేస్తుంది?
స్టార్ ట్రెక్‌లో, వార్ప్ డ్రైవ్ కేవలం కథను ముందుకు నడిపే ఒక ఆకర్షణీయమైన పరికరం కాదు; దానికి సైద్ధాంతిక భౌతికశాస్త్రంలో ఒక ఆధారం ఉంది, ఇది ఇతర సైన్స్ ఫిక్షన్ కథలలోని కాంతివేగ ప్రయాణ భావనల నుండి దీనిని వేరు చేస్తుంది. ఈ ఇంజిన్ నౌక ముందు ఉన్న అంతరాళాన్ని సంకోచింపజేసి, దాని వెనుక ఉన్న అంతరాళాన్ని విస్తరింపజేయడం ద్వారా పనిచేస్తుంది. దీనివల్ల ఒక “వార్ప్ బబుల్” ఏర్పడి, అది నౌకను ముందుకు తీసుకువెళుతుంది. అంటే, వ్యోమనౌక స్వయంగా కాంతి కంటే వేగంగా కదలడం లేదు—దాని చుట్టూ ఉన్న అంతరాళమే కదులుతోంది. ఈ తెలివైన పరిష్కారం, ఐన్‌స్టీన్ సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని ఉల్లంఘించకుండానే నౌక సుదూర ప్రాంతాలకు తక్షణమే ప్రయాణించడానికి సైద్ధాంతికంగా అనుమతిస్తుంది.
స్టార్ ట్రెక్ సైన్స్ సలహాదారు మరియు ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ఎరిన్ మెక్‌డొనాల్డ్ ఈ సూత్రాన్ని సులభమైన మాటలలో వివరిస్తూ, “మీరు మీ నౌకను కాల-అంతరాళం అనే వస్త్రంతో చుట్టి, ఆ వస్త్రం కాంతి కంటే వేగంగా మిమ్మల్ని తీసుకువెళితే, అది భౌతిక శాస్త్ర నియమాలను ఉల్లంఘించినట్లు కాదు” అని అంటారు. ఈ వార్ప్ బబుల్ భావన, అస్థిరమైన వార్మ్‌హోల్స్ ద్వారా ప్రయాణించడం లేదా తెలియని εξωτική పదార్థం (exotic matter) మీద ఆధారపడటం వంటి ఇతర సైన్స్ ఫిక్షన్ విధానాలు ఎదుర్కొనే సమస్యలను కూడా నివారిస్తుంది. సంక్షిప్తంగా చెప్పాలంటే, స్టార్ ట్రెక్ ఊహాత్మకంగా, దృశ్యపరంగా ఆకట్టుకునే మరియు ఆశ్చర్యకరంగా వాస్తవ విజ్ఞానశాస్త్రానికి దగ్గరగా ఉన్న ఒక నక్షత్రమండలాంతర ప్రయాణ పద్ధతిని ఊహించింది.
కల్పన నుండి సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రంలోకి
వార్ప్ డ్రైవ్‌ను శాస్త్రీయంగా నమూనా చేయడానికి మొదటి తీవ్రమైన ప్రయత్నం 1994లో జరిగింది. భౌతిక శాస్త్రవేత్త మిగ్యూల్ అల్కుబియెర్ “అల్కుబియెర్ డ్రైవ్” అని పిలువబడే ఒక గణిత చట్రాన్ని ప్రతిపాదించారు. ఆయన నమూనా ప్రకారం, కాల-అంతరాళాన్ని మార్చడం ద్వారా, సాపేక్ష సిద్ధాంతాన్ని ఉల్లంఘించకుండా కాంతి కంటే వేగంగా ఒక నౌకను కదిలించడం సైద్ధాంతికంగా సాధ్యమేనని నిరూపించారు. అయితే, దీనికి ప్రధాన అవరోధం శక్తి అవసరం—ఒక చిన్న వస్తువును కదిలించడానికి కూడా సూర్యుని ద్రవ్యరాశికి సమానమైన శక్తి అవసరం అవుతుంది, ఇది ప్రస్తుత సాంకేతికతతో పూర్తిగా అసాధ్యం.
