यदि आप एक शक्तिशाली अंतरिक्ष यान बनाना चाहते हैं, तो एंटीमैटर से बेहतर कुछ नहीं है। यह हल्का, अत्यंत शक्तिशाली है और जबरदस्त वेग उत्पन्न कर सकता है। हालाँकि, विनाशकारी गामा किरणों के प्रवाह को बनाना, अस्थिर करना और जारी करना बहुत महंगा है। नासा का इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड कॉन्सेप्ट्स शोधकर्ताओं की एक टीम को एक एंटीमैटर-संचालित अंतरिक्ष यान की कोशिश करने और डिजाइन करने के लिए धन दे रहा है जो उन समस्याओं में से कुछ से बच सकता है।
विज्ञान कथा कहानियों में अधिकांश स्वाभिमानी स्टारशिप का उपयोग करते हैं विरोधी पदार्थ एक अच्छे कारण के लिए ईंधन के रूप में - यह ज्ञात सबसे शक्तिशाली ईंधन है। जबकि मंगल पर मानव मिशन को आगे बढ़ाने के लिए टन रासायनिक ईंधन की आवश्यकता होती है, केवल दस मिलीग्राम एंटीमैटर ही करेगा (एक मिलीग्राम मूल एम एंड एम कैंडी के एक टुकड़े के वजन का लगभग एक हजारवां हिस्सा है)।
हालाँकि, वास्तव में यह शक्ति एक कीमत के साथ आती है। कुछ एंटीमैटर प्रतिक्रियाएं उच्च ऊर्जा गामा किरणों के विस्फोट उत्पन्न करती हैं। गामा किरणें स्टेरॉयड पर एक्स-रे की तरह होती हैं। वे पदार्थ में प्रवेश करते हैं और कोशिकाओं में अणुओं को तोड़ते हैं, इसलिए वे आसपास रहने के लिए स्वस्थ नहीं हैं। उच्च-ऊर्जा गामा किरणें इंजन सामग्री के परमाणुओं को खंडित करके इंजन को रेडियोधर्मी बना सकती हैं।
उन्नत अवधारणाओं के लिए नासा संस्थान (एनआईएसी) एक एंटीमैटर-संचालित अंतरिक्ष यान के लिए एक नए डिजाइन पर काम कर रहे शोधकर्ताओं की एक टीम को वित्त पोषित कर रहा है जो बहुत कम ऊर्जा के साथ गामा किरणों का उत्पादन करके इस बुरे दुष्प्रभाव से बचाता है।
एंटीमैटर को कभी-कभी सामान्य पदार्थ की दर्पण छवि कहा जाता है क्योंकि यह सामान्य पदार्थ की तरह ही दिखता है, लेकिन कुछ गुण उलट जाते हैं। उदाहरण के लिए, सामान्य इलेक्ट्रॉन, परिचित कण जो सेल फोन से लेकर प्लाज्मा टीवी तक हर चीज में विद्युत प्रवाह करते हैं, उनमें एक नकारात्मक विद्युत आवेश होता है। एंटी-इलेक्ट्रॉनों का एक सकारात्मक चार्ज होता है, इसलिए वैज्ञानिकों ने उन्हें 'पॉज़िट्रॉन' कहा।
जब एंटीमैटर पदार्थ से मिलता है, तो दोनों ऊर्जा के एक फ्लैश में नष्ट हो जाते हैं। ऊर्जा में यह पूर्ण रूपांतरण ही एंटीमैटर को इतना शक्तिशाली बनाता है। यहां तक कि परमाणु प्रतिक्रियाएं जो परमाणु बमों को शक्ति देती हैं, उनके द्रव्यमान का केवल तीन प्रतिशत ही ऊर्जा में परिवर्तित होता है।
पिछले एंटीमैटर-संचालित स्पेसशिप डिज़ाइन में एंटीप्रोटोन कार्यरत थे, जो नष्ट होने पर उच्च-ऊर्जा गामा किरणों का उत्पादन करते हैं। नया डिज़ाइन पॉज़िट्रॉन का उपयोग करेगा, जो लगभग 400 गुना कम ऊर्जा के साथ गामा किरणें बनाता है।
