ऑप्टिकल उपग्रहों की अंधी जगहों को देखने के लिए क्वांटम सेंसर का प्रस्ताव

पृथ्वी अवलोकन उपग्रहों के सामान्य ऑप्टिकल सेंसर को काम करने के लिए फोटॉन की लगातार आपूर्ति चाहिए होती है। इसलिए ध्रुवीय रातें, घने जंगलों की छायादार ज़मीन और गहरे समुद्री स्तर जैसी कम रोशनी वाली जगहों पर ये एक कठोर सीमा से टकराते हैं। इस सीमा को पार करने के लिए, शोधकर्ता सुमंता दास और मालिनी रॉय चौधरी ने एक नया ढांचा प्रस्तावित किया है। 'क्वांटम-एन्हांस्ड मल्टीस्पेक्ट्रल रिमोट सेंसिंग', या QEMRS नाम का यह ढांचा, रिमोट सेंसिंग ऑफ एनवायरनमेंट पत्रिका में वर्णित है। यह क्वांटम फोटोनिक्स की उन तकनीकों को अपनाता है, जिन्हें तीन दशकों से प्रयोगशाला परीक्षणों में सामान्य कैमरों से कहीं कम फोटॉन से बेहतर जानकारी निकालने के लिए इस्तेमाल किया गया है।

लेंस पर पड़ने वाली रोशनी की मात्रा गिनने के बजाय, यह प्रणाली अलग-अलग फोटॉन के आगमन के बीच सूक्ष्म सांख्यिकीय संबंधों को मापेगी, जिससे पृष्ठभूमि का शोर छन जाएगा। दास ने कहा कि यह सीमा मुख्य रूप से तकनीकी नहीं बल्कि सांख्यिकीय है, क्योंकि पारंपरिक फोटॉन पहचान की मान्यताएं बेहद कम रोशनी में विफल हो जाती हैं। इस ढांचे में दो तरीके बताए गए हैं। पहला, निष्क्रिय तरीका, जो क्रायोजेनिक तापमान पर रखे सुपरकंडक्टिंग नैनोवायर डिटेक्टरों से बेहद धुंधली प्राकृतिक रोशनी पकड़ता है। दूसरा, सक्रिय तरीका, जिसमें एक उपग्रह उलझे हुए फोटॉन की एक जोड़ी बनाएगा, एक को लक्ष्य की ओर नीचे भेजेगा, दूसरे को अपने पास रखेगा, और संकेत लौटने पर दोनों की संयुक्त माप करेगा।

शोधकर्ताओं का कहना है कि भले ही पृथ्वी का उथल-पुथल भरा वायुमंडल फोटॉन के मूल क्वांटम उलझाव को नष्ट कर दे, फिर भी किसी लक्ष्य को पृष्ठभूमि के शोर से अलग पहचानने लायक पर्याप्त संबंध बचा रहेगा। हालांकि इस तकनीक को कक्षा में ले जाना असली इंजीनियरिंग चुनौतियां खड़ी करता है। ज़रूरी क्रायोजेनिक शीतलन प्रणालियां बड़ी, भारी और बहुत बिजली खाने वाली हैं। इसलिए शुरुआती क्वांटम उपग्रह पूरी पृथ्वी को लगातार स्कैन नहीं करेंगे, बल्कि केवल उन खास अंधेरे इलाकों में सक्रिय होंगे जहां पारंपरिक सेंसर पूरी तरह विफल हो जाते हैं।

इस प्रणाली को कैलिब्रेट करना भी एक चुनौती है, क्योंकि पारंपरिक उपकरण रोशनी के प्रति सरल, रैखिक प्रतिक्रिया मानते हैं, जबकि क्वांटम सेंसर जटिल सांख्यिकीय संभावनाओं पर निर्भर करते हैं। शोधकर्ता ज़मीन पर बनाए गए नकली अंधेरे माहौल और चांद के रात वाले हिस्से से हल्की परावर्तित पृथ्वी-रोशनी का इस्तेमाल कर, दो-परत वाली कैलिब्रेशन रणनीति प्रस्तावित करते हैं। वे QEMRS को मौजूदा उपग्रहों के विकल्प के रूप में नहीं, बल्कि एक पूरक संवेदन तरीके के रूप में बताते हैं, जो पृथ्वी और ग्रह विज्ञान के लिए एक नई अवलोकन खिड़की खोल सकता है।