पराभव

काही गोष्टी तुमच्या हातात नसतात तर काही गोष्टी कधीकधी तुमच्या इच्छेप्रमाणे घडत नाहीत.

काल भारताने जिंकायला हवे होते असे बहुतेक भारतीयांना वाटते, पण दुर्दैवाने आपण जिंकू शकलो नाही. विजेतेपद आपल्या नशिबी नव्हते असे मात्र काही नाही ! नाणेफेक, खेळपट्टीचे दुहेरी स्वरूप आणि भारतीय खेळाडूंच्या मानसिकतेचा फायदा उठवत, ऑस्ट्रेलियन खेळाडूंनी जिगर आणि संयमाने आजवरची सर्वोत्तम कामगिरी केली आणि भारताला भारतात चारीमुंड्या चित करत सहावे विजेतेपद पटकावले. 

कोणताही खेळ म्हटलं की हार-जीत आलीच. खेळामध्ये एखाद्या दिवशी एखाद्या दुबळ्या संघाला लॉटरी लागू शकते तर एखाद्या दिवशी बलवान संघास पायधुळ चारली जाऊ शकते. आणि दोन्ही संघ जर तुल्यबळ असतील तर मात्र आपण भाकीत करू शकत नाही. वस्तुतः दोन पैकी एकच संघ जिंकणार असतो आणि दुसऱ्याला पराभव पचवावा लागतो. काल ऑस्ट्रेलियाने सरस खेळ केला तर भारताने नांगी टाकली, त्यामुळे ऑस्ट्रेलिया हा उत्तम संघ जिंकला. एक मात्र नक्की की, भारताच्या पराभवामुळे संघाची गुणवत्ता, त्यांनी मिळवलेले यश आणि त्यांनी निर्माण केलेला दबदबा कमी होणार नाही.

पण कालच्या सामन्यामधील भारताच्या पराभवाची थोडीशी कारण मीमांसा करायची म्हटले तर या पराभवास सर्वस्वी भारतीय क्रिकेट धोरण जबाबदार असल्याचे दिसते. ऑस्ट्रेलिया संघा मधले एक-दोन खेळाडू सोडले तर सर्वच्या सर्व खेळाडू गेले कित्येक वर्षे आयपीएलमध्ये खेळत आहेत. त्यांना भारतीय खेळाडूंच्या खेळाची सर्व माहिती आहे. आयपीएल दरम्यान, प्रशिक्षकांनी विशिष्ट फलंदाजाला गोलंदाजी कशी करावी, दबावाच्या परिस्थितीत भारतीय गोलंदाजी, विशेषत: फिरकीपटूंना कसे हाताळायचे याचे प्रशिक्षण दिले होते तसेच काही क्लुप्त्या दिल्या आहेत कि जे काल कामी आले. इथले वातावरण, खेळपट्ट्या, प्रेक्षकांचा पाठिंबा हे त्यांच्यासाठी नवखे नाही. त्यामुळे जणूकाही ते घरच्या मैदानावरच खेळत आहेत अशा भावनेने मैदानावर उतरले होते. त्यामुळे आत्मविश्वासाची त्यांच्यात कमतरता नव्हतीच. 

तसं बघितलं तर ऑस्ट्रेलियन खेळाडू हे नेहमीच अतिशय गुणवत्ताधारी, चिवट आणि लढवय्या वृत्तीचे असतात, हे दुसरे कारण. त्यामुळे या संघात गुणवत्तेची कमी नव्हती. सामन्यामध्ये नाणेफेकीला महत्त्व नसलं तरी हल्ली भारतात खेळल्या जाणाऱ्या दिवस-रात्र सामन्यात दवाच्या प्रभावामुळे आणि प्रकाशझोतात दुसऱ्यांदा फलंदाजी करणारा संघ जिंकण्याची शक्यता जास्त दिसून आली आहे. विशेषतः आयपीएल मध्ये हे प्रकर्षाने जाणवले आहे. दोन दशकांपूर्वीचे भारतातील सकाळी नऊ ते संध्याकाळी पाच पर्यंत खेळवले गेलेले एकदिवसीय सामने आठवले तर, खेळपट्ट्या सामन्याच्या उत्तरार्धात गोलंदाजांना, विशेषतः फिरकीपटूंना अनुकूल होत. पण आजकाल स्पोर्टिंग विकेट्स तयार केल्या जात असल्याने खेळपट्ट्या सामना संपेपर्यंत तशाच राहतात. याचा अर्थ अहमदाबादची खेळपट्टी फलंदाजीसाठी अनुकूल होती आणि खेळाच्या उत्तरार्धात तिचा रंग बदलणार नव्हता यात शंका नाही. 

पण जेव्हा सामना दिवस-रात्रीच्या स्वरूपाचा असतो, तेव्हा असे दिसून आले आहे की रात्री काही काळानंतर, वातावरणातील तापमान आणि थंडगार हवेच्या प्रवाहामुळे खेळपट्टी वेगवान होते आणि फलंदाजीला अधिक पोषक बनते. हे जाणून त्यांच्या कर्णधाराने नाणेफेक जिंकल्यानंतर प्रथम गोलंदाजी करणे पसंत केले. कारण त्याला माहित होते की ही दुहेरी रूपाची खेळपट्टी आपल्या गोलंदाजांना मदत करणार आहे आणि उत्तरार्धात पडणारे दव फलंदाजी करताना त्यांच्यासाठी फायदेशीर ठरणार आहे. दुर्दैवाने दव आल्याने खेळपट्टीचे दुहेरी स्वरूप गुप्त झाले, सिमेंटची खेळपट्टी झाल्यागत जाणवू लागली आणि ती फलंदाजीचे नंदनवन झाले.

अत्यंत ताज्या आणि वेगवान खेळपट्ट्यांवर भारताने प्रथम किंवा नंतर फलंदाजी करत सर्व दहा सामने जिंकले होते. अशा खेळपट्ट्यांसाठी भारताकडे उत्कृष्ट गोलंदाज होते आणि भारतीय फलंदाजही अशा खेळपट्ट्यांवर धावा काढत होते. पण अंतिम सामन्यासाठी कदाचित विचार गटास प्रतिस्पर्धी आणि भारतीय संघासाठी कठीण आणि वेगळी खेळपट्टी हवी होती, खरं तर ही संथ आणि निस्तेज खेळपट्टी आयसीसीलाही नको होती. पण विचार गटाने आपल्याच संघावर जुगार खेळला आणि हरला. पण विचार गटाच्या या जुगाराचा फायदा भारताला नाही तर ऑस्ट्रेलियाला झाला! कदाचित इतर खेळपट्ट्यांप्रमाणे ही खेळपट्टीही वेगवान असती आणि भारताने प्रथम फलंदाजी करून इतर सामान्यांप्रमाणे धावा चोपल्या असत्याच. किमान, सामना एकतर्फी तरी झाला नसता. 

जगज्जेता आणि भारतीय संघ यांच्यातील आणखी एक फरक म्हणजे- खेळाडू आणि क्रिकेट मंडळाने स्पर्धा खेळण्याच्या निवडीला दिलेले प्राधान्य ! जागतिक कसोटी चॅम्पियनशिप आणि विश्वकपच्या तयारीवर अधिक लक्ष केंद्रित करण्यासाठी त्यांनी आयपीएल किंवा तत्सम स्पर्धा खेळणे टाळले होते. 'आधी देश मग पैसा' हे त्यांचे धोरण. याउलट आपल्या खेळाडूंवर खेळण्याचे दडपण आणि ताण प्रचंड असते आणि बोर्ड त्यांच्या वोर्कलोडकडे आवश्यक लक्ष देत नाही असे दिसते. ऑस्ट्रेलियन संघ या स्पर्धेत प्रबळ दावेदार नव्हता तरी बाद फेरीत त्यांनी मोक्याच्या क्षणी इर्षेने खेळ उंचावत विजयाची संधी सोडली नाही.

मान्य आहे, शेवटी आम्हाला असे वाटते की शुभमन आणि श्रेयस ने स्थिर खेळ करायला हवा होता, रोहितने चांगली सुरुवात करूनही चेंडू हवेत मारायला नको होता, राहुल-विराटला धावगती आणि धावसंख्या वाढवता आली असती, सूर्यकुमारचे हुकमी फटके बसायला हवे होते आणि महत्वाचे म्हणजे गोलंदाजांनी त्यांची गेल्या दहा सामन्यातील घातकता सिद्ध करायला हवी होती. पण सामन्यांचा निकाल 'जर तर' वर अवलंबून नसतो आणि होऊन गेलेला सामना परत होत नाही. आता होऊन गेलेल्या गोष्टी चघळण्यात काय अर्थ आहे ? भूतकाळ बदलता येतोय का? नाही ना ? मग आता आपल्या हातात उरतो तो भविष्यकाळ ! भविष्यात काय करायला पाहिजे ? झालेल्या चुकातून काय शिकायचे याचा विचार खेळाडू, संघ व्यवस्थापन आणि मंडळ करेल ना. आपण मात्र भविष्यात येऊ घातलेल्या सामन्यांचा आनंद लुटायचा व गुणवत्ता आणि प्रतिभेचे कौतुक करायचे. माणसाने चिकित्सक असावे पण किती ?  

आपल्या खेळाडूंनी सामना जिंकण्याचा प्रयत्न केला नाही किंवा ते कमी पडले, मुद्दामून हरले किंवा ऐनवेळी माघार घेतली असा अर्थ होत नाहीच. पण परिस्थितीजन्य वास्तव आपण नजरेआड करता कामा नये. गुणवत्ता, चिकाटी, आयपीएल मधील अनुभव, आत्मविश्वास आणि त्यात खेळपट्टीने केलेली मदत या सगळ्यांचा एकत्रित परिणाम असा झाला की ऑस्ट्रेलियाने भारताला एकहाती पराभूत केलं. 

भारतीय संघाने स्पर्धेत सर्वाधिक ३१६० धावा केल्या, सर्वाधिक १०० बळी घेतले, सात शतकांसह सर्वाधिक २५ अर्धशतके केली, सर्वाधिक फलंदाजीची सरासरी, सर्वाधिक धावा, सर्वाधिक षटकार आणि सर्वाधिक बळी भारतीय खेळाडूनेच घेतले. आणखी काय हवे ? हताश होऊ नका, या भारतीय संघाचा आनंद साजरा करूया. तो कोणीही आपल्यापासून हिरावू शकत नाही. भारतीय संघावर आमचा सदैव विश्वास आहे.

रोहित आणि मित्रहो, तुम्ही गेल्या दहा सामन्यात दाखवलेली गुणवत्ता आणि चमक आम्हाला खूप सुखावून गेलीय. काल तुम्ही तुमची प्रतिभा सिद्ध करू शकला नाही, एव्हढच.. आयुष्यातील हा दुर्दैवी दिवस लवकरात लवकर विसरा पण पराभव कधीही विसरू नका. तुमची वेळ नक्कीच येईल.

- केशव राजपुरे

न्यूरोमॉर्फिक कॉम्प्युटिंग

न्यूरोमॉर्फिक कॉम्प्युटिंग - एक वेध

पृथ्वीतलावर मानवाने अधिराज्य गाजवण्याचे एकमेव कारण म्हणजे त्याची बुद्धीमत्ता ! मानवाने आपल्या बुद्धीकौशल्याने पृथ्वीवर स्वर्ग निर्माण केला आहे. स्मरणशक्ती, तर्कसंगत विचार आणि कल्पनाशक्ती हि मानवी बुद्धीची तीन अविभाज्य अंग आहेत. फार पूर्वी नित्य व्यवहारातील काही आकडेमोड विविध साधने वापरूनही अगदी वेळखाऊ असत. तेव्हा माणसाने विचार केली की 'आपल्या आदेशानुसार आकडेमोड करेल असे स्वयंचलित यंत्र तयार करणे शक्य आहे का ?' काळाची हि गरज ओळखून मग नवीन विज्ञान सुरु झाले.

न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंगची संकल्पना
(Source: https://cdn.lanl.gov/bf20d015-a028-46d3-b386-db6dda01ea17.jpg)

शेकडो वर्षांपूर्वी रोमन लोक अनेक ठिकाणी अबॅकस अंकगणित वापरत. त्यानंतर गणनासाठी अनेक प्रकाराचे कॅलक्युलेटींग बोर्ड्स तसेच टेबलसचा शोध लागला. यामधील पुढची पायरी होती - यांत्रिक संगणक ! एकोणिसाव्या शतकात यांत्रिक अभियंता व पॉलीम्याथ, चालर्स बॅबेज यांनी पहिल्यांदा यांत्रिक संगणकाचा शोध लावला. त्यानंतर १९३८ मध्ये लिफोर्ड बेरी यांनी पहिला इलेक्ट्रॉनिक संगणक तयार केला. परंतु त्याअगोदरच म्हणजे १९३६ मध्ये गणिततज्ञ ऍलन टुरिंग यांनी आधुनिक संगणकाचे तत्वज्ञान मांडले होते. म्हणूनच त्यांना आधुनिक संगणकाचे जनक मानले जाते. यांत्रिक संगणक (मेकॅनिकल कॉम्प्युटर) मध्ये लॉजिक घटक यांत्रिक किंवा अनालॉग असतात, तर इलेक्ट्रॉनिक संगणकामध्ये हे घटक इलेक्ट्रिकल किंवा डिजिटल असतात. टुरिंग यांनी 'युनिव्हर्सल कॉम्पुटिंग मशीन' कि जो 'साध्या उपकरणांचा सिद्धांत' म्हणून ओळखला जातो, स्थापित केला. पुढे व्होन न्यूमन यांनी आधुनिक संगणकाची मध्यवर्ती संकल्पना ऍलन टुरिंगच्या सिद्धांतावरच आधारित आहे हे मान्य केले. मानवी मेंदूची नक्कल शिकणारे आणि परिस्तिथीशी जुळवून घेणारे संगणक प्रोग्रॅम (आज्ञावली) कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या उदयोन्मुख क्षेत्राचा भाग मानले जातात.

डॉ ऍलन ट्युरिंग
(Source: https://www.linkedin.com/pulse/alan-turing-father-modern-computing-ai-enigma-code-breaker-singh/)

न्यूरोमॉर्फिक संगणन ही प्रणालीमध्ये संगणकाचे घटक मानवी मेंदू आणि मज्जासंस्थेतील प्रणालींनुसार तयार केले जातात. थोडक्यात यामध्ये संगणकीय घटकांचे हार्डवेअर आणि सॉफ्टवेअर डिझाइन केले जाते. न्यूरोमॉर्फिक संगणनाला कधीकधी न्यूरोमॉर्फिक अभियांत्रिकी म्हणूनसुद्धा संबोधले जाते.

दुसऱ्या महायुद्धानंतर अल्पावधीतच ऍलन टुरिंग यांच्या “मशिन्स विचार करू शकतात का?” ह्या अगदी साध्या प्रश्नाने इतिहास घडवला. न्यूरोमॉर्फिक कॉम्प्युटिंग अर्थात 'चेतापेशीसंबधीत गणन' या संकल्पनेचा इथेच उगम होतो. वस्तुतः 'न्यूरोमॉर्फिक कॉम्प्युटिंग' हा शब्द १९७० पासून वापरला जात आहे. कॅलटेक चे संशोधक “कार्व्हर मीड” यांनी सर्वप्रथम जिवंत न्यूरॉन (मेंदुमधील चेतापेशी) च्या संघटन आणि कार्यक्षमतेची नक्कल करण्यासाठी इंटिग्रेटेड सर्किट्स तयार करण्याची संकल्पना मांडली होती. नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ स्टँडर्ड्स (निस्ट) च्या म्हणण्याप्रमाणे न्यूरोमॉर्फिक कॉम्प्युटिंग ने आकलन आणि निर्णयक्षमता प्रभावीपणे करणे शक्य होते कि जे कृत्रिम बुद्धिमत्तेचे (आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्स अर्थात एआय) गमक आहे. न्यूरोमॉर्फिक कॉम्प्युटिंग ही मानवी मेंदूची नक्कल करणारी एक प्रगत संगणकीय प्रणाली आहे.

प्रा कार्व्हर मीड
(Source: http://www.carvermead.caltech.edu/#)

मानवी मेंदूमध्ये सरासरी ८० ते १०० अब्ज न्यूरॉन्स (चेतापेशी) असतात. प्रत्येक चेतापेशी एकट्याने किंवा समूहात राहून अगदी मोठ्या प्रमाणात समांतर प्रक्रिया कार्यक्षमतेने करण्यास सक्षम असतात. हे आपल्याला शक्ती आणि कार्यक्षमतेच्या एकत्रित परिणामाद्वारे स्मार्ट बनण्यास सक्षम करतात. न्यूरोमॉर्फिक कंप्युटिंगच्या सर्वात आश्वासक प्रकारांपैकी एक असलेल्या "स्पाइकिंग न्यूरल नेटवर्क्स" चा वापर मानवी मेंदूमध्ये होतो. जैविक न्यूरॉन फायरिंग (किंवा "स्पाइक्स") सिग्नल प्रसारित करण्यासाठी मदत करतात. या नैसर्गिक प्रणाली कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रणालीपेक्षा खूपच ऊर्जा कार्यक्षम आहेत, म्हणूनच कृत्रीम बुद्धिमतेची क्षमता वाढवण्यासाठी आज जगभर जैविक बुद्धिमतेचा सखोल अभ्यास व संशोधन केले जात आहे. सध्या इलेक्ट्रॉनिक साधनांचा उपयोग करून माणसाची स्मरणशक्ती, समज, संवेदन आणि आकलन या गुणांची कृत्रिम नक्कल करण्याचा प्रयत्न केला जात आहे. कृत्रिमरित्या या जैविक गुणांच्या अधिकाधिक जवळ जाण्याचा प्रयत्न होताना दिसत आहे.

जैविक न्यूरॉन, कृत्रिम न्यूरॉन आणि स्पाइकिंग न्यूरॉन यांच्यातील तुलना
(Source: https://www.mdpi.com/2076-3425/12/7/863)

मेमरी (स्मरणशक्ती) आणि न्यूरोमॉर्फिक प्रणाली

प्रगत मटेरियल तंत्रज्ञानातील अलीकडील संशोधनामध्ये जैविक न्यूरॉनची नक्कल करणाऱ्या कृत्रिम न्यूरॉन्सवर लक्ष केंद्रित केले गेले आहे. याचाच एक भाग म्हणून कृत्रिम सायनॅप्सने जैविक सायनॅप्सचे अचूक अनुकरण करण्यावर भर दिला जातो. दोन न्यूरॉन्समधील सांध्याला सायनॅप्स म्हणतात. न्यूरोमॉर्फिक कार्ये अधिक सुलभ करण्यासाठी ऊर्जा कार्यक्षमता, नॅनोडिव्हाइस आकार, वेगवेगळे अल्गोरिथम इ. सारख्या अनेक गोष्टीं विचारात घ्याव्या लागतात. आतापर्यंत कार्यक्षम कृत्रिम सायनॅप्स तयार करताना अनेक मेमरी उपकरणांच्या विस्तृत श्रेणी वापरल्या आहेत. यामध्ये रेझिस्टिव्ह रँडम-एक्सेस मेमरी (मेमरीस्टर), डिफ्यूसिव्ह मेमरीस्टर्स, फेज चेंज मेमरी, फेरोइलेक्ट्रिक फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर, स्पिन्ट्रॉनिक्स-चुंबकीय मेमरी आणि सायनॅप्टिक ट्रान्झिस्टर यांचा समावेश होतो. अर्थात, या प्रत्येक उपकरणांचे स्वतःचे काही फायदे व कमतरता आहेत. त्यामुळे विशिष्ट अनुप्रयोगाच्या आवश्यकतेनुसार डिव्हाइस निवडणे आवश्यक असते. न्यूरोमॉर्फिक प्रणालीमध्ये ३ डी डिव्हाईस आणि लॉजिक सर्किट्सचा उपयोग केला असला तरी, किमान नजीकच्या भविष्यात, या प्रणालीत अजूनही परिपक्व आणि विश्वासार्ह कॉम्प्लिमेंटरी मेटल-ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (सीमॉस) सारख्या सर्किटरीची आवश्यकता दिसते.

