এমইএমএস ইনর্শিয়াল নেভিগেশন: মহাকাশ অনুসন্ধানের জন্য "ক্ষুদ্র নেভিগেশন মস্তিষ্ক"

আমি

1. MEMS Inertial Navigation কি? — স্পেস নেভিগেশনের ক্ষুদ্রাকৃতির কেন্দ্র

MEMS (মাইক্রো-ইলেক্ট্রো-মেকানিক্যাল সিস্টেম) ইনর্শিয়াল নেভিগেশন সিস্টেম হল একটি উচ্চ-নির্ভুল নেভিগেশন ডিভাইস যা মাইক্রো-ইলেক্ট্রো-মেকানিক্যাল প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়। এটি প্রধানত MEMS gyroscopes (কৌণিক বেগ পরিমাপের জন্য), MEMS অ্যাক্সিলোমিটার (ত্বরণ পরিমাপের জন্য) এবং ডেটা প্রসেসিং ইউনিটগুলির সমন্বয়ে গঠিত। স্যাটেলাইট সিগন্যাল বা গ্রাউন্ড বেস স্টেশনের মতো বাহ্যিক রেফারেন্সের উপর নির্ভর না করে, এটি স্বাধীনভাবে নিজস্ব গতির অবস্থা অনুধাবন করে অবস্থান, বেগ এবং মনোভাবের তথ্য গণনা করতে পারে। এই "স্বায়ত্তশাসিত নেভিগেশন" বৈশিষ্ট্যটি স্থানের চরম পরিবেশের জন্য এটি একটি আদর্শ পছন্দ করে তোলে।

আমি

ঐতিহ্যগত মহাকাশ-গ্রেড ইনর্শিয়াল নেভিগেশন সিস্টেমের সাথে তুলনা করে, MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশন তিনটি মূল সুবিধা নিয়ে থাকে:ক্ষুদ্রকরণ, লাইটওয়েট ডিজাইন এবং কম খরচে. এর মূল উপাদানগুলিকে মিলিমিটার স্কেলে হ্রাস করা যেতে পারে, যার ওজন কয়েক গ্রাম থেকে দশ গ্রাম পর্যন্ত এবং বিদ্যুত খরচ মিলিওয়াট স্তরের মতো কম। তদুপরি, এটি "ওজন হ্রাস এবং দক্ষতার উন্নতি" এর জন্য মহাকাশযানের মূল চাহিদা পুরোপুরি মেটাতে, ব্যাপকভাবে উত্পাদিত হতে পারে। এদিকে, বিকিরণ প্রতিরোধ এবং উচ্চ-নিম্ন তাপমাত্রা প্রতিরোধের মতো বিশেষ শক্তিবৃদ্ধি চিকিত্সার পরে, MEMS জড়তামূলক নেভিগেশন ভ্যাকুয়াম, শক্তিশালী বিকিরণ এবং তীব্র তাপমাত্রার বৈচিত্র্য (-200℃~+120℃) সহ চরম স্থান পরিস্থিতি সহ্য করতে পারে, এর স্থায়িত্ব এবং নির্ভরযোগ্যতা মহাকাশ-গ্রেডের মানগুলিতে পৌঁছায়।

2. মহাকাশ অনুসন্ধানের জন্য অল-রাউন্ড সহকারী — MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশনের মূল অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতি

2.1 স্যাটেলাইট এবং মহাকাশযানের জন্য "অ্যাটিটিউড কন্ট্রোলার"

অরবিটাল অপারেশনের সময় স্যাটেলাইটদের সঠিকভাবে তাদের মনোভাব বজায় রাখতে হবে (যেমন, সূর্যের সাথে সৌর প্যানেল এবং পৃথিবীর সাথে যোগাযোগের অ্যান্টেনা সারিবদ্ধ করা), একটি কাজ যা প্রাথমিকভাবে MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশন সিস্টেম দ্বারা সম্পন্ন করা হয়। স্যাটেলাইটের কৌণিক বেগ এবং দৃষ্টিভঙ্গি পরিবর্তনগুলিকে রিয়েল-টাইম পরিমাপ করে, এটি মনোভাব নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার জন্য ডেটা সহায়তা প্রদান করে, সময়মত মনোভাব সামঞ্জস্য করতে এবং স্যাটেলাইটের স্থিতিশীল ক্রিয়াকলাপ নিশ্চিত করতে থ্রাস্টার এবং প্রতিক্রিয়া চাকার মতো অ্যাকুয়েটরগুলিকে চালিত করে।

