TNPSC MAINS ANSWER WRITING – ANSWER – JULY 18

Discuss the features and significance of the X-ray Polarimeter Satellite (XPoSat). How is it different from other space missions?

Introduction:
The X-ray Polarimeter Satellite (XPoSat) is an innovative space mission developed by the Indian Space Research Organisation (ISRO) with the primary goal of advancing our understanding of high-energy astrophysical phenomena. XPoSat is specifically designed to measure the polarization of X-rays emitted by celestial sources like black holes, neutron stars, and other high-energy astrophysical objects. It is India’s first dedicated mission for X-ray polarization studies.

Key Features of XPoSat

1. Primary Objective – X-ray Polarimetry:
   • XPoSat’s main mission objective is to perform X-ray polarimetry of cosmic sources. Polarimetry is a technique that measures the orientation of light waves, providing critical information about the magnetic fields and geometry of celestial objects.
   • The satellite is equipped with instruments that measure the polarization of X-rays emitted by various high-energy sources like black holes, neutron stars, and supernova remnants.
2. Payload and Instruments:
   • X-ray Polarimeter (POLIX): The primary payload on XPoSat is the POLIX (Polarimeter for X-rays) instrument. POLIX is capable of detecting and measuring the polarization of X-rays with high sensitivity. It is designed to study the polarization of X-rays from astrophysical sources in the energy range of 5 keV to 30 keV.
   • Telescope System: The satellite uses a telescope system to focus X-rays onto detectors. The polarization measurement will provide insight into the geometry and magnetic field configurations around compact objects like neutron stars and black holes.
3. Mission Life and Orbit:
   • XPoSat is planned for a mission life of 5 years.
   • It will operate in a low Earth orbit (LEO), which allows for high-quality observations of cosmic sources. This orbit minimizes interference from the Earth’s atmosphere, which is opaque to X-rays.

Significance of XPoSat

1. New Insights into High-Energy Astrophysics:
   • X-ray polarimetry is an underexplored aspect of astrophysics, and the XPoSat mission is the first dedicated effort from India to study this phenomenon. Polarization measurements can reveal the geometry, structure, and magnetic fields of extreme objects like black holes, neutron stars, and supernova remnants.
   • The study of black holes, for example, can benefit greatly from X-ray polarimetry, as polarization can reveal the shape of the accretion disk and the strength and configuration of magnetic fields near the black hole.
2. Contribution to Fundamental Physics:
   • XPoSat’s observations will help in testing general relativity and the fundamental laws of physics in extreme environments. By studying the polarization of X-rays, scientists can understand the space-time structure around black holes, the gravitational effects near neutron stars, and how matter behaves under extreme conditions.
3. India’s Role in Space Research:
   • XPoSat highlights India’s growing expertise in space science and astrophysics. This mission is one of the many ambitious space projects ISRO is undertaking to advance global knowledge of space, and it showcases India’s ability to design and execute complex space missions with advanced scientific instruments.
4. Collaboration with International Space Missions:
   • The data collected by XPoSat can be used in conjunction with data from other global space missions like NASA’s IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), and ESA’s XMM-Newton. This will provide a more comprehensive view of high-energy astrophysical phenomena.

Difference from Other Space Missions

1. Specialized Focus on X-ray Polarimetry:
   • Unlike many other space missions, which primarily focus on imaging, spectroscopy, or observing specific wavelengths (like visible or radio waves), XPoSat is unique because it is dedicated solely to X-ray polarimetry. It is one of the few missions globally with this specialized objective. For example, NASA’s IXPE also observes X-ray polarization, but XPoSat adds to global efforts with its unique instrumentation and Indian perspective.
2. Instruments and Payload:
   • The POLIX instrument on XPoSat is designed to measure the polarization of X-rays with unprecedented sensitivity. This is a specific technological development tailored to advance X-ray polarimetry, whereas most other space missions in astrophysics do not prioritize this aspect of measurement.
   • While missions like Chandra (NASA) and XMM-Newton (ESA) are primarily designed for X-ray imaging and spectroscopy, XPoSat adds the dimension of polarization to its study, offering a novel approach to understanding the dynamics and geometry of cosmic sources.
3. Indian Contribution to Global Astrophysics:
   • XPoSat is significant because it is a national initiative by India in the field of space science. While other space agencies, such as NASA and ESA, have been leaders in high-energy astrophysics for decades, XPoSat adds a crucial element to the global community’s understanding of X-ray polarization from an Indian scientific and technological perspective.