वर नमूद केलेल्या मेमरी डिव्हाइसेस पैकी मेमरीस्टर हे डिवाइस ऊर्जावापर, आकार, रचना तसेच तयार करण्याच्या पद्धती यादृष्टीने अधिक सुयोग्य वाटतात. १९७१ मध्ये, प्रोफेसर युवान चुहा यांनी मेमरीस्टर या चौथ्या सर्किट कंपोनंन्ट चा सैद्धांतिक पुरावा सादर केला. नंतर २००८ मध्ये एचपी संशोधन प्रयोगशाळेने यासाठी प्रायोगिक पुरावे दिले. आतापर्यंत आपल्याला शिकवले गेले आहे की इलेक्ट्रॉनिक सर्किटचे तीन मुख्य कंपोनंन्ट असतात, ते म्हणजे रेसिस्टर, कॅपेसिटर आणि इंडक्टर. परंतु युवान चुहा यांनी सुचविलेल्या मेमरीस्टर या नवीन कंपोनंन्टमुळे इलेक्ट्रॉनिक कंपोनंन्टविषयीचे संपूर्ण ज्ञान अवगत झाले आहे. मेमरिस्टर केवळ माहिती साठवत नाही तर त्यावर प्रक्रिया देखील करू शकतो, म्हणून तो जैविक न्यूरॉनच्या समतुल्य आहे आणि म्हणूनच ते न्यूरोमॉर्फिक काम्पुटिंग मध्ये वापरले जातात.

रेझिस्टर, कॅपेसिटर, इंडक्टर आणि मेमरीस्टरची संकल्पनात्मक सममिती

(Source: https://en.wikipedia.org/wiki/Memristor)

आज सर्व उपकरणे "स्मार्ट" होताना दिसत आहेत. घरगुती उपकरणे, वाहनांपासून ते औद्योगिक उपकरणांपर्यंत अधिकाधिक उत्पादने आणि सेवा कृत्रिम बुद्धिमत्ता वापरत आहेत. आदेशांचे अर्थ लावणे, डेटाचे विश्लेषण करणे, पॅटर्न ओळखणे आणि तर्क वापरून योग्य निर्णय घेण्यासाठी कृत्रिम बुद्धिमत्ता सर्वोत्तम पर्याय ठरत आहे. म्हणूनच, कृत्रिम बुद्धिमत्तेवर चालणारी उत्पादने अलीकडच्या काळात लोकप्रिय होत आहेत. आता स्मार्ट इंटरफेसद्वारे बटन किंवा टचस्क्रीनऐवजी आपणांस आवाज अथवा हावभावाच्या माध्यमातून उपकरणे नियंत्रित करता येतात. आपणांस "गुगल असिस्टंट" आणि आयफोन मधील "सिरी" हा उपकरणाशी संवाद साधण्याचा आपल्या माहितीतील प्रकार ठाऊक असेलच. इतकेच नाही तर, एआय उत्पादनाला अधिक "स्वायत्त" बनवू शकतात, म्हणजेच कोणत्याही व्यक्तीच्या प्रत्यक्ष उपस्थिती शिवायही सर्व उपकरणे त्यांची कामे स्वतः व्यवस्थित पार पाडू शकतात. सर्वात महत्वाचे म्हणजे स्मार्ट उत्पादने डेटा विश्लेषण आणि वारंवार लागणारे ऑप्टिमायझेशन सक्षमपणे करू शकतात, जसे की आरोग्याबद्दल सतर्क करणे तसेच उपकरणामधील बिघाड, दुरुस्ती किंवा सर्व्हिस बदलणे हे आवश्यक आहे किंवा कसे याचाही अचूक अंदाज लावले जाऊ शकतात.

कृत्रिम बुद्धिमत्ता आणि तंत्रज्ञान

आजपर्यंतच्या स्मार्ट उपकरणांच्या प्रगतीमुळे विविध क्षेत्रांमध्ये अधिक अत्याधुनिक एआयची मागणी वाढत आहे. एआय सध्याच्या हार्डवेअरच्या मर्यादा स्पर्श करू लागल्या आहेत. आवश्यक अल्गोरिदम चालविण्यास सक्षम असलेल्या संगणकीय कौशल्यासह, एआय-आधारित हार्डवेअर क्लाउड किंवा डेटा सेंटरमध्ये दूरस्थपणे नियंत्रित केले जाण्याची कल्पना प्रत्यक्षात येत आहे. याकरता इंटरनेट कनेक्शन तर आवश्यक आहेच पण डेटाची देवघेव केल्यामुळे विलंबता देखील वाढू शकते. क्लाउडवर डेटा पाठवताना वास्तव आणि गोपनीयतेचाही विचार करावा लागतो. हि माहिती डिव्हाइसमध्येच अधिक स्मार्ट पद्धतीने साचवून ठेवावी लागते. याचाच एक भाग म्हणजे प्रक्रिया ‘केंद्रीकृत क्लाउडमध्ये’ न करता नेटवर्कच्या काठावर असलेल्या उपकरणांमध्ये (एज्ड डिव्हाइस) केली जाते. जरी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे बॅटरीवर चालत असली तरी प्रोसेसर सहसा लहान आणि सुटसुटीत असणे आवश्यक असते. पॉवर-हंग्री पद्धती ऐवजी ऊर्जेची बचत करणारी एआय पद्धती विकसित करणे हा तंत्रज्ञांसमोर मोठा प्रश्न आहे. सूक्ष्म आणि कमी उर्जेवर चालणारे एआय-पूरक हार्डवेअर कसे तयार केले जाऊ शकेल यासाठी नवीन तंत्रज्ञान शोधणे ही काळाची गरज बनली आहे. याच अनुषंगाने जगभरात संशोधन सुरू आहे व त्याचाच एक भाग म्हणून नॅनोस्केल स्पिन्ट्रॉनिक्स ऑसीलेटर्स आणि रीकॉन्फिगरेबल जोसेफसन जंक्शन्स यावर संशोधन सुरु आहे.

नॅनोस्केल स्पिन्ट्रॉनिक्स ऑसीलेटर्स आणि रीकॉन्फिगरेबल जोसेफसन जंक्शन्स

मेंदूतील न्यूरॉन्स माहितीवर प्रक्रिया आणि लयबद्ध क्रिया विकसित करून नॉनलिनियर ऑसिलेटर म्हणून काम करतात. यासाठी न्यूरोमॉर्फिक कम्पुटिंगला खूप मोठ्या प्रमाणात नॅनोस्केल नॉनलिनियर ऑसिलेटरची आवश्यकता असते. उदाहरणार्थ एका अंगठ्याच्या आकाराच्या चिपमध्ये एक कोटी नॉनलिनियर ऑसिलेटर बसवयाचे झाल्यास प्रत्येक ऑसिलेटरचा आकार एक मायक्रॉन पेक्षा कमी असणे अपेक्षित असते. स्पिन्ट्रॉनिक्सच्या कार्यपद्धतीवर अवलंबून असणारे व स्पाईकिंग ऊर्जा बदलता येणारे सुपरकंडक्टिंग जोसेफसन जंक्शन्स देखील न्यूरोमॉर्फिक काम्पुटिंग मध्ये वापरले जाते. जरी या दोन्ही घटकांनी अलिकडच्या काळात सॉफ्टवेअर आणि हार्डवेअरमध्ये लक्षणीय प्रगती केली असली तरी, कोणताही घटक मानवी मेंदूपेक्षा अधिक कार्यक्षमतेने कार्य करू शकत नाही, म्हणूनच निस्ट संशोधक न्यूरोमॉर्फिक नेटवर्क आणि बायो-प्रेरित हार्डवेअरवर काम करत आहेत. हि दोन्ही उदाहरणे भविष्यात नवीन प्रकारच्या न्यूरोमॉर्फिक कॉम्पुटिंगला अधिक चालना देतील अशी आशा आहे. जरी या गोष्टी प्रस्तावित असल्या तरी सध्या लोक न्यूरोमॉर्फिक कंप्युटिंगच्या चिपसाठी पारंपारिक इलेक्ट्रॉनिक कंपोनंट देखील वापरत आहेत.

नॅनोस्केल स्पिंट्रॉनिक ऑसिलेटरसह न्यूरोमॉर्फिक संगणन

(Source: https://www.cnrs-thales.fr/spip.php?article319&lang=en)

न्यूरोमॉर्फिक कॉम्प्युटिंगसाठी जोसेफसन जंक्शन

(Source: https://www.nist.gov/programs-projects/neuromorphic-systems)

सिलिकॉन च्या नुरोमॉर्फिक चिप्स : लोही आणि अकिडा आणि आयबीएम ची ट्रू नॉर्थ चिप

अलीकडच्या काळात इंटेलने ‘लोही’ नावाची सेल्फ लर्निंग न्यूरोमॉर्फिक चिप बाजारात आणली आहे. हि चिप मानवी मेंदूची नक्कल करून सोपवलेले यशस्वीरीत्या काम पूर्ण करते. या ऊर्जाकार्यक्षम तर आहेतच, तसेच या स्पायकिंग न्यूरल नेटवर्क (एसएनएन) चा वापर करून एआयमार्फत विविध कामे करू शकतात. त्याचप्रमाणे, ब्रेनचिपने अकिडा नावाची न्यूरोमॉर्फिक चिप विकसित केली आहे. हि चिप सुद्धा एसएनएन चा वापर करते व विविध कार्ये पूर्ण करते. आयबीएमची ट्रू नॉर्थ न्यूरोमॉर्फिक चिप सुद्धा विविध प्रकारची एआय ची कामे करू शकतात. द नेक्स्ट प्लॅटफॉर्मच्या निकोल हेमसोथ यांच्या मते, आयबीएमची न्यूरोमॉर्फिक चिप अधिक कार्यक्षम आणि स्केलेबल आहे.

इंटेलची लोही 2 न्यूरोमॉर्फिक चिप

(Source: https://www.intel.com/content/www/us/en/newsroom/news/intel-unveils-neuromorphic-loihi-2-lava-software.html#gs.06p4a9)   

ब्रेनचिपची अकिडा न्यूरोमॉर्फिक चिप

(Source: https://www.nextplatform.com/2020/01/30/neuromorphic-chip-maker-takes-aim-at-the-edge/)

आयबीएम ची ट्रू नॉर्थ न्यूरोमॉर्फिक चिप

(Source: https://spectrum.ieee.org/how-ibm-got-brainlike-efficiency-from-the-truenorth-chip) 

मानवी बुद्धीचे अनुकरण करण्याची क्षमता असणारे न्यूरोमॉर्फिक कंप्युटिंग हे एक उत्तम उदाहरण आहे. मानवासारखी स्मरणशक्ती, समज, संवेदन आणि आकलन क्षमता ह्यात दिसून येत आहे. ह्याचे अचंबित करणारे दूरगामी परिणाम दिसून येतील हे मात्र नक्की.

 - डॉ तुकाराम डोंगळे (संपादन: डॉ केशव राजपुरे)

अ‍ॅटोसेकंद भौतिकशास्त्र ज्ञानशाखेचा सन्मान

सूक्ष्म गतिशीलतेचे निरीक्षण

 

सन २०२३ सालचे भौतिकशास्त्र विषयातील नोबेल पारितोषिक पीएरे अगोस्टिनी, फेरेन्क क्रूज आणि अ‍ॅन ल’हुलियर या तीन शास्त्रज्ञांना जाहीर झाले आहे. त्यांनी इन्फ्रारेड (अवरक्त) लेसर किरणांचा वापर करून प्रकाशाचे अ‍ॅटोसेकंद स्पंद निर्माण करण्याची पद्धत विकसित केली आहे. त्याचबरोबर या पद्धतीचा वापर करून आता इलेक्ट्रॉनच्या सूक्ष्म हालचालींचा अभ्यास करणे शक्य झाले आहे. त्यांच्या या यशामुळे आता विज्ञानातील नवीन कवाडे उघडली जाणार आहेत. या शोधामागील भौतिकशास्त्र आमच्या धारणेतून या ब्लॉगमधून मांडण्याचा प्रयत्न केला आहे. विज्ञानरुची वृद्धिंगत करणे हाच मुख्य उद्देश ! काही त्रुटी असतील तर आपण निदर्शनास आणाव्यात. मसुद्यामध्ये दुरुस्त्या करण्याची भूमिका कायम आहे. हे लेखन आवडले असल्यास आपण आपल्या नावासहित प्रतिक्रिया द्याल ही अपेक्षा. (वाचन वेळ: २० मिनिटे)

नैसर्गिक बलांच्या प्रभावाखाली होणाऱ्या सूक्ष्म तसेच बृहद प्रणालीच्या गतिशीलतेचा अभ्यास भौतिकशास्त्रात केला जातो. अणू, इलेक्ट्रॉन आणि फोटॉनसारख्या अवआन्वीक सूक्ष्म कणांचा अभ्यास, बृहद प्रणालीच्या गतिशीलतेच्या नियमांपेक्षा वेगळ्या नियमाच्या आधारे, पुंजयामिकी (क्वांटम फिजिक्स) मध्ये केला जातो. हा अभ्यास प्रणालीच्या भविष्यातील हालचालीचा अंदाज लावण्यासाठी उपयुक्त असतो. आपण गतिशील बृहद-प्रणालीची स्थिती आणि संवेग एकाचवेळी अचूकपणे ठरवू शकतो, परंतु सूक्ष्म प्रणालीसाठी नैसर्गिक निर्बंधांमुळे (हायझेनबर्गचे अनिश्चिततेचे तत्त्व) ते करणे शक्य नसते.

या वर्षाच्या शोधाची पूर्वपीठिका जवळपास शंभर वर्षांपूर्वीच्या संशोधनाशी जोडली आहेत. हायजनबर्गच्या अनिश्चिततेच्या तत्त्वानुसार [(∆x)(∆p) ≥ ħ] इलेक्ट्रॉनचे स्थान आणि संवेग एकाचवेळी विशिष्ट मर्यादेपलीकडे ठरवणे अशक्यप्राय आहे. कारण स्थान अचूकपणे निश्चित करत असताना संवेगाच्या मोजमापामध्ये अनिश्चितता वाढते आणि तसाच अनुभव संवेगाच्या अचूक मोजमापादरम्यान येतो. आत्ताच्या या शोधामुळे स्थान आणि संवेग अगदी अचूकपणे निश्चित करणे शक्य होणार नसले तरी त्याच्यातील अनिश्चितता कमी करणे मात्र शक्य झाले आहे असे वाटते.

इलेक्ट्रॉनची स्थिती आणि संवेग एकाच वेळी मोजणे फार महत्त्वाचे असते कारण एकतर दृश्य प्रकाशाच्या साहाय्याने असे सूक्ष्म कण पाहता येत नाहीत पण मोजमापातून हि माहिती अवगत झाल्यास ते असलेल्या पदार्थांचे विविध गुणधर्म अभ्यासून त्यांचे वेगवेगळ्या इलेक्ट्रॉनिक गॅजेट मधील उपयोग अधिक कार्यक्षमतेने आणि स्वस्तात करणे शक्य होऊ शकते. तसेच अणू आणि केंद्रकाबद्दलच्या धारणावादीच्या प्रस्तावित सिद्धांताचा तो पुरावा असू शकतो.

या वर्षातील नोबेल विजेत्यांनी काय साध्य केले याची ढोबळ कल्पना यावी यासाठी आपण दैनंदिन व्यवहारातील एक उदाहरण घेऊया. समजा तुम्ही एखाद्या रेल्वे फलाटावर उभे आहात व समोरून अतिवेगाने रेल्वे जात आहे. अशा स्थितीमध्ये तुम्ही कॅमेऱ्याच्या साह्याने त्या रेल्वेचे छायाचित्र घेतले तर ते अस्पष्ट किंवा धूसर मिळते. याउलट फलाटावर थांबलेल्या रेल्वेची प्रतिमा अगदी स्पष्टपणे टिपता येते. असे का ? याचे स्पष्टीकरण कॅमेराच्या झडपवेग किंवा प्रभावन कालामध्ये लपलेले आहे. जर प्रभावन काल जास्त असेल किंवा झडपवेग कमी असेल तर तो कॅमेरा धावणाऱ्या रेल्वेची प्रतिमा अस्पष्टपणे टिपतो. त्यामुळे धावत्या रेल्वेचे चित्र स्पष्ट येण्यासाठी प्रभावन काल इतका कमी करावा (किंवा झडपवेग इतका वाढवावा) की धावणारी रेल्वे कॅमेऱ्याला स्थिर वाटेल. 

अणूंमधील इलेक्ट्रॉन्सचे निरीक्षण करण्यासाठी असाच प्रयोग केला जाऊ शकतो का असा प्रश्न पडणे स्वाभाविक आहे. परंतु हे करताना आपल्याला इलेक्ट्रॉनची हालचाल गती आणि कॅमेऱ्याचा झडपवेग जुळवणे आवश्यक आहे. इलेक्ट्रॉन किती गतिमान आहे हे समजण्यासाठी खाली दिलेले आकडे पुरेशे आहेत. खोलीच्या एका टोकापासून विरुद्ध भिंतीवर प्रकाशाची चमक जाण्यासाठी दहा अब्ज अ‍ॅटोसेकंद लागतात. अ‍ॅटो म्हणजे १ भागिले १ वर १८ शून्य. अणुकेंद्रकाभोवती फिरणाऱ्या इलेक्ट्रॉनचा वेग खूप जास्त असतो. इलेक्ट्रॉनला केंद्रकाभोवती एक आवर्तन पूर्ण करण्यासाठी सुमारे २४ अ‍ॅटोसेकंद लागतात. प्रकाशाला अणूच्या व्यासाएव्हढे अंतर कापण्यासाठी अंदाजे एक अ‍ॅटोसेकंद इतका वेळ लागतो. त्यामुळे गतिशील कण आणि चित्रण यंत्रणा यांचा वेग समान असल्याशिवाय कणाच्या गतिशीलतेला चित्रित करता येणार नाही.  

इलेक्ट्रॉनची अणूमधील ऊर्जा साधारणपणे शून्य ते दहा इलेक्ट्रॉन वोल्ट्स दरम्यान असते. म्हणून इलेक्ट्रॉनने शोषल्या किंवा उत्सर्जित केलेल्या फोटॉन्सची ऊर्जा याच दरम्यानची असेल. इलेक्ट्रॉनच्या या ऊर्जा अवस्थांसाठी अध्यारोपीत तरंगफल (ओव्हरल्याप्ड वेव्ह फंक्शन) घेऊन निरीक्षणक्षमासाठी (ऑबसेर्वेबल) श्रोडिंगरचे तरंग समीकरण (वेव्ह इक्वेशन) सोडविल्यास त्याचे काल प्रभावक्षेत्र (टाइम स्केल) अ‍ॅटोसेकंद येईल. म्हणून, इलेक्ट्रॉनची काल निहाय उत्क्रांती मोजण्यासाठी, नियंत्रित प्रणाली वापरणे आवश्यक होते ज्याचा कालावधी त्या गतिशीलतेशी संवाद साधू शकेल. हेच कारण आहे की काही-फेमटोसेकंद आणि अ‍ॅटोसेकंद काल-अधिक्षेत्रामधील अतिउच्चवेगवान घटनांचा अभ्यास करण्यासाठी अ‍ॅटोसेकंद प्रकाश स्पंदांचा (पल्स) वापर केला जातो.