కానీ నేడు, అలెక్సీ బోబ్రిక్ మరియు గియాని మార్టిరే వంటి పరిశోధకులు కొత్త వార్ప్ బబుల్ నమూనాలను ప్రతిపాదించారు. ఇవి శక్తి అవసరాలను నాటకీయంగా తగ్గించాయి—దాదాపు కొన్ని బృహస్పతి గ్రహాల పరిమాణానికి సమానం. ఇది ఇప్పటికీ చాలా పెద్ద మొత్తమే అయినప్పటికీ, ఇది ఒక గణనీయమైన మెరుగుదల మరియు ఈ ఆలోచనను అసాధ్యం నుండి సైద్ధాంతికంగా ఆలోచించదగిన స్థాయికి తీసుకువచ్చింది. ఈ నమూనాలు స్థిరమైన వార్ప్ బబుల్స్‌ను సృష్టించడానికి మరియు నక్షత్రమండలాంతర ప్రయాణానికి అవసరమైనంత కాలం వాటిని నిర్వహించడానికి మార్గాలను కూడా అన్వేషిస్తున్నాయి. ప్రయోగాత్మక అమలు చాలా దూరంలో ఉన్నప్పటికీ, ఈ సైద్ధాంతిక పురోగతులు సైన్స్ ఫిక్షన్ నిజమైన శాస్త్రీయ అన్వేషణకు ఎలా స్ఫూర్తినిస్తుందో నిరూపిస్తున్నాయి.
జేమ్స్ వెబ్ టెలిస్కోప్: లక్షల కిలోమీటర్ల దూరం నుండి దృష్టిని సరిచేయడం
వార్ప్ డ్రైవ్ వంటివి ఇంకా సుదూర కలలుగా ఉన్నప్పటికీ, మానవ మేధస్సు అంతరిక్ష పరిశోధనలో ఇప్పటికే అద్భుతాలు చేస్తోంది. దీనికి ఉత్తమ ఉదాహరణ జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ (JWST). 2021లో జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ ప్రయోగించినప్పుడు, లక్షలాది మంది ఉత్కంఠతో వీక్షించారు. ప్రపంచంలోనే అత్యంత శక్తివంతమైన ఈ టెలిస్కోప్‌లో 344 వైఫల్యాలకు అవకాశం ఉన్న పాయింట్లు ఉన్నాయి. అయితే, ఆస్ట్రేలియా శాస్త్రవేత్తలకు అసలైన సవాలు వెబ్ అంతరిక్షంలోకి చేరుకున్న తర్వాతే ప్రారంభమైంది.
సిడ్నీ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన పరిశోధకులు వెబ్ యొక్క అత్యధిక రిజల్యూషన్ మోడ్ అయిన “అపెర్చర్ మాస్కింగ్ ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్” (AMI) పై పనిచేశారు. ఇది వెబ్ కెమెరాలలో ఒకదానిలో అమర్చిన ఒక చిన్న కానీ కీలకమైన లోహపు పలక. ఇది గ్రహాలు మరియు కృష్ణ బిలాల చిత్రాలను అస్పష్టం చేయగల వక్రీకరణలను కొలవడంలో సహాయపడుతుంది. పీహెచ్‌డీ విద్యార్థి లూయిస్ డెస్డోయిట్స్ నేతృత్వంలోని బృందం ఒక ఎలక్ట్రానిక్ సమస్యను గుర్తించింది, దీనివల్ల ప్రకాశవంతమైన పిక్సెల్‌లు చీకటి పిక్సెల్‌లలోకి లీక్ అయి, చిత్రాలు కొద్దిగా అస్పష్టంగా మారుతున్నాయి. ఇన్‌ఫ్రారెడ్ కెమెరాలలో ఇది సాధారణమే అయినప్పటికీ, వెబ్‌లో ఈ ప్రభావం ఊహించిన దానికంటే తీవ్రంగా ఉంది. ఈ లోపం వల్ల ప్రకాశవంతమైన నక్షత్రాల దగ్గర మసకగా ఉన్న గ్రహాలను గుర్తించడం కష్టమైంది.