Conclusion

XPoSat is a pioneering mission that will provide valuable insights into the high-energy universe. Its unique focus on X-ray polarimetry distinguishes it from other space missions and underscores its significance in expanding our understanding of some of the most extreme environments in space. The success of XPoSat will not only contribute to fundamental astrophysics but will also establish India as a key player in space science research, paving the way for future missions in the field of high-energy astrophysics.

TAMIL VERSION

X-கதிர் முனைவு செயற்கைக்கோள் (XPoSat) பற்றிய விவாதம்: அம்சங்கள், முக்கியத்துவம் மற்றும் பிற விண்வெளி பயணங்களில் இருந்து வேறுபாடு

அறிமுகம்:
X-கதிர் முனைவு செயற்கைக்கோள் (XPoSat) என்பது இந்திய விண்வெளி ஆராய்ச்சி அமைப்பு (ISRO) ஆல் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு புதுமையான விண்வெளி பயணமாகும், இது உயர் ஆற்றல் வானியல் நிகழ்வுகளைப் பற்றிய புரிதலை மேம்படுத்துவதற்கு முதன்மை இலக்காக உள்ளது. XPoSat, கருந்துளைகள், நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் மற்றும் பிற உயர் ஆற்றல் வானியல் பொருட்களால் வெளியிடப்படும் X-கதிர்களின் முனைவை அளவிடுவதற்காக குறிப்பாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இது இந்தியாவின் முதல் X-கதிர் முனைவு ஆய்வுகளுக்கு அர்ப்பணிக்கப்பட்ட பயணமாகும்.

XPoSat இன் முக்கிய அம்சங்கள்

1. முதன்மை இலக்கு – X-கதிர் முனைவு ஆய்வு:
   • XPoSat இன் முதன்மை பயண இலக்கு, வானியல் மூலங்களின் X-கதிர் முனைவை அளவிடுவதாகும். முனைவு ஆய்வு என்பது ஒளி அலைகளின் திசையை அளவிடும் ஒரு நுட்பமாகும், இது வானியல் பொருட்களின் காந்தப்புலங்கள் மற்றும் வடிவியல் பற்றிய முக்கியமான தகவல்களை வழங்குகிறது.
   • இந்த செயற்கைக்கோள், கருந்துளைகள், நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் மற்றும் சூப்பர்நோவா எச்சங்கள் போன்ற பல்வேறு உயர் ஆற்றல் மூலங்களால் வெளியிடப்படும் X-கதிர்களின் முனைவை அளவிடும் கருவிகளைக் கொண்டுள்ளது.
2. பயண சுமை மற்றும் கருவிகள்:
   • X-கதிர் முனைவு கருவி (POLIX): XPoSat இன் முதன்மை சுமையாக POLIX (X-கதிர்களுக்கான முனைவு கருவி) உள்ளது. இந்தக் கருவி, X-கதிர்களின் முனைவை உயர் உணர்திறனுடன் கண்டறிந்து அளவிடும் திறன் கொண்டது. 5 கிலோஎலக்ட்ரான் வோல்ட் முதல் 30 கிலோஎலக்ட்ரான் வோல்ட் வரையிலான ஆற்றல் வரம்பில் வானியல் மூலங்களில் இருந்து X-கதிர்களின் முனைவை ஆய்வு செய்ய இது வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.
   • தொலைநோக்கி அமைப்பு: இந்த செயற்கைக்கோள், X-கதிர்களை கண்டறியும் கருவிகளுக்கு மையப்படுத்த தொலைநோக்கி அமைப்பைப் பயன்படுத்துகிறது. முனைவு அளவீடு, நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் மற்றும் கருந்துளைகள் போன்ற சிறிய பொருட்களைச் சுற்றிய வடிவியல் மற்றும் காந்தப்புல உள்ளமைவு பற்றிய நுண்ணறிவை வழங்கும்.
3. பயண ஆயுட்காலம் மற்றும் சுற்றுப்பாதை:
   • XPoSat இன் பயண ஆயுட்காலம் 5 ஆண்டுகளாக திட்டமிடப்பட்டுள்ளது.
   • இது குறைந்த புவி சுற்றுப்பாதையில் (LEO) இயங்கும், இது வானியல் மூலங்களை உயர்தரமாக அவதானிக்க அனுமதிக்கிறது. இந்த சுற்றுப்பாதை, X-கதிர்களுக்கு புவியின் வளிமண்டலத்தால் ஏற்படும் தடைகளை குறைக்கிறது, இது X-கதிர்களுக்கு ஒளிபுகாதாக உள்ளது.

