मानो या न मानो, वहाँ कुछ लोग हैं जो सोचते हैं कि पारंपरिक रॉकेट विज्ञान बहुत आसान है और अधिक चुनौती चाहते हैं। ए समूह इलिनोइस विश्वविद्यालय (यूआई) में एक रॉकेट इंजन को डिजाइन करने का प्रयास करके कठिनाई को थोड़ा बढ़ाने का फैसला किया जो बिजली और रासायनिक प्रणोदन दोनों में सक्षम है।
इस तरह के दोहरे मोड वाले रॉकेट इंजन को दोनों प्रकार के प्रणोदन से लाभ होगा। दक्षता की कीमत पर जरूरत पड़ने पर रासायनिक पक्ष उन्हें महत्वपूर्ण जोर और त्वरित प्रतिक्रिया समय देगा, जबकि इलेक्ट्रिक इंजन कुशल, हालांकि धीमी गति से यात्रा करने की अनुमति देगा। हाल ही में समूह ने एक उपन्यास प्रकार का परीक्षण किया रॉकेट का ईंधन जो कि दोनों प्रकार के इंजनों में उपयोग करने में सक्षम हो सकता है।
एक ईंधन जिसका उपयोग विद्युत और रासायनिक प्रणोदन दोनों में किया जा सकता है, ऐसे 'दोहरे-मोड' प्रणोदन प्रणालियों में एक प्रमुख स्टिकिंग पॉइंट रहा है। प्रत्येक प्रकार के इंजन को अपने ईंधन के बहुत भिन्न रासायनिक और विद्युत गुणों की आवश्यकता होती है। रासायनिक दहन के लिए, ईंधन को कुशलतापूर्वक और उचित गति से प्रज्वलित करने में सक्षम होना चाहिए। अगर यह बहुत तेजी से जलता है और दबाव में फट जाएगा। यदि यह बहुत धीमी गति से जलता है, तो इंजन केवल अपने नोजल से तरल ईंधन निकाल रहा होगा।
नासा की सौर विद्युत प्रणोदन परियोजना विकास के तहत विद्युत प्रणोदन प्रणाली का एक उदाहरण है।
श्रेय: नासा ग्लेन रिसर्च सेंटर
वैकल्पिक रूप से, के लिए विद्युत प्रणोदन अधिकांश ईंधन पूरी तरह से निष्क्रिय होते हैं क्योंकि इंजन डिजाइनर नहीं चाहते कि वे गलती से प्रज्वलित हों। उनके विद्युत चुम्बकीय गुण बहुत अधिक महत्वपूर्ण हैं। विद्युत प्रणोदन प्रणाली में उपयोगी होने के लिए, एक मजबूत विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति में ईंधन को विकृत करने में सक्षम होना चाहिए। उस विकृति के हिस्से के रूप में, ईंधन के कुछ कणों को बाकी हिस्सों से खींच लिया जाएगा और आयनों के रूप में थ्रस्टर से बाहर निकाल दिया जाएगा।
यूआई टीम ने शायद एक ऐसे ईंधन पर प्रहार किया है जो दोनों इंजनों में उपयोग करने में सक्षम है। इसमें हाइड्रॉक्सिलमोनियम नाइट्रेट का मिश्रण होता है ( वे ) और 1-एथिल-3-मिथाइलमिडाज़ोलियम एथिल सल्फेट (EMIM)। ये दोनों व्यावसायिक रूप से उपलब्ध तरल आयनिक लवण हैं, लेकिन इन्हें मिलाते समय, डॉ जोशुआ रोवे और उनकी टीम ने अपने लंबे समय से चले आ रहे दोहरे मोड परिचालन ईंधन के समाधान पर प्रहार किया होगा।
एचएएन की रासायनिक संरचना - नए प्रकार के ईंधन के प्रमुख घटकों में से एक।
श्रेय: बेन मिल्स / विकिपीडिया
नमक संयोजन के फायदों में से एक यह है कि HAN बहुत अच्छे के रूप में कार्य करता है आक्सीकारक , और प्रणोदन हलकों में एक ज्ञात मात्रा है। दूसरी ओर ईएमआईएम अच्छा है ईंधन . चूंकि ईंधन और ऑक्सीडाइज़र प्रभावी रूप से दहन के लिए आवश्यक दो घटक हैं, दोनों का एक ही ईंधन स्रोत में संयोजन दहन की अनुमति देता है।
चूंकि एचएएन पहले से ही एक ज्ञात मात्रा थी, रोवी लैब ने अन्य लवणों की तलाश शुरू कर दी जो इसके साथ अच्छी तरह से मेल खाएंगे। उनकी खोज साहित्य में नमक के भौतिक-रासायनिक गुणों की व्यावसायिक उपलब्धता और उपलब्धता दोनों से काफी सीमित थी। ईएमआईएम उन तीन उम्मीदवारों में से एक था, जिन्होंने इसे सीमित कर दिया था, और जिसने प्रारंभिक में सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन किया था दहन सिमुलेशन .