एक फेमटोसेकंद कालावधीच्या एकचक्र प्रकाशीय स्पंदाचा (सिंगल ऑप्टिकल पल्स) वापर करून पदार्थांमधील इलेक्ट्रॉनच्या गतिशीलतेचा अभ्यास करणे शक्य नाही. कोणतीही लेसर प्रयोगशाळा आतापर्यंत कमीत कमी सहा फेमटोसेकंद इतका अवधी असलेले प्रकाश स्पंद मिळवू शकली होती. खरं तर, १९९९ सालच्या रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक विजेत्या झियाउद्दीन अहमद यांना फेमटोसेकंद स्पंदचा वापर करून रेणूमधील अणूंची हालचाल तसेच रासायनिक आंतराभिक्रियाची माहिती मिळवणे शक्य झाले होते. परंतु इलेक्ट्रॉनच्या गतिशीलतेचा अभ्यास करण्यासाठी, एक फेमटोसेकंदचा प्रकाश स्पंद साध्य करणे आवश्यक होते.

त्याच अनुषंगाने प्रकाशाची अ‍ॅटोसेकंद स्पंद निर्माण करण्यासाठीचा पहिला प्रयोग हा पॅरिस येथील सॅकले विद्यापीठातील एम फेरे यांच्या संशोधन प्रयोगशाळेत केला गेला. यावर्षीच्या नोबेल पारितोषिक विजेत्या अँन लहूक्लिअर यांचाही त्यामध्ये सहभाग होता. त्यांनी १०६४ नॅनोमीटर तरंगलांबी (३.५ फेमटोसेकंद, आवर्त) असलेल्या अवरक्त किरणांच्या शक्तिशाली लेझर प्रकाशाचा निष्क्रिय वायूवर मारा केला. त्यात त्यांना आश्चर्यकार्यक निरीक्षणे मिळाली. निष्क्रिय वायूमधून बाहेर पडणारा प्रकाशीय वर्णपट उच्च संवादिक निर्मिती (एचएचजी अर्थात हाय हार्मोनिक जनरेशन) चा होता. त्याचबरोबर मिळालेले प्रकाश स्पंद प्रारण अतिशय संसंजीत (कोहरंट) होते.  

एचएचजी म्हणजे काय ते थोडक्यात समजावून घेऊया. गणितीय समीकरणांवर आधारित एकापेक्षा जास्त तरंग वापरून, तुम्ही तुम्हाला हवे असलेले कोणतेही तरंगलांबीचे तरंग तयार करू शकता. लहान तरंगलांबीच्या अनेक तरंग एकत्र करून प्रकाशाची अ‍ॅटोसेकंद स्पंद मिळविणे शक्य आहे. जेव्हा लेसरस्पंद निष्क्रिय वायूवर आदळते तेव्हा अधिस्वरक (ओव्हरटोन) तयार होतात. अधिस्वरक म्हणजे मूळ लहरीमध्ये एकापेक्षा जास्त तरंग निर्माण करणाऱ्या लाटा. याची तुलना गिटारमध्ये तयार झालेल्या अधिस्वरकशी करता येईल. सर्वात खालच्या वारंवारितेपेक्षा गुणित वारंवारिता असलेल्या सर्व लहरींना ओव्हरटोन म्हणतात. ओव्हरटोन आवाजाला त्याचे विशिष्ट वर्ण देतात, यामुळेच आपणास गिटार आणि पियानोवर वाजवलेल्या समान नोटमधील फरक ऐकू येतो. "ओव्हरटोन" ही संज्ञा सामान्यत: कोणत्याही उच्च-वारंवारिता असलेल्या स्थिर तरंगास लागू केली जाते, तर "हार्मोनिक" हा शब्द जिथे ओव्हरटोनची वारंवारता मूलभूत वारंवारतेचा अविभाज्य गुणाकार असतो तिथे वापरावा लागतो.

एका तरंगात नवीन तरंग जोडण्यासाठी केवळ वेगवेगळे लेसर असून चालत नाही, तर लेसर प्रकाश वायूमधून घालवणे ही झटपट लघू स्पंदांची निर्मिती करण्याची गुरुकिल्ली आहे.  प्रकाशाची वायूच्या अणूंशी आंतरक्रिया अधिस्वरक अर्थात ओव्हरटोन तयार करते. 

जेव्हा लेसर प्रकाश वायूमध्ये प्रवेश करतो तेव्हा त्याच्या अणूंशी क्रिया करतो. त्यामुळे अणूमध्ये विद्युत चुंबकीय कंपने तयार होतात जी इलेक्ट्रॉनच्या विद्युत क्षेत्रात व्यत्यय आणण्यास कारणीभूत ठरतात. त्यानंतर इलेक्ट्रॉन अणूंमधून बाहेर पडू शकतात. तथापि, लेसर प्रकाशाचे सतत कंपित असलेले विद्युत क्षेत्र जेव्हा दिशा बदलते तेव्हा एखादा सैल इलेक्ट्रॉन त्याच्या अणूच्या केंद्रकाकडे आकर्षित होऊ शकतो. इलेक्ट्रॉनच्या या सफरी दरम्यान, लेसर प्रकाशाच्या विद्युत क्षेत्रातून बरीच अतिरिक्त ऊर्जा संकलित करू शकतो आणि केंद्रकाशी पुन्हा जोडताना तो प्रकाशाच्या अल्प कालावधीच्या स्पंदाद्वारे त्याची अतिरिक्त ऊर्जा सोडू शकतो. इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित केलेल्या या प्रकाशस्पंद प्रयोगांमध्ये दिसणारे ओव्हरटोन तयार करतात.

एकदा हे ओव्हरटोन अस्तित्वात आले की ते एकमेकांशी संवाद साधतात. येथे ओव्हरटोन लहरी व्यतिकरण (इंटरफेरेन्स) पावतात. व्यतिकरण तेव्हा होते जेव्हा दोन किंवा अधिक लहरी एकत्र येऊन पहिल्यापेक्षा मोठी किंवा लहान लहरी मिळते. जेव्हा दोन लहरिंची शिखरे जुळतात तेव्हा प्रकाश अधिक तीव्र होतो, परंतु जेव्हा एका लहरीतील शिखर दुसर्‍या लहरीतीतील दरीशी जुळते तेव्हा प्रकाश कमी तीव्र होतो. योग्य परिस्थितीत, ओव्हरटोन्स एकरूप होतात ज्यामुळे अतिनील प्रकाशाच्या स्पंदांची माला तयार होते. प्रत्येक स्पंद काही अ‍ॅटोसेकंद रुंद असते. १९९० च्या दशकात भौतिकशास्त्रज्ञांना यामागील सिद्धांत समजला, परंतु २००१ मध्ये प्रत्यक्षात स्पंद ओळखणे आणि त्यांची चाचणी करण्याचा शोध लागला.

पूर्वीपेक्षा कमी कालावधीचे स्पंद उपलब्ध झाल्याने बऱ्याच गोष्टींचा उलघडा करणे शक्य झाले आहे. १९०५ साली अल्बर्ट आइनस्टाइन यांनी फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्टचे (प्रकाशविद्युत प्रभाव) स्पष्टीकरण प्रकाशित केले होते. परंतु तेव्हा या प्रभावासाठी आवश्यक कालश्रेणींचे  निराकरण करणे अशक्य होते. हा प्रभाव तत्क्षणी असतो अशी बऱ्याच काळचे वास्तव होते. परंतु या वर्षीच्या नोबेल विजेत्यांनी फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावाची कालश्रेणी काय असू शकते हे अन्वेषित केले.  

जेव्हा अणूमधील एखादा इलेक्ट्रॉन प्रकाश ऊर्जा शोषून घेतो, शोषलेली ऊर्जा इलेक्ट्रॉनची बंधनउर्जा आणि प्रकाशकणांची ऊर्जा यांच्यातील फरकाएव्हढ्या गतिज उर्जेसह उत्सर्जित होते. अणू फोटो उत्सर्जनाच्या जटिल गतिशीलतेमुळे थोडा विलंब होतो. पण किती काळ विलंब हा प्रश्न निर्माण होतो. तो विलंब अ‍ॅटोसेकंद कालश्रेणींमधील असू शकतो का यावर विचार सुरु झाला. 

क्रॉझ यांच्या संशोधन समूहाला एका आद्यप्रयोगात असे आढळून आले की जेव्हा निऑन वायूचा अणू १०० इलेक्ट्रॉन वोल्ट्स प्रकाशकणांनी आयनीकृत केला जातो, तेव्हा २-एस आणि २-पी इलेक्ट्रॉन एकाच वेळी ऊर्जा उत्सर्जित करत नाहीत. २-पी इलेक्ट्रॉन २-एस इलेक्ट्रॉन पेक्षा एकवीस अटोसेकंद ने उशीरा उत्सर्जित होतो. हा उत्सर्जन विलंब इलेक्ट्रॉन ढगांच्या सामूहिक गतिशीलतेचे लक्षण आहे. क्रॉझ ग्रुपने अतिउच्च अतिनील आणि अवरक्त स्पंदांमधील वेळेच्या प्रतिरूपमुद्रणच्या कार्यासाठी इलेक्ट्रॉनची गतिज ऊर्जा मोजण्याचे पृथक अटोसेकंद स्पंद आणि रेखांकन तंत्र वापरले.

१९८७ मध्ये, अ‍ॅन ल'ह्युलियर आणि तिच्या सहकाऱ्यांनी फ्रेंच प्रयोगशाळेत एका निष्क्रिय वायू मधून इन्फ्रारेड (अवरक्त) लेसर किरणांना पार केल्यास ओव्हरटोन तयार होतात हे दाखवून दिले. अगोदरच्या प्रयोगांमध्ये वापरल्या गेलेल्या लघू तरंगलांबी असलेल्या लेसरपेक्षा इन्फ्रारेड किरण संख्येने जादा आणि बलवत्त ओव्हरटोन देतात असे दिसून आले. यापैकी काही सुरुवातीचे आणि वरचे क्रमाकांचे ओव्हरटोन वगळता मधले ओव्हरटोन समान तीव्रतेचे मिळाले होते. अनेक प्रयोगांनंतर, १०६४ नॅनोमीटर तरंगलांबीचा अवरक्त लेसर प्रकाश समतल पठार प्राप्त करण्यासाठी निश्चित करण्यात आला. 

पुंजयामिकीच्या सिद्धांतानुसार निर्माण करण्यात आलेल्या ऑटोसेकंद स्पंदाचा कालावधी मोजण्यासाठी आधुनिक उपकरण तयार करणे आवश्यक होते. अगोस्तिनी आणि त्यांच्या गटाने "फ्रिक्वेन्सी मॉड्युलेशन इन टू कलर फोटॉन फिल्ड" या तत्त्वाचा वापर करून रॅबिट (रिकंस्ट्रक्शन ऑफ ऑटो सेकंड बीटिंग बाय इंटर्फरन्स ऑफ टू फोटॉन ट्रान्सिशन) तंत्रज्ञानाच्या सहाय्याने हा कालावधी मोजला. रॅबिट तंत्रज्ञानात उच्च अतिनील स्पंद आणि मूळ लेसरमधील प्रकाश एकाचवेळी निष्क्रिय वायूवर केंद्रित केला आणि त्यातून बाहेर पडणाऱ्या फोटोइलेक्ट्रॉनचे विश्लेषण करून अ‍ॅटोसेकंद स्पंदांच्या ट्रेनचा स्पंद कालावधी मोजला. दोन फोटॉनच्या संक्रमणातील लहरींचे व्यतिकरण झाल्यानंतर ऍटोसेकंद स्पंदाची पुनर्बांधणी होत लयन होते.

पियरे अगोस्टिनी आणि फ्रान्समधील त्यांच्या संशोधन गटाने मालगाडी असलेल्या रेल्वेप्रमाणे सलग प्रकाश स्पंदांची माला तयार करण्यात आणि तपासण्यात यश मिळविले. ओव्हरटोन्स एकमेकांच्या समकलेत कसे आहेत हे पाहण्यासाठी त्यांनी मूळ लेसर स्पंदाच्या विलंबित भागासह "पल्स ट्रेन" एकत्र ठेवण्याची विशेष युक्ती वापरली. या प्रक्रियेमुळे त्यांना ट्रेनमधील स्पंदांच्या कालावधीचे मोजमाप करणे देखील शक्य झाले आणि प्रत्येक स्पंद फक्त २५० अ‍ॅटोसेकंद टिकते असे त्यांना आढळून आले.

त्याच वेळी, ऑस्ट्रियातील फेरेंक क्रॉझ आणि त्यांचा संशोधन गट पल्सट्रेन मधील फक्त एकच स्पंद निवडण्याच्या एका तंत्रावर काम करत होते. त्यांना ६५० अ‍ॅटोसेकंद स्पंद वेगळे करण्यात यश आले. इलेक्ट्रॉन अणूंपासून दूर खेचण्याच्या प्रक्रियेचा मागोवा तसेच अभ्यास करण्यासाठी त्यांनी या स्पंदनांचा वापर केला.

लुंडचा प्रयोग आणि बहुकणीय प्रक्षोभ सिद्धांताने केलेली सैद्धांतिक गणना यांच्यातील एकमतता असे सूचित करते की क्रॉझ गटाच्या मूळ निरीक्षणावर शेक-अपचा (इतर इलेक्ट्रॉन संक्रमणाचा) परिणाम झाला होता. २ पी इलेक्ट्रॉन काढून टाकण्यासाठी एका फोटॉनला लागणारी ऊर्जा आणि त्याच वेळी दुसर्‍या २ पी इलेक्ट्रॉनला ३ पी ऊर्जा पातळीमध्ये प्रचालन करताना लागणारी ऊर्जा यातील फरक २ एस इलेक्ट्रॉनच्या थेट आयनीकरणासाठी लागणाऱ्या उर्जेपेक्षा फक्त ७.४ इलेक्ट्रॉन वोल्ट्स जास्त असते. दोन भिन्न प्रक्रियांसाठीच्या या किरकोळ ऊर्जा फरकामुळे मूळ प्रक्रिया ओळखण्यात दिशाभूल होऊ शकते. लुंड प्रयोगात, पार्श्वपट्ट शेक-अप संकेत आणि २ एस पासूनचे संकेत स्पष्टपणे पारखता येऊ शकले. अशाप्रकारे संशोधक कालबद्ध आणि वर्णक्रमीय विभेदनामधील आदलाबद्दल ओळखू शकले. 

इलेक्ट्रॉनची गतिशिलता रासायनिक परिस्थितीवर संख्यात्मक पद्धतीने कशी अवलंबून असते हे स्पष्ट करणाऱ्या प्रयोगाचे थोडक्यात वर्णन खाली दिले आहे. द्रव पाण्यापासून आणि वायूयुक्त पाण्यापासून प्रकाशउत्सर्जना दरम्यानचा विलंबकाल मोजण्यासाठी तयार केलेल्या अ‍ॅटोसेकंद व्यतिकरणमापन प्रयोगाची रचना आकृतीत दाखवली आहे.

अ‍ॅटोसेकंद कालश्रेणीमध्ये, इलेक्ट्रॉन वगळता सर्व प्रकारचे संरचनात्मक गतीशास्त्रे  गोठवली जातात आणि त्यामुळे हा प्रयोग इलेक्ट्रॉन गतीशास्त्राचा अभ्यास करण्यास मुभा देतो. निकट अवरक्त फेमटोसेकंद लेसर स्पंदावर अध्यारोपीत अ‍ॅटोसेकंद स्पंद ट्रेनला द्रव तसेच वायू अवस्थेतील पाण्याशी संवाद साधू दिला होता. द्रव आणि वायूच्या अवस्थेतील पाण्याच्या रेणूंमधून एकाच वेळी फोटोइलेक्ट्रॉन उत्सर्जित झाले होते. द्रवरुपी पाण्यातील फोटोइलेक्ट्रॉन आणि वायूरुपी पाण्यातील फोटोइलेक्ट्रॉन्समध्ये ५० ते ७० अ‍ॅटोसेकंद विलंबकाल निदर्शनास आला. द्रवरुपी पाण्यातील इलेक्ट्रॉन वायूरुपी पाण्यातील इलेक्ट्रॉन्सपेक्षा थोड्या वेळाने फोटोइलेक्ट्रॉन डिटेक्टर (शोधी) मध्ये येतात.  हा प्रयोग फोटोइलेक्ट्रॉनच्या वेगवेगळ्या रासायनिक परिस्थितीमूळे असलेल्या विलंबकाल वस्तुस्थितीचा परिमाणात्मक पुरावा देतो. 

https://i.stack.imgur.com/diywC.gif
(इलेक्ट्रॉन गतीचे सत्काल निरीक्षण)

द्रवरुपी पाण्यातील इलेक्ट्रॉनांना वायूरुपी पाण्याच्या रेणूंच्या तुलनेत अधिक जटिल भूदृश्यातून जावे लागत असल्याने द्रवरुपी पाण्यातून इलेक्ट्रॉनची गती नैसर्गिकपणे मंद वाटू शकते. या  प्रयोगाने ही घटना तपशीलवार दर्शविली. दोन भिन्न वातावरणातील पाण्याच्या रेणूंच्या विघटनाच्या प्रभावामुळे हा विलंबकाल आला आहे हे या प्रयोगावरून सिद्ध झाले. अ‍ॅटोसेकंद पंक्तिदर्शनाने घन पदार्थांमधील जटिल इलेक्ट्रॉन परस्परसंवादाची अधिकता प्रकट करणे शक्य आहे, उदा. प्रक्रिया ज्यात भार हस्तांतरण आणि भार छाननी परिणाम, भार प्रतिमा निर्मिती आणि इलेक्ट्रॉन-इलेक्ट्रॉन विकिरण, तसेच सामूहिक इलेक्ट्रॉनिक गती यांचा समावेश आहे. 

इलेक्ट्रॉनच्या हालचाली सुलभशक्य झाल्या आहेत

अ‍ॅटोसेकंद स्पंदांमुळे इलेक्ट्रॉनला अणूपासून दूर नेण्यासाठी लागणारा वेळ मोजणे शक्य होते आणि अणूच्या केंद्रकाला इलेक्ट्रॉन किती घट्ट बांधला जातो यावर किती वेळ लागतो हे तपासणे शक्य झाले आहे. रेणू आणि पदार्थांमध्ये इलेक्ट्रॉन्सचे वितरण एका बाजूने दुसऱ्या बाजूला किंवा एका ठिकाणाहून दुसर्‍या ठिकाणी कसे बदलते याचे पुनर्निर्माण करणे शक्य झाले आहे; पूर्वी इलेक्ट्रॉनचे स्थान केवळ सरासरी म्हणून मोजणे शक्य असायचे.

अ‍ॅटोसेकंद स्पंदांचा उपयोग पदार्थाच्या अंतर्गत प्रक्रिया तपासण्यासाठी आणि विविध घटना ओळखण्यासाठी केला जाऊ शकतो. या स्पंदांचा वापर अणू आणि रेणूंच्या तपशीलवार भौतिकशास्त्राचे परिज्ञापन करण्यासाठी केला गेला आहे आणि इलेक्ट्रॉनिक्सपासून औषधापर्यंतच्या सर्वच क्षेत्रात त्यांचा संभाव्य उपयोग दिसून येतो.

उदाहरणार्थ, अ‍ॅटोसेकंद स्पंदांचा वापर मोजता येण्याजोगे संकेत उत्सर्जित करणाऱ्या रेणूंना ढकलण्यासाठी केला जाऊ शकतो. रेणूंच्या संकेतामध्ये एक वैशिष्ट्यपूर्ण खूण असते ज्याद्वारे त्या रेणू ला ओळखता येते. त्यामुळे या शोधाच्या महत्वाच्या संभाव्य उपयोगांमध्ये रोग निदान आणि उपचार आदीचा समावेश असेल.

