जीवित चीजों में, संरचनाएं सरल, दोहराए जाने योग्य पैटर्न से बनाई जाती हैं। ये प्रायः अव्यवस्थित जाली के रूप में आते हैं। हड्डियों या मूंगा जैसी बड़ी संरचनाएं, एक मौलिक पैटर्न के विकास के बार-बार दौर से उभरती हैं जो बेतरतीब ढंग से खुद ही बनता है।
इस स्पष्ट अव्यवस्था के बावजूद, परिणामी संरचनाएं विभिन्न आकार प्राप्त कर सकती हैं और उनमें आश्चर्यजनक ताकत, बहुमुखी प्रतिभा और अन्य उपयोगी गुण हो सकते हैं। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि परिणामी संरचना में अक्सर ऐसे गुण होते हैं जो अंतर्निहित जाली इकाई के पास नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, व्यक्तिगत हड्डी कोशिकाएं या कोरल पॉलीप कंकाल बहुत मजबूत नहीं होते हैं, लेकिन जब वे एक साथ काम करते हैं, तो वे विशाल जानवरों या विशाल पानी के नीचे की कॉलोनियों का समर्थन कर सकते हैं।
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प्रकृति से प्रेरणा लेते हुए, इंजीनियरों ने मानव-डिज़ाइन की गई सामग्रियों के साथ इस लचीलेपन को दोहराने की कोशिश की है। लक्ष्य उपयोगी सामग्री बनाना है जिसे अंतर्निहित पैटर्न के बार-बार विकास से बनाया जा सकता है, जहां नई संरचना उन गुणों को प्राप्त करती है जो अंतर्निहित पैटर्न में अकेले नहीं होती हैं। इससे आगे की प्रगति मेटामटेरियल्स का अध्ययन है, जो ऐसी संरचनाएं हैं जो विद्युत क्षेत्र या संपीड़न जैसे साधारण बाहरी बल के अनुप्रयोग के माध्यम से अपने आकार या गुणों को बदल सकती हैं।
इस प्रकार की सामग्रियां अंतरिक्ष में अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से दिलचस्प हैं। हम साधारण सामग्रियों का एक पेलोड लॉन्च करना पसंद करेंगे और फिर उन सामग्रियों को अंतरिक्ष में स्वयं इकट्ठा – और फिर से इकट्ठा करना चाहेंगे। इससे आवासों जैसी बड़ी, जटिल संरचनाओं के परीक्षण और लॉन्च-प्रूफ़िंग की चुनौतियों से बचा जा सकेगा दूरबीनऔर यदि मिशन की ज़रूरतें अपडेट की जाती हैं तो हमें उन संरचनाओं को बदलने की सुविधा दें।
एक आशाजनक प्रकार की मेटामटेरियल को टोटीमोर्फिक जाली के रूप में जाना जाता है। इस जाली का मूल घटक एक त्रिकोणीय संरचना है। एक तरफ केंद्र में एक बॉल जॉइंट के साथ एक निश्चित बीम है। एक भुजा उस बॉल जॉइंट से जुड़ी होती है, और भुजा का दूसरा सिरा दो स्प्रिंग्स के साथ स्थिर बीम के सिरों से जुड़ा होता है। जब इनमें से कई आकृतियाँ एक साथ जुड़ी होती हैं, तो परिणामी संरचना बहुत ही न्यूनतम इनपुट के साथ, विभिन्न प्रकार की आकृतियों और संरचनाओं में बदल सकती है। यह टोटीमोर्फिक जाली को अविश्वसनीय लचीलापन देता है।
में एक हालिया पेपरयूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी की उन्नत अवधारणा टीम के वैज्ञानिकों ने एक काल्पनिक विचार से व्यावहारिक अनुप्रयोगों तक टोटिमॉर्फिक लैटिस को आगे बढ़ाने में एक बड़ी छलांग लगाई। इन जालियों के साथ एक बड़ा सवाल यह था कि जाली को उलझाए बिना एक बड़ी संरचना को दूसरे आकार में कैसे पुन: कॉन्फ़िगर किया जाए और उस परिवर्तन को यथासंभव कुशलतापूर्वक कैसे पूरा किया जाए।
शोधकर्ताओं ने टोटिमॉर्फिक लैटिस का एक कंप्यूटर सिमुलेशन विकसित किया और यह पता लगाया कि एक आकार के दूसरे आकार में परिवर्तन को कैसे अनुकूलित किया जाए।
उन्होंने दो उदाहरणों के साथ अपनी नई तकनीक का प्रदर्शन किया। सबसे पहले, उन्होंने एक सरल आवास संरचना तैयार की जो इसके आकार और कठोरता को बदल सकती थी। भविष्य के अंतरिक्ष खोजकर्ता विभिन्न प्रकार के आवास मॉड्यूल बनाने के लिए एक ही प्रकार की सामग्री को तैनात कर सकते हैं। ये मॉड्यूल तब तक अपना आकार बनाए रखेंगे जब तक कि उन्हें अपना स्वरूप बदलने और किसी अन्य आवश्यकता को पूरा करने के लिए पुन: प्रोग्राम नहीं किया जाता।
दूसरे उदाहरण में, शोधकर्ताओं ने एक लचीली अंतरिक्ष दूरबीन डिज़ाइन की। टोटिमॉर्फिक लैटिस के साथ, दूरबीन अपने लेंस की वक्रता को अनुकूलित करके अपनी फोकल लंबाई को बदल सकती है। इससे एक एकल, बहुउद्देश्यीय टेलीस्कोप का प्रक्षेपण संभव हो सकेगा जो विभिन्न लक्ष्यों के लिए इष्टतम अवलोकन रणनीतियाँ प्रदान करने के लिए अनुकूलित और पुनः अनुकूलित हो सकता है।
हालाँकि, यह कार्य अभी प्रारंभिक है। टोटिमॉर्फिक लैटिस अभी भी काल्पनिक हैं; वास्तव में हमारे पास इनमें से कोई भी सामग्री नहीं है जिसे आप अपने हाथों में पकड़ सकें, अंतरिक्ष दूरबीन बनाने की बात तो दूर की बात है। लेकिन यह शोध मानवता को अंतरिक्ष में आगे बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है। अंतरिक्ष में सामग्री लॉन्च करने की लागत और कठिनाई का मतलब है कि हमें लचीली, अनुकूलनीय संरचनाओं की आवश्यकता है जो लॉन्च करने के लिए सस्ते हों और तैनात करने में आसान हों।
प्रकृति से प्रेरणा लेकर और मेटामटेरियल्स के आश्चर्यजनक गुणों की जांच करके, हम अपने भविष्य के अंतरिक्ष लक्ष्यों को प्राप्त करने के करीब पहुंच सकते हैं।
