ऑप्टिकल उपग्रहांनी असे बदलून टाकले आपले जगणे…

चांद्रयान-३ च्या उड्डाणानंतर चंद्राबद्दलची कोणती गुपिते या मोहिमेमुळे उघड होतील याविषयीच्या चर्चा पुन्हा एकदा सुरू झाल्या. अशा प्रकारच्या अंतराळ मोहिमांमुळे केवळ वैज्ञानिकांमध्येच नाही तर सर्वसामान्य लोकांतही उत्साह संचारतो. कारण त्या गूढ अवकाश पोकळीविषयी, त्यातील ग्रहगोलांविषयी आपल्या मनात खोल कुठे तरी कुतूहल असते, आणि अशा मोहिमा अजूनही अतिशय आव्हानात्मक मानल्या जातात. तुलनेने पृथ्वी-निरीक्षणासाठी, म्हणजेच ‘अर्थ ऑब्जर्वेशन (इओ)’ साठी सोडल्या जाणाऱ्या उपग्रहांची आजकाल फार चर्चा होत नाही. कारण मागील १५-२० वर्षांत जगातील अनेक संस्था आणि खाजगी कंपन्यानी अक्षरशः हजारो उपग्रह आकाशात सोडून, पृथ्वीभोवती त्यांचे जाळेच विणले आहे. केवळ ‘इसरो’चाच (ISRO) विचार करावा, तर आजतागायत जवळजवळ १५० भारतीय उपग्रह आकाशात स्थिरावले आहेत. अर्थात पृथ्वीभोवती सोडलेले उपग्रह एकाच प्रकारचे काम करत नाहीत. हवामान, टेलिकम्युनिकेशन, नॅव्हिगेशनसंदर्भात माहिती गोळा करणारे असे वेगवेगळे उपग्रह असतात.

या लेखात आपण पृथ्वीच्या पृष्ठभागाचे निरीक्षण करण्यासाठी तिच्याभोवती सतत उत्तर-दक्षिण दिशेत घिरट्या घालणाऱ्या ‘पोलार ऑर्बिटींग’ उपग्रहांविषयी अधिक जाणून घेऊ. खरेतर अवकाशातल्या त्या सगळ्या गूढ रहस्यांना पुरून उरतील इतक्या अजब घडामोडी पृथ्वीवर घडत असतात. अत्यंत वैशिष्ट्यपूर्ण म्हणावा असा हा आपला सजीव ग्रह. बरे हवामानाचे, आणि त्या अनुषंगाने जंगलांचे, परिसंस्थांचे वैविध्य तरी किती अचाट! हे कमी की काय म्हणून मानवनिर्मित बदलांचेही कितीतरी प्रकार. म्हणूनच या पृथ्वीनिरीक्षण करणाऱ्या उपग्रहांची सेना सतत पृथ्वीभोवती विशिष्ट मार्गाने प्रस्थान करत, तिच्या पृष्ठभागाच्या विविध छटा रोज टिपत असते.

हेही वाचा – एसटी बँकेचे संचालक मंडळ गप्प का?