উদাহরণস্বরূপ, লো-আর্থ অরবিট কমিউনিকেশন স্যাটেলাইট নক্ষত্রপুঞ্জে (যেমন স্টারলিঙ্ক), প্রতিটি স্যাটেলাইটকে দ্রুত অরবিটাল স্যুইচিং এবং মনোভাব ক্রমাঙ্কন সম্পূর্ণ করতে হবে। MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশন "দ্রুত প্রতিক্রিয়া এবং ছোট আকার" এর সুবিধার কারণে নক্ষত্রপুঞ্জের ব্যাচ স্থাপনের জন্য মূল নেভিগেশন উপাদান হয়ে উঠেছে। গভীর-মহাকাশ অনুসন্ধানের জন্য (যেমন মার্স রোভার এবং গ্রহাণু আবিষ্কারক), গ্রাউন্ড টেলিমেট্রি সিগন্যালের উপর নির্ভর করে রিয়েল-টাইম নেভিগেশন পৃথিবী থেকে অনেক দূরে গভীর মহাকাশে অসম্ভব। MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশন, স্টার ট্র্যাকার এবং পারমাণবিক ঘড়ির সাথে মিলিত, একটি স্বায়ত্তশাসিত নেভিগেশন সিস্টেম গঠন করে যাতে প্রোব সঠিকভাবে লক্ষ্যবস্তুতে উড়ে যায়।

2.2 ম্যানড স্পেসফ্লাইটের জন্য "নিরাপত্তা অভিভাবক"

মনুষ্যবাহী মহাকাশযান যেমন মনুষ্যবাহী মহাকাশযান এবং মহাকাশ স্টেশনে, এমইএমএস ইনর্শিয়াল নেভিগেশন একটি "লাইফ-সাপোর্ট লেভেল" সমালোচনামূলক মিশন গ্রহণ করে। এটি কেবলমাত্র মহাকাশযানের মনোভাব, বেগ এবং অবস্থানের রিয়েল-টাইম নিরীক্ষণ করতে পারে না, অরবিটাল সামঞ্জস্য এবং মিলন এবং ডকিংয়ের জন্য সঠিক তথ্য সরবরাহ করতে পারে, তবে জরুরী অবস্থার ক্ষেত্রে (যেমন স্পেসশিপ এবং স্পেস স্টেশনের মধ্যে ডকিং ব্যর্থতা, বা বায়ুমণ্ডলের নিরাপত্তার সময় ক্যাপসুল ফেরত দেওয়ার অস্বাভাবিক মনোভাব) ক্ষেত্রে দ্রুত জরুরী মনোভাব নিয়ন্ত্রণ প্রোগ্রামকে ট্রিগার করতে পারে। মহাকাশচারী

একটি উদাহরণ হিসাবে Shenzhou মহাকাশযান গ্রহণ, যখন রিটার্ন ক্যাপসুল বায়ুমণ্ডলে পুনরায় প্রবেশ করবে, তখন এটি তীব্র বায়ুগতিগত উত্তাপ এবং মনোভাবের ব্যাঘাত অনুভব করবে। MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশন, ইনফ্রারেড নেভিগেশন এবং প্যারাসুট কন্ট্রোল সিস্টেমের সাথে সমন্বয় করে কাজ করে, রিটার্ন ক্যাপসুলের অবস্থান এবং মনোভাব সঠিকভাবে গণনা করে যাতে এটি পূর্বনির্ধারিত ল্যান্ডিং সাইটে নিরাপদে অবতরণ করে। এছাড়াও, একটি ক্ষুদ্র MEMS জড়তামূলক নেভিগেশন মডিউল মহাকাশচারীদের বহির্মুখী স্পেসসুটগুলিতে একত্রিত করা হয়েছে, যা নভোচারীদের গতিশীল মনোভাবকে রিয়েল-টাইম নিরীক্ষণ করে এবং বহিরাগত ক্রিয়াকলাপের জন্য নেভিগেশন রেফারেন্স প্রদান করে।

2.3 মহাকাশ রোবট এবং অন-অরবিট পরিষেবাগুলির জন্য "নির্ভুল নেভিগেটর"

