દૂરમાપન (telemetry) : કોઈ એક સ્થળ A આગળ આવેલા તંત્ર (system) પર ચાલતા વૈચારિક પ્રયોગ અથવા તો કુદરતી પ્રક્રિયાના વિવિધ તબક્કે, તંત્ર તાપમાન, દબાણ, પ્રવેગ વગેરે ભૌતિક રાશિઓનાં ચોક્કસ મૂલ્ય, દૂરના અન્ય સ્થળ B આગળ આવેલા નિરીક્ષણમથક (monitoring station) સુધી પહોંચાડવાની યોજના.
A અને B વચ્ચેનું અંતર અમુક કિસ્સામાં 200 કે 500 મી.થી, કરોડો કિમી. દૂર હોઈ શકે. હાલમાં દૂરમાપન માટે મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રિકલ અથવા તો ઇલેક્ટ્રૉનિક યોજનાઓ ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે. આવી ગોઠવણમાં સૌપ્રથમ માપવામાં આવતી ભૌતિક રાશિ – ધારો કે તાપમાનને, રૂપાંતરક (transducer) જેવા ઉપકરણની મદદથી ભૌતિક રાશિના મૂલ્યને પ્રમાણસર તેવા વિદ્યુત-વોલ્ટેજ સંકેતમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે. આવા ઉપકરણને રૂપાંતરક કહે છે. ત્યારબાદ આ વિદ્યુત-સંકેતને ઓછા અંતરના કિસ્સામાં તાર મારફતે નિરીક્ષણમથક પર મોકલવામાં આવે છે; ઉદાહરણ તરીકે. આ રીત વડે, ન્યુક્લિયર રિઍક્ટરની અંદરના તાપમાનના મૂલ્યને 500 કે 1000 મી. દૂર આવેલા નિરીક્ષણમથક પર મોકલવામાં આવે છે, જ્યાં રાશિનું મૂલ્ય આંકડાકીય રજૂઆત (digital display) ધરાવતા દર્શકના ડાયલ પર આંકડાના રૂપમાં સીધું જ વાંચી શકાય છે. ખૂબ દૂરનાં અંતરોની બાબતમાં જે તે ભૌતિક રાશિનું મૂલ્ય દર્શાવતા વિદ્યુત-સંકેતને રેડિયો-સંકેતની મદદથી નિરીક્ષણમથક ઉપર પહોંચાડવામાં આવે છે; ઉદાહરણ તરીકે, અવકાશયાનની સફર દરમિયાન તેની અંદરના વાતાવરણનું તાપમાન, દબાણ, તેમાં રહેલા પ્રાણવાયુનું પ્રમાણ વગેરેનાં મૂલ્યો પૃથ્વી પર આવેલા નિરીક્ષણમથક ઉપર રેડિયો-સંકેત દ્વારા મોકલવામાં આવે છે.
કૃત્રિમ ઉપગ્રહ તરતા મૂકવા જરૂરી આયોજન : છેલ્લાં સો વર્ષમાં દૂરમાપન-પદ્ધતિઓને એક યા બીજા રૂપમાં, વિજ્ઞાનીઓ વાપરતા હતા; પરંતુ 1950 પછી દૂરમાપન વિદ્યાશાખાએ ખૂબ ઝડપી વિકાસ સાધ્યો છે. 1957થી શરૂ થયેલા અવકાશયુગ સાથે દૂરમાપન માટે ખૂબ જ ચોકસાઈભરી સંખ્યાબંધ વિવિધ રીતો શોધી કાઢવાનું કાર્ય રશિયા અને અમેરિકાના વિજ્ઞાનીઓ માટે અનિવાર્ય બન્યું. અવકાશયાનના ઉડ્ડયન દરમિયાન તેની ઉપર લાગતાં વિવિધ બળ, અવકાશયાનમાં ઉદભવતાં આંદોલનો – આંચકાઓ તેમજ યાનને કક્ષામાં મુકાય તે દરમિયાન ઈંધણ દ્વારા યાનને વિવિધ તબક્કે મળતો વેગ, ગતિ વગેરે અત્યંત ચોકસાઈથી માપી તેનાં પરિણામોના વિશ્લેષણ પરથી, કોઈ પણ પૂર્વનિશ્ચિત કક્ષામાં સમાનવ કે માનવરહિત અવકાશયાનને તરતું મૂકવા માટે જરૂરી પ્રમાણિત કાર્યપદ્ધતિ વિજ્ઞાનીઓ શોધી શક્યા.