XPoSat இன் முக்கியத்துவம்

1. உயர் ஆற்றல் வானியல் பற்றிய புதிய நுண்ணறிவு:
   • X-கதிர் முனைவு ஆய்வு என்பது வானியலில் இதுவரை ஆராயப்படாத ஒரு அம்சமாகும், மேலும் XPoSat இந்த நிகழ்வை ஆய்வு செய்ய இந்தியாவின் முதல் அர்ப்பணிக்கப்பட்ட முயற்சியாகும். முனைவு அளவீடுகள், கருந்துளைகள், நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் மற்றும் சூப்பர்நோவா எச்சங்கள் போன்ற தீவிர பொருட்களின் வடிவியல், கட்டமைப்பு மற்றும் காந்தப்புலங்களை வெளிப்படுத்தும்.
   • எடுத்துக்காட்டாக, கருந்துளைகளின் ஆய்வு, முனைவு ஆய்வு மூலம் பெரிதும் பயனடையலாம், ஏனெனில் முனைவு, ஒட்டுத் தட்டு மற்றும் கருந்துளையைச் சுற்றிய காந்தப்புலங்களின் வலிமை மற்றும் உள்ளமைவு ஆகியவற்றை வெளிப்படுத்தும்.
2. அடிப்படை இயற்பியல் பங்களிப்பு:
   • XPoSat இன் அவதானிப்புகள், பொது சார்பியல் மற்றும் தீவிர சூழல்களில் இயற்பியல் அடிப்படை விதிகளை சோதிக்க உதவும். X-கதிர்களின் முனைவை ஆய்வு செய்வதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் கருந்துளைகளைச் சுற்றிய விண்வெளி-நேர கட்டமைப்பு, நியூட்ரான் நட்சத்திரங்களைச் சுற்றிய புவியீர்ப்பு விளைவுகள் மற்றும் தீவிர நிலைகளில் பொருள் எவ்வாறு நடந்து கொள்கிறது என்பதைப் புரிந்து கொள்ள முடியும்.
3. விண்வெளி ஆராய்ச்சியில் இந்தியாவின் பங்கு:
   • XPoSat, விண்வெளி அறிவியல் மற்றும் வானியலில் இந்தியாவின் வளர்ந்து வரும் நிபுணத்துவத்தை வெளிப்படுத்துகிறது. இந்த பயணம், ISRO ஆல் மேற்கொள்ளப்படும் பல லட்சிய விண்வெளி திட்டங்களில் ஒன்றாகும், இது உலகளாவிய விண்வெளி அறிவை மேம்படுத்துவதற்கு இந்தியாவின் திறனை வெளிப்படுத்துகிறது.
4. சர்வதேச விண்வெளி பயணங்களுடன் ஒத்துழைப்பு:
   • XPoSat ஆல் சேகரிக்கப்பட்ட தரவுகள், NASA இன் IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) மற்றும் ESA இன் XMM-Newton போன்ற பிற உலகளாவிய விண்வெளி பயணங்களின் தரவுகளுடன் இணைந்து பயன்படுத்தப்படலாம். இது உயர் ஆற்றல் வானியல் நிகழ்வுகளைப் பற்றிய மிகவும் விரிவான புரிதலை வழங்கும்.