- विजय कुंभार, केशव राजपुरे

(या मसुद्यासाठी डॉ टाकळे सरांनी मोलाचे मार्गदर्शन व सहकार्य केले)

पुंज कण

अब्जांश तंत्रज्ञान आणि पुंज कण (कृत्रिम अणू)

२०२३ चे रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक प्रोफेसर मौंगी जी बावेंडी, प्रोफेसर लुई ई ब्रस आणि प्रोफेसर अलेक्सी आय एकिमोव्ह यांना पुंज कण अर्थात क्वांटम डॉट्सचा शोध तसेच विकास करण्याच्या संशोधनास जाहीर झाले आहे. या कणांचा वैद्यकीय क्षेत्रात आरोग्य चिकित्सा, निदान, उपचार इत्यादीसाठी उपयोग केला जातो. उदा., सजीवांच्या शरीरातील पेशींच्या प्रतिमा पाहणे, शरीराच्या विशिष्ट भागात औषध घालणे, कर्करोगावर उपचार करणे इ. अर्धसंवाहक पुंजकण वापरून बनवलेले एलिडी दिवे, तसेच अधिक चांगल्या प्रतीचे दूरचित्रवाणी संच आता बाजारात आलेले आहेत. ‘क्वांटम टनेलिंग’ या गुणधर्माचा उपयोग क्वांटम टनेलिंग सूक्ष्मदर्शकात तसेच काही विद्युत् यंत्रे बनाविण्यासाठी करतात. क्वांटम डॉट्सची मिती त्यांचे गुणधर्म ठरवते.  

रशियन शास्त्रज्ञ एकिमोव्ह ह्यांनी सन १९८० मध्ये पुंज कणांच्या अस्तित्वाचे पहिल्यांदाच निरीक्षण केले होते. याबाबतचा सैद्धांतिक अभ्यास सर्वप्रथम एफ्रोस आणि नंतर ब्रुस ह्या अमेरिकन शास्त्रज्ञाने केला. पुंज कण ह्या शब्दाच्या व्युत्पत्तीचे श्रेय अमेरिकन शास्त्रज्ञ मार्क रीड यांचेकडे जाते.

या ब्लॉगमध्ये अब्जांश कण, अब्जांश तंत्रज्ञान आणि पुंज कण याविषयी... 

नॅनोटेक्नॉलॉजी अर्थात सूक्ष्मातीत तंत्रविद्या अर्थात अब्जांश तंत्रज्ञान हे नॅनो या शब्दाशी निगडीत आहेत. नॅनो म्हणजे एक अब्जांश एवढा भाग आणि नॅनोमीटर म्हणजे मीटरच्या एक अब्जांश भागाएवढी लांबी होय.

विसाव्या शतकात उदयास आलेल्या अब्जांश तंत्रज्ञानामध्ये मानवी जीवनात आणि मानवी जीवनाशी संबंधित विविध क्षेत्रांत आमूलाग्र बदल घडवून आणण्याची क्षमता आहे. या तंत्रज्ञानाने आवर्त सारणीतील मूलद्रव्यांच्या रचना बदलून हवे ते गुणधर्म प्राप्त करणे शक्य झाले आहे. उपकरणांचे आकारमान कमी होईल; पण त्याचबरोबर त्यांची उपयुक्तता अनेक पटींनी वाढेल. पण हेच तंत्रज्ञान मानवी मूल्यांच्या विरोधात वापरले तर उद्भवणाऱ्या संभाव्य धोक्यांमुळे एक दुधारी शस्त्र बनेल.

ऊन, वारा, पाऊस तसेच धूळ यांचा प्रतिकार करत प्राचीन रंगीत चित्रं कित्येक वर्षे जशीच्या तशी आहेत. रंगावर वातावरणाचा परिणाम न होणं ही अब्जांश पदार्थांची मोठी खासियत आहे त्यामुळे हे रंग तयार करताना अब्जांश कण वापरले असण्याची शक्यता आहे. चीन आणि इजिप्त मधील लोक देखील प्राचीन काळापासून अतिसूक्ष्म कणांपासून पदार्थ बनविण्यात पारंगत होते. वर्षानुवर्षे चालत आलेली भारतीय आयुर्वेदिक उपचार पद्धती ही सर्वश्रुत आहे. भस्मामुळे बुद्धी तल्लख राहते आणि प्रकृती चांगली राहते असं सांगितलं जातं. सोने, हिरा तसेच पारा या पदार्थापासून तयार केलेली भस्मं आयुर्वेदिक उपचारात वापरली जातात. त्यांच्या अब्जांश आकारमानामुळेच त्यांस औषधी गुणधर्म लाभले आहेत असे मानले जाते.

पुंजकण हा रेणू आणि राशीमाल यांच्यातील पदार्थाचे एक नवीन रूप आहे.  त्यांची अणूरचना आणि घडण राशीमाल पदार्थांसारखीच असते, परंतु त्यांचे गुणधर्म, कणांचा आकार हा एकच प्राचल वापरून स्व्रमिलाफ केले जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, कॅडमियम सेलेनाईड पुंजकणांचे प्रकाशीय अवशोषण आणि उत्सर्जन प्रकाशीय वर्णपटाच्या जवळजवळ संपूर्ण दृश्य क्षेत्रामध्ये स्व्रमिलाफ केले जाऊ शकते. कॅडमियम पुंजकणांचा ऊर्जा बँडगॅप १.८ इलेक्ट्रॉन वोल्ट्स (त्याची राशीमाल किंमत) ते ३ इलेक्ट्रॉन वोल्ट्स (सर्वात लहान पुंजकणांमध्ये त्याची किंमत) दरम्यान बदलतो म्हणून हे शक्य आहे. पुंजकणांच्या मितीनुसार स्व्रमिलाफ येण्याजोग्या इतर भौतिक गुणधर्मांमध्ये रेडॉक्स विभव, वितळणांक आणि घन-घन प्रावस्था संक्रमणे यांचा समावेश होतो.

अब्जांश तंत्रज्ञान अर्थात नॅनो टेक्नॉलॉजी म्हणजे अतिसूक्ष्म म्हणजे किती सूक्ष्म? तर रक्तपेशीपेक्षाही लहान आकाराच्या पदार्थांशी खेळणे ! असे लहान पदार्थ कोणते नियम पाळतात हे शोधणं म्हणजे अब्जांश विज्ञान ! ‘नॅनो’ या ग्रीक शब्दाचा अर्थ "लहान" किंवा सूक्ष्म असा होतो. तर एक अब्जांश मीटर म्हणजे १ भागिले १ वर ९ शून्य (१/१०००००००००) इतके मीटर. विभक्त तुटक अणूंची त्रिज्या ३० ते ३०० पिकोमीटर (एक मीटरचा सहस्राब्जवांश) किंवा ०.३ आणि ३ अँगस्ट्रॉम दरम्यान असते. म्हणजे अणूची त्रिज्या त्याच्या केंद्रकाच्या त्रिज्या (१–१० फेमटोमीटर) च्या १०,००० पट जास्त असते आणि दृश्य प्रकाशाच्या तरंगलांबीच्या (४००-७०० नॅनोमीटर) १/१००० पेक्षा कमी असते. ढोबळमानाने बोलायचे झाल्यास, अब्जांश कणांमध्ये सुमारे तीन लाख अणू असतील.

अब्जांश कण बहूदा पृथ्वीच्या वातावरणात सर्वत्र सापडतात. पृथ्वीचा पृष्ठभाग, पाणी, समुद्राचे पाणी, हिमखंड गाळ, खनिज विहिरी तसेच वातावरणातील कण इत्यादी मध्ये पाहावयास मिळतात. अब्जांश पदार्थ तयार करण्यासाठी सामान्यत: दोन पध्दती वापरतात; ‘टॉप डाऊन’ आणि ‘बॉटम अप’. टॉप डाऊन पद्धतीमध्ये मोठ्या आकाराचा पदार्थ बॉल मिलरमध्ये घर्षण किंवा लिथोग्राफी पद्धतीने अब्जांश आकारापर्यंत सूक्ष्म केला जातो. पिठाच्या चक्कीमध्ये जसे मागणीप्रमाणे धान्याचे वेगवेगळ्या आकारमानाचे कण उदा. पीठ, मैदा किंवा रवा मिळवले जातात, त्याच धर्तीवर ‘बॉल मिलर’ चा वापर करून अब्जांश कणांची निर्मिती केली जाते. लिथोग्राफीमध्ये पदार्थाला सातत्त्याने कोरून अब्जांश आकारात आणले जाते. लिथोग्राफीच्या दुसऱ्या पद्धतीमध्ये ‘स्क्रीनप्रिंटींग’ तंत्रज्ञानामधील स्टेन्सिल वापरून पाहिजे ते कण बनवता येतात. बॉटम अप पद्धतीमध्ये रासायनिक अभिक्रियांचा उपयोग करत अनेक प्रकारचे आणि विविध मितीचे अब्जांश पदार्थ बनवता येतात. पदार्थाच्या द्रावणापासून संप्लवन, तृप्तद्रावण तसेच अवक्षेपण अभिक्रियांद्वारे त्याची अब्जांश स्फटिके मिळविता येतात.

अब्जांश कण तयार करण्यासाठी अत्यंत सोप्या, किफायतशीर आणि कार्यक्षम अशा रासायनिक अभिक्रियांचा वापर करून आता अनेक पद्धती विकसित केल्या गेल्या आहेत. रासायनिक अभिक्रियेत वापरलेले द्रव पदार्थ काढून टाकल्यानंतर, त्यातील पूड विविध कारणांसाठी वापरली जाऊ शकते. यापासून थिन फिल्म म्हणजेच पातळ पापुद्रे देखील तयार होऊ शकतात. अब्जांश कण तयार करण्यात जीवशास्त्रज्ञदेखील मागे नाहीत. पाणी आणि तेल यांचे मिश्रण म्हणजेच मायक्रोइमल्शन, वापरून अब्जांश कण तयार करण्याचे तंत्रज्ञान, मोठ्या प्रमाणात विकसित केले गेले आहे. जीवाणू, वनस्पतींचे अर्क तसेच डीएनए किंवा प्रथिने वापरून देखील अब्जांश कण तयार केले जाऊ शकतात. अब्जांश पदार्थ निर्मितीच्या या हरित संश्लेषण पद्धती आहेत.  

पुंजकणांचा शोध आणि उच्च यथार्थतेने परंतु तुलनेने सोप्या रासायनिक पद्धतीं वापरून अशा पदार्थांचे संश्लेषण करण्याची क्षमता ही अब्जांश विज्ञान आणि अब्जांश तंत्रज्ञानाच्या विकासातील एक मैलाचा दगड होता.

अब्जांश पदार्थ तयार करताना मितींचाही विचार करावा लागतो. अब्जांश पदार्थात लांबी, रुंदी आणि उंची असल्यास अशा पदार्थाना 'त्रिमितीय' असे आपण म्हणतो. अब्जांश त्रिमितीय पदार्थामधून एक मिती कमी केली तर द्विमितीचा 'पापुद्रा' तयार होतो तर त्यातून आणखीन एक मिती कमी केली तर अब्जांश 'तार' तयार होईल. मात्र तारेचेही तुकडे केल्यास मितीहीन म्हणजेच शून्य मितीचा पुंज कण तयार होईल. अब्जांश कणांचे नळ्या (ट्यूब), तारा (वायर), पापुद्रे (शीट), थर (फिल्म), फूल (फ्लावर) असे वेगवेगळे आकार असू शकतात. त्यांचा अब्जांश तंत्रज्ञानात अनेक प्रकारे उपयोग होतो. 

अब्जांश पदार्थांच्या गुणधर्मांपैकी त्यांचा आकार आणि मिती हे महत्त्वाचे अभ्यास घटक आहेत. हे माहित करुन घेताना एक गोष्ट लक्षात घेणे अवश्य आहे, ती म्हणजे, डोळ्यांनी एखादी वस्तू किंवा पदार्थ पाहयचा असेल तर त्याचा आकार निदान १०० मायक्रॉन असावा लागतो. त्यापेक्षा लहान पदार्थ उदाहरणार्थ पेशी, जीवाणू, विषाणू, रेणू, अणु पाहण्यासाठी वेगवेगळे सूक्ष्मदर्शक वापरावे लागतात. अब्जांशकणांचा आकार सर्वसाधारणपणे १ ते १०० नॅनोमीटर दरम्यान असतो. म्हणून या मितीच्या पदार्थांना पाहण्यासाठी परावर्तित किंवा पारदर्शक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाची किंवा अणुबल सूक्ष्मदर्शकाची आवश्यकता असते. अब्जांश स्फटिकांचे परिमाण अप्रत्यक्षपणे एक्स-रे डिफ्रॅक्शन पॅटर्नवरून आणि शेरर समीकरण वापरूनही मोजले जाते. जर आपण बहुस्पटिकी आणि अब्जांश पदार्थांच्या क्ष-किरण विवर्तन आलेखांची तुलना केली, तर अब्जांश पदार्थांच्या आलेखांत शिखर विस्तारण अधिक दिसते. यावरूनही आपण अब्जांश पदार्थ तयार झाल्याचा तर्क बांधू शकतो.   

अब्जांश कणांचा पुंज प्रभाव समजून घेणे महत्वाचे आहे. जेव्हा कणांचा आकार एका विशिष्ट मूल्यापर्यंत कमी होतो, तेव्हा फर्मी पातळीजवळील इलेक्ट्रॉन ऊर्जा पातळी अखंड ऊर्जा पातळीपासून विविक्त ऊर्जा पातळीमध्ये बदलते, म्हणजेच ऊर्जा पातळीचे विभाजन होऊन ऊर्जा बँड गॅपचे रुंदीकरण होते यास पुंज आकार प्रभाव असे म्हणतात. याचा परिणाम पदार्थाच्या गुणधर्मांवर होतो. पदार्थांचा रंग, विद्युत वाहनशक्ती, उष्णता वाहनशक्ती, चुंबकीयशक्ती, प्रकाश परावर्तनशक्ती, प्रकाश शोषून घेण्याची शक्ती व त्यातून आवाज वाहू देण्याची शक्ती हे सर्व गुणधर्म त्याच्यात असलेल्या कणांच्या मितीवर अवलंबून असतात. हेच अब्जांश पदार्थांच्या नवलाईच्या उपयोगांचे रहस्य आहे. 

अब्जांश कण जर अर्धसंवाहक पदार्थाचे बनले असतील तर त्यांना सेमीकंडक्टर अब्जांशस्पटिक म्हणतात. प्रत्येक घनपदार्थातील इलेक्ट्रॉन संयुजा आणि वहन पट्ट अशा दोन ऊर्जा पातळ्यांमध्ये असतात. या दोन पातळ्यातील अंतरास बँड गॅप अर्थात ऊर्जा अंतर म्हणतात. ते इलेक्ट्रॉन व्होल्ट्स या एककात मोजतात. यादरम्यान ऊर्जापातळ्या अस्तित्वात नसतात. विद्युत सुवाहक पदार्थात हे अंतर शून्य तर दुर्वाहकात हे खूप जास्त असते, तर अर्धसंवाहकात हे अगदी थोडे म्हणजे अंदाजे चार इलेक्ट्रॉन व्होल्ट्सपेक्षा कमी असते. त्यामुळे अर्धसंवाहकास थोडीशी उष्णता अथवा प्रकाश ऊर्जा देऊन त्यातून सुवाहकाप्रमाणे इलेक्ट्रॉनचे वहन करता येते.  

अर्धसंवाहक पदार्थाचे अब्जांश कण अतिनील प्रकाशाने प्रकाशित केल्यास इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होऊन वहन पट्टात जातात आणि व्युत्तेजनाने परत संयुजा पट्टात येतात. पण या संक्रमणा दरम्यान ते पदार्थाच्या बँड गॅप उर्जेएव्हढा प्रकाश उत्सर्जित करतात. जर त्या पदार्थाचा बँड गॅप कमी असेल तर अब्जांश कण कमी ऊर्जेचे प्रकाश किरण उत्सर्जित करतील आणि जर बॅण्ड गॅप ज्यादा असेल तर हे कण ज्यादा ऊर्जेचे प्रकाश किरण उत्सर्जित करतील. त्यामुळे अब्जांश कणाने उत्सर्जित केलेली ऊर्जा ही कणांच्या बँड गॅप ऊर्जेच्या समप्रमाणात तर कणांच्या आकाराच्या व्यस्त प्रमाणात (पुंज प्रभाव) बदलते. सेमीकंडक्टरची बँड गॅप ऊर्जा जुळवून आपण पुंज कणांद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या प्रकाशाचा हवा तो रंग मिळवू शकतो.

पुंज कण त्यांच्या अद्वितीय प्रकाशकीय गुणधर्मांमुळे मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात, कारण त्यांना प्रकाशित केल्यास ते विशिष्ट तरंगलांबीचा प्रकाश उत्सर्जित करतात. पुंज कणांच्या मितीजुळवून उत्सर्जित प्रकाशाची इच्छित तरंगलांबी मिळवता येते.  सर्वात लांब तरंगलांबीचा प्रकाश (लाल रंग) मोठ्या आकाराच्या पुंजकणांद्वारे उत्सर्जित केला जातो तर सर्वात लहान तरंगलांबीचा प्रकाश (निळा रंग) सर्वात लहान पुंजकणांद्वारे उत्सर्जित केला जातो. 

पुंजकणांच्या मुळाशी असलेली मूलभूत सैद्धांतिक संकल्पना 'पेटीमधील मूलकण' समस्या म्हणून ओळखली जाते. जेव्हा इलेक्ट्रॉन सारखा पुंजकण, कणाच्या डी ब्रॉग्ली वस्तू तरंगलांबीशी तुलनीय 'एल' आकार असलेल्या 'पेटी' मध्ये बंदिस्त असतो, तेव्हा तरंगफलाच्या अनुमत आयगेनअवस्था ऊर्जा एल वर आणि ऊर्जा अंतर ∆इ, 1/एल^2 वर क्रांतिकत अवलंबून असते. पुंजयामिकीच्या अगदी सुरुवातीच्या काळापासून ही संकल्पना अस्तित्वात आहे.

पुंज कणांचे गुणधर्म अर्धसंवाहक आणि विविक्त अणू किंवा रेणू यांच्या दरम्यानचे असतात. अर्धसंवाहक पदार्थांचे पुंज कण एकतर इलेक्ट्रॉन किंवा होलला घट्ट बंदीवान बनवतात. अगदी पुंजयामिकीमधील त्रिमितीय बंदिस्त बॉक्स प्रतिकृतीमधील इलेक्ट्रॉन कणांप्रमाणे ! पुंज कणांचे ऊर्जा शोषण आणि उत्सर्जन वैशिष्ट्ये परमाणू वर्णपटाची आठवण करून देणाऱ्या बॉक्स प्रतिकृतीमधील विविक्त ऊर्जा पातळीमधील ऊर्जा संक्रमणांसारखेच असतात. या कारणांमुळे, पुंज कणांना काहीवेळा कृत्रिम अणू म्हणून संबोधले जाते. पुंज कणांमधील इलेक्ट्रॉनचे तरंगफल खऱ्या अणूंप्रमाणेच असतात. असे दोन किंवा अधिक 'अब्जांश कण' एकत्र करून कृत्रिम रेणू तयार केला जाऊ शकतो. कृत्रिम घन-पदार्थ म्हणून संबोधल्या जाणाऱ्या अशा कणांच्या संचाचे अधिजालक अद्वितीय प्रकाशीय आणि इलेक्ट्रॉनिक गुणधर्म दाखवतात.