आज आपल्याला जंगलातील वणव्याची किंवा वादळांनी उद्ध्वस्त झालेल्या गावांची उपग्रहांनी काढलेली छायाचित्रे माध्यमांवर सहज दिसतात. पृथ्वीच्या प्रत्येक भूभागाचे छायाचित्र दर दिवसागणिक कुठल्या ना कुठल्या उपग्रहाद्वारे काढले जाते. मात्र साधारण ५०-६० वर्षांपूर्वी अशा प्रकारच्या छायाचित्रांच्या व्यापक उपलब्धतेची, आणि त्याहीपेक्षा त्यांच्या बहुविध ऊपयोगांची कल्पना फार कुणी केली नव्हती. या पृथ्वी निरीक्षण करणाऱ्या उपग्रहांच्या दुनियेची मुहूर्तमेढ रोवली ती नासाच्या लँडसॅट-१ या उपग्रहाने, १९७२ मध्ये. ज्या काळात चंद्रावरच्या अपोलो मोहिमा, तसेच त्याआधीच्या माणसाला पृथ्वीभोवतीच्या अंतराळात पाठवण्यासाठी आखलेल्या मर्क्युरी मोहिमांनी नासातील वातावरण भारलेले होते, त्या काळात अवकाशातून घेतलेल्या पृथ्वीच्या काही अत्यंत वैशिष्ट्यपूर्ण छायाचित्रांमुळे काही वैज्ञनिकांना पृथ्वी निरीक्षण करणाऱ्या उपग्रहांची कल्पना सुचली. त्यातूनच नासा आणि युनायटेड स्टेट्स जीओलॉजिकल सर्व्हे यांच्या संयुक्त प्रयत्नांतून ‘अर्थ रिसोर्सेस टेक्नॉलॉजी सॅटेलाइट’ या उपग्रह प्रकल्पाची सुरुवात झाली. त्याचेच पुढे लँडसॅट असे नामकरण झाले. सुरुवातीला फार विरोध होऊनही लँडसॅट मिशन फार यशस्वी ठरले. काही वर्षांपूर्वी ‘हिडन फिगर्स’ हा चित्रपट प्रसिद्ध झाला होता. त्यात नासामधील अंतराळ संशोधनाच्या पायाभरणीत कृष्णवर्णीय स्त्री संशोधकांनी केलेल्या योगदानाबद्दल फार छान माहिती प्रेक्षकांसमोर मांडण्यात आली होती. आज आपल्या चंद्रयान मोहिमेची जबाबदारीही इसरोमधील स्त्री वैज्ञानिक समर्थपणे पेलत आहेत. योगायोग म्हणजे लँडसॅटमधील मल्टी स्पेक्ट्रल स्कॅनर या सेन्सरची योजनाही व्हर्जिनिया नॉरवूड या एका स्त्री अभियंतीने केली होती. या नॉरवूड बाईना भौतिकशास्त्र सोडून ग्रंथपाल होण्याचा सल्ला त्यांच्या शिक्षकांनी दिला होता म्हणे. असो. आज लँडसॅट मालिकेतील सातवी, आठवी आणि नववी पिढी (लँडसॅट-७,८,९) पृथ्वी निरीक्षणाचे काम इमाने इतबारे करत आहेत.

आता लँडसॅटच्या काही तांत्रिक पण इंटरेस्टिंग बाबींविषयी. लँडसॅट हे ऑप्टिकल प्रकारातील उपग्रह आहेत. म्हणजे पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरून परावर्तित झालेल्या सूर्यप्रकाशातील ऑप्टिकल लहरींचे मोजमाप हे उपग्रह करतात. या ऑप्टिकल लहरींत आपल्या डोळ्याला दिसणाऱ्या दृश्य (व्हिजिबल) अशा लहरींचा समावेश आहे; उदाहरणार्थ निळ्या, हिरव्या आणि लाल प्रकाशलहरी. पण त्याहीपलीकडे असणाऱ्या आणि आपल्या डोळ्यांना न दिसणाऱ्या अवरक्त म्हणजेच इन्फ्रारेड लहरींमधील प्रकाशाचेही मापन होते. आता या विविध लहरींतून उपयुक्त माहिती कशी मिळवता येते हे पाहू. आपल्या डोळ्यांना वनस्पती या हिरव्या दिसतात. याचे कारण त्या निळ्या आणि लाल लहरी प्रकाश संश्लेषणासाठी शोषून घेतात आणि हिरव्या लहरी तशाच परावर्तित करून टाकतात. पण गम्मत म्हणजे कितीतरी अधिक प्रमाणात इन्फ्रारेड लहरींतील प्रकाश त्या परावर्तित करतात. सुदैवाने आपण त्या लहरी पाहू शकत नाही. नाहीतर ‘हिरवे हिरवे गार गालिचे’ अस काही आपण म्हणू शकलो नसतो. एखाद्या प्रदेशातील झाडे निरोगी असतील तर त्यांपासून निळ्या आणि लाल तरंगातून परावर्तित होणार प्रकाश फार थोडा असेल. याउलट हिरव्या आणि इन्फ्रारेडमध्ये तो जास्त असेल. अशा प्रकारे वनस्पतीपासून परावर्तित झालेल्या प्रकाशाचे विविध तरंगांत विशिष्ट असे स्वरूप असते, ज्याला वनस्पतींची आदर्श (आयडिअल) स्पेक्ट्रल सिग्नेचर असे म्हणतात. समजा या परिसरात दुष्काळ किंवा झांडांवरचा रोग पसरला तर मात्र निळ्या आणि लाल लहरींतील प्रकाश झाडांतून तुलनेने कमी शोषला जाईल. शिवाय पाने वाळली तर हिरवा प्रकाश कमी परावर्तित होईल. एकंदरीत या प्रकाशाचे स्वरूप वाळलेल्या उघड्या बोडक्या मातीवरून परावर्तित झालेल्या प्रकाशासारखे दिसू लागेल. दुसरे उदाहरण खोल तलावांचे घेऊ. असे गहिरे पाणी सर्व लहरींतील, विशेषतः आपल्या डोळ्यांना दिसणाऱ्या व्हिजिबल आणि इन्फ्रारेड लहरींना शोषून घेते. त्यामुळे उपग्रहांच्या छायाचित्रांत पाणी हे काळेकुट्ट अर्थात डार्क बॉडीसारखे भासते. आता समजा तलाव सुकू लागला किंवा पाणी गढूळ झाले, किंवा त्यात पाणवनस्पती वाढू लागल्या, की हा कृष्णरंग फिकट पडायला लागतो. म्हणजेच अशा पाण्याहून परावर्तित प्रकाशाचे स्वरूप त्याच्या आदर्श स्पेक्ट्रल सिग्नेचरसारखे दिसत नाही. किंबहुना जर पाणवनस्पती फोफावल्या तर परावर्तित प्रकाश हा आधी वर्णन केलेल्या वनस्पतींच्या स्पेक्ट्रल सिग्नेचरशी साध्यर्म्य दर्शवतो. अशा प्रकारे उपग्रहांच्या सेन्सरमार्फत परावर्तित प्रकाश किरणांचा तुलात्मक अभ्यास करता येतो, आणि त्यातून सतत बदलत असणाऱ्या पृथ्वीतलाविषयी माहिती मिळवता येते. आपल्या इसरोच्या IRS सिरीज मधले, तसेच युरोपीयन स्पेस एजन्सीचे सेंटीनेल-२ हे उपग्रह ऑप्टिकल या जातकुळीतलेच आहेत. लँडसॅट-४ पासून पृथ्वीतून उत्सर्जित केल्या जाणाऱ्या लांब तरंगलांबी असलेल्या इन्फ्रारेड थर्मल लहरीतही छायाचित्रण करता येऊ लागले. विशेषतः या लहरींमुळे, पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या तापमानाचे आडाखे बांधणे शक्य झाले. आपला ताप मोजण्यासाठी वापरण्यात येणाऱ्या इन्फ्रारेड स्किन थर्मोमीटरसारखेच हे.