સમાનવ અવકાશ–યાત્રા : પ્રારંભમાં સમાનવ અવકાશયાત્રા માત્ર પૃથ્વીની આસપાસ જ બંધ અવકાશયાનમાં અવકાશયાત્રી સાથે કરવામાં આવી. તેનાં અવલોકનો ઉપરથી યાત્રીના શરીરની જૈવિક પ્રક્રિયાઓ-(biological processes)ના અભ્યાસ વડે વધારે લાંબી અવકાશયાત્રા દરમિયાન અવકાશયાત્રીની શારીરિક સ્વસ્થતા સંપૂર્ણપણે જળવાઈ રહે તેને માટેની રક્ષણાત્મક જોગવાઈઓ નિશ્ચિત કરી શકાઈ. વિશેષત: અવકાશયાત્રીને પહેરવાનો વિશિષ્ટ પોશાક (space suit) તૈયાર કરી શકાયો. આ માટે શરીરની અવસ્થા દર્શાવતી રાશિઓ જેવી કે લોહીનું દબાણ, હૃદયના ધબકારાનો દર, શરીરનું તાપમાન વગેરે તમામ રાશિઓને યોગ્ય ઉપકરણ વડે માપી, તેમને સતત રેડિયો-સંકેત દ્વારા નિરીક્ષણમથકે આવેલી દાક્તરની ટુકડીને સ્પષ્ટ વાંચી શકાય તેવી માહિતીયોજના શોધી કાઢી. આમ સમગ્ર યાત્રા દરમિયાન અવકાશયાત્રીનું સ્વાસ્થ્ય જળવાઈ રહે તે શક્ય બન્યું. જો ભૂમિ પરના દાક્તરને, અવકાશયાત્રીનું સ્વાસ્થ્ય બગડતું જણાય તો તેને કામ બંધ કરી, તેના શરીરને કેટલા સમયના આરામની જરૂર છે તેનું અથવા તો અવકાશયાનમાં રાખવામાં આવેલાં અમુક જરૂરી ઔષધો પૈકી કયાં ઔષધો કેટલી માત્રામાં લેવાનું ફરમાન પૃથ્વીસ્થિત નિરીક્ષણમથક પરથી આપી શકાય છે. તદુપરાંત ઉડ્ડયનપૂર્વની તાલીમ દરમિયાન અવકાશયાત્રીને તેના સ્વાસ્થ્યને જાળવી રાખવા માટે, તબીબી સ્નાતક-કક્ષા જેટલું જરૂરી શરીરશાસ્ત્ર (anatomy) તથા ઔષધિવિજ્ઞાન(pharmacology)નું જ્ઞાન પણ આપવામાં આવતું હોય છે.