अर्धसंवाहकाच्या कणाचा आकार कमी केल्याने इलेक्ट्रॉन, होल किंवा एक्सिटॉन तरंगफलाचे त्रिमितीय वितरण मर्यादित करून पदार्थाची इलेक्ट्रॉनिक सौरचना बदलते. इलेक्ट्रॉन होल (धनभारित बिंदु) हे अर्धकण भौतिक कण नसून त्यावरील विद्युत भार इलेक्ट्रॉनच्या विरुद्ध म्हणजे धन असतो. एक्सिटॉन ही चार्जरहित अर्धकण अवस्था ही इलेक्ट्रॉन आणि होलची बांधलेली अवस्था असते जी अण्विक बलाद्वारे एकमेकांकडे आकर्षिले असतात. एक्सिटॉन बोर त्रिज्या म्हणजे अर्धकणाच्या इलेक्ट्रॉन आणि होल जोडीतील अंतर. अर्धसंवाहकाच्या पुंज कणांची मिती एक्सिटॉन बोर त्रिजेएव्हढी (नॅनोमीटर) असते ज्यात इलेक्ट्रॉनला पुंजबंदिस्त करता येते. अर्धसंवाहकामध्ये ऊर्जापातळीची घनता पदार्थाच्या मितीवर अवलंबून असते. अब्जांश मितीतील विविक्त ऊर्जापातळीमुळे इलेक्ट्रॉनला पुंजबंदिस्त रहावे लागते. आयतन पदार्थांसाठी 'ऊर्जा अवस्थांची घनता' हे एक सातत्यपूर्ण फलन आहे जे दिलेल्या आकारमानासाठी ऊर्जा आणि तरंग सदिशच्या दिलेल्या टप्प्यामध्ये उपलब्ध पुंज अवस्थांचे वर्णन करते. क्वांटित इलेक्ट्रॉनसाठी ऊर्जा अवस्थांची घनता एकलमूल्य येतात.

बंदिस्ततेची व्याप्ती इलेक्ट्रॉन आणि होल वेव्हफंक्शन्सच्या त्रिमितीय परस्परव्याप्ती आणि त्यांच्यामधील कौलोम्बिक परस्परसंवादांवर देखील परिणाम करते. त्यांच्या लहान आकारामुळे पृष्ठभाग-ते-घनफळ गुणोत्तर वाढते. परिणामी, त्रिमितीय परस्परसंवादांस खूप जादा जागा उपलब्ध होऊन गुणधर्म सुधारण्यास मदत होते.

आज 'पुंज कण' पुंजयामिकी परिणाम इलेक्ट्रॉनिक संरचनेमध्ये प्रकट होणाऱ्या अब्जांश संरचनेचा संदर्भ देते. ज्यामध्ये पुंज आकार प्रभाव, एकाधिक-पदार्थ परस्परसंवाद (एक्सिटॉनिक प्रावस्था) किंवा उच्च पृष्ठभाग-ते-आकारमान गुणोत्तर जसे की पृष्ठभागावरील अवस्था इलेक्ट्रॉनिक संरचनेवर वर्चस्व करतात. आता हे लक्षात आले आहे कि, विद्युत भार वाहकांच्या डी ब्रॉग्ली तरंगलांबीच्या तुलनेत लहान आकाराव्यतिरिक्त, पुंज प्रावस्था संसंजकता लांबी (सामान्यत: अप्रत्यास्थ विकिरणाद्वारे मर्यादित) प्रणालीच्या आकारापेक्षा जास्त असणे आवश्यक असते.

- केशव राजपुरे
http://www.rajpure.com/ 

 

पांडुरंगाचे पहिले दर्शन

पांडुरंगाचे पहिले दर्शन

नियती माणसाला जन्म देते आणि जगायला शिकवते, म्हणून जीवनातील सर्वात मोठा गुरू म्हणजे नियतीच ! आज मी माझ्या आयुष्यातील एका वेगळ्या अनुभवाबद्दल सांगणार आहे. आयुष्यात असे काही क्षण येतात जे तुम्हाला खूप मोठा धडा शिकवतात. ज्यातून नवीन ओळखी होतात, ही नाती आयुष्याची पुंजी म्हणून चिरकाल टिकतात. परमेश्वराच्या दर्शनासाठी गूढ घटना घडतात. आपल्याला या गोष्टी योगायोगाने घडल्या आहेत असे वाटत असले तरी यामागे विशिष्ट हेतू मात्र नक्की असतो.  

सुमारे तीस वर्षांपूर्वी मी पहिल्यांदाच कोल्हापुरात एमएससीला प्रवेश घेऊन घरापासून दूर वसतिगृहात राहत होतो. आमचे नियमित वर्ग आणि प्रॅक्टिकलही सुरू झाले होते. विद्यापीठ परिसर आणि प्रणालीशी एकरूप होत होतो. मला विद्यापीठाकडून एक पत्र मिळाले की मी बीएस्सीमध्ये विद्यापीठाच्या गुणवत्ता यादीत प्रथम आल्यामुळे कुलगुरूंनी "विद्यापीठ प्रतिनिधी" म्हणून माझे नामांकन केले आहे. माझ्या मेहनतीचा आणि अभ्यासाचा हा यथोचित सन्मान होता. पण म्हणतात ना सुख कधी एकटे येत नाही, त्याच्या पाठून दुःख येणारच असते. असाच काहीसा बाका प्रसंग कदाचित भविष्यात माझ्यावर येणार होता. कदाचित एका अनभिज्ञ क्षेत्रात नियती मला ढकलून देणार होती आणि मजा पाहत बसणार होती ! तेव्हा विद्यापीठ विद्यार्थी कार्यकारिणीची मला माहिती नव्हती. 

माहिती घेतल्यानंतर मला समजले की विद्यार्थी कल्याण मंडळाची साधारण १२ जणांची कार्यकारीणी असायची त्यामध्ये अध्यक्ष, सचिव आणि १० सभासद असायचे. विद्यार्थ्यांचे सिनेटमधील प्रतिनिधी म्हणून विद्यार्थी कल्याण मंडळाचे अध्यक्ष म्हणून कामकाज पाहायचे. तोपर्यंत मी खेळाशिवाय इतर कोणत्याही गोष्टीत भाग घेतला नव्हता कारण मी नेहमी अभ्यासाला प्राधान्य देत असे. त्यामुळे निवडणुका, मतदान आणि इतर वेळखाऊ गोष्टी अवास्तव वाटत. खरे सांगायचे तर मला त्या पदामध्ये रस नव्हता. परंतु माझे मित्र, शिक्षक आणि विद्यार्थी कल्याण विभागाचे तत्कालीन संचालक यांनी मला सांगितले की एक हुशार विद्यार्थी म्हणून परिषदेचे प्रतिनिधित्व करणे महत्वाचे आणि माझ्या भविष्याच्या दृष्टीने उपयुक्त होईल, म्हणून मी विद्यापीठ प्रतिनिधी पदाचा राजीनामा देण्याचा माझा निर्णय मागे घेतला होता.

विद्यार्थी परिषदेच्या निवडणुका कशा असतात, विद्यार्थी प्रतिनिधींना आपल्या गटात आणण्यासाठी कशी खेचाखेची असते किंवा निवडणुकीनंतरचा जल्लोष याबद्दल मी आदल्यावर्षी यामध्ये भाग घेतलेल्या माझ्या रूमपार्टनर मित्राकडून ऐकले होते. माझे शिक्षण गुणवत्तेने पूर्ण करण्यासाठी मला या वेळखाऊ गोष्टींपासून दूर राहायचे होते. दरम्यान, आमच्या निकटवर्तीयांनी मला निवडणुकीत अमुक एका उमेदवाराच्या पाठीमागे रहाण्यासाठी कळवले होते आणि यासाठी दिलेल्या वेळाने बुडालेला अभ्यासक्रम भरून काढला जाणार होता. मी त्यांना एका अटीवर होकार कळवळा होता की ही निवडणूक १०-१२ दिवसांवर येऊन ठेपलेल्या बीएआरसी च्या सायंटिफिक ऑफिसर पदाच्या मुलाखतीची मला तयारी करायला वेळ देईल. त्यामुळे या निवडणुकीत मला तितके स्वारस्य नव्हते.

आमच्या विभागाच्या वेलकम समारंभादिवशी काही मुलं आमच्या विभागात घुटमळत होती. कदाचित त्यांना माझी भेट घ्यायची होती. पण ते शक्य झाले नाही. ते माझ्या मागावर आहेत हे मला दिवसभर माहीत नव्हते. वेलकम समारंभ पार पडला आणि मला समजलं की काही अनोळखी मुलांचे माझ्याकडे काहीतरी काम होते. निवडणुका आणि ऐकलेल्या गोष्टींच्या पार्श्वभूमीवर मी तर घाबरून गेलो. साधारण ८ वाजता मी माझ्या खोलीवर गेलो. मी पोहचलो इतक्यात तिथे दोन मूलं धावत धावत आली आणि "केशव राजपुरे तुम्हीच का" आणि "तुम्हीच युआर आहात का" असं विचारू लागली. मी "हो" असे सांगितले. माझा रूमपार्टनर तिथे होताच. त्यांनी लगेच त्यांच्या येण्याचे कारण सांगितले. म्हणाले की "पुढे येऊ घातलेल्या विद्यार्थी परिषदेच्या निवडणुकांमध्ये तुम्ही आमच्या गटामध्ये यायला पाहिजे, आमच्या उमेदवारांना मत द्यायला पाहिजे आणि यासाठी तुम्ही आमच्या साहेबांकडे यायला पाहिजे" आणि हेही बोलले कि "साहेबांना मी तुमच्या सोबत आहे हे फक्त सांगा आणि लगेच माघारी या", "फक्त दहा मिनिटांचे काम आहे".  

हे गृहस्थ माझ्या निकटवर्तीयाने सांगितलेल्या विरुद्ध गटाचे होते. हा सर्व प्रकार माझ्या पार्टनरच्या लक्षात आला. त्याने समयसूचक विवेकी विचार करून मला विरुद्ध गटात धाडसाने धाडण्याचे ठरवले. तो म्हणाला "केशव, काही हरकत नाही, तूला आठ दिवसांसाठी हॉस्टेल पासून दूर जावं लागेल असे दिसते. तिथ तुझी काळजी घेतली जाईल परंतु तुला यादरम्यान अभ्यासापासून दूर रहाव लागेल". मी त्याला म्हणालो "अरे, अवघ्या १० च दिवसांवरती माझी मुलाखत आलेली आहे आणि मी कसा जाऊ ? मला या निवडणुकांमध्ये काही रस नाही, मी आत्ताच या पदाचा राजीनामा देतो". दोघांपैकी एकजण बोलला की "भाऊ काळजी करू नका, आम्ही तुमच्या अभ्यासाची काळजी घेऊ आणि सरांना विनंती करू की मला ताबडतोब माघारी पाठवा." 

माझा मित्र म्हणाला की "तसं काही करू नकोस", "तु यांच्या सोबत जा, मी मोठ्या साहेबांशी बोलून घेतो". मग मला धीर वाटला आणि ते म्हणत होते ते करायला मी तयार झालो. जाताना पार्टनरने मला काही पैसे दिले आणि मी काही पुस्तके एका पिशवीत घेतली व त्यांच्यासोबत गेलो. बघतो तर काय नवल ! होस्टेलच्या उताराला एक आलीशान गाडी उभी होती, त्यामध्ये कोणीतरी तत्कालीन नगरसेवक बसले होते ते म्हणाले "काही काळजी करू नका, आमच्या सोबत चला आणि आमच्या साहेबांना तुमच्यासोबत आहोत एव्हढंच सांगा".  ती मोठी गाडी.. मी पुढील सीटवर.. ती दोन मूलं मागील सीटवर.. हे सगळ बघितल्यानंतर माझ्या मनात वेगवेगळ्या शंका येऊ लागल्या. गाडी जसजशी पुढे जाऊ लागली तसतसे मला वाटायला लागले की आता ही माणसे मला कुठेतरी अज्ञातस्थळी चोप द्यायला घेऊन जात आहेत आणि मला सिनेस्टाईल किडनॅप केलं जाताय की काय अशी शंका माझ्या मनात आली. मला आठवतंय की ती गाडी एक मोठ्या बंगल्यासमोर थांबली. बंगल्यातील ऑफिसमध्ये त्यांच्या साहेबांशी माझी भेट घालून देण्यात आली. त्यांनी माझं नाव विचारलं, कोणत्या विभागातून युआर झालेला आहात हेही विचारलं आणि नंतर "तुम्ही काही काळजी करू नका" असा वरकरणी आधारही दिला. 

त्यांना भेटल्यावर मी पूर्ण टेन्शन-फ्री झालो. निदान मला मार पडणार नाही याची खात्री झाली. त्यांच्या सोबत असलेल्या लोकांना माझ्या जेवणाची आणि राहण्याची व्यवस्था करायला सांगीतली. मी म्हणालो "साहेब, माझी मुलाखत आहे, इथे अभ्यास होणार नाही, कृपया मला माघारी जाऊ देत, मी आपणासोबतच आहे". यावर ते म्हणाले "आता पुढील दोन आठवडे तुम्ही इथेच असणार. तुमचा आहे ओ पण इतरांचा भरवसा नाही ना. काय करणार ? नाईलाज आहे." एव्हाना मला ज्यांनी तिथे आणले होते ते तिथून गायब झाले होते. डबडबलेल्या लालबुंद नयनांनी आणि "उगाच विद्यापीठात पहिला आलो" या भावनावेशात गप्प राहण्याशिवाय मी काही करू शकत नव्हतो.

ऑफिसच्या मागील खोलीत माझ्यासारखे आणखी १५ ते २० जण बसले होते. मी तिथे गेल्यावर "हा कोण नवीन मासा गळाला लागला?" अशी भावना मला त्यांच्या चेहऱ्यावर दिसत होती. सर्वानी माझी "कशी फसगत झाली" यावर उगीच माझ्या मनाच्या जखमेवरील खपली काढावी अशा स्वरात विचारपूस केली. मग मी त्यांच्यातच बसलो, कोल्ड ड्रिंक पिलो आणि काही वेळात त्यांच्यातील झालो. त्यांच्या चर्चेतून माझ्या लक्षात आले की त्यामध्ये काही कॉलेज युआर, जीएस तर काही विद्यापीठ प्रतिनिधी मूलं होती की जी पुढे विद्यार्थी कार्यकारणीच्या निवडणुकीत मतदान करणार होते. आणि ही सगळी मूलं "आपल्याच बाजूने एकगठ्ठा मतदान व्हावे" म्हणून निवडणूक होईपर्यंत ताब्यात घेतली होती. थोडक्यात सर्व प्रेमाच्या काटेरी कवेत अडकले होते.  त्यातील काही स्वेच्छेने तर माझ्यासारखे काही मनाविरुद्ध हजर होते ! 

तिथे मला खाण्यापिण्याची किंवा गैरसोयीची काळजी नव्हती, मला फक्त एकच काळजी होती ती म्हणजे "मला मुलाखत देता येणार नव्हती" आणि तिथे मला स्वातंत्र्य नव्हते. बंद खोलीत ठेवले असल्याने आम्ही पळून जायचं सोडा इतर काहीही करू शकत नव्हतो. मग रात्री ११ च्या सुमारास आम्हाला एका मिनी मॅटॅडोरमध्ये दाटीवाटीने बसवले. अगदी अवघडून आम्ही त्या मॅटॅडोरमध्ये बसलो होतो खरे पण आम्ही कुठे जात होतो हे कोणालाही माहीत नव्हते. अगदी सिनेमात घडावं असं नाट्य सुरु होतं, ड्रायव्हरने गाडी सुरू केली आणि आमचा अज्ञातस्थळाकडील पुढचा प्रवास सुरू झाला. मॅटॅडोर कोणत्या बाजूला जात होती ही समजतं नव्हतं कारण मी खाली बसलो होतो. बाजूला कुजबूज ऐकू येत होती की आपल्याला बहुतेक पंढरपूरला घेऊन जात आहेत कारण साहेबांची काही माणसं सोबत होतीच. निवडणुकीदिवशी असेच डब्ब्यात डालून परत आणतील आणि एकदाची सुटका होईल, अशीही चर्चा होती. 

मला प्रश्न पडला कि पंढरपूर इथे यांचा तळ आहे का... आणि इतक्या लांब कशाला ? कोल्हापूर जवळ बरीच ठिकाणं होती कि.. कदाचित त्यांनी हा तळ निवडला कारण तो सर्व विद्यार्थ्यांच्या घरापासून खूप दूर होता आणि आमच्याकडे परत येण्यासाठी पुरेसे पैसे नव्हते. त्यांच्यासाठी ते ठिकाण कोल्हापूरपासून दूर होतं पण माझ्यासाठी पहिल्यांदाच विठोबाच्या दर्शनाचं जवळचं ठिकाण होतं. त्यामुळे त्यानेच माझ्यासाठी ही सहल आखली असावी ही क्षणभर माझी धारणा झाली. तिथे किती दिवस राहणार? काय करायचं? कसा वेळ जाईल ? होईल का अभ्यास ? या विचारात मी डुलक्या मारायला लागलो. कदाचित आम्हाला तिथे नेऊन मारतील या भीतीमुळे झोप येत नव्हती. रात्रभर प्रवास करून आम्ही सकाळी पंढरपूर जवळ आलो आणि तिथून पांडुरंगाच्या मंदिराचे शिखर पहायला मिळाले. मी पहिल्यांदाच पंढरपूरला भेट देत होतो. योग पण पहा आणि कसल्या अवस्थेत ? अडचणीतून पांडुरंग भेट योग.. डोळे घट्ट मिटून चालत्या गाडीतूनच बराच वेळ मी पांडुरंगाकडे प्रार्थना करत होतो की "मला या सर्व बंधनातून मुक्त कर, यातून बाहेर पडण्याचा मार्ग सुचवं आणि मला मुलाखत देण्याचे बळ दे". 

साहेबांच्या माणसांनी मात्र आम्हाला दर्शनासाठी नेले नाही. सकाळी आठच्या सुमारास ते थेट उसाच्या मळ्यांनी वेढलेल्या एका फार्महाऊसवर घेऊन गेले. विशेष म्हणजे तिथे आमच्यासारखे आणखी ७०-८० विद्यार्थी खूप मजा करत असल्याचे दिसले. कोणीतरी सांगितले की गेल्या आठवड्यापासून ते तीथे होते. ते एकतर स्वतःच्या इच्छेने किंवा आमच्यासारखे बळजबरीने तिथे आले होते. कुणी मोठ्या विहिरीतील मोटारीच्या पाण्याच्या झोताखाली अंघोळ करत होते, कुणी फराळ करत होते, कुणी नाश्ता करत होते, कुणी व्हीसीआरवर सिनेमा पहात होते, कुणी सोफ्यात टाकलेल्या ५०-६० गाद्यावर लोळत सिनेमा बघत होते, कुणी गप्पा मारत होते. अनेक मुलं या सर्वांवर गुप्त पाळत ठेवत असल्याचे दिसले. मग मला कळले की आपण पूर्णपणे फसलो आहोत आणि इथे राहण्याशिवाय पर्याय नाही. सर्वकाही पांडुरंगावर सोडून मी वेळ घालवू लागलो.

मग मी आंघोळ करून जेवण विभाकडे गेलो. तिथे मला शिवाजी विद्यापीठाच्या सोलापूर उपकेंद्रातील सुरवसे नावाचा आणखी एक युआर भेटला. त्याने माझी विचारपूस केली आणि त्याला समजले की त्याच्याप्रमाणे हाही मुलगा मनाविरुद्ध इथे आला आहे. त्याचीही माझ्यासारखी फसगत झाली होती. समदुःखी भेटल्याने मला हायसे वाटले. शौर्याने संकटांवर मात करणारे वाई तालुक्यातील प्रसिद्ध असे बावधन हे माझे गाव ! या गावची माती आणि लोकांच्या रक्तात चैतन्य भरलेले असते. हे गुण माझ्यात नैसर्गिक असल्याने, मी माझ्या सोबतीच्या मदतीने या बंधनातून मुक्त होण्याचे मोठ्या धैर्याने ठरवले.