স্পেস অন-অরবিট পরিষেবা প্রযুক্তির বিকাশের সাথে (যেমন স্যাটেলাইট রক্ষণাবেক্ষণ, মহাকাশের ধ্বংসাবশেষ অপসারণ এবং অন-অরবিট সমাবেশ), স্পেস রোবট (রোবোটিক অস্ত্র এবং স্বায়ত্তশাসিত মোবাইল রোবট) মূল সরঞ্জামে পরিণত হয়েছে এবং MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশন তাদের "নির্ভুল অপারেশন" এর মূল চাবিকাঠি। এটি রোবটগুলির যৌথ গতি এবং অবস্থানের বিচ্যুতিকে রিয়েল-টাইম অনুধাবন করতে পারে, রোবোটিক আর্মটি সঠিকভাবে উপগ্রহ দখল করে, সরঞ্জাম প্রতিস্থাপন সম্পূর্ণ করে বা মোবাইল রোবটকে স্পেস স্টেশন কেবিনের বাইরে পূর্বনির্ধারিত পথ ধরে চলতে সক্ষম করে।

উদাহরণস্বরূপ, যখন ইন্টারন্যাশনাল স্পেস স্টেশন (ISS) এর রোবোটিক হাত মহাকাশচারীদের স্থানান্তর করে এবং মালামাল পরিবহন করে, তখন MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশন দ্বারা প্রদত্ত উচ্চ-নির্ভুল মনোভাব ডেটা সেন্টিমিটার স্তরের মধ্যে অপারেশন ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। ভবিষ্যতে, যখন "স্পেস টাগ" স্থানের ধ্বংসাবশেষ পরিষ্কার করে, তখন তাদের ধ্বংসাবশেষের সাথে সঠিকভাবে ডক করতে হবে এবং MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশনের স্বায়ত্তশাসিত নেভিগেশন ক্ষমতা একটি স্থিতিশীল এবং নির্ভরযোগ্য ডকিং প্রক্রিয়া নিশ্চিত করতে পারে।

2.4 গভীর-মহাকাশ অনুসন্ধানের জন্য "স্বয়ংক্রিয় ন্যাভিগেটর"

চন্দ্র এবং মঙ্গল অনুসন্ধানের মতো গভীর-মহাকাশ অনুসন্ধান মিশনে, গ্রাউন্ড টেলিমেট্রি সিগন্যালগুলি কয়েক মিনিট বা এমনকি কয়েক মিনিটের বিলম্ব করে, যা অনুসন্ধানের রিয়েল-টাইম নিয়ন্ত্রণকে অসম্ভব করে তোলে। এমইএমএস ইনর্শিয়াল নেভিগেশনের "স্বায়ত্তশাসিত নেভিগেশন" বৈশিষ্ট্যটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ। অপটিক্যাল নেভিগেশন, রাডার নেভিগেশন এবং অন্যান্য প্রযুক্তির সাথে সমন্বিত, এটি একটি মাল্টি-সোর্স ফিউশন নেভিগেশন সিস্টেম গঠন করে, যা প্রোবকে স্বাধীনভাবে পথের পরিকল্পনা করতে, বাধা এড়াতে এবং সুনির্দিষ্ট অবতরণ অর্জন করতে সক্ষম করে।

উদাহরণস্বরূপ, যখন Chang'e-5 চন্দ্র অনুসন্ধান চান্দ্র পৃষ্ঠের নমুনা পরিচালনা করে, তখন MEMS জড়তামূলক নেভিগেশন রিয়েল-টাইম প্রোবের মনোভাব এবং অবস্থান নিরীক্ষণ করে, স্যাম্পলিং রোবোটিক আর্মটি লক্ষ্য এলাকায় সঠিকভাবে অবস্থান করে তা নিশ্চিত করে। যখন মঙ্গল গ্রহের রোভারটি মঙ্গলগ্রহের পৃষ্ঠে ভ্রমণ করে, তখন ভূখণ্ডের ক্যামেরা ডেটার সাথে মিলিত MEMS জড়তামূলক নেভিগেশন, বালির টিলায় আটকে যাওয়া বা পাথরের সাথে সংঘর্ষ এড়াতে স্বাধীনভাবে ভ্রমণের দিক এবং গতি সামঞ্জস্য করে।

