इतिहास की सबसे सफल स्व-चालित कार वर्तमान में मंगल ग्रह पर है

क्या आपने कभी सोचा है कि आपकी हाई-एंड कार एक अच्छी रोशनी वाले गैरेज में पार्क करने के लिए संघर्ष क्यों करती है, जबकि 140 मिलियन मील दूर एक मशीन बिना किसी मानवीय मदद के पत्थरों के मैदान में रास्ता बना लेती है? यह प्रश्न पर्सिवियरेंस (Perseverance) रोवर के नवीनतम मील के पत्थर के केंद्र में है। जबकि पृथ्वी पर टेक कंपनियां लेन-कीपिंग सॉफ्टवेयर और लिडार (LIDAR) सेंसर पर बहस कर रही हैं, एक छह पहियों वाला रोबोट बिना सड़क, बिना जीपीएस और बिना मरम्मत की दुकानों वाले ग्रह पर चुपचाप दूरी के रिकॉर्ड बना रहा है।

पर्सिवियरेंस फरवरी 2021 में जेज़ेरो क्रेटर (Jezero Crater) में उतरा था। तब से, यह एक वैज्ञानिक प्रयोग से बदलकर मंगल अन्वेषण के इतिहास में सबसे विपुल यात्री बन गया है। यह वाहन 45.16 किलोमीटर के निशान को पार करने की राह पर है। यह दूरी महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अपॉर्चुनिटी (Opportunity) रोवर के आजीवन रिकॉर्ड को पीछे छोड़ देती है। अपॉर्चुनिटी एक प्रसिद्ध मशीन थी जो लगभग 15 वर्षों तक जीवित रही। पर्सिवियरेंस लगभग एक तिहाई समय में उसी मील के पत्थर तक पहुँच रहा है। यह दक्षता स्वायत्त मशीनरी के बारे में हमारी सोच में एक मौलिक बदलाव का परिणाम है।

निरंतर गति के लिए बना एक मस्तिष्क

यह समझने के लिए कि पर्सिवियरेंस अपने पूर्ववर्तियों की तुलना में इतना तेज़ क्यों है, हमें इसकी प्रोसेसिंग शक्ति पर गौर करना होगा। स्टीवन ली नासा की जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी में पर्सिवियरेंस रोवर के प्रोजेक्ट मैनेजर हैं। वह बताते हैं कि इस सफलता का प्राथमिक चालक ऑटो-नेविगेशन सिस्टम है। पृथ्वी पर, स्व-चालित कारें विशाल क्लाउड सर्वर और पहले से लोड किए गए हाई-डेफिनिशन मैप्स पर निर्भर करती हैं। पर्सिवियरेंस के पास ऐसा कुछ भी नहीं है। इसे अपने ऑनबोर्ड हार्डवेयर का उपयोग करके वास्तविक समय में निर्णय लेने होते हैं।

रोवर में परिष्कृत कैमरों का एक सूट है जो आगे के इलाके को कैप्चर करता है। फिर एल्गोरिदम इन छवियों को संसाधित (process) करते हैं ताकि नुकीली चट्टानों और नरम रेत के गड्ढों जैसे खतरों के बीच एक सुरक्षित रास्ता खोजा जा सके। यह सुनने में सरल लगता है, लेकिन प्रोसेसिंग की आवश्यकता बहुत अधिक है। रोवर सोचने में जितना समय बिताता है, वह समय उसके न चलने का होता है। रोवर्स की पिछली पीढ़ियों के लिए, यह सोचने का समय एक बड़ी बाधा थी। पर्सिवियरेंस एक समर्पित विजन कंप्यूट एलिमेंट (Vision Compute Element) का उपयोग करके इसे हल करता है। यह हार्डवेयर रोवर को छवियों को संसाधित करने और अपने मार्ग की योजना बनाने की अनुमति देता है जबकि उसके पहिये अभी भी घूम रहे होते हैं।

रोजमर्रा की भाषा में कहें तो, पहले के रोवर उस पैदल यात्री की तरह थे जिसे हर दस कदम पर रुककर कागजी नक्शा देखना पड़ता था। पर्सिवियरेंस उस पैदल यात्री की तरह है जो चलते समय अपना फोन चेक कर सकता है। एक ही समय में सोचने और चलने की यह क्षमता ही कारण है कि रोवर की कुल दूरी का 90 प्रतिशत हिस्सा अब स्वायत्त (autonomous) है। अब यह पृथ्वी पर मौजूद मानव पायलट द्वारा यात्रा के प्रत्येक मीटर के लिए ड्राइविंग निर्देशों का एक विशिष्ट सेट भेजने का इंतजार नहीं करता है।