त्यामुळे आम्ही तिथल्या माणसांच्या हातावर तुरी देण्याचा आणि तिथून पलायन करण्याचा बेत आखला. पण त्या बंदोबस्तातून सटकायचं कसं ? काय करायचं याविषयी जेवत असताना चर्चा करू लागलो आणि पोटभर जेवलो. निघण्याचा निर्णय झाला खरा पण मला कोल्हापूर आणि त्याला सोलापूरला जाण्याइतपत  आमच्याकडे पुरेसे पैसे नव्हते. माझ्याकडे असलेल्या पैशाने दोघांपैकी एकजण आपापल्या ठिकाणी जाऊ शकत होता. कोण जाणार? बाहेर पडल्यावर दोघांनाही पैसे लागणार होते. आम्हाला वाटले की आधी या कैदेतून बाहेर पडावे, तिकिटाच्या पैश्याची काहीतरी सोय होईलच ! 

मला वाटले पांडुरंगाने माझी प्रार्थना ऐकली आणि त्याला माझ्या सुटकेसाठी पाठवले आहे. माझा विश्वास वाढला. सोलापूर जिल्ह्य़ातील असल्याने त्याला तो परिसर, तिथले बस थांबे व बसच्या वेळा माहीत होत्या. त्याने सुचवले की, आम्ही फक्त बनियान आणि पँट घालून शेतातून फार्म हाऊस सोडू. तसेच आम्ही अभ्यासासाठी जाणार आहोत हे दाखवण्यासाठी सोबत उशी आणि चादर घेऊन जाऊ. पण यात मोठा धोका होता. आमचा प्लॅन फेल झाला असता तर आम्हाला फार वाईट मार पडला असता. पण प्लॅन यशस्वी होणार याचा विश्वास होता. 

सुरवसे ने सांगितलं की ३-४ किलोमीटर अंतरावर एक गाव आहे त्या गावात साधारण १ वाजता पंढरपूरला जाणारी बस येते. ती बस पकडून पंढरपूरला जायचे ठरले. जेवणानंतर आम्ही शर्ट, चपला काढून पिशवीत टाकल्या, पुस्तकं हातात घेतली. सतरंजी आणि दोन उश्या घेऊन आम्ही तिथून निघालो. तिथे पहारा करणाऱ्या मुलांनी आम्हाला "कुठ चाललाय?" असं विचारलं. सुरुवातीला मी घाबरलो होतो पण लगेच भानावर येत त्याला आत्मविश्वासाने उत्तर दिले की "येथे खूप गोंधळ आहे आणि आम्हाला अभ्यास करायचा आहे, म्हणून आम्ही शेतात चाललोय आणि कुठेतरी बांधावर सावलीत बसून अभ्यास करू". स्वइच्छेने आलेल्यांपैकी आम्ही आहोत असे त्यांना वाटले असेल. त्यांनी आमच्या लबाडीवर विश्वास ठेवला आणि आम्हाला जाऊ दिले. आमची ती चाल यशस्वी झाली होती. 

शेतामधून आम्ही चालत होतो. दिसू नये म्हणून मुद्दाम आम्ही आडव्या बांधावरून चालू लागलो. चालत चालत सापडणार नाही अशा सुरक्षित अंतरावर, म्हणजेच धूम ठोकण्याच्या टप्प्यात पोहोचल्यावर आम्ही शर्ट आणि चपला घातल्या. सतरंजी आणि उश्या तिथेच टाकून दिल्या आणि सुसाट पळत सुटलो. मनात भीती होतीच कि सापडलो तर मार खावा लागणार. त्या बांधावरून आम्ही दोघ एवढ्या प्रचंड वेगाने सैरावैरा धावत होतो कि कोणत्या गावाकडे जात होतो हे मला समजत नव्हतं. क्षणभर शंकेची पाल चुकचुकली की आपण नेमकं त्या गावाकडे चाललोय की हा मुलगा आपल्याला दुसऱ्या गटामध्ये नेऊन परत एकदा अपहरण करतोय. दरम्यान तिथं शेतात काम करणाऱ्या बायका आम्हाला विचारत होत्या "पोरांनो का पळताय ? पळू नका. थांबा. अरे तुम्हाला कोण मारतंय का ?" आम्ही त्या कोणाशीही बोलण्याच्या मनस्थितीत नव्हतो. कारण या गोष्टीचा आनंद होता की या सगळ्यातून आम्ही सुटतोय आणि आता आपण बंदीवासात नाही, मुक्त झालोय. साधारण १२.३० ला आम्ही एका गावत पोहोचलो, सावलीला थांबलो आणि एका घरामध्ये मागून पाणी पिलो. त्यामुळे जरा आराम मिळाला. अंदाजे १ वाजता बस आली.  बसमध्ये तोबा गर्दी होती, कशिबशी बसायला जागा मिळाली. बस पंढरपूरच्या दिशेने निघाली आणि खात्री झाली की आपण एकदाचे सुटलोय. 

पंढरपूरला पहिल्यांदाच आलो असल्याने दर्शन घेण्याच्या उद्देशाने आम्ही विठ्ठल मंदिरनजीकच्या थांब्यावर उतरलो. त्यावेळी दर्शन मंडपाचे बांधकाम नुकतेच सुरू झालं होतं. आम्ही नामदेव पायरीकडे दर्शनासाठी निघतो तो काय ? सिनेमातील खलनायकच्या इंट्री प्रमाणे फार्महाउसवरील पहारेकरू मुलांची एक जीप मंदिर परिसरात आली आणि नामदेवपायरीसमोर थांबली. नशीब आम्ही त्यांच्या दृष्टीस पडलो नाही. आम्ही घाबरून दर्शन मंडपाचे जे बांधकाम सुरू होते तेथील एका कॉलमच्या आड जाऊन लपलो. जोपर्यंत ती गाडी परत गेली नाही तोपर्यंत स्तब्ध आणि त्यांच्या जाण्याकडे लक्ष ठेवून ! १५ मिनिटांनी ती गाडी गेली, तेव्हा आम्ही जाऊन पांडुरंगाचं चरणस्पर्श करून दर्शन घेतलं. त्यावेळी मी पांडुरंगाचे आभार मानले आणि म्हणालो की "परमेश्वरा, मी सकाळी तुमच्याकडे याचना केली आणि तुम्ही माझी तिथून सुखरूप सुटका केली, आता मला सुरक्षितपणे कोल्हापुरात जाऊ दे, म्हणजे मी मुंबईला जाऊन मुलाखत देऊ शकेन".

माझ्याकडे कोल्हापूरला जाण्याएवढे पैसे होते पण या मित्रामुळे मी बाहेर पडलो होतो त्यामुळे त्यालाही त्याच्या घरी जाण्यासाठी मदत करणे माझा धर्म होता. तो म्हणाला की "पंढरपूरमध्ये माझ्या ओळखीचे एक टेलर आहेत, त्यांच्याकडे माझ्यासाठी पैसे मागूया, मग आपण आपापल्या गावी जाऊया". आम्ही विठ्ठल मंदिराच्या शेजारील एक गल्लीत शिरलो तर त्या टेलरचे दुकान बंद ! मग मी त्याला म्हणालो की "अरे, मग मी तरी जाऊ का कोल्हापूरला ?" यावर तो विनवणी करू लागला की "अरे, मी सोलापूरला कसा जाणार ?". तो म्हणाला "आपण असं करूया की येथून जवळच मंगळवेढा येथे माझे मामा राहतात, आपण त्यांना हक्काने पैसे मागूया, मग तु मंगळवेढ्यावरुन कोल्हापूरला जा". मग मात्र पुन्हा एकदा माझ्या मनात शंकेची पाल चुकचुकली कि "हा हळूहळू मला सोलापूरकडे तर घेऊन जात नाही ना ?".

सुरवसे मला दुसर्‍या गटात नेण्याचा प्रयत्न करत आहे असे मला राहून राहून वाटत होते. पण मी करणार तरी काय होतो ना ? त्याला मदत करायची तर आता हाही एक प्रयत्न करून बघूया- असा विचार केला. या मित्रावर विश्वास ठेऊया. नाईलाजाने का होईना मी त्याच्यासोबत मंगळवेढ्याला जायला तयार झालो. माझ्याजवळील जवळ जवळ निम्मेअधिक पैसे संपले होते, त्यामुळे तो म्हणेल ते करण्याशिवाय माझ्याकडे पर्याय नव्हता आणि कोल्हापूरला जाण्याएवढे पैसेही उरले नव्हते. मंगळवेढ्याला मामाच्या घरी गेल्यावर त्याच्या मामा मामीने आमची छान उठाबस केली. पुन्हा  एकदा आम्हाला जेवू घातले. साधारण ४ वाजले होते, त्यावेळी आम्ही दिवसातून दुसऱ्यांदा जेवलो होतो. जेवल्यानंतर हा कुठे मामाला बोलायला आणि पैसे मागायला तयार होतोय ? ना की घडला प्रकार सांगायला तयार होता.  मग मला भीती वाटू लागली. यात काहीतरी काळबेर आहे आणि हा मला दुसऱ्या गटात घेण्यासाठी सोलापूरला घेऊन चाललाय असं मन खाऊ लागलं. कारण तो त्यावेळी म्हणाला होता की "मामानी जर पैसे नाही दिले तर आपण सोलापूर ला जाऊया, तिथे मी हॉस्टेल ला राहतो, तिथे माझ्याकडे पैसे आहेत ते मी तुला देतो, मग तु जा कोल्हापूर ला". मग माझ्या मनात चर्रर्र झालं, पण माझ्याकडे त्याच्यासोबत जाण्याशिवाय काही पर्याय नव्हता. पण त्याक्षणी बंदिवासापेक्षा मित्राची प्रेमळ बेडी अधिक सुसह्य होती. अर्थात अनपेक्षित घटनांची भीती मनात होतीच. 

मग आम्ही सोलापूरला जायचं ठरवलं. मंगळवेढा ते सोलापूर हे अंतर २ तासांत पूर्ण होणार होतं. माझी पंढरपूर, मंगळवेढा, सोलापूर येथे जाण्याची ही पहिलीच वेळ होती, त्यामुळे हे सर्व माझ्यासाठी नवीन होतं. आपण कुठल्यातरी नवीन संकटात सापडणार आहोत याची भीती वाटू लागली. त्या मित्रास सारखा म्हणत होतो, “तू मला फसवत आहेस. तू मला पैसे देणार नाहीस.” मग तो म्हणाला, “माझ्यावर विश्वास ठेव, माझी सायकल सोलापूर बसस्थानकावर ठेवली आहे. सायकल रूमवर घेऊन जाऊ, तिथे मी पैसे देईन, मग तु कोल्हापूरला जा."

हे ऐकून मला पुन्हा शंका येऊ लागली की “त्याने सायकल स्टँडवर का ठेवली असेल?”. त्यामुळे साहजिकच हा सुनियोजित अपहरणाची योजना असेल. त्याच मनावस्थेत आम्ही रात्री आठच्या सुमारास सोलापूरच्या बस स्टँडवर उतरलो. भीतभीत मी त्याच्या सायकलवर बसलो. एका छोट्याशा गल्लीतून आम्ही त्याच्या खोलीवर पोहोचलो. तिथे पोचल्यावर त्याच्या मित्रांनी जल्लोष केला कारण त्यांचा मित्र सुखरूप परतला होता. हे बघून हायसं वाटलं पण मनातून अजून टरकून होतोच. मग त्या मित्राने एक गोष्ट केली, तो म्हणाला, "हे बघ, मी तुला इथे आणले आहे. मी माझा शब्द पाळतो. हे घे पैसे." तोपर्यंत माझा त्याच्यावर विश्वास बसला होता म्हणून पैसे मिळाल्यावर मी त्याला लगेच म्हणालो “मला स्टँडवर परत सोड”. तो म्हणाला “बघ, तुला रात्रभर परत प्रवास करायचा आहे. डबा आलाय, आपण जेवूया”. डबा आल्याचे ऐकून मला आणखी धक्का बसला, कसेबसे जेवण केले. पण तो दिलेल्या शब्दास जागला आणि परत सायकलवर स्टॅण्डवर सोडायला आला. सुटकेच्या मोहिमेत मोलाची साथ दिल्याबद्दल त्याचे मनस्वी आभार मानून मी बसमध्ये चढलो. त्याने "कोल्हापूर स्टँडवर सुद्धा सावधपणे उतरा, कारण तिथेही कदाचित त्यांची लोकं असतील" अशी सूचना केली. यावेळी मात्र मनात पाल चुकचुकली नाही.

मी साधारण ९ वाजता तिथून कोल्हापूरकडे निघालो आणि मध्यरात्री ३ च्या आसपास पोहोचलो असेल. मनात आणखी अशी भीती होती की त्या गटाने मला पुन्हा पकडलं तर बेदम मारहाण करतील, मी तेथून पळून आल्याचा जाब विचारतील आणि पुन्हा मला त्या गटामध्ये घेऊन जातील व माझी मुलाखत बुडेल. या सगळ्या भीतीमध्ये मी रिक्षामध्ये बसलो. रात्री रिक्षाला दिडपड भाडे असते, मला आठवते की तेव्हा रिक्षाभाडे जवळ जवळ ३० रुपये झाले होते. पहाटे साडेतीनच्या सुमारास मी हॉस्टेलच्या खालील बाजूस अंबाई डिफेन्स मध्ये उतरलो व माझ्या रूम वर न जाता ३ नंबर हॉस्टेल च्या माझ्या दुसऱ्या एक मित्राच्या रूम वर गेलो. झालेला सर्व प्रकार मी त्याला सांगितला. हॉस्टेलवर पोहोचल्याचा खूपच आनंद झाला होता. मी त्या माणसांच्या हातात तरी लागणार नव्हतो आणि मुंबई ला गेल्यावर ते मला पकडायला येणार नव्हते. फक्त आता आठवडा त्यांची नजर चुकवत कसा काढायचा हाच विचार सुरु होता तरीही  मुलाखत दिल्यानंतर मी पुन्हा त्यांच्या स्वाधीन व्हायला तयार होतो. 

नंतर माझ्या रूम पार्टनरला निरोप पाठीवला. तो धावत पळतच आला आणि मला बघून त्याला आशर्याचा धक्काच बसला. त्या दोन रात्री आणि एक दिवसाचा इतिवृत्तांत ऐकल्यानंतर तो चाट पडला आणि म्हणाला की "काही काळजी करू नकोस, तुझ्या जे मनात आहे त्यापद्धतीने आपण सगळ करू, फक्त आता तुला ८ दिवस इतरत्र राहावे लागेल.". “तुला तेथे शक्य आहे का?”. मी म्हणालो- “ठीक आहे”, तो - “टाकाळ्यावर माझे दाजी एकटे राहतात आणि ते तुझी सर्व प्रकारची काळजी घेतील”. मी तात्काळ “हो” म्हणालो. नंतर मुंबईला जाण्यायोग्य काही कपडे, पैसे व बॅग घेऊन मी माझ्या मित्राच्या सायकलवरून टाकाळ्याला गेलो व त्याने मला दाजींच्या स्वाधीन केलं व म्हणाला "दाजी ट्रेनने तुला मुंबईला पाठवतील".

तिथे पोहचल्यावर दाजींशी बोललो, त्यांचा स्वभाव ईतका प्रेमळ की कुणीही त्यांच्या प्रेमात पडावं. त्यांनी माझी अतिशय आपुलकीने, अगदी आपल्या मेहुण्या प्रमाणे विचारपुस केली व काळजी घेतली. त्यांनी मला सांगितलं की जरी मी नोकरी निमीत्ताने दिवसभर घरच्या बाहेर गेलो तरी तु आतून दरवाजा बंद करून घेऊन तुझा अभ्यास कर. तुझ्या अभ्यासाला काही अडचणं असणार नाही. सकाळी आम्ही दोघे त्यांच्या मेसमध्ये जेवायचो मग दाजी ऑफिसला जायचे, संध्याकाळी परत आल्यानंतर त्यांच्यासोबत मेसला जेवायला जायचो. असा एक आठवडाभर त्यांच्यासोबत राहिलो. त्यावेळी दाजीनी मला जे वात्सल्य दिलं, जो आधार दिला, पाठींबा दिला तो खरच न विसरण्याजोगा आहे. मला माझ्या हॉस्टेल पेक्षा त्या ठिकाणी जास्त सुरक्षित वाटत होतं आणि माझ्या सोबत घरातीलच कोणीतरी आहे असे भासे. पांडुरंगाने माणसातील देव माझ्यासाठी पाठविला अशी माझी धारणा त्यावेळी झाली होती.

तो आठवडा मी खूपच तणावमुक्त होतो. कुणाचाही संपर्क नाही. निवडणूक तर पूर्ण विसरून गेलो होतो. दरम्यान मी दादांना पत्र पाठवले की मी मुलाखतीसाठी मुंबईला जात आहे आणि १५ दिवसांनी परत येईन आणि कळवेन. बघता-बघता मुंबईला जायची वेळ झाली. मुंबईत माझा मित्र हनुमंत यांच्या विक्रोळी येथील घरी थांबणार होतो. कारण तेथून बीएआरसी जवळच होती.  दाजींनी मला कल्याण ते मुंबई दरम्यान कोणती लोकल ट्रेन आहे, स्लो आणि फास्ट ट्रेन आहे, स्लो आणि फास्ट ट्रॅक कुठचे आणि कुठे स्टेशनची नावे लिहिलेली असतात हे अवगत केलं. मी ट्रेनने सकाळी ६ वाजता कल्याण स्टेशनवर उतरलो, लोकल ट्रेनमध्ये प्रथमच प्रवास केला आणि विक्रोळी स्टेशनवर उतरलो. तेव्हा हनुमंत हरियाली  व्हिलेजमध्ये राहत होता. त्याला भेटून आनंद झाला. त्यालाही इतंभूत माहिती सांगितली. मुंबईला देखील ती माझी पहिलीच भेट होती. मी तिथे २ दिवस काही ठिकाणं फिरलो. तीसऱ्या दिवशी बीएआरसी मध्ये मुलाखतीस गेलो. व्यवस्थित अभ्यास झाला नसल्याने म्हणा किंवा झालेल्या प्रसंगाच्या पार्श्वभूमीवर कमी झालेला आत्मविश्वास म्हणा माझी मुलाखत तितकी चांगली झाली नाही. आणि म्हणूनच त्यावेळी माझी निवड झाली नाही. शिवाजी विद्यापीठात प्राध्यापक होण्याचे नशीबात असल्याने कदाचित माझी तेथे निवड झाली नसावी. दुसऱ्या दिवशी मी ट्रेनने कोल्हापूरला परतलो आणि वसतिगृहात पोहोचलो. तोपर्यंत निवडणूकीचे वातावरण संपले होते.

कोल्हापुरात मला एक बातमी समजली की ज्या मतदानासाठी आम्हाला तळावर नेलं होतं ते बिनविरोध झालं आहे. तुकोबारायांची समर्पक रचना येथे चपखल बसते- याजसाठी केला होता अट्‍टहास, शेवटचा दिस गोड व्हावा. मला ना मतदान करावे लागले ना कुणाच्या रोषाला सामोरे जावे लागले. शेवट मात्र गोड झाला. पण या सगळ्या प्रकारात माझ्यासारख्या होतकरू विद्यार्थ्याची त्रेधातिरपीट मात्र झाली होती. कोणत्या माणसावर विश्वास ठेवायचा, प्रतिकूल परिस्थितीत अभ्यास कसा करायचा, रात्र वैऱ्याची असताना तग कसा धरायचा, सहीसलामत कशी सुटका करायची, त्यातून ध्येय कसे साध्य करायचे या सर्वाचा अनुभव मला आला आणि याद्वारे आयुष्यतील महान धडा मिळाला. या सर्वातून खूप काही शिकायला मिळाले. पांडुरंग कृपेने माझी यातून सहीसलामत सुटका झाल्याने सर्वांनी सुटकेचा नि:श्वास सोडला होता. पांडुरंगाने माझ्या प्रार्थनेस साद देत मला आशीर्वाद दिले, मला अडचणीतून बाहेर काढण्यास मदत केली आणि माझ्या मुलाखतीचा मार्ग चोखाळला अशी माझी धारणा होऊन बसली. या अनुभव दर्शनातून अदृश्य नियंत्रण शक्ती उमगली. ३० वर्षांपूर्वी घडलेल्या या घटनेकडे मागे वळून पाहताना आजही काळजात धस्स होतं. मला नवल वाटते की त्या काळात मी स्वतःला अशा भीती च्या स्थितीतही कसे सांभाळू शकलो असेल. कदाचित त्या प्रसंगांना धैर्याने तोंड देण्याची आंतरिक शक्ती परमेश्वराने दिली असावी.

