इंटरस्टेलर उड़ानों के बारे में भूल जाओ। आज सौर मंडल का पता लगाने के लिए टिनी लाइट सेल का इस्तेमाल किया जा सकता है

हाल ही में सौर पालों पर बहुत अधिक ध्यान दिया जा रहा है। कुछ हद तक उच्च प्रोफ़ाइल मिशनों की एक श्रृंखला के कारण है जिन्होंने अवधारणा को सफलतापूर्वक सिद्ध किया है। यह हाई प्रोफाइल के कारण भी आंशिक रूप से है निर्णायक स्टारशॉट परियोजना, जो पहुंचने के लिए सौर सेल संचालित मिशन को डिजाइन कर रही है यह एक तारे का नाम है . लेकिन यह बहुमुखी तीसरी प्रणोदन प्रणाली न केवल दूर के रोमांच के लिए उपयोगी है - इसके घर के करीब भी फायदे हैं। इंजीनियरों द्वारा एक नया पेपर यूसीएलए परिभाषित करता है कि वे लाभ क्या हैं, और हम उनका सर्वोत्तम उपयोग कैसे कर सकते हैं।

कुछ सौर पाल परियोजनाओं के पीछे शाब्दिक प्रेरक शक्ति लेज़र हैं। प्रकाश के ये संकेंद्रित पुंज सौर पाल के खिलाफ एक धक्का देने वाली शक्ति प्रदान करने के लिए एकदम सही हैं। हालांकि, वे हथियार के रूप में भी उपयोगी होते हैं यदि बहुत अधिक बढ़ाया जाता है, तो इसके रास्ते में कुछ भी वाष्पीकृत हो जाता है। जैसे, सौर सेल सिस्टम के लिए मुख्य डिजाइन बाधाओं में से एक ऐसी सामग्री है जो एक उच्च शक्ति लेजर विस्फोट का सामना कर सकती है, फिर भी अतिरिक्त वजन के साथ जुड़े शिल्प को बोझ नहीं करने के लिए पर्याप्त हल्का हो।

सौर सेल क्या है, इस पर चर्चा करते हुए यूटी वीडियो।

उन मिशनों के लिए जो स्नातक छात्र हो-टिंग तुंग और यूसीएलए के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग के डॉ। आर्टूर दावोयन ने कल्पना की है कि वजन कम है। वे उम्मीद करते हैं कि किसी भी नौकायन अंतरिक्ष यान का वजन 100 ग्राम से कम होगा। उस 100 ग्राम में एक पाल सरणी शामिल होगी जो 10 सेमी वर्ग तक मापती है।

इतने छोटे द्रव्यमान और बड़े क्षेत्र के साथ सौर नौकायन का बड़ा लाभ आता है - इस प्रणोदन तकनीक द्वारा प्राप्त की जाने वाली अधिकतम गति दो और पारंपरिक तकनीकों - रासायनिक और विद्युत प्रणोदन की तुलना में कई गुना तेज है। अध्ययन दो प्रकार के कक्षीय युद्धाभ्यास पर केंद्रित था जो आम तौर पर उन अन्य प्रणोदन प्रणालियों द्वारा किए जाते थे - एक जहां पाल पृथ्वी की कक्षा में घूमता था, और एक जहां यह ग्रहों के बीच यात्रा करता था।

पारंपरिक तरीकों की तुलना में बाहरी सौर मंडल तक पहुंचने के लिए लेजर त्वरण का उपयोग करने का योजनाबद्ध तरीका।
श्रेय - तुंग और दावोयान

पहली प्रणाली यह देखती है कि पृथ्वी से पलायन के विभिन्न चरणों में जाने में कितना समय लगेगा। जैसा कि '?v' (यानी त्वरण) द्वारा मापा जाता है, सौर सेल पर एक लेजर द्वारा प्रदान किए गए त्वरण में लगातार वृद्धि से एक छोटा अंतरिक्ष यान कुछ ही मिनटों में पृथ्वी की निचली कक्षा से भूस्थैतिक कक्षा तक पहुंच जाएगा, और फिर बच जाएगा। इसके तुरंत बाद वेग।

यह किसी अंतरिक्ष यान द्वारा अब तक के सबसे तेज त्वरण से भी तेज गति करने में सक्षम होने का लाभ भी रखता है - एक रिकॉर्ड जो वर्तमान में के पास है भोर बाहरी सौर मंडल में जाने के अपने प्रयास के दौरान। यह नया सौर सेल लगभग आधे घंटे के लेजर समय में तेजी तक पहुंच जाएगा, जो कि अपने इलेक्ट्रिक थ्रस्टर का उपयोग करने में साढ़े 5 साल का समय लेता है।

