গ্যালিলিও উপগ্রহসমূহের মাধ্যমে আইনস্টাইনের মহাকর্ষীয় সময় প্রসারণের সবচেয়ে নির্ভুল পরীক্ষা সম্পন্ন

ইউরোপের গ্যালিলিও উপগ্রহ নেভিগেশন ব্যবস্থার ঐতিহাসিক ভূমিকা আইনস্টাইনের সাধারণ আপেক্ষিকতা তত্ত্বের একটি গুরুত্বপূর্ণ পরীক্ষা সম্পন্ন করেছে। এই পরীক্ষার মাধ্যমে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের পরিবর্তন কীভাবে সময়ের প্রবাহকে প্রভাবিত করে, অর্থাৎ মহাকর্ষীয় সময় প্রসারণ (gravitational time dilation), তার সবচেয়ে নির্ভুল পরিমাপ করা সম্ভব হয়েছে। এই পরিমাপ পূর্ববর্তী স্বর্ণমান, অর্থাৎ ১৯৭৬ সালের গ্র্যাভিটি প্রোব-এ পরীক্ষাটির তুলনায় নির্ভুলতার দিক থেকে প্রায় পাঁচ গুণ উন্নত।

এই গুরুত্বপূর্ণ পরীক্ষাটি সম্পন্ন হয়েছিল নির্দিষ্ট গ্যালিলিও উপগ্রহগুলির অত্যন্ত স্থিতিশীল পারমাণবিক ঘড়িগুলির বিশ্লেষণের মাধ্যমে। পূর্ববর্তী একটি উৎক্ষেপণ সমস্যার কারণে এই উপগ্রহগুলি উৎকেন্দ্রিক কক্ষপথে (eccentric orbits) স্থাপিত হয়েছিল, যা অপ্রত্যাশিতভাবে এই বৈজ্ঞানিক সাফল্যের পথ খুলে দেয়। এই পরিমাপের মূল ফলাফলগুলি ২০১৮ সালের শেষের দিকে গ্যালিলিও স্যাটেলাইট ৫ এবং এফএম০৬ (FM06) থেকে প্রাপ্ত তথ্য ব্যবহার করে স্বাধীনভাবে প্রকাশিত হয়েছিল। এই উপগ্রহগুলিতে প্যাসিভ হাইড্রোজেন মেসার (PHM) ঘড়ি ব্যবহার করা হয়েছিল, যা এই উচ্চ নির্ভুলতা অর্জনের জন্য অপরিহার্য ছিল। পিএইচএম ঘড়িগুলি হাইড্রোজেন পরমাণুর বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে কাজ করে এবং মহাকাশে ব্যবহারের জন্য ১২ বছরের বেশি সময় ধরে চলার জন্য নকশা করা হয়েছে, যা গ্যালিলিও পেলোডের মূল ঘড়ি হিসেবে কাজ করে।

এই পরীক্ষাটি সমতুল্যতা নীতির (equivalence principle) একটি গুরুত্বপূর্ণ যাচাইকরণ প্রদান করে, যা বলে যে সমস্ত বস্তু ভর বা গঠন নির্বিশেষে একই হারে পতিত হয়। যদিও মাইক্রোস্কোপ (MICROSCOPE) উপগ্রহ মিশনটি বিভিন্ন পরীক্ষার ভরের পতনের হার তুলনা করে দুই ট্রিলিয়ন ভাগের এক ভাগ নির্ভুলতার সাথে এই নীতিটি নিশ্চিত করেছে, গ্যালিলিও উপগ্রহের তথ্য সরাসরি মহাকর্ষীয় সময় প্রসারণের উপর পারমাণবিক ঘড়ির কম্পাঙ্কের পরিমাপ প্রদান করে, যা একটি স্বতন্ত্র যাচাইকরণ। মাইক্রোস্কোপ মিশনটি ২০১৬ সালের ২৫শে এপ্রিল উৎক্ষেপণ করা হয়েছিল এবং এটি প্ল্যাটিনাম ও টাইটানিয়ামের পরীক্ষার ভর ব্যবহার করে সমতুল্যতা নীতি পরীক্ষা করেছিল।

গ্যালিলিও ব্যবস্থার এই বৈজ্ঞানিক অবদান মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের ক্ষেত্রে ২০২৬ সাল পর্যন্ত প্রাসঙ্গিক রয়েছে। ইউরোপীয় কমিশন এবং ইউরোপীয় মহাকাশ সংস্থা (ESA) কর্তৃক পরিচালিত এই ব্যবস্থাটি বর্তমানে বিশ্বের সবচেয়ে নির্ভুল স্যাটেলাইট নেভিগেশন সিস্টেম হিসেবে পরিচিত। বর্তমানে, ১লা ফেব্রুয়ারি, ২০২৬ পর্যন্ত, ৩৪টি গ্যালিলিও উপগ্রহ উৎক্ষেপণ করা হয়েছে, যার মধ্যে ২৬টি বর্তমানে কার্যকর রয়েছে। এই উৎক্ষেপণগুলির মধ্যে কিছু উপগ্রহ ভুল কক্ষপথে স্থাপিত হয়েছিল, যেমন স্যাটেলাইট ৫ এবং ৬, যাদের উৎকেন্দ্রিকতা প্রায় ০.২৯ ছিল, যা পরে কক্ষপথ পরিবর্তনের মাধ্যমে প্রায় ০.১৬-এ হ্রাস করা হয়েছিল, কিন্তু এটি নামমাত্র মান ০.০০০০২ এর চেয়ে অনেক বেশি ছিল। এই উচ্চ উৎকেন্দ্রিকতার কারণে ঘড়িগুলির সময় প্রসারণের পরিবর্তন প্রায় ৩৭০ ন্যানোসেকেন্ড পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়েছিল, যা পরীক্ষাটিকে আরও গভীরতা দেয়।

সিস্টেমটি গ্যালিলিও দ্বিতীয় প্রজন্ম (G2G) উপগ্রহের স্থাপনার দিকে অগ্রসর হচ্ছে, যার প্রথম উৎক্ষেপণ ২০২৭ সালে প্রত্যাশিত। এই G2G উপগ্রহগুলিতে বৈদ্যুতিক প্রপালশন এবং আন্তঃউপগ্রহ সংযোগের মতো নতুন প্রযুক্তি অন্তর্ভুক্ত থাকবে, যা নেভিগেশন পরিষেবাগুলির নির্ভুলতা এবং সংকেতের স্থিতিস্থাপকতা বৃদ্ধি করবে। এই উন্নত পরিষেবাগুলি রেলওয়ে, বিমান চলাচল এবং কৃষির মতো গুরুত্বপূর্ণ খাতগুলিকে সমর্থন করার জন্য অপরিহার্য। গ্যালিলিও ব্যবস্থার এই দ্বৈত উপযোগিতা, অর্থাৎ ব্যবহারিক নেভিগেশন চাহিদা এবং মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানের গবেষণার জন্য অবকাঠামোর ব্যবহার, মহাকাশ প্রযুক্তির প্রযুক্তিগত অগ্রগতির একটি উজ্জ্বল দৃষ্টান্ত স্থাপন করে। এই ধারাবাহিক উন্নয়ন নিশ্চিত করে যে বৈজ্ঞানিক সক্ষমতা ভবিষ্যতে বজায় থাকবে এবং সম্ভবত আরও উন্নত হবে।