त्याच दिवशी अजहर एकादश आणि तेंडुलकर एकादश हा क्रिकेट चा प्रदर्शनिय सामना कोल्हापुरातील शिवाजी स्टेडियम येथे आयोजित केला होता. या सामन्याचे मोफत पास आमच्या त्या गटाला मिळाले होते. अर्थात मी त्यांच्यासोबत नसल्यामुळे मला मिळाले नाही. मी मात्र दुसऱ्या दिवशी पेपर मध्ये स्कोर बघून सामना पाहिल्याचा आनंद घेतला. आयुष्यात घडणारी प्रत्येक घटना आपल्यातील सुप्त गुण बाहेर आणते. पण आपणास आपल्या रोजच्या व्यस्त दिनचर्येत कोणताही व्यत्यय नको असतो. त्यामुळे आपणास हे प्रसंग समस्या वाटतात. जीवनात अशी विघ्न गरजेची असतात. कारण यामुळे दोन उद्देश साध्य होतात. एक म्हणजे जीवनात अनपेक्षित गोष्टी घडतात ज्यांचा आपण इतरवेळी आनंद घेऊ शकत नाही. दुसरं  म्हणजे कठीण प्रसंगांना सामोरे गेल्याने आपली निर्णयक्षमता अधिक मजबूत होते.

- केशव राजपुरे

(आवडल्यास तुमच्या नावासह कमेंट करा)

चंद्रयान ३

भारताचे (चंद्रावर) यशस्वी पाऊल

चंद्र हा संपूर्ण मानवजातीसाठी नेहमीच आकर्षणाचा बिंदू राहिला आहे. मानव चंद्रावर वस्ती करण्यासाठी योग्य वातावरण आहे का याचा ठावा घेत आहे. या संदर्भातील अभ्यासासाठी विविध देशांनी आपापले अंतराळ यान चंद्रावर पाठवले आहे. भारताने ही अवकाश संशोधन क्षेत्रामध्ये आपले पाय रोवले आहेत. इंडियन स्पेस रिसर्च ऑर्गनायझेशन अर्थात इस्रो ही अंतराळ संशोधनातील आघाडीची संस्था असून भारताने चंद्रावरील पहिल्या  चंद्रयान मोहीमेतील अंतराळयान २२ ऑक्टोबर २००८ रोजी श्रीहरीकोटा येथून प्रक्षेपित केले होते. त्यापाठोपाठ चंद्रयान दोन २२ जुलै २०१९ रोजी तर चंद्रयान तीन हे १४ जुलै २०२३ रोजी प्रक्षेपित करण्यात आले. 

चंद्रयान ३ मोहिमेबद्दल तुम्हाला इंटरनेटवर असंख्य लेख, फोटो आणि व्हिडिओ सापडतील, परंतु एक भारतीय नागरिक आणि एक जिज्ञासू संशोधक त्यामागील विज्ञान आणि अवकाशयानामध्ये वापरल्या जाणार्‍या वैज्ञानिक उपकरणांबद्दल विश्लेषणात्मक माहिती शोधत असतो. राष्ट्राच्या ध्येय आणि यशाबद्दल तुम्हाला अधिक अंतर्दृष्टी देण्यासाठी आम्ही या मुद्द्यांवर लक्ष केंद्रित करण्याचा प्रयत्न केला आहे. 

Image Credit: ISRO

पण प्रश्न हा आहे की या अवकाश मोहिमांची गरज का आहे?

चंद्रावरील मोहिमांसह अवकाश संशोधन मोहिमा विविध महत्त्वाच्या कारणांसाठी हाती घेतल्या जातात:

वैज्ञानिक शोध: अंतराळ मोहिमा पृथ्वीपेक्षा खूप वेगळ्या वातावरणात प्रयोग करून वैज्ञानिक संशोधन करण्याची अनोखी संधी देतात. सूर्यमालेचा इतिहास, ग्रहांची निर्मिती, चंद्र तसेच त्याच्या भूगर्भशास्त्रात अंतर्दृष्टी प्रदान करते. हे ज्ञान आपल्या विश्वाच्या व्यापक आकलनामध्ये महत्त्वपूर्ण योगदान देते.

तांत्रिक प्रगती: अंतराळ मोहिमाद्वारे तांत्रिक प्रगती ची वृद्धी होते. मोहिमांमुळे अनेकदा पृथ्वीवर उपयुक्त अशा नवीन तंत्रज्ञानाची निर्मिती होते. यामध्ये पदार्थविज्ञान, रोबोटिक्स, दूरसंचार आणि इतर अनेक क्षेत्रातील प्रगतीचा समावेश आहे.

संसाधन शोध: या खगोलीय ग्रहांवर पाणी, बर्फ, वातावरण, खनिजे आणि दुर्मिळ घटक यांसारखी मौल्यवान संसाधने असू शकतात. ही संसाधने भविष्यात चंद्रावरील वसाहती उभारण्यासाठी, अंतराळ प्रवास सोयीस्कर करण्यासाठी तसेच पृथ्वीवरील उद्योगांसाठी कच्चा माल पुरवठा करण्यासाठी वापरली जाऊ शकतात.

ग्रहांचे संरक्षण: लघुग्रह आणि धूमकेतूंमुळे निर्माण होणारे संभाव्य धोके अधिक चांगल्या प्रकारे समजण्यास या मोहीमांद्वारे मदत होईल. धोकादायक वस्तू पृथ्वीपासून दूर विचलित करणे अशा प्रकारची ग्रहांच्या संरक्षणासाठी धोरणे अंतराळ संस्था विकसित करू शकतात.

प्रेरणा आणि शिक्षण: विशेषत: तरुण पिढ्यांना विज्ञान, तंत्रज्ञान, अभियांत्रिकी आणि गणित या विषयांमध्ये करिअर करण्यासाठी अंतराळ मोहिमा प्रेरित करतात. या मोहिमा नवलाईबद्दल आकर्षण आणि कुतूहलाचे स्रोत म्हणून काम करतात. विद्यार्थ्यांना ज्ञानाच्या कक्षा जाणून वृद्धिंगत करण्यास प्रवृत्त करतात.

आंतरराष्ट्रीय सहयोग: अवकाश संशोधन मोहिमांमध्ये अनेकदा अनेक देशांमधील सहकार्याचा समावेश असतो. हि गोष्ट शांतता, आंतरराष्ट्रीय सहकार्य आणि मुत्सद्देगिरीला प्रोत्साहन देते तसेच आतंरराष्ट्रीय सद्भावना वाढवते.

आर्थिक लाभ: अंतराळ उद्योगात आर्थिक विकासाला चालना देण्याची क्षमता आहे. अतंराळ तंत्रज्ञान आणि संशोधनामधील गुंतवणुकीमुळे नोकरीसंधी, आर्थिक विकासाला चालना आणि नवीन बाजारपेठ खुली होऊ शकते.

मानवी विस्तार: चंद्र मोहिमेला मंगळ आणि त्यापलीकडील शोधासाठी मैलाचा दगड म्हणून पाहिले जाते. चंद्रावरील मानवतळ भविष्यातील खोल-अंतरिक्ष मोहिमांसाठी आवश्यक अनुभव आणि पायाभूत सुविधा बनू शकते.

पर्यावरणीय संशोधन: ग्रह ताऱ्यांचा अभ्यास पृथ्वीच्या वातावरणाबाबत अधिक माहिती देऊ शकतो. उदाहरणार्थ, चंद्राच्या प्रभावांचा इतिहास समजून घेतल्याने पृथ्वीच्या भूगर्भशास्त्रीय भूतकाळाबद्दल आणि संभाव्य धोक्यांची माहिती मिळू शकते.

आंतरराष्ट्रीय प्रतिष्ठा: अंतराळ संशोधन देशाची जागतिक प्रतिष्ठा वाढवू शकते. यशस्वी मोहिमा देशाच्या तांत्रिक आणि वैज्ञानिक उपलब्धीचे द्योतक असतात, ज्यामुळे आंतरराष्ट्रीय पत सुधारते.

थोडक्यात, चंद्रावर लक्ष केंद्रित केलेल्या अवकाश संशोधन मोहिमा, विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीपासून ते भावी पिढ्यांना प्रेरणा देण्यापर्यंत आणि आपल्या ग्रहासमोरील गंभीर आव्हानांना तोंड देण्यापर्यंत अनेक उद्देश पूर्ण करतात. ह्या मोहिमा मानवजातीच्या कुतूहल, चातुर्य आणि ब्रह्मांड समजून घेण्याच्या आकांक्षेचा पुरावा आहेत. त्यामुळे या मोहिमा गरजेच्या आहेत.

Image source : ISRO

चंद्रयान १

भारताचे दिवंगत पंतप्रधान भारतरत्न अटलबिहारी वाजपेयी यांनी १५ ऑगस्ट २००३ रोजी चंद्रयान १ या महत्वाकांक्षी प्रकल्पाची घोषणा केली होती. हा प्रकल्प भारताच्या अंतराळ कार्यक्रमातील एक महत्त्वाचा टप्पा होता. १९९९ मध्ये चंद्रावर वैज्ञानिक मोहीम पाठवण्याची कल्पना प्रथम इंडियन अकादमी ऑफ सायन्सेसच्या बैठकीत मांडली होती आणि त्यानंतर २००० मध्ये अस्ट्रोनॉटिकल सोसायटी ऑफ इंडिया (एएसआय) गटाने त्यावर काम करण्यास सुरुवात केली. पुढे नोव्हेंबर २००३ मध्ये, भारतीय अंतराळ संशोधन संस्थेकडे मोहीम पार पाडण्यासाठी आवश्यक कौशल्ये आणि ज्ञान असल्याचे लक्षात आल्यानंतर भारत सरकारने चांद्रयान मोहिमेच्या संकल्पनेला मान्यता दिली.

चंद्रयान १ मोहिमेने चंद्राचा अभ्यास करण्यासाठी स्वदेशी तंत्रज्ञान विकसित केल्यामुळे भारताच्या अंतराळ कार्यक्रमाला मोठी चालना मिळाली. चंद्राच्या पृष्ठभागापासून १०० किलोमीटरवरून भ्रमण करत चंद्राच्या रासायनिक खनिज आणि भूगर्भीय मॅपिंगसाठी डेटा गोळा करणे हे या मोहिमेचे मुख्य उद्दिष्ट होते. या मोहिमेत ऑर्बिटर (परिभ्रमण अंतराळयान) आणि इम्पॅक्टरचा (आदळणारी वस्तू) समावेश होता. या यानात विविध प्रकारची अकरा वैज्ञानिक उपकरणे बसविली होती. सदर उपकरणे भारत, अमेरिका, इंग्लंड, जर्मनी, स्वीडन आणि बल्जेरिया आदी देशांनी बनवली होती. 

चंद्रयान १ मोहिमेची उद्दिष्टे: 

१. भारतीय बनावटीच्या प्रक्षेपण वाहनाचा वापर करून चंद्राभोवती परिक्रमण करणाऱ्या अवकाशयानाची रचना, विकास आणि प्रक्षेपण करणे. 

२. अंतराळयानावर उपकरणे वापरून सतत निरीक्षणे पाठवणारी वैज्ञानिक प्रयोग करणे. 

३. चंद्राच्या पृष्ठभागाचे रासायनिक आणि खनिज मॅपिंग करणे. विशेषतः मॅग्नेशियम, अल्युमिनियम, सिलिकॉन, कॅल्शियम, लोह, टायटॅनियम, रेडॉन, युरेनियम आणि थोरियम या मूलद्रव्यांचे मॅपिंग करणे.

४. वैज्ञानिक ज्ञानवृद्धीच्या दृष्टीने भविष्यातील सॉफ्ट-लँडिंग मोहिमेसाठी प्राधान्याने चंद्राच्या पृष्ठभागावर उप-उपग्रह (मून इम्पॅक्ट प्रोब - एमआयपी) चा प्रभाव तपासणे. 

१४ नोव्हेंबर २००८ रोजी मून इम्पॅक्ट प्रोब चंद्राच्या पृष्ठभागापासून सुमारे १०० किमी अंतरावर ऑर्बिटरपासून विलग झाले आणि तीस मिनिटांचा फ्री फॉल सुरू झाला. फ्री फॉल दरम्यान प्रोब ऑर्बिटर मधील उपग्रहांस माहिती पाठवू लागला, जी माहिती पुढे पृथ्वीवरील सेंटरला मिळत राहिली. तसेच महत्वाचे म्हणजे त्याने भारताच्या पुढील प्रस्तावित चंद्र मोहिमेदरम्यान चंद्राच्या पृष्ठभागावर रोव्हरच्या लँडिंगच्या तयारीसाठी आवश्यक मोजमाप आणि निरीक्षणे केली. प्रोब नियंत्रित पद्धतीने दक्षिण ध्रुवावर शेकलटन क्रेटरजवळ (जवाहर पॉइंट) आदळला. एमआयपी डेटाचे वैज्ञानिक विश्लेषण केल्यानंतर, भारतीय अंतराळ संशोधन संस्थेने चंद्राच्या मातीत पाण्याच्या अस्तित्वाची पुष्टी केली. ते बराच काळ पृथ्वी स्थानकांना डेटा पाठवत होते.

चंद्रयान १ ही मोहीम दोन वर्षासाठी होती परंतु तांत्रिक बिघाडामुळे ती ३१२ दिवस चालली. तेव्हा ऑर्बिटरच्या स्टार ट्रॅकरमध्ये बिघाड आणि खराब थर्मल शील्डिंगसह अनेक तांत्रिक समस्या येऊ लागल्या. २८ ऑगस्ट २००९ रोजी चंद्रयान १ चा संपर्क तुटल्याने इस्रोने अधिकृतपणे मोहीम  संपुष्टात आल्याचे घोषित केले. तथापि चंद्रावरील पाण्याचा शोधासह मोहिमेने आपली बहुतांश उद्दिष्टे साध्य केली होती तसेच पुढील राष्ट्रीय चांद्रयान मोहिमेचा पाया रचला होता. या मोहिमेसह, इस्रो ही चंद्राच्या पृष्ठभागाला स्पर्श करणारी पाचवी आतंरराष्ट्रीय अंतराळ संस्था बनली होती.

चंद्रयान २

चंद्रयान १ मोहिमेच्या यशानंतर चंद्रयान मालिकेतील ही दुसरी मोहीम होती. चंद्रयान २ चा प्राथमिक उद्देश चंद्राच्या दक्षिण ध्रुवीय क्षेत्राचा अभ्यास करणे व विविध प्रयोग करून निरीक्षणे करणे हा होता. २२ जुलै २०१९ रोजी आंध्र प्रदेशातील सतीश धवन अंतराळ केंद्रातील प्रक्षेपण केंद्रातून चंद्रयान २ अंतराळ यानाचे प्रक्षेपण करण्यात आले. २० ऑगस्ट २०१९ रोजी हे यान चंद्राच्या कक्षेत गेले. लँडर आणि रोव्हर ६ सप्टेंबर २०१९ रोजी दक्षिण ध्रुवीय प्रदेशात सुमारे ७०° दक्षिण अक्षांशावर चंद्राच्या बाजूने उतरणार होते. तथापि, लँडरचा लँड प्रयत्न चालू असताना विचलित झाल्याने तो क्रॅश झाला. सॉफ्टवेअरमधील त्रुटींमुळे हा अपघात झाला. चांद्रयान-१ यशस्वी होऊनही ही मोहीम अयशस्वी ठरली असे असले तरी या मोहीमेतून काही सकारात्मक निरीक्षणे पुढील मोहिमेसाठी मिळाली होती. नक्की काय झाले ते पाहूया.

चंद्रयान २ मध्ये तीन घटक होते:

१. ऑर्बिटर: ऑर्बिटर हे एक अंतराळयान आहे जे चंद्राभोवती फिरते आणि रिमोट सेन्सिंग उपकरणांसाठी माध्यम म्हणून काम करते. हे चंद्राच्या कक्षेतून निरीक्षणे घेते, चंद्राचा पृष्ठभाग, खनिज रचना आणि वातावरणाबद्दल मौल्यवान माहिती गोळा करते.

२. विक्रम लँडर: दक्षिण ध्रुवाजवळ चंद्राच्या पृष्ठभागावर सॉफ्ट लँडिंग करण्यासाठी विक्रम लँडरची रचना करण्यात आली होती. याने प्रज्ञान रोव्हर वाहून नेले, ज्याचा उद्देश चंद्राच्या पृष्ठभागाचा शोध घेणे, मातीच्या नमुन्यांचे विश्लेषण करणे आणि माहिती पृथ्वीवर पाठवणे हे होते. दुर्दैवाने, लँडरने उतरताना इस्रोशी संपर्क तुटला आणि चंद्रावर क्रॅश-लँड झाले.

३. प्रज्ञान रोव्हर: प्रज्ञान रोव्हर चंद्राच्या पृष्ठभागाचे अन्वेषण करण्यासाठी, माती, खडकांचे नमुने विश्लेषित करण्यासाठी आणि प्रयोग करण्यासाठी बनविले होते.

चंद्रयान २ मोहिमेची अनेक प्राथमिक उद्दिष्टे होती, यामध्ये: चंद्राच्या पृष्ठभागावर, विशेषतः दक्षिण ध्रुवीय प्रदेशात सॉफ्ट लँडिंग साध्य करणे हे महत्वाचे होते तसेच चंद्राच्या ध्रुवीय प्रदेशात पाण्याच्या बर्फाचे वितरण आणि विपुलता मोजणे हेही तितकेच महत्वाचे होते.

मोहिमेतील विक्रम लँडर चंद्रावर उतरवताना तांत्रिक अडचणी आल्यामुळे क्रॅश लँडिंग झाले. चंद्रावर लँडर उतरवताना उभ्या सरळ रेषेत ना उतरवता त्याच्या कक्षेची वक्रता हळू हळू वाढवत आणि त्याचबरोबर वेग कमीत कमी करून मग उभ्या सरळ रेषेत उतरवणे हे अपेक्षित होते. हा टप्पा "फाईन-ट्यूनिंग" फेज म्हणून ओळखला जातो. विक्रमने नियोजित मार्गाने चंद्राच्या पृष्ठभागाकडे उतरण्यास सुरुवात केली होती. त्याचा वेगही अत्यल्प करण्यात यशही आले होते. आता लँडर च्या अंतिम टप्प्यात  ज्यावेळी लँडर चंद्राच्या पृष्ठभागाकडे  उभ्या रेषेत मार्गक्रमण सुरु करणार इतक्यात लँडरशी अनपेक्षितपणे संपर्क तुटला. 

संपर्क तुटल्यामुळे इस्रो पृथ्वीवरून लँडर चे नियंत्रण करू शकले नाही. लँडरला चार पाय होते ज्यात धक्का शोषक प्रणाली होती. पण ती प्रणाली तेव्हाच योग्य कार्य करू शकली असती जेव्हा चारी पाय एकदम पृष्टभागावर आदळले असते. पृथ्वीवरून  संपर्क तूटल्यानंतर, लँडर नसर्गिकरित्या त्यावेळच्या अवस्थेत वेगाने चंद्राकडे झेपावत होता. परंतु या छोट्याश्या प्रवासात त्याचे सर्व पाय चंद्र पृष्ठभागास लंब नसून कललेले होते. त्या अवस्थेतच लँडर पृष्ठभागावर आदळला. त्यावेळीस धक्का शोषक प्रणाली निरुपयोगी ठरली आणि लँडर क्रश झाला.  