नब्बे के दशक की सीमाओं से आगे बढ़ना

बड़ी तस्वीर को देखें तो, प्रदर्शन में यह उछाल इस बात का एक उत्कृष्ट उदाहरण है कि कैसे मूर का नियम (Moore’s Law) अंततः अंतरिक्ष अन्वेषण की विशेष दुनिया को प्रभावित करता है। क्यूरियोसिटी (Curiosity) रोवर आकार और बनावट में पर्सिवियरेंस के समान ही है। हालाँकि, क्यूरियोसिटी बहुत धीमा है। इसकी ड्राइविंग का केवल 10 प्रतिशत हिस्सा ही स्वायत्त है। इस अंतर का कारण इसके कंप्यूटर की उम्र है। क्यूरियोसिटी को 2011 में एक ऐसे चिपसेट के साथ लॉन्च किया गया था जिसकी जड़ें 1990 के दशक के अंत में थीं।

स्पेस-रेटेड हार्डवेयर कुख्यात रूप से धीमा होता है क्योंकि इसे तीव्र विकिरण (radiation) के खिलाफ कठोर बनाया जाना चाहिए। इस सुदृढ़ीकरण प्रक्रिया का अर्थ अक्सर नवीनतम उपभोक्ता चिप्स के बजाय पुराने, अधिक स्थिर डिजाइनों का उपयोग करना होता है। क्यूरियोसिटी का कंप्यूटर इतना धीमा है कि वह एक साथ गाड़ी चलाने और छवियों को संसाधित करने का काम नहीं कर सकता। इसे रुकना पड़ता है, फोटो लेनी पड़ती है, अगले कुछ मीटर की गणना करने में कई मिनट बिताने पड़ते हैं और फिर आगे बढ़ना पड़ता है। यह चक्र लंबी दूरी की यात्रा को एक थकाऊ प्रक्रिया बना देता है। मंगल पर 15 से अधिक वर्षों में, क्यूरियोसिटी ने लगभग 38.6 किलोमीटर की दूरी तय की है। पर्सिवियरेंस उस निशान को बहुत कम समय में पार कर रहा है क्योंकि इसका (थोड़ा) अधिक आधुनिक हार्डवेयर अंततः इसके पहियों के साथ तालमेल बिठाने के लिए पर्याप्त तेज़ है।

इस गति के बावजूद, रोवर वास्तव में कोई रेसर नहीं है। इसकी अधिकतम पहिया गति लगभग 150 मीटर प्रति घंटा है। एक इंसान के लिए, यह बहुत धीमी रेंगने जैसी गति है। लेकिन दूसरे ग्रह पर एक रोबोट के लिए, यह निरंतर, स्थिर प्रगति विज्ञान के लिए गेम-चेंजर है।

निरंतर गति विज्ञान को क्यों बदलती है

विवियन सन मिशन की डिप्टी प्रोजेक्ट साइंटिस्ट हैं। वह बताती हैं कि यह ड्राइविंग क्षमता उनके शोध के लिए एक बल गुणक (force multiplier) है। जब एक रोवर तेज़ी से आगे बढ़ सकता है, तो वैज्ञानिक बड़े सपने देख सकते हैं। पिछले मिशनों में, एक दूर की भूगर्भीय विशेषता को पहुंच से बाहर माना जा सकता था क्योंकि वहां पहुंचने में महीनों या साल लग सकते थे। पर्सिवियरेंस के साथ, वे दूर के लक्ष्य अब एक उचित यात्रा दूरी के भीतर हैं।

पर्सिवियरेंस वर्तमान में जेज़ेरो क्रेटर की खोज कर रहा है। यह स्थल भूवैज्ञानिकों के लिए सोने की खान है क्योंकि इसमें सौर मंडल की कुछ सबसे पुरानी चट्टानें हैं। ये चट्टानें लगभग 4 अरब साल पुरानी हैं। ये उस समय की हैं जब आंतरिक ग्रह अभी भी क्षुद्रग्रहों की भारी बमबारी के अधीन थे। पृथ्वी पर, प्लेट टेक्टोनिक्स और मौसम ने इस युग की लगभग सभी चट्टानों को नष्ट कर दिया है। मंगल पर, वे बस सतह पर पड़ी हैं।

वैज्ञानिकों का मानना है कि यह क्षेत्र कभी नदी डेल्टा वाली एक विशाल झील थी। यदि मंगल पर कभी जीवन अस्तित्व में था, तो उसके प्रमाण यहीं होंगे। एक स्थान से दूसरे स्थान तक जाने की रोवर की क्षमता ने टीम को किसी भी पिछले मिशन की तुलना में अधिक इलाके की व्यक्तिगत रूप से जांच करने की अनुमति दी है। रोबोट अक्सर निर्धारित समय से पहले नए अध्ययन स्थलों पर पहुंच जाता है। इससे टीम को कोर नमूने ड्रिल करने और मिट्टी के रसायन विज्ञान का विश्लेषण करने के लिए अधिक समय मिलता है।