பிற விண்வெளி பயணங்களில் இருந்து வேறுபாடு

1. X-கதிர் முனைவு ஆய்வில் சிறப்பு கவனம்:
   • பல விண்வெளி பயணங்கள், படமாக்கல், நிறமாலை ஆய்வு, அல்லது குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களை (புலப்படுத்தல் அல்லது வானொலி அலைகள்) அவதானிப்பதில் முதன்மையாக கவனம் செலுத்துகின்றன, ஆனால் XPoSat, X-கதிர் முனைவு ஆய்வுக்கு மட்டுமே அர்ப்பணிக்கப்பட்ட ஒரு தனித்துவமான பயணமாகும். இது உலகளவில் இந்த சிறப்பு இலக்கை கொண்ட சில பயணங்களில் ஒன்றாகும். எடுத்துக்காட்டாக, NASA இன் IXPE ஆனது X-கதிர் முனைவை அவதானிக்கிறது, ஆனால் XPoSat, அதன் தனித்துவமான கருவிகள் மற்றும் இந்திய பார்வையுடன் உலகளாவிய முயற்சிகளுக்கு மேலும் பங்களிக்கிறது.
2. கருவிகள் மற்றும் பயண சுமை:
   • XPoSat இல் உள்ள POLIX கருவி, X-கதிர்களின் முனைவை முன்னோடியற்ற உணர்திறனுடன் அளவிடுவதற்கு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இது X-கதிர் முனைவு ஆய்வை மேம்படுத்துவதற்காக தனிப்பயனாக்கப்பட்ட ஒரு தொழில்நுட்ப மேம்பாடாகும், அதேசமயம் பிற வானியல் விண்வெளி பயணங்கள் இந்த அளவீட்டு அம்சத்திற்கு முன்னுரிமை அளிப்பதில்லை.
   • NASA இன் Chandra மற்றும் ESA இன் XMM-Newton போன்ற பயணங்கள் முதன்மையாக X-கதிர் படமாக்கல் மற்றும் நிறமாலை ஆய்வுக்கு வடிவமைக்கப்பட்டவை, ஆனால் XPoSat, முனைவு அளவீட்டை ஆய்வுக்கு சேர்க்கிறது, இது வானியல் மூலங்களின் இயக்கவியல் மற்றும் வடிவியலைப் புரிந்து கொள்ள ஒரு புதிய அணுகுமுறையை வழங்குகிறது.
3. உலகளாவிய வானியலில் இந்தியாவின் பங்களிப்பு:
   • XPoSat, விண்வெளி அறிவியல் துறையில் இந்தியாவின் தேசிய முயற்சியாக முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. NASA மற்றும் ESA போன்ற பிற விண்வெளி அமைப்புகள் பல தசாப்தங்களாக உயர் ஆற்றல் வானியலில் முன்னோடிகளாக இருந்தாலும், XPoSat, இந்திய அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப பார்வையில் இருந்து X-கதிர் முனைவு பற்றிய புரிதலை உலகளாவிய சமூகத்திற்கு சேர்க்கிறது.

முடிவு
XPoSat என்பது உயர் ஆற்றல் பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய மதிப்புமிக்க நுண்ணறிவுகளை வழங்கும் ஒரு முன்னோடி பயணமாகும். X-கதிர் முனைவு ஆய்வில் அதன் தனித்துவமான கவனம், இதை பிற விண்வெளி பயணங்களில் இருந்து வேறுபடுத்துகிறது மற்றும் விண்வெளியில் உள்ள மிக தீவிரமான சூழல்களைப் பற்றிய புரிதலை விரிவாக்குவதில் அதன் முக்கியத்துவத்தை வலியுறுத்துகிறது. XPoSat இன் வெற்றி, அடிப்படை வானியலுக்கு மட்டுமல்லாமல், விண்வெளி அறிவியல் ஆராய்ச்சியில் இந்தியாவை ஒரு முக்கிய பங்காளியாக நிலைநிறுத்தும், உயர் ஆற்றல் வானியல் துறையில் எதிர்கால பயணங்களுக்கு வழி வகுக்கும்.