3. প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এবং ভবিষ্যত আউটলুক — "ব্যবহারযোগ্য" থেকে "অত্যন্ত দক্ষ" পর্যন্ত

স্পেস ফিল্ডে MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশনের প্রয়োগ দুটি মূল প্রযুক্তিগত অগ্রগতি থেকে অবিচ্ছেদ্য। প্রথম হলনির্ভুলতা উন্নতি. নতুন উপকরণ (যেমন সিলিকন-ভিত্তিক মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং কোয়ার্টজ স্ফটিক) এবং সিগন্যাল প্রসেসিং অ্যালগরিদম (যেমন কালম্যান ফিল্টারিং এবং নিউরাল নেটওয়ার্ক ক্ষতিপূরণ) গ্রহণ করে, MEMS জাইরোস্কোপগুলির পক্ষপাত স্থায়িত্ব 0.01°/h এর স্তরে পৌঁছেছে, যা ঐতিহ্যগত ফাইবার অপটিক সিস্টেমের কাছাকাছি। দ্বিতীয় হলচরম পরিবেশের জন্য শক্তিবৃদ্ধি. অপ্টিমাইজড প্যাকেজিং টেকনোলজি এবং রেডিয়েশন শিল্ডিং ডিজাইনের মাধ্যমে, MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশন 10 বছরেরও বেশি সময়ের পরিষেবা জীবন সহ কঠোর স্থান বিকিরণ পরিবেশে দীর্ঘ সময়ের জন্য স্থিরভাবে কাজ করতে পারে।

ভবিষ্যতে, স্পেস ফিল্ডে এমইএমএস ইনর্শিয়াল নেভিগেশনের প্রয়োগ তিনটি দিকে বিকশিত হবে। প্রথম হলক্ষুদ্রকরণ এবং একীকরণ, "অন-চিপ মহাকাশযান" তৈরি করতে একটি একক চিপে নেভিগেশন, যোগাযোগ এবং শক্তি সরবরাহের মতো ফাংশনগুলিকে একীভূত করা। দ্বিতীয় হলমাল্টি সোর্স ফিউশন নেভিগেশন, স্টার ট্র্যাকার, পারমাণবিক ঘড়ি, কোয়ান্টাম নেভিগেশন এবং নেভিগেশন নির্ভুলতা এবং নির্ভরযোগ্যতা আরও উন্নত করতে অন্যান্য প্রযুক্তিগুলির সাথে গভীরভাবে একীকরণ অর্জন করা। তৃতীয় হলগভীর স্থান সম্প্রসারণ, গ্রহাণু অন্বেষণ এবং আন্তঃনাক্ষত্রিক নেভিগেশনের মতো দূরবর্তী মহাকাশ মিশনে প্রয়োগ করা হচ্ছে এবং মহাবিশ্ব অন্বেষণ করার জন্য মানুষের জন্য "পোর্টেবল নেভিগেশন মস্তিষ্ক" হয়ে উঠেছে।

4. উপসংহার

স্যাটেলাইট মনোভাব নিয়ন্ত্রণ থেকে শুরু করে মনুষ্যবাহী মহাকাশ ফ্লাইট নিরাপত্তা গ্যারান্টি, গভীর-মহাকাশ অনুসন্ধান থেকে স্বায়ত্তশাসিত নেভিগেশন থেকে স্পেস রোবট নির্ভুল অপারেশন পর্যন্ত, MEMS ইনর্শিয়াল নেভিগেশন মহাকাশ অন্বেষণের নেভিগেশন মোডকে এর বৈশিষ্ট্যগুলি "মিনিচুরাইজেশন, স্বায়ত্তশাসন এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা" এর সাথে নতুন আকার দিচ্ছে। প্রযুক্তির ক্রমাগত অগ্রগতির সাথে, এই "মিনিয়েচার নেভিগেশন ব্রেন" মানুষকে আরও দূরবর্তী মহাজাগতিক যাত্রায় অজানাকে অন্বেষণ করতে কঠিন নেভিগেশন সহায়তা প্রদান করবে, মহাকাশ অনুসন্ধানকে উচ্চ দক্ষতা, কম খরচে এবং অধিকতর নিরাপত্তার নতুন যুগে প্রবেশ করতে সহায়তা করবে।

আমি