एनआईएसी अनुसंधान यह देखने के लिए एक प्रारंभिक अध्ययन है कि क्या यह विचार संभव है। यदि यह आशाजनक लगता है, और प्रौद्योगिकी को सफलतापूर्वक विकसित करने के लिए धन उपलब्ध है, तो एक पॉज़िट्रॉन-संचालित अंतरिक्ष यान को मंगल पर मानव मिशन के लिए मौजूदा योजनाओं पर कुछ फायदे होंगे, जिसे मंगल संदर्भ मिशन कहा जाता है।
'सबसे महत्वपूर्ण लाभ अधिक सुरक्षा है,' सांता फ़े, न्यू मैक्सिको में पॉज़िट्रॉनिक्स रिसर्च, एलएलसी के डॉ गेराल्ड स्मिथ ने कहा। वर्तमान संदर्भ मिशन मंगल ग्रह पर अंतरिक्ष यान को आगे बढ़ाने के लिए एक परमाणु रिएक्टर की मांग करता है। यह वांछनीय है क्योंकि परमाणु प्रणोदन मंगल की यात्रा के समय को कम कर देता है, ब्रह्मांडीय किरणों के संपर्क को कम करके चालक दल के लिए सुरक्षा बढ़ाता है। इसके अलावा, रासायनिक रूप से संचालित अंतरिक्ष यान का वजन बहुत अधिक होता है और लॉन्च करने में बहुत अधिक खर्च होता है। रिएक्टर तीन साल के मिशन के लिए पर्याप्त शक्ति भी प्रदान करता है। लेकिन परमाणु रिएक्टर जटिल हैं, इसलिए मिशन के दौरान और चीजें संभावित रूप से गलत हो सकती हैं। 'हालांकि, पॉज़िट्रॉन रिएक्टर समान लाभ प्रदान करता है लेकिन अपेक्षाकृत सरल है,' एनआईएसी अध्ययन के प्रमुख शोधकर्ता स्मिथ ने कहा।
इसके अलावा, परमाणु रिएक्टर अपने ईंधन का उपयोग करने के बाद भी रेडियोधर्मी होते हैं। जहाज के मंगल पर पहुंचने के बाद, संदर्भ मिशन की योजना रिएक्टर को एक ऐसी कक्षा में निर्देशित करने की है जो कम से कम दस लाख वर्षों तक पृथ्वी का सामना नहीं करेगी, जब अवशिष्ट विकिरण सुरक्षित स्तर तक कम हो जाएगा। हालांकि, ईंधन के उपयोग के बाद पॉज़िट्रॉन रिएक्टर में कोई बचा हुआ विकिरण नहीं होता है, इसलिए कोई सुरक्षा चिंता नहीं है यदि खर्च किए गए पॉज़िट्रॉन रिएक्टर को गलती से पृथ्वी के वायुमंडल में फिर से प्रवेश करना चाहिए, टीम के अनुसार।
इसे लॉन्च करना भी सुरक्षित होगा। यदि परमाणु रिएक्टर ले जाने वाला रॉकेट फट जाता है, तो यह रेडियोधर्मी कणों को वायुमंडल में छोड़ सकता है। 'हमारे पॉज़िट्रॉन अंतरिक्ष यान में विस्फोट होने पर गामा-किरणों की एक फ्लैश जारी होगी, लेकिन गामा किरणें एक पल में चली जाएंगी। हवा में बहने के लिए कोई रेडियोधर्मी कण नहीं होंगे। फ्लैश भी अपेक्षाकृत छोटे क्षेत्र तक ही सीमित होगा। अंतरिक्ष यान के चारों ओर डेंजर जोन लगभग एक किलोमीटर (करीब आधा मील) का होगा। एक साधारण बड़े रासायनिक रूप से संचालित रॉकेट में लगभग उसी आकार का एक खतरा क्षेत्र होता है, जो कि बड़े आग के गोले के कारण होता है, जो इसके विस्फोट के परिणामस्वरूप होगा, ”स्मिथ ने कहा।
एक और महत्वपूर्ण लाभ गति है। संदर्भ मिशन अंतरिक्ष यान लगभग 180 दिनों में अंतरिक्ष यात्रियों को मंगल ग्रह पर ले जाएगा। अध्ययन पर पॉज़िट्रॉनिक्स रिसर्च के एक इंजीनियर किर्बी मेयर ने कहा, 'हमारे उन्नत डिजाइन, जैसे गैस कोर और एब्लेटिव इंजन अवधारणाएं, अंतरिक्ष यात्रियों को आधे समय में, और शायद 45 दिनों में भी कम समय में मंगल ग्रह पर ले जा सकती हैं।'