लँडसॅटच्या इमेजमध्ये एका ‘पिक्सेल’चा आकार साधारणतः ३० x ३० मी. एवढा असतो. म्हणजेच पृथ्वीच्या ३० x ३० मी. एवढ्या पृष्ठभागाचे एकत्रित असे चित्रण त्या एका पिक्सेलमध्ये होते. किंबहुना एक मी. पेक्षाही कमी पिक्सेल साईझ असलेले कमर्शिअल कंपन्यांचे उपग्रह मागील १०-१५ वर्षांत कार्यरत आहेत. आपण गूगल मॅप्सवर ‘सॅटेलाइट मोड’मध्ये बघतो ते अतिशय सुस्पष्ट असे छायाचित्र हे अशाच उपग्रहांनी काढलेले असते. लँडसॅट सर्वसाधारणपणे १६ दिवसांनी पुन्हा त्याच ठिकाणचे छायाचित्र काढतो, तर सेंटीनेल-२ साठी हा कालावधी ५ ते ६ दिवस इतका आहे. प्लॅनेटस्कोप या कंपनीचे १३० मायक्रोसॅटेलाइटस मिळून दर दिवशी संपूर्ण पृथ्वीचे एकसंध छायाचित्र काढतात; त्यात पिक्सेलचा आकार साधारणतः ३ ते ५ मी. इतका असतो. अर्थात काही भागात वारंवार असलेल्या ढगाळ आकाशामुळे उपयोगी छायाचित्रांची संख्या कमी होते. मात्र असा प्रश्न पडावा की संपूर्ण पृथ्वीची छायाचित्र दर दोन-तीन दिवसांनी मिळाली तर पृथी-निरीक्षणाच्या मार्गात अडथळे तरी कोणते आहेत? एखादे मोठे झाड पडले तरी लगेच कळावे. पण खरी मेख इथेच आहे. लँडसॅट किंवा सेंटीनेल अशा फारच थोडक्या मोहिमांतून जमा होणार डेटा हा सर्वांसाठी मोफत (open source) उपलब्ध आहे. याबाबतीतही आपला मागील ३०-३५ वर्षांचा डेटा संचय सर्वप्रथम खुला करून लँडसॅट या मोहिमेने जागतिक पर्यावरणाच्या अभ्यासाला एक महत्वपूर्ण वळण दिले आहे. कुणाला आपल्या गावकोसात मागील ३० वर्षांत काय दृश्य फरक पडला हे याची डोळा पहावयाचे असेल तर ‘गूगल अर्थ एंजिन’च्या वेबसाइटवर जाऊन या लँडसॅट छायाचित्रांच्या माध्यमातून तुम्ही पाहू शकता. अर्थात आता ३० आणि पूर्वी ६० मी एवढी मोठी पिक्सेल साईझ असल्यामुळे, छायाचित्र फार सुस्पष्ट दिसत नाहीत. परंतु जंगलांची होणारी अपरिमित हानी, त्यांना सारून हळूहळू पसरणारी शहरे, नवीन बांधली जाणारी धरणे, आणि नद्यांचे बदलणारे प्रवाह ही सगळी स्थित्यंतरे आपण एखाद्या फोटो अल्बममध्ये पाहावीत तशी पाहू शकतो. लँडसॅटने घेतलेला ओपन सोर्स डेटाचा वसा सेंटीनेल मोहिमेनेही घेतला. या आणि अशा आणखी काही मोहिमांमुळे जगभरातील हजारो वैज्ञानिकांना हवामान बदल, परिसंस्थांचा होणार ऱ्हास, याशिवाय शाश्वत कृषी विकास इत्यादीचा अभ्यास करण्यासाठी लागणारा डेटा उपलब्ध झाला. उंच पर्वतराजीतील तसेच उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवांवरील विरघळणारा, किंवा प्रदूषणाने काळवंडून गेलेला बर्फ, समुद्राच्या वाढत्या पातळीमुळे विस्थापित होणाऱ्या वस्त्या आणि वनस्पती, वाढत्या तापमानामुळे उत्तर ध्रुवाच्या दिशेने होणारी उबदार भागांत आढळणाऱ्या वनस्पतींची आगेकूच, तसेच हवामान बदलामुळे ऋतुचक्रानुसार होणाऱ्या वनस्पतीतील बदलांची चुकणारी समीकरणे अशा अनेक कठीण विषयांचा मागोवा आता घेणे शक्य झाले आहे. अशा काही संशोधनात उपग्रहांतून मिळवलेला डेटा हा गणितीय प्रारूपांत (मॉडेल्स) वापरून भविष्यकाळात होऊ घातलेल्या बदलांचा अंदाजही वर्तवता येतो. अर्थात केवळ ऑप्टिकल उपग्रह या सर्व अभ्यासासाठी अपुरे पडतात. उदाहरणार्थ ऑप्टिकल उपग्रह केवळ जंगलांचे वरून छायाचित्र काढतात. परंतु त्यामुळे वरच्या दाट पानांआड दडून गेलेल्या फांद्या, खोडे, लहान झाडेझुडपे मात्र दिसत नाहीत. यासाठी विशेषतः लायडार प्रकारच्या तसेच थोड्याफार प्रमाणात मायक्रोवेव्ह उपग्रहांचा किंवा विशेष विमानांतून घेतल्या जाणाऱ्या छायाचित्रांचा वापर केला जातो. त्याबद्दल पुन्हा कधीतरी.