मैराथन के लिए पहिये का पुनर्चक्रण

यदि वाहन खराब हो जाता है तो गति और बुद्धिमत्ता बेकार है। मंगल रोवर्स के लिए विफलता के सबसे आम बिंदुओं में से एक पहिये हैं। मंगल नुकीली, ज्वालामुखी चट्टानों से ढका है जो पतले एल्यूमीनियम के खिलाफ चाकू की तरह काम करती हैं। ग्रह पर कुछ वर्षों के बाद, क्यूरियोसिटी के पहियों में महत्वपूर्ण छेद और दरारें दिखाई देने लगीं। इस क्षति ने ऑपरेटरों को अधिक सावधानी से गाड़ी चलाने और कुछ प्रकार के इलाकों से बचने के लिए मजबूर किया।

पर्सिवियरेंस के लिए, इंजीनियर वापस ड्राइंग बोर्ड पर गए। उन्होंने ट्रेड पैटर्न को फिर से डिजाइन किया और एल्यूमीनियम की मोटाई बढ़ा दी। अब तक, परिणाम उत्कृष्ट हैं। टूट-फूट के कोई संकेत नहीं हैं जो पिछली पीढ़ी को परेशान करते थे। टीम कम से कम 100 किलोमीटर की यात्रा के लिए व्हील एक्चुएटर्स — पहियों को घुमाने वाली मोटर — को प्रमाणित करने पर भी काम कर रही है।

रोवर संसाधन प्रबंधन में भी माहिर है। यह मल्टी-मिशन रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator) पर चलता है। यह उपकरण प्लूटोनियम के क्षय से निकलने वाली गर्मी को बिजली में बदलता है। यह सौर पैनलों पर निर्भर नहीं है, इसलिए इसे धूल भरी आंधी या मौसम के बदलाव की चिंता नहीं करनी पड़ती। इसमें कोई लुब्रिकेंट या उपभोग्य वस्तुएं नहीं हैं जो खत्म हो सकें। यह एक आत्मनिर्भर, परमाणु-शक्ति संपन्न स्काउट है जिसे दशकों तक चलने के लिए बनाया गया है।

पृथ्वी पर ड्राइवरों के लिए इसका क्या अर्थ है

व्यावहारिक रूप से कहें तो, पर्सिवियरेंस की सफलता कठिन वातावरण में स्वायत्तता के लिए एक ब्लूप्रिंट प्रदान करती है। पृथ्वी पर स्व-चालित तकनीक में हमारी अधिकांश प्रगति राजमार्गों और शहर की सड़कों जैसे अत्यधिक संरचित वातावरणों पर केंद्रित है। हम मानते हैं कि सड़क पर स्पष्ट रेखाएं होंगी और क्लाउड में एक विश्वसनीय नक्शा होगा। पर्सिवियरेंस साबित करता है कि हम ऐसे सिस्टम बना सकते हैं जो उस बुनियादी ढांचे की अनुपस्थिति में भी काम करते हैं।

इस तकनीक के खनन, कृषि और खोज-बचाव जैसे उद्योगों के लिए ठोस लाभ हैं। एक ढही हुई खदान या दूरदराज के खेत में, कोई हाई-स्पीड इंटरनेट नहीं होता है और इलाका हर दिन बदलता है। विजन कंप्यूट एलिमेंट द्वारा उपयोग किया जाने वाला तर्क — जहां वाहन एक निरंतर लूप में महसूस करता है और चलता है — वास्तव में वही है जिसकी इन उद्योगों को आवश्यकता है। यह हमें क्लाउड पर निर्भरता से दूर ले जाता है और एज कंप्यूटिंग (edge computing) की ओर ले जाता है, जहां मशीन अपनी समस्याओं को संभालने के लिए पर्याप्त स्मार्ट होती है।

अंततः, पर्सिवियरेंस की रिकॉर्ड-तोड़ यात्रा स्प्रेडशीट पर सिर्फ एक दूरी की संख्या से कहीं अधिक है। यह रोबोटिक्स के दर्शन में एक बदलाव है। हम रिमोट-कंट्रोल कठपुतली मशीनों से ऐसी मशीनों की ओर बढ़ रहे हैं जो अन्वेषण में सच्ची भागीदार हैं। जैसे-जैसे रोवर जेज़ेरो क्रेटर में चढ़ना जारी रखता है, यह हमें सिखा रहा है कि हमारे अपने जीवन के लिए अधिक लचीले, स्वतंत्र और उपयोगी उपकरण कैसे बनाए जाएं।

एक्चुएटर्स और विजन एलिमेंट्स के शब्दजाल के पीछे, सबक सरल है। एक अव्यवस्थित, अप्रत्याशित दुनिया में नेविगेट करने का सबसे विश्वसनीय तरीका यह है कि आपके पास तुरंत सोचने के लिए हार्डवेयर हो। चाहे आप मंगल की सतह पर हों या मोजावे (Mojave) में निर्माण स्थल पर, लक्ष्य एक ही है। सफलता दुनिया के बदलने के साथ-साथ आगे बढ़ते रहने की क्षमता में पाई जाती है।

स्रोत (Sources)

• NASA Jet Propulsion Laboratory mission status reports
• Perseverance rover technical specifications for the Mars 2020 mission
• Interviews with project manager Steven Lee and scientist Vivian Sun
• Historical performance data for the Curiosity and Opportunity rovers