આકૃતિ 1
(1) મંગળગ્રહની સપાટીના રંગીન ફોટોગ્રાફ લેતો ટી.વી. કૅમેરા; (2) સૌર વિદ્યુતભારવાહી કણોના અભ્યાસ માટેનો પ્લાઝ્મા પ્રોબ; (3) ચુંબકીય ક્ષેત્રના મૂલ્યની તીવ્રતા માપવા માટેનું મૅગ્નેટોમીટર, (4) વિદ્યુતભારવાહી કણોની ઊર્જા માપવા માટેની આયનીકરણ ચૅમ્બર; (5) સૂક્ષ્મ ઉલ્કાકણ તેમજ અંતરીક્ષમાંના ધૂળના કણ (cosmic dust particles)ની ઘનતા માપવા માટેનું માઇક્રોમીટીઓરઇટ ડિટેક્ટર; (6) મલ્ટીપ્લેકસર કળ S.; (7) ઉપગ્રહ મરીનર-4; (8) ટ્રાન્સમીટિંગ ઍન્ટિના; (9) ગ્રાહક ઍન્ટિના, જે ઉપગ્રહમાંથી આવતા અત્યંત ક્ષીણ સંકેત (signal) ગ્રહણ કરી, વિવર્ધિત કરી, વિશિષ્ટ પ્રકારના કેબલ દ્વારા સૌપ્રથમ રેકર્ડર (10)માં મોકલે છે; જેમાં તમામ સિગ્નલની મૅગ્નેટિક અને/અથવા પંચડ ટેપ પર પ્રથમ કાયમી નોંધ લેવાય છે તેમજ તે જ ક્ષણે…. 2 કમ્પ્યૂટર (11)માં દાખલ થાય છે, જ્યાં આવતાં રેડિયો-સિગ્નલનું વિશ્લેષણ થાય છે. આપાત રેડિયો-સિગ્નલ મિશ્ર સિગ્નલ (composite radio signal) હોવાથી તેના વિવિધ ઘટક કમ્પ્યૂટર 11 ઓળખી કાઢી, જે તે ઘટકને અર્થપૂર્ણ માહિતીદર્શક ઉપકરણમાં મોકલે છે; જેમ કે, ર્દશ્ય ઉત્પન્ન કરનાર વીડિયો-સિગ્નલ ટેલિવિઝન-રિસીવર (12)માં મોકલે છે, જેના પડદા પર ગ્રહનું રંગીન ચિત્ર દેખાય છે. ચુંબકીય ક્ષેત્રનું મૂલ્ય વગેરે દર્શાવતા સિગ્નલને આ જ કમ્પ્યૂટર, ગ્રાફિક ચાર્ટ-રેકર્ડર (13) દ્વારા આલેખના રૂપમાં પ્રદર્શિત કરે છે અને/અથવા પેપર-પ્રિન્ટર (14) પર તેનાં સંખ્યાત્મક મૂલ્ય કોઠાના રૂપ-(tabular form)માં છાપે છે.
આવા પ્રાથમિક પ્રયોગો દરમિયાન મળેલી માહિતી ઉપરથી સમાનવ કે માનવરહિત અવકાશયાનને અવકાશયાત્રા પૂરી થયે પૃથ્વી પરના નિશ્ચિત સ્થળે સરળ ઉતરાણ (soft landing) માટેની પ્રમાણભૂત પદ્ધતિ શોધી શકાઈ, જેની મદદથી એપૉલો 11નું, તેના અવકાશયાત્રીઓ સહ, ચંદ્ર પર હેમખેમ ઉતરાણ થઈ શક્યું.
દૂરમાપનની સિદ્ધિઓ : દૂરમાપનની ક્રિયાપદ્ધતિ ઇલેક્ટ્રૉનિક ઉપકરણોના ઉપયોગથી ઘણી જ ફળદાયી સિદ્ધ થઈ છે. સૂર્યમાળાના અન્ય ગ્રહો ઉપર સમાનવ અવકાશયાત્રાની શક્યતા નહિવત્ છે. તેથી તેમના અભ્યાસ માટે વિશિષ્ટ પ્રકારનાં અવકાશયાન, જેમને વાસ્તવમાં તો અવકાશમાં તરતી પ્રયોગશાળાઓ કહી શકાય તેમને ઉપયોગમાં લેવામાં આવ્યાં. આવા અવકાશયાનને પ્રથમ જે તે ગ્રહ સુધી મોકલવામાં આવે