చిత్రాల స్పష్టతను ఎలా సాధించారు?
దీన్ని సరిచేయడానికి, బృందం AMI యొక్క ఆప్టికల్ ఫిజిక్స్‌ను అనుకరించే ఒక నమూనాను రూపొందించి, దానికి యంత్ర అభ్యాసాన్ని (machine learning) జోడించింది. దీని ద్వారా వెబ్ డేటాలోని అస్పష్టతను గుర్తించి, దాన్ని సరిచేయగలిగారు. వారి ఫలితాలు ఓపెన్-యాక్సెస్ ఆర్కైవ్ arXivలో ప్రచురించబడ్డాయి. ఈ సవరణతో AMI యొక్క పూర్తి పనితీరు మరియు స్పష్టత పునరుద్ధరించబడ్డాయి.
ఈ సవరణను వర్తింపజేసిన తర్వాత, వెబ్ HD 206893 నక్షత్రం యొక్క స్పష్టమైన చిత్రాలను తీసింది. దీని ద్వారా ఇంతకుముందు కనపడని ఒక మసక గ్రహం మరియు ఎరుపు-గోధుమ రంగులో ఉన్న ఒక మరగుజ్జు నక్షత్రం వెల్లడయ్యాయి. ఈ విజయం మునుపెన్నడూ లేనంత కచ్చితత్వంతో తెలియని గ్రహాలను గుర్తించడానికి మార్గం సుగమం చేసింది. అదే విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన మరో పీహెచ్‌డీ విద్యార్థి, మాక్స్ చార్లెస్, ఈ పనిని సంక్లిష్ట చిత్రాలకు విస్తరించారు. ఈ సవరణను ఉపయోగించి, బృందం బృహస్పతి యొక్క అగ్నిపర్వత చంద్రుడు ‘ఇయో’ (Io)ను స్పష్టంగా చిత్రీకరించి, ఒక గంట పాటు జరిగిన అగ్నిపర్వత విస్ఫోటనాలను నమోదు చేసింది. NGC 1068 గెలాక్సీ నుండి వెలువడుతున్న కృష్ణ బిలం జెట్ మరియు WR 137 నక్షత్రం చుట్టూ ఉన్న ధూళి రిబ్బన్ కూడా మరింత స్పష్టంగా చిత్రీకరించబడ్డాయి.
ఈ ఆవిష్కరణ ప్రాముఖ్యత
గతంలో వ్యోమగాములు కక్ష్యలో మరమ్మతులు చేసిన హబుల్ టెలిస్కోప్‌లా కాకుండా, వెబ్ భూమి నుండి సుమారు 15 లక్షల కిలోమీటర్ల దూరంలో ఉంది. దానికి భౌతికంగా సేవలు అందించడం అసాధ్యం. అందుకే వెబ్ యొక్క ఆప్టిక్స్‌ను దూరం నుండి పర్యవేక్షించడానికి ఆస్ట్రేలియన్లు రూపొందించిన AMI చాలా కీలకం.
ఈ అధ్యయనం, టెలిస్కోప్ పరికరాలలో భౌతిక పరిమితులను సాఫ్ట్‌వేర్ ఆధారిత క్రమాంకనం ద్వారా అధిగమించవచ్చని నిరూపిస్తుంది. AMI కోసం సృష్టించబడిన కోడ్, నాసా యొక్క రాబోయే రోమన్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ వంటి తర్వాతి తరం పరికరాలకు మార్గనిర్దేశం చేయగలదు, తద్వారా భూమి వంటి గ్రహాల వేటను మరింత మెరుగుపరుస్తుంది. శాస్త్రవేత్తలు చెప్పినట్లుగా, సరిచేయబడిన ప్రతి పిక్సెల్ మనల్ని సుదూర ప్రపంచాలను మునుపెన్నడూ లేనంత స్పష్టంగా పరిశోధించడానికి దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది.