07 जनवरी, 2025
लंबी अवधि के समानव मिशनों के दौरान अंतरिक्ष में भोजन का उत्पादन करने और अंतरिक्ष में अंतरिक्ष यात्रियों के लिए एक रोचक गतिविधि के रूप में सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण के अंतर्गत अंतरिक्ष में बीज से पौधे उगाना अंतरिक्ष जैविक अनुसंधान के लिए एक महत्वपूर्ण पड़ाव है।
क्रॉप्स का मतलब कक्षीय पौधे के अध्ययन के लिए सुसंहत अनुसंधान मॉड्यूल है जो अंतरिक्ष में पौधों को विकसित करने और बनाए रखने के लिए इसरो की क्षमताओं को विकसित करने हेतु डिज़ाइन किया गया एक मानव रहित प्रायोगिक मॉड्यूल है। क्रॉप्स का पहला मिशन (क्रॉप्स - 1) अंतरिक्ष में एक बीज के अंकुरण और दो पत्तियों के चरण तक पौधे के विकास को प्रदर्शित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह 300 मिमी व्यास और 450 मिमी ऊंचाई का एक वायुरोधी कंटेनर है जो गुरुत्वाकर्षण को छोड़कर अंतरिक्ष में पृथ्वी जैसे वातावरण का अनुकरण करता है।
Conceptual image of CROPS Module and Electronics assembly
पानी को अवशोषित करने और बनाए रखने के लिए उच्च सरंध्रता वाली गोली के रूप में क्रॉप्स - 1 में बीज को अपनी जड़ों को फैलाने के लिए एक निरावेशी मृदा के माध्यम का उपयोग किया जाता है। मृदा के माध्यम को उसके किसी भी कार्यात्मक गुण को खोए बिना रोगाणुओं, फफूंद, बीजाणुओं आदि को निष्क्रिय करने के लिए उच्च तापमान पर गर्म करके विषंक्रमित किया जा सकता है। समय के साथ नियंत्रित तरीके से पौधे को पोषक तत्व प्रदान करने के लिए मिट्टी को एक परिमित मात्रा में धीमी गति से निकलने वाले उर्वरक (पानी द्वारा सक्रिय) के साथ मिश्रित किया जाता है। मिट्टी को चार कक्षों (प्रत्येक में दो बीजों के साथ) में कसकर पैक किया जाता है, जिसे सिलिकॉन फोम की परत से ढका जाता है, जिसके बाद मिट्टी को पर्याप्त संपीड़न प्रदान करने के लिए शीर्ष पर एक कवर प्लेट होती है। प्रत्येक बीज को एक पॉलीप्रोपाइलीन ऊत्तक पर चिपकाया जाता है और एक कार्बनिक गोंद का उपयोग करके एक साथ चिपका दिया जाता है। यह गोंद बीज को तब तक मजबूती से पकड़कर रखता है जब तक कि वह पानी से गीला न हो जाए। संदूषण से बचने के लिए बीज को चिपकाने से पहले इथेनॉल का उपयोग करके पूरी तरह से रोगाणुरहित किया जाना चाहिए। चिपकाई गई ऊत्तक पट्टी को सिलिकॉन फोम और कवर प्लेट में एक झिरी के द्वारा मृदा के माध्यम में डाला जाता है। बीज निर्धारण का यह तंत्र बीज को प्रमोचन के दौरान अनुभव होने वाले उच्च कंपन और झटके के स्तर से बचने में मदद करता है। इसके अलावा, क्रॉप्स - 1 में मॉड्यूल को प्रमोचन के दौरान महसूस होने वाले कंपन और झटके से बचाने के लिए कंपन आइसोलेटर भी हैं।
क्रॉप्स - 1 कंटेनर को टिशू स्ट्रिप्स डालने के बाद एक साफ कमरे के वातावरण में सील कर दिया जाता है, और चैम्बर में 20.9% ऑक्सीजन, 400 - 600 पीपीएम कार्बन डाइऑक्साइड, 50 से 60% आर्द्रता और 25 से 30 डिग्री सेल्सियस तापमान के साथ पृथ्वी जैसी वायुमंडलीय संरचना होनी चाहिए। व्यावहारिक रूप से इस कक्ष में, बीज में पानी को छोड़कर अंकुरण के लिए सभी घटक होते हैं। शुद्ध फ़िल्टर्ड पेयजल को क्रॉप्स-1 मॉड्यूल के तहत छोटे दबाव वाले टैंक में संग्रहित किया जाता है और एक इलेक्ट्रिक वाल्व का उपयोग करके पानी को मृदा के माध्यम से अलग किया जाता है। वाल्व से, पानी छोटी धातु ट्यूबों में ले जाया जाता है, जो ट्यूबों के चारों ओर छिद्रों के माध्यम से बाहर आता है। नलिकाओं से निकलने वाला पानी केशिका क्रिया के कारण छिद्रपूर्ण मृदा के माध्यम द्वारा अवशोषित हो जाता है। एक बार कक्षा में पहुँचने के बाद, इस प्रयोग की शुरूआत जमीन से जारी एक टेलीकमांड के माध्यम से होती है, जो एक विद्युत वाल्व खोलता है जिससे पानी मृदा में प्रवेश करता है।
ऊत्तक की पट्टियाँ केशिका क्रिया द्वारा मृदा से पानी भी सोख लेती हैं, बीज भीग जाता है और अंकुरण शुरू हो जाता है। अंकुरण के दौरान, जमीनी परीक्षणों के आधार पर, कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर बढ़ने लगता है और प्रक्रिया के दौरान ऑक्सीजन का स्तर कम होने लगता है। पहली हरी पत्तियों के विकास के बाद, प्रकाश संश्लेषण शुरू हो जाता है और कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर कम होने लगता है और ऑक्सीजन का स्तर बढ़ने लगता है। सीलबंद कक्ष में उपलब्ध कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर बहुत कम हो जाने पर पौधे बढ़ना बंद कर देंगे। मॉड्यूल में कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन की सांद्रता, दबाव, तापमान, सापेक्षिक आर्द्रता और मृदा की नमी को मापने के लिए संवेदक हैं। ये संवेदक एक इलेक्ट्रॉनिक्स मॉड्यूल द्वारा संचालित होते हैं और प्रत्यक्ष कक्षाओं के दौरान डेटा प्राप्त किया जाता है तथा दृश्य कक्षाओं के दौरान टेलीमेट्री द्वारा जमीन पर भेजा जाता है। पौधे की निरंतर वृद्धि का निरीक्षण करने और समय-समय पर प्रतिबिंब लेने के लिए मॉड्यूल के शीर्ष पर संबंधित इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ एक उच्च विभेदन वाला कैमरा प्रदान किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान, पौधों को अधिकाशतः प्रकाश संश्लेषी सक्रिय विकिरण (पीएआर) स्पेक्ट्रम (400 से 700 एनएम) में पर्याप्त रोशनी की आवश्यकता होती है। प्रतिबिंबन के दौरान आवश्यक पीएआर और रोशनी प्रदान करने के लिए कक्ष के शीर्ष पर चार गर्म एलईडी और चार ठंडी एलईडी लगाई जाती हैं। संयंत्र के लिए दिन और रात की स्थिति का अनुकरण करते हुए रोशनी को 16 घंटे चालू और 8 घंटे बंद करने के लिए प्रोग्राम किया गया है। विभिन्न आवश्यकताओं के आधार पर प्रकाश की अवधि को बदला जा सकता है।
प्रत्येक बीज में अंकुरण और वृद्धि के लिए एक आदर्श तापमान होता है और इसे क्रॉप्स मॉड्यूल में बनाए रखना होता है। चूंकि अंतरिक्ष में बाहरी तापमान 4 केल्विन है, इसलिए मॉड्यूल से ऊष्म क्षति को रोकने के लिए टेप प्रकार के हीटर तापमान संवेदक और बहु-स्तरी विद्युतरोधन (एमएलआई) का उपयोग करके मॉड्यूल के अंदर का तापमान 20 से 30 डिग्री सेल्सियस के भीतर बनाए रखा जाता है। निचली तापमान सीमा तक पहुंचने पर इलेक्ट्रॉनिक्स मॉड्यूल हीटर को चालू कर देगा और तापमान धीरे-धीरे बढ़ना शुरू हो जाएगा। ऊपरी तापमान सीमा तक पहुंचने पर हीटर स्वचालित रूप से बंद हो जाता है। विशिष्ट प्रयोग आवश्यकता के अनुसार तापमान सीमा और संवेदक का उपयोग विभिन्न विन्यासों में किया जा सकता है।
क्रॉप्स-1 को पीओईएम4 नीतभार में पीएसएलवी सी60 मिशन में एक बीज के अंकुरण और 5 से 7 दिनों के लिए अंतरिक्ष में दो पत्तियों के चरण तक जीवित रहने का प्रदर्शन करने के लिए भेजा गया था। लोबिया (वैज्ञानिक नाम: विग्ना अनगुइकुलता) को इसके कम अंकुरण समय के कारण विभिन्न प्रकार के बीजों पर जमीनी परीक्षण के आधार पर चुना गया था। प्रक्षेपण और मुख्य उपग्रह पृथक्करण के बाद, पीओईएम प्लेटफ़ॉर्म को 350 किमी की कक्षा में नीचे लाया गया और क्रॉप्स - 1 पेलोड को चालू किया गया। सभी प्रणाली प्राचल सामान्य पाए गए और तापमान 20 से 30 डिग्री सेल्सियस के बीच नियंत्रित किया गया। लगभग 90 मिनट के बाद, जमीन से विद्युत वाल्व संचालित करके मृदा माध्यम में पानी सफलतापूर्वक डाला गया। बाद की कक्षाओं के दौरान डेटा प्राप्त किया गया, जिसमें कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर बढ़ने का संकेत मिला जिससे बीजों के अंकुरित होने के संकेत मिले। चौथे दिन, संलग्न ऊतक पट्टियों से बीज निकलते हुए देखे गए। पांचवें दिन, टोंटीदार बीजों पर दो पत्तियाँ दिखाई दे रही थीं जो उद्देश्य की सफल पूर्ति का संकेत दे रही थीं।
CROPS Module flown in POEM-4
क्रॉप्स का अगला चरण लंबी अवधि (30 से 45 दिन) के लिए होगा, जिसमें अंतरिक्ष में पौधों की निरंतर वृद्धि के लिए कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन, सापेक्षिक आर्द्रता, मिट्टी की नमी और तापमान के प्रतिशत को विनियमित करने के लिए सक्रिय नियंत्रण प्रणाली के साथ दो पत्तियों के चरण से परे पौधों की वृद्धि की परिकल्पना की गई है।
CROPS image from orbit on 30th Dec. 2024
CROPS image from orbit on 4th Jan. 2025
(sprouting of first seed)
CROPS image from orbit on 5th Jan. 2025
(two leaves stage)
CROPS image from orbit on 6th Jan. 2025
Description: CROPS: A Leap in Space Biological Experiments Format : webm File Size : 949 KB Duration : 00:00:48 Plugin : NA