उन्नत इंजन गर्म चलाने से ऐसा करते हैं, जिससे उनकी दक्षता या 'विशिष्ट आवेग' (Isp) बढ़ जाता है। Isp रॉकेटरी का 'मील प्रति गैलन' है: Isp जितना अधिक होगा, आप अपनी ईंधन आपूर्ति का उपयोग करने से पहले उतनी ही तेजी से आगे बढ़ सकते हैं। नासा के स्पेस शटल मुख्य इंजन की तरह सबसे अच्छा रासायनिक रॉकेट, लगभग 450 सेकंड में अधिकतम होता है, जिसका अर्थ है कि एक पाउंड ईंधन 450 सेकंड के लिए एक पाउंड का जोर पैदा करेगा। एक परमाणु या पॉज़िट्रॉन रिएक्टर 900 सेकंड से अधिक समय बना सकता है। एब्लेटिव इंजन, जो थ्रस्ट उत्पन्न करने के लिए धीरे-धीरे वाष्पीकृत हो जाता है, 5,000 सेकंड तक जा सकता है।
पॉज़िट्रॉन अंतरिक्ष यान को वास्तविकता बनाने के लिए एक तकनीकी चुनौती पॉज़िट्रॉन का उत्पादन करने की लागत है। सामान्य पदार्थ पर इसके शानदार प्रभाव के कारण, आसपास बहुत अधिक मात्रा में एंटीमैटर नहीं बैठता है। अंतरिक्ष में, यह ब्रह्मांडीय किरणों नामक उच्च गति वाले कणों के टकराव में निर्मित होता है। पृथ्वी पर, इसे कण त्वरक, विशाल मशीनों में बनाया जाना है जो परमाणुओं को एक साथ तोड़ते हैं। मशीनों का उपयोग आमतौर पर यह पता लगाने के लिए किया जाता है कि ब्रह्मांड एक गहरे, मौलिक स्तर पर कैसे काम करता है, लेकिन उनका उपयोग एंटीमैटर कारखानों के रूप में किया जा सकता है।
स्मिथ ने कहा, 'मानव मंगल मिशन के लिए आवश्यक 10 मिलीग्राम पॉज़िट्रॉन का उत्पादन करने के लिए अनुमानित अनुमान लगभग 250 मिलियन डॉलर है जो वर्तमान में विकास के अधीन है।' यह लागत अधिक लग सकती है, लेकिन इसे एक भारी रासायनिक रॉकेट (वर्तमान लॉन्च लागत लगभग $ 10,000 प्रति पाउंड) लॉन्च करने के लिए अतिरिक्त लागत या ईंधन की लागत और परमाणु रिएक्टर को सुरक्षित बनाने के लिए माना जाना चाहिए। स्मिथ ने कहा, 'परमाणु प्रौद्योगिकी के अनुभव के आधार पर, पॉज़िट्रॉन उत्पादन लागत में और अधिक शोध के साथ कम होने की उम्मीद करना उचित लगता है।'
एक और चुनौती एक छोटी सी जगह में पर्याप्त पॉज़िट्रॉन का भंडारण कर रही है। क्योंकि वे सामान्य पदार्थ को नष्ट कर देते हैं, आप उन्हें केवल एक बोतल में नहीं भर सकते। इसके बजाय, उन्हें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के साथ समाहित करना होगा। 'हमें विश्वास है कि एक समर्पित अनुसंधान और विकास कार्यक्रम के साथ, इन चुनौतियों को दूर किया जा सकता है,' स्मिथ ने कहा।
यदि ऐसा है, तो शायद मंगल पर पहुंचने वाले पहले इंसान उसी स्रोत से संचालित अंतरिक्ष यान में पहुंचेंगे, जिसने हमारे विज्ञान कथा सपनों के ब्रह्मांडों में स्टारशिप को निकाल दिया था।
मूल स्रोत: नासा समाचार विज्ञप्ति