છે; ત્યારબાદ તે યાન, તે ગ્રહના ગુરુત્વાકર્ષણની અસર નીચે, તેના એક ઉપગ્રહ તરીકે અમુક નિશ્ચિત કરેલા મહિના કે દિવસો સુધી પ્રદક્ષિણા કર્યા કરે તેવી ગોઠવણ કરવાનું શક્ય બન્યું છે. સ્થિર કક્ષામાં આવ્યા બાદ અવકાશયાનમાંનાં દૂરમાપન માટેનાં ઉપકરણો તેમ જ રેડિયો-ટ્રાન્સમીટર કાર્યાન્વિત કરવામાં આવે છે. આ ઉપકરણોમાં મુખ્યત્વે (1) ટેલિવિઝન-કૅમેરા, (2) ગ્રહ આસપાસના વિદ્યુતકણોની ગણતરી માટેનું પ્લાઝ્મા-નિરીક્ષક (plasma-probe), (3) ચુંબકીય ક્ષેત્રશોધક યંત્ર (magnatometer), (4) આયનીકરણ-કક્ષ (ionization chamber), અને (5) સૂક્ષ્મ ઉલ્કાજ્ઞાપક (micro-meteorite detector) હોય છે. આવી પાંચ રાશિઓની માપણી કરતું મંગળ પર ગયેલું અવકાશયાન મરિનર 4 આકૃતિ 1માં દર્શાવેલ છે. તેની વિગતો જોતાં જણાય છે કે તેમાં દૂરમાપન માટેની બહુદિશ તારસંચાર (multiplexing) પદ્ધતિ ઉપયોગમાં લેવાઈ છે, જેથી માત્ર એક જ રેડિયો-ટ્રાન્સમીટર, ભ્રમણ કરતી સ્વિચ (rotating switch) મારફતે એક પછી એક ઉપર દર્શાવેલાં પાંચ ઉપકરણો સાથે વારાફરતી જોડાય છે. પહેલા ઉપકરણ સાથે 40 ms (40 મિલીસેકંડ) માટે જોડાણમાં રહ્યા બાદ ટ્રાન્સમીટર T, સ્વિચ S મારફતે બીજા ઉપકરણ સાથે જોડાય છે. પછીની 40 ms માટે ત્રીજું ઉપકરણ જોડાયેલું રહે છે. આમ એક પછી એક પાંચ ઉપકરણોનો ક્રમિક સંપર્ક કરવામાં 200 ms જેટલો કુલ સમય લાગે છે. 200 ms બાદ ટ્રાન્સમીટર(T)નું જોડાણ ફરીથી ઉપકરણ 1 સાથે થાય છે. આ સંજોગમાં ઉપગ્રહમાંથી આવતા રેડિયોસંકેતનું તરંગ-સ્વરૂપ (wave-form) આકૃતિ–2 પ્રમાણે મળે છે, જેમાં 200 msના પ્રથમ અંતરાલમાં આવતો રેડિયો-સંકેત દર્શાવ્યો છે. આ સિગ્નલના 40 msના સમયગાળાના પાંચ ભાગ વિચારીએ તો :
પહેલો ભાગ x1 ઉપકરણ–1[ટી.વી. કૅમેરા]માંથી આવે છે.
બીજો ભાગ x2 ઉપકરણ–2[પ્લાઝ્મા-નિરીક્ષક]માંથી આવે છે.
ત્રીજો ભાગ x3 ઉપકરણ–3[ચુંબકીય ક્ષેત્ર શોધક યંત્ર]માંથી આવે છે.
ચોથો ભાગ x4 ઉપકરણ–4[આયનીકરણ-કક્ષ]માંથી આવે છે.
જ્યારે, પાંચમો ભાગ x5 ઉપકરણ–5[બહુદિશ તાર અંતર]માંથી આવે છે.
200 msનો પ્રથમ અંતરાલ પૂરો થયે, તે પછીના 200 msના દ્વિતીય અંતરાલ દરમિયાન બીજા પાંચ વિભાગ ધરાવતા સંકેત પૃથ્વી પર આવે છે; જેમાં પણ 40 ms ચાલતો પ્રથમ ખંડ x1, x2, x3, x4, x5 અનુક્રમે ઉપકરણ 1, 2, 3, 4, 5માંથી આવતા સિગ્નલ છે.