विक्रमचे लँडिंग नियोजित पद्धतीने झाले नसले तरी, चंद्रयान २ चा ऑर्बिटर चंद्राच्या कक्षेत यशस्वीरित्या कार्य करत आहे, मौल्यवान डेटा आणि निरीक्षणे प्रदान करत, वैज्ञानिक संशोधनात योगदान देत चंद्राबद्दलची आपली समज वाढवत आहे. इस्रोने चंद्रयान २ मोहिमेतून महत्त्वाचे धडे घेतले आणि चंद्रयान ३ साठी प्रयत्न सुरू केले.

चंद्रयान ३

चंद्रयान ३ हे चंद्रयान २ ची सुधारित मोहीम आहे जेणेकरुन सुरक्षित लँडिंग आणि चंद्राच्या पृष्ठभागावर फिरण्याची क्षमता सिद्ध होणार होती. अगोदरच्या मोहिमेप्रमाणे यातदेखील लँडर आणि रोव्हर यांचा समावेश होता. ही मोहीम १४ जुलै २०२३ रोजी श्रीहरिकोटा येथून प्रक्षेपित केली गेली. चंद्रयान ३ मध्ये स्वदेशी लँडर मॉड्यूल, प्रोपल्शन मॉड्यूल आणि रोव्हरचा समावेश आहे ज्याचा उद्देश आंतरग्रहीय मोहिमांसाठी आवश्यक नवीन तंत्रज्ञान विकसित करणे आणि त्यांचे प्रदर्शन करणे हा आहे. लँडरमध्ये चंद्राच्या विशिष्ट जागेवर सॉफ्ट लँड करण्याची क्षमता आहे आणि रोव्हर अवतरण करेल तेथे चंद्राच्या पृष्ठभागाचे रासायनिक विश्लेषण करेल. लँडर आणि रोव्हरमध्ये चंद्राच्या पृष्ठभागावर प्रयोग करण्यासाठी वैज्ञानिक उपकरणे आहेत. 

चंद्रयान ३ च्या मोहिमेची उद्दिष्टे पुढीलप्रमाणे आहेत: 

१. चंद्राच्या पृष्ठभागावर सुरक्षित आणि सॉफ्ट लँडिंगचे प्रदर्शन करणे

२. चंद्रावर रोव्हर फिरवणे व वैज्ञानिक प्रयोग करणे.

लँडर वरील उपकरणे: 

१. रंभा लंग्मुर प्रोब (RAMBHA-LP): 

चंद्राच्या दक्षिण ध्रुवीय प्रदेशावरील पृष्ठभागच्या प्लाझ्मा (प्रद्रव्य) वातावरणाचे प्रथम मोजमाप चंद्रयान ३ च्या लँडरवर असणाऱ्या रेडिओ ऍनाटॉमी ऑफ मून बाउंड हायपरसेन्सिटिव्ह आयनोस्फियर अँड अट्मोस्फियर - लँगमुर प्रोब (रामभा-एलपी) या उपकरणाद्वारे केले गेले आहे. लँगमुर प्रोब प्लाझ्माचे स्वभावचित्रण  करणारे उपकरण आहे जे लँडरच्या वरच्या बाजूला ५ सेमीचा धातूचा गोल आहे. लँडरचे चंद्रावर यशस्वी अवतरण झाल्यानंतर हा प्रोब कार्यान्वित झाला. प्रोब लँडरपासून विलग असलेल्या अबाधित चंद्र प्लाझ्मा वातावरणात कार्यरत राहण्याच्या उद्देशाने लांबलचक पट्टीवर ठेवलेला असतो. प्रोब पिको-अँपिअर्स इतका अत्यल्प विद्युतप्रवाह मोजू शकते. प्रोबने मोजलेल्या विद्युतप्रवाहाच्या आधारे आयन आणि इलेक्ट्रॉन यांची घनता तसेच ऊर्जा अचूकपणे ठरवता येते.

सुरुवातीच्या निरीक्षणावरून असे दिसते की चंद्राच्या पृष्ठभागावरील प्लाझ्मा तुलनेने विरळ आहे. चंद्रावरील दिवसाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यातील प्लाझ्माची घनता सुमारे ५ ते ३० दशलक्ष इलेक्ट्रॉन प्रति घन मीटर पर्यंत आहे. हि निरीक्षणे चंद्राच्या पृष्ठभागावर सौरउर्जा साठवणीच्या चढउतारांच्या प्रक्रियेचे आकलन करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहेत. रंभा लंग्मुर प्रोब हे स्पेस फिजिक्स लॅबोरेटरी, विक्रम साराभाई स्पेस सेंटर, तिरुअनंतपुरम यांनी विकसित केले आहे.

२. चंद्राझ सरफेस थर्मो फिजिकल इक्सपरीमेंट (ChaSTE): 

चंद्राच्या पृष्ठभागाचे तापमान मोजण्यासाठी हे उपकरण वापरले आहे. यात पृष्ठभागाच्या खाली १० सेंटीमीटर खोलीपर्यंत उंचीनुसार तापमान मोजणी सक्षम यंत्रणा आहे. चंद्राच्या दक्षिण ध्रुवाजवळील अशा प्रकारचे हे पहिलेच निरीक्षण आहे. निरीक्षणानुसार चंद्राच्या पृष्ठभागाच्या खोलीनुसार उणे १० ते उणे ५५ अंश सेल्सीअस पर्यंत तापमान बदलते. सदर उपकरण फिजिकल रिसर्च लॅबोरेटरी अहमदाबाद व स्पेस फिजिक्स लॅबोरेटरी (एसपीएल), व्हीएसएससी यांनी विकसित केले आहे. चंद्राच्या पृष्ठभागावर इतर राष्ट्रांनीही अशीच निरीक्षणे केली आहेत. साधारणपणे टणक आवरणामुळे कोणत्याही वातावरणीय वस्तूचे तापमान पृष्ठभागाच्या खाली वाढत जायला हवे. परंतु या मोजमापांवरून खोलीनुसार तापमानाच्या बदलाबद्दल निष्कर्ष काढू शकत नाही. 

३. इंस्टूमेंट फॉर लुनार सेस्मिक अक्टीविटी (ILSA): 

चंद्रयान ३ लँडरवरील इंस्ट्रुमेंट फॉर लूनर सिस्मिक अॅक्टिव्हिटी (आयएलएसए-एल्सा) उपकरण हे चंद्रावरील मायक्रो इलेक्ट्रो मेकॅनिकल सिस्टम्स (मेम्स) तंत्रज्ञानावर आधारित आहे. यात रोव्हर आणि इतर उपकरणांच्या हालचालींमुळे होणारी कंपने नोंद करणे अपेक्षित होते. एल्सा मध्ये सिलिकॉन मायक्रोमॅशिनिंग प्रक्रियेचा वापर करून भारतात तयार केलेल्या सहा उच्च-संवेदनशीलता प्रवेगमापकांचा समावेश आहे. या उपकरणामध्ये इलेक्ट्रोडसह स्प्रिंग-वजन आहेत. बाह्य कंपनांमुळे स्प्रिंगचे विक्षेपण होते, परिणामी कॅपेसिटन्समध्ये बदल होतो आणि त्याचे विद्युतदाबामध्ये रूपांतर होते. 

एल्सा चे प्राथमिक उद्दिष्ट नैसर्गिक आणि कृत्रिम घटनांमुळे निर्माण होणारे भूकंप मोजणे आहे. एल्सा उपकरण बेंगलोर येथील खाजगी उद्योगांच्या पाठिंब्याने तयार करण्यात आले आहे. चंद्राच्या पृष्ठभागावर एल्सा  ठेवण्यासाठीची यंत्रणा यू.आर. राव सॅटेलाइट सेंटर बेंगलोर यांनी विकसित केली आहे.

चंद्रयान ३ ज्या दक्षिण ध्रुवीय प्रदेशात उतरले तेथे चंद्राची माती आणि खडक कशापासून बनलेले आहेत? इतर उंच प्रदेशांपेक्षा ते कसे वेगळे आहे? हे असे प्रश्न आहेत ज्यांची उत्तरे चांद्रयान-३ रोव्हर या उपकरणांच्या मदतीने शोधत होते.

रोव्हर मधील उपकरणे : 

१. अल्फा पार्टिकल एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर (APXS): 

हे उपकरण अल्फा कण आणि क्ष-किरणांचा वापर करून खडक आणि मातीचे दुरून रासायनिक विश्लेषण करते. चंद्रावर माती किंवा खडकाचे नमुने घेऊन उपकरणात तपासणे खूप अवघड आहे, त्यामुळे या नमुन्याचे दूरवरून विश्लेषण करणे हा एकमेव मार्ग उरतो. चंद्रासारख्या कमी वातावरण असलेल्या ग्रहांच्या पृष्ठभागावरील माती आणि खडकांच्या मूलभूत रचनेच्या इन-सीटू विश्लेषणासाठी अल्फा पार्टिकल एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर साधन सर्वात योग्य आहे. दूर वरून वस्तूंच्या रासायनिक विश्लेषणासाठी उत्सर्जन प्रारण (एमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी) पद्धत उपयुक्त असते. चंद्राच्या पृष्ठभागावरून प्रारणाचे उत्सर्जनच होत नसेल तर त्यावर प्रारण किंवा कण टाकून त्यातुन प्रतिसादरूपी येणाऱ्या प्रारणाचे विश्लेषण करून हा अभ्यास केला जातो. अल्फा कण किरणोत्सर्गी ऱ्हासा दरम्यान उत्सर्जित होतात.

या उपकरणामध्ये किरणोत्सर्गी स्त्रोत आहे जे चंद्राच्या पृष्ठभागावर अल्फा कण आणि क्ष-किरण उत्सर्जित करतात. नमुन्यात असलेले अणू मूलद्रव्यांशी संबंधित वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरणे उत्सर्जित करतात. या वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरणांची ऊर्जा आणि तीव्रता मोजून, संशोधक असलेली मूलद्रव्ये आणि त्यांचे प्रमाण शोधू शकतात. खडकांची रासायनिक रचना जाणून घेतल्यानंतर चंद्राच्या कवचाच्या निर्मितीबद्दल, तसेच झालेल्या कोणत्याही हवामानाविषयी माहिती मिळते. बहुतेक ही निरीक्षणे रात्री घेतली जातात आणि निरीक्षणे जमा होण्यासाठी किमान दहा तासाचा अवधी लागतो, एकट्या क्ष -किरणांसाठीच काही तास लागतात. अल्फा पार्टिकल एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर घेतलेल्या निरीक्षणांमध्ये अ‍ॅल्युमिनियम, सिलिकॉन, कॅल्शियम, लोह या प्रमुख अपेक्षित घटकांव्यतिरिक्त सल्फरसह किरकोळ घटकांची उपस्थिती आढळून आली आहे. तसेच रोव्हरवरील लिब्स या उपकरणाने देखील सल्फरच्या उपस्थितीची पुष्टी केली. या निरीक्षणांचे तपशीलवार वैज्ञानिक विश्लेषण सुरू आहे.

अल्फा पार्टिकल एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर हे फिजिकल रिसर्च लॅबोरेटरी आणि यांनी स्पेस ऍप्लिकेशन सेंटर अहमदाबाद यांनी विकसित केले आहे, तर यू.आर. राव सॅटेलाइट सेंटर, बेंगलोरने रोव्हर मध्ये तैनात केली आहे.

२. लेझर-इंड्यूस्ड ब्रेकडाऊन स्पेक्ट्रोस्कोपी (LIBS): 

लिब्स हे उपकरण तुलनेने सोपे आणि स्वस्त आहे. लिब्स घन, द्रव तसेच वायूंरुपी पदार्थांचे दूरवरून विश्लेषण करू शकते आणि त्वरित निरीक्षणे देऊ शकते. अणुभट्ट्यांच्या पृष्ठभागावरील दूषित पदार्थ शोधण्यासाठी लिब्स चा सर्रास वापर केला जातो. लिब्स नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील लहान लहान कण फोडण्यासाठी लेसर वापरते. लेसर नमुन्यामध्ये स्वतः प्लाझ्मा तयार करतो. प्रणाली १०६४ नॅनोमीटरच्या तरंगलांबीचे निओडीमियम-डोपड य्ट्रियम अल्युमिनियम गार्नेट (एनडी:याग) सुमारे ५ ते २० नॅनोसेकंदचे पल्सड लेसर वापरते. पदार्थाच्या पृष्ठभागावरून निघालेले कण प्लाझ्माचा छोटा प्लम तयार करण्यासाठी भारांकित  केले जातात, ज्याला "लेझर स्पार्क" म्हणतात.

प्लाझ्मा प्लमचा विस्तार होत असताना, भारांकित वायूमधील घटक अणू उत्तेजित होतात. केवळ काही मायक्रोसेकंदांमध्ये, उत्तेजित अणू पुन्हा अनुत्तेजित होताना विशिष्ट उत्सर्जन वर्णपट देतो. फायबर-ऑप्टिक प्रणाली उत्सर्जित प्रकाशाला स्पेक्ट्रोमीटरपर्यंत घेऊन जाते. चंद्रयान ३ मोहिमेतील या उपकरणाने चंद्राच्या दक्षिण ध्रुवाजवळील पृष्ठभागाच्या मूलभूत रचनेचे मोजमाप केले आहे. या मोजमापावरून या प्रदेशात सल्फर च्या उपस्थितीची पुष्टी झाली जे ऑर्बिटर्सवरील उपकरणांद्वारे करणे शक्य नव्हते. या उपकरणामुळे चंद्राच्या पृष्ठभागावर अॅल्युमिनियम, सल्फर, कॅल्शियम, लोह, क्रोमियम, टायटॅनियम, सिलिकॉन, ऑक्सिजन आणि मॅंगनीज ची उपस्थिती दर्शविली आहे. हायड्रोजनच्या अस्तित्वाचा तपास सध्या सुरू आहे. लिब्स उपकरण लॅबोरेटरी फॉर इलेक्ट्रो-ऑप्टिक्स सिस्टम्स इस्रो, बेंगलोरच्या प्रयोगशाळेत विकसित केले आहे.

मिशनची उद्दिष्टे साध्य करण्यासाठी, लँडरमध्ये अनेक प्रगत तंत्रज्ञाने आहेत जसे की, वेगमापक, जडत्व मोजमाप, दिशादर्शक मार्गदर्शन आणि नियंत्रण, लँडर धोका शोधणे आणि टाळणे,  लँडरच्या अनेक विशेष चाचण्या नियोजित केल्या गेल्या होत्या आणि त्यातील काही यशस्वीरित्या पारही पाडल्या आहेत. ५ ऑगस्ट रोजी अंतराळयानाने चंद्राच्या कक्षेत प्रवेश केला. लँडरने २३ ऑगस्ट रोजी चंद्राच्या दक्षिण ध्रुवाजवळ स्पर्श केला, आणि चंद्रावर यशस्वीरित्या उतरणारा भारत हा चौथा देश बनला. चंद्राच्या दक्षिण ध्रुवाजवळ स्पर्श करणारा पहिला देश. 

चंद्रावरील दिवस आणि पृथ्वीवरील दिवसाच्या लांबी वेगवेगळ्या आहेत. चंद्रावर पृथ्वीवरील १५ दिवसाचा दिवस आणि १५ दिवसांची रात्र असते. सूर्य, चंद्र आणि पृथ्वी यांच्या सापेक्ष गतीमुळे हे दिवसाच्या लांबीचे वेगळेपण आहे. चांद्रयान तीन मध्ये वापरलेली सर्व उपकरणे सौरऊर्जेवर म्हणजे दिवसा चालतात. तसेच रात्रीचे तापमाण उणे १३० अंश सेल्सियस इतके खाली जाते. याचा अर्थ चंद्रावर दिवस असे पर्यंतच आपण प्रयोग करू शकतो, रात्री नाही. त्यामुळे लँडिंग झाल्यानंतर बरोबर चौदा दिवसांनी तिथे रात्र झाल्याने सर्व उपकरणांचा संपर्क तुटला. म्हणून विक्रम लँडर आणि प्रज्ञान रोव्हर अनुक्रमे २ सप्टेंबर आणि ४ सप्टेंबर रोजी लँडिंग साइटवर सूर्यास्तासह सौर उर्जा कमी झाल्यामुळे निद्रा अवस्थेत गेले आहेत. 

लँडर आणि रोव्हर २२ सप्टेंबर रोजी स्थानिक सूर्योदयाच्या वेळी पुन्हा काम सुरू करण्याचे नियोजित होते. चंद्रावर दिवसाचे तापमान आणि प्रकाश यामुळे ही उपकरणे पुन्हा काम करतील ही सर्वांची आशा होती परंतु अजून रोव्हर व लँडर यांच्याशी संपर्क होऊ शकला नाही. १५ दिवसांची चंद्रावरील रात्र पूर्ण झाल्यानंतर, २२ सप्टेंबर २०२३ रोजी सूर्योदयाच्या वेळी दोघांचे पुनरुज्जीवन होणे अपेक्षित होते. परंतु तसे झाले नाही. चंद्राच्या पृष्ठभागाचे तापमान उणे १३० अंश सेल्सिअस असल्याने या कमी तापमानात इलेक्ट्रॉनिक्स सर्किट आणि इतर नियंत्रण प्रणाली मृत झाली असावी कि जी पुन्हा तापमान वाढूनही पूर्ववत   होऊ शकली नाही. तथापि, इसरो चे मिशन पूर्ण झाले असले तरी त्यांना लँडर आणि रोव्हरच्या पुनरुज्जीवनाची आशा आहे. रशियाच्या अयशस्वी लुना-२५ मोहिमेत रशियन प्रोबने रात्रीच्या वेळी उष्णता निर्माण करण्यासाठी प्लुटोनियम वापरून तयार केलेल्या रेडिओआयसोटोप उपकरणाचा वापर केला होता. कदाचित भारत आपल्या पुढील मोहिमेत अशा तंत्राचा वापर करू शकेल आणि चंद्राचा अधिक कालावधीसाठी अभ्यास करू शकेल.

अवकाश मोहिमेतील विकसित देशांचा यशाचा दर लक्षात घेता आपले चंद्रयान ३ चे यश महत्त्वाचे आहे. चंद्राच्या पृष्ठभागाच्या दक्षिण ध्रुवावर अंतराळयान उतरवणारे जगातील पहिले राष्ट्र बनण्यासाठी, रशियाने त्यांचे लुना २५ यान भारतापूर्वी चंद्रावर उतरवण्याच्या इराद्याने घाईघाईने १० ऑगस्ट रोजी अवकाशात सोडले. हे यान चंद्राच्या दक्षिण ध्रुवावर १९ ऑगस्ट रोजी उतरणार होते परंतु मोहिमेदरम्यान उद्भवलेल्या तांत्रिक बिघाडामुळे ते नियंत्रणाबाहेर गेले आणि चंद्रावर कोसळले आणि निर्विवादपणे भारत चंद्राच्या दक्षिण धृवाला स्पर्श करणारा जगातील पहिला देश बनला. लुना २५ या मोहिमेमुळे चंद्राच्या पृष्ठभागावर १० मीटर रुंद एवढा खड्डा पडल्याचे चित्र नासाने प्रसिद्ध केले आहे.  

चंद्रयान ३ च्या या घवघवीत यशामुळे पुन्हा एकदा इस्रोने भारतीयांचे सामर्थ्य जगाला दाखवून दिले आहे.

- सत्यजित पाटील, केशव राजपुरे