हेही वाचा – जातीय संघर्षांबरोबरच पक्षफुटीलाही निमंत्रण!

आपल्या दैनंदिन आयुष्यात उपयोगी पडेल अशा प्रकारच्या संशोधनातही बहुविध उपग्रहांतून मिळवलेल्या माहितीचा वापर केला जातो. अगदी हटके उदाहरण द्यायचे तर आफ्रिकेतील काही देशांत डासांपासून पसरणाऱ्या मलेरियासारख्या साथींवर मात करण्यासाठीही उपग्रहांच्या छायाचित्रांचा वापर होतो. या छायाचित्रांच्या साहाय्याने पाणथळ भागांचे नकाशे तयार केले जातात. या नकाशांचा मेळ पूर्वी पसरलेल्या साथींविषयक माहितीशी घातला की भविष्यात अशा साथी कुठे पसरण्याची शक्यता आहे याचे ठोकताळे बांधता येतात, आणि प्रतिबंधात्मक उपाय योजता येतात.

एकंदरीत माणसानेच जन्माला घातलेली ही उपग्रहांची सेना निर्विकारपणे त्याच्याच कृतींचा लेखाजोखा मांडत असते. त्यातून नक्की काय धडा घ्यायचा हे माणसानेच ठरवायला हवे. आपल्या या जागतिक कुटुंबाच्या भविष्यातील फोटो अल्बममध्ये छायाचित्रे ही कदाचित बहरलेल्या वनांची, निरोगी परिसंस्थांची आणि निसर्गाच्या सान्निध्यात पर्यावरणाला ध्यानात घेऊन वसवलेल्या शहरांचीही असतील. मात्र त्यासाठी आपण आज प्रामाणिक प्रयत्न केले पाहिजेत.

लेखिका पर्यावरण शास्त्र आणि रिमोट सेन्सिंग अभ्यासक आहेत.

smp15aber@Gmail.com