एक दहन सिमुलेशन प्रोग्राम का उदाहरण दृश्य आउटपुट, UI टीम द्वारा उपयोग किए जाने वाले के समान।
क्रेडिट: नासा
HAN/EMIM संयोजन का एक महत्वपूर्ण लाभ मौजूदा रॉकेट ईंधनों की तुलना में है, जैसे हाइड्राज़ीन , यह है कि यह गैर विषैले है। लेकिन डॉ. रोवी ने तुरंत कहा, '[गैर-विषाक्त] का मतलब यह नहीं है कि यह पीने के लिए सुरक्षित है - इसका मतलब है कि यह चारों ओर सांस लेने के लिए सुरक्षित है।' संयोजन सबसे स्वीकृत रॉकेट ईंधन की तुलना में सघन है, जिसका अर्थ है कि अधिक ईंधन को कम मात्रा में रखा जा सकता है - रॉकेट के ईंधन टैंक में मात्रा के बारे में सोचते समय एक महत्वपूर्ण चिंता।
उस उच्च घनत्व का मतलब यह नहीं है कि यह तेजी से जलता है। टीम द्वारा अभी जारी किया गया पेपर 'लीनियर बर्न रेट' कहलाता है, इसका अध्ययन करने पर केंद्रित है। यह इस बात का विवरण है कि किसी द्रव का जलता हुआ भाग शेष द्रव में कितनी तेजी से फैलता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अगर वह जलने की दर बहुत तेज है तो यह पूरी तरह से ईंधन टैंक में विस्फोट कर सकता है। यदि यह बहुत धीमा है तो इसके परिणामस्वरूप रॉकेट इंजन नोजल से तरल ईंधन बाहर निकल जाएगा और किसी को कोई फायदा नहीं होगा।
UI टीम द्वारा किए गए दहन परीक्षणों का वीडियो।
श्रेय: डॉ जोशुआ रोवे / इलियोनिस विश्वविद्यालय
जलने की दर भी दबाव से प्रभावित होती है, जो रॉकेट इंजन के बारे में सोचते समय एक चिंता का विषय है, क्योंकि ईंधन को प्रभावी ढंग से दहन कक्ष में भेजा जाता है यह सुनिश्चित करने के लिए दबाव डाला जाना चाहिए। यह पता चला है कि ईएमआईएम और एचएएन के संयोजन में 'गोल्डीलॉक्स ज़ोन' के ठीक बीच में जलने की दर है - ईंधन स्रोत के रूप में संभावित उपयोग के लिए उचित दबाव के दौरान बहुत तेज़ और बहुत धीमी नहीं है।
हालांकि अभी बहुत काम किया जाना है। डॉ. रोवे की टीम ने प्रारंभिक रूप से सिद्ध किया है कि नमक मिश्रण विद्युत प्रणोदन में भी काम करता है। इसके अलावा, अभी टीम एक ऐसे चरण में है जहां वे दो अलग-अलग प्रणोदन पद्धतियों के लिए दो अलग-अलग थ्रस्टर के साथ एक दोहरे मोड की अवधारणा की खोज कर रहे हैं, और वे एक और भी अधिक चुनौतीपूर्ण अवधारणा पर काम कर रहे हैं, एक एकल थ्रस्टर जो बीच में स्विच करने योग्य है विद्युत और रासायनिक प्रणोदन। ऐसी प्रणाली क्यूबसैट जैसे छोटे सिस्टम के लिए सबसे उपयोगी होगी।
प्रस्तावित दोहरे मोड प्रणोदन प्रणाली की कलाकारों की अवधारणा।
श्रेय: NASA / नाथन जेरेड / USRA
डॉ. रोवे की टीम उनके शोध के परीक्षण और विस्तार पर सक्रिय रूप से काम कर रही है। वे नासा द्वारा सक्रिय रूप से वित्त पोषित हैं और, जबकि उनके पास कोई नहीं है प्रौद्योगिकी प्रदर्शन प्रणोदन प्रणाली के लिए अभी तक उड़ान की योजना बनाई गई है, उन्हें उम्मीद है कि अगले कुछ वर्षों में एक निर्धारित किया जाएगा।
वे वर्ष समूह के लिए बहुत अधिक समस्या निवारण और इंजीनियरिंग से भरे होंगे। हालांकि उस बिंदु तक पहुंचने के लिए अभी भी कई बाधाएं हैं, इस उपन्यास प्रकार के गैर-विषैले प्रणोदक का विकास और परीक्षण उस दिशा में एक कदम है। क्या यह अंततः और भी जटिल रॉकेट विज्ञान की ओर ले जाएगा, यह देखा जाना बाकी है।
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