આકૃતિ 2
આ પરિસ્થિતિમાં નિરીક્ષણમથક પર અર્થપૂર્ણ માહિતી મેળવવા માટે તમામ ક્રમિક 200 ms અંતરાલના સંકેતો 40 msનો પ્રથમ વિભાગ x1 યોગ્ય ઇલેક્ટ્રૉનિક પરિપથમાંથી પસાર થઈ અંતે ટી.વી. રિસીવર પર પહોંચી, ઉપગ્રહના ટી.વી. કૅમેરામાં મંગળ ગ્રહનું આબેહૂબ ર્દશ્ય તમામ રંગો સાથેના ચિત્ર જેવું દેખાય છે બરાબર તેવું જ ચિત્ર નિરીક્ષણ-મથકમાંના ટી.વી. રિસીવર-પડદા ઉપર દેખાય તેવી યોજના કરવી જરૂરી છે. ત્યારપછીના ચાર સંકેત x2, x3, x4, x5 અનુક્રમે વિદ્યુતકણોનું પ્રમાણ, ચુંબકીય ક્ષેત્રનું મૂલ્ય, વિદ્યુતકણોની ઊર્જા તથા ઉલ્કાકણોની સંખ્યા દર્શાવતા સંકેત સ્વરૂપે આવતા હોઈ, તેમને આલેખન આલેખ (graphic recorder) યંત્રોમાં મોકલી, તે ચારેય રાશિનાં બદલાતાં મૂલ્ય, આલેખના રૂપમાં મેળવવામાં આવે છે.
આકૃતિ 1માં દર્શાવેલ યોજનામાં ઉપગ્રહ પરથી રિસીવિંગ ઍન્ટેનામાં ગ્રહણ થતા સંકેતને પ્રથમ રેકૉર્ડરમાં મોકલી, કાયમી જળવાઈ રહે તેવી (ફરી જોઈએ ત્યારે પુન: મળી રહે-re-play-તેવી) ગોઠવણ કરેલી હોય છે. તે જ ક્ષણે નિરીક્ષણમથકમાં મંગળ ગ્રહનું શ્ય જોઈ શકાય, તથા સાથે સાથે 2, 3, 4 અને 5 રાશિના મૂલ્ય આલેખન આલેખમાં નોંધાઈ જાય તેમ કરવા માટે ઉપગ્રહના સંકેતને કમ્પ્યૂટર Cમાં દાખલ થતો આકૃતિમાં બતાવ્યો છે. આવતા સંકેતના ભાગ x1, x2, x3, x4, x5ને કમ્પ્યૂટર C ઓળખી કાઢે છે તથા ભાગ x1ને ટીવી-રિસીવર તરફ, જ્યારે x2, x3, x4 તથા x5ને આલેખન-આલેખમાં મોકલી આપે છે.
આવી ગોઠવણને વિચારતાં એમ જણાય છે કે મંગળ ગ્રહના ઉપગ્રહ મરિનર–4 દ્વારા આવતું ચિત્ર સતત હોતું નથી; પરંતુ પ્રત્યેક 200 msના અંતરાલે 40 ms જેટલા સમયગાળામાં આવતા કૅમેરા-સંકેતના અલગ અલગ વિભાગ ઉપરથી જોડીને બનાવેલું ચિત્ર છે. અર્થાત્, પ્રત્યેક 40 msના અવલોકન પછી જાણે કે ટી.વી. કૅમેરા 160 ms માટે બંધ થઈ ગયો હોય તે સંજોગોમાં પડદા પર જણાય તેવું આંશિક ચિત્ર (partial picture) છે; પરંતુ નિરીક્ષકની આંખ આટલા ટૂંકા સમયગાળા માટે ટી.વી. રિસીવરના પડદા પરના ચિત્રમાં થતો વિક્ષેપ પારખી શકતી ન હોવાથી, દર્શકને તો ચિત્ર સતત તેમ જ અખંડ જ દેખાય છે. આમ દૂરમાપને અવકાશમાંના ગ્રહોના નિરીક્ષણ માટેની તરતી પ્રયોગશાળા દ્વારા, સૂર્યમાળાના ગ્રહો વિશે ઘણી સિદ્ધિ હાંસલ કરી છે.
સૂ. ગી. દવે