सौर नौकायन की कुछ संभावनाओं पर चर्चा करते हुए यूटी वीडियो।

इस तरह के रैखिक त्वरण में नाटकीय रूप से अंतर-ग्रहीय यात्रा के समय में भी कटौती होगी - इस तरह की सौर पाल 20 दिनों में (सामान्य रूप से 200 की तुलना में), 120 दिनों में बृहस्पति (जूनो के लिए 5 वर्ष) और प्लूटो लगभग 3 वर्षों में मंगल तक पहुंच सकती है। पिछली बार जब हमने न्यू होराइजन्स के साथ दौरा किया था)। यात्रा के समय में गिरावट का मतलब विज्ञान के लिए अधिक अवसर हैं, लेकिन केवल तभी जब बोर्ड पर लगे उपकरण अपेक्षाकृत छोटे, हल्के पैकेज में फिट हो सकते हैं जो पाल का समर्थन कर सकता है।

हालांकि उपकरण स्वयं उस पैकेज का एकमात्र महत्वपूर्ण हिस्सा नहीं हैं। यकीनन सबसे महत्वपूर्ण पाल का डिजाइन ही है। इसकी मुख्य डिजाइन बाधाएं कागज के अधिकांश विश्लेषण को लेती हैं। यह हल्का, मजबूत/लचीला, लेजर के लिए परावर्तक होना चाहिए (ताकि लेजर अवशोषित होने के बजाय इसे धक्का दे) और उच्च तापमान का सामना करने में सक्षम हो।

कागज से चित्र त्वरण समय और संभावित प्रक्षेपवक्र में अंतर दिखा रहा है जो एक सौर पाल ले सकता है।
श्रेय - तुंग और दावोयान

अंतिम दो बाधाओं को एक साथ जोड़ा गया है, और वास्तव में कागज का फोकस थे, क्योंकि उच्च परावर्तन का मतलब उच्च तापमान का सामना करने की कम आवश्यकता है। वातावरण में अच्छी तरह से काम करने वाले लेजर का चयन करने के बाद, टीम दो प्रकार की सामग्री के साथ आई जो एक पाल के लिए चाल चल सकती है - सिलिकॉन नाइट्राइड तथा बोरॉन नाइट्राइड . उन दोनों सामग्रियों में, अत्यधिक उच्च परावर्तन एक तापीय उत्सर्जन (यह कितनी अच्छी तरह से गर्मी को नष्ट करता है) के साथ संयुक्त रूप से उन्हें अंतिम दो बाधाओं को भरने के लिए आदर्श उम्मीदवार बनाता है।

भौतिक प्रदर्शन का अधिकतम लाभ उठाने के लिए, हालांकि, उन्हें अपने भौतिक गुणों का लाभ उठाने के लिए एक तरह से बनाया जाना चाहिए। कागज में दो प्रकार की संरचनाओं का विश्लेषण किया गया था - एक 'ब्रैग स्टैक' और एक निर्देशित मोड अनुनाद (जीएमआर) परावर्तक। ए ब्रैग स्टैक एक प्रकार का परावर्तक है जिसमें सामग्री के कई ढेर होते हैं जो तरंग दैर्ध्य-विशिष्ट उच्च गुणवत्ता वाले परावर्तक बनाते हैं। ए जीएमआर परावर्तक दूसरी ओर, यह नियंत्रित करने के लिए कि किस तरंग दैर्ध्य में संरचना परावर्तित हो जाती है, इसे नियंत्रित करने के लिए एक प्रकार के झंझरी या प्रिज्म का उपयोग करता है। दोनों ही मामलों में, संरचना को डिज़ाइन किया गया है ताकि लेजर की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश परावर्तित न हो, जिससे न्यूनतम अतिरिक्त हो पैनल सरणी के लिए हीटिंग।

एक प्रकाश पाल कैसे काम करेगा, इसका चित्रण, तल पर दिखाए गए चयनित सामग्री संरचना के साथ।
श्रेय - तुंग और दावोयान

अंततः, कागज ही भविष्य की मिशन अवधारणा के लिए एक डिजाइन का सुझाव देने का एक प्रयास है। इसके किसी भी सुझाव को अपनाने के लिए कोई ठोस योजना नहीं है। लेकिन, यह इस संभावित गेम चेंजिंग प्रोपल्शन टेक्नोलॉजी को देखने की दिशा में एक कदम है जो अब जमीन पर उतरने लगी है। यदि हम इसका सही ढंग से लाभ उठाते हैं, तो अंतरिक्ष अन्वेषण के विज्ञान और अर्थशास्त्र दोनों पर सौर नौकायन का मौलिक प्रभाव हो सकता है।

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एक सौर सेल की कलाकार अवधारणा
श्रेय – निर्णायक स्टारशॉट