हम सभी सूर्य से प्रकाश के दबाव का उपयोग करके सौर मंडल का पता लगाने के लिए सौर पाल के विचार से परिचित हैं। लेकिन एक और प्रणोदन प्रणाली है जो सूर्य की शक्ति, विद्युत पाल का उपयोग कर सकती है, और यह एक बहुत ही रोमांचक विचार है।
कुछ हफ़्ते पहले, मैंने अपने पसंदीदा विदेशी प्रणोदन प्रणालियों के बारे में किसी के प्रश्न का समाधान किया, और मैंने कुछ ऐसे विचारों को खारिज कर दिया जो मुझे रोमांचक लगते हैं: सौर पाल, परमाणु रॉकेट, आयन इंजन, आदि। लेकिन एक और प्रणोदन प्रणाली है जो सामने आती रहती है , और मैं पूरी तरह से उल्लेख करना भूल गया, लेकिन यह सबसे अच्छे विचारों में से एक है जिसे मैंने थोड़ी देर में सुना है: बिजली की पाल।
सौर सेल प्रदर्शन मिशन की कलाकार अवधारणा जो नेविगेशन के लिए लेजर का उपयोग करेगी। क्रेडिट: नासा।
जैसा कि आप शायद जानते हैं, एक सौर पाल काम करता है सूर्य से प्रकाश प्रवाहित होने वाले फोटॉनों का उपयोग करके। हालांकि फोटॉन द्रव्यमान रहित होते हैं, उनमें गति होती है, और जब वे एक परावर्तक सतह से उछलते हैं तो इसे स्थानांतरित कर सकते हैं।
प्रकाश के अलावा, सूर्य आवेशित कणों की एक स्थिर धारा - सौर हवा को भी उड़ा रहा है। फ़िनलैंड के इंजीनियरों की एक टीम, डॉ. पेक्का जनहुनेन के नेतृत्व में, एक इलेक्ट्रिक सेल बनाने का प्रस्ताव रखा है जो इन कणों का उपयोग अंतरिक्ष यान को सौर मंडल में ले जाने के लिए करेगी।
यह कैसे काम करता है यह समझने के लिए, मुझे आपके दिमाग में कुछ अवधारणाओं को जाम करना होगा।
सबसे पहले, सूर्य। आकाश में विकिरण का वह घातक गोला। जैसा कि आप शायद जानते हैं, आवेशित कणों की एक स्थिर धारा है, मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन, सभी दिशाओं में सूर्य से दूर जा रहे हैं।
पृथ्वी के चुंबकीय 'रक्षा' का सामना करने वाली सौर हवा का विज़ुअलाइज़ेशन जिसे मैग्नेटोस्फीयर के रूप में जाना जाता है। दक्षिण की ओर इशारा करने वाले प्लाज्मा के बादल सूर्य के सामने वाले बुलबुले की परतों को छीलने में सक्षम होते हैं और उन्हें ग्रह के नाइटसाइड (केंद्र, दाएं) पर परतों में ढेर कर देते हैं। औरोरा बनाने के लिए सीधे ऊपरी वायुमंडल में सौर इलेक्ट्रॉनों (पीले चमक) को फिर से जोड़ने और वितरित करने के लिए परतों को पर्याप्त रूप से निचोड़ा जा सकता है। क्रेडिट: जेपीएल
खगोलविदों को पूरी तरह से यकीन नहीं है कि कैसे, लेकिन सूर्य के कोरोना में कुछ तंत्र, इसका ऊपरी वातावरण, इन कणों को पलायन वेग से तेज करता है। उनकी गति 250 से 750 किमी/सेकेंड तक भिन्न होती है।
सौर हवा सूर्य से दूर जाती है, और अंतरिक्ष में चली जाती है। हम धूमकेतु पर इसके प्रभाव को देखते हैं, जिससे उन्हें उनकी विशिष्ट पूंछ मिलती है, और यह सौर मंडल के चारों ओर एक बुलबुला बनाता है जिसे हेलियोस्फीयर के रूप में जाना जाता है। यह वह जगह है जहां सूर्य से सौर हवा आकाशगंगा में अन्य सितारों से सामूहिक सौर हवाओं से मिलती है।
दरअसल, नासा का वोयाजर अंतरिक्ष यान हाल ही में इस क्षेत्र से गुजरा है , अंत में इंटरस्टेलर स्पेस के लिए अपना रास्ता बना रहे हैं।
सौर हवा एक वास्तविक हवा की तरह प्रत्यक्ष दबाव का कारण बनती है, लेकिन यह अविश्वसनीय रूप से कमजोर है, प्रकाश दबाव का एक अंश सौर पाल अनुभव करता है।
इस कलाकार की अवधारणा वायेजर 1 अंतरिक्ष यान को तारों के बीच अंतरिक्ष में प्रवेश करते हुए दिखाती है। इंटरस्टेलर स्पेस में प्लाज्मा, आयनित गैस (भूरी धुंध के रूप में चित्रित) का प्रभुत्व है, जिसे लाखों साल पहले विशाल सितारों ने फेंक दिया था। क्रेडिट: नासा।
लेकिन सौर हवा में धनावेशित प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की एक धारा होती है, और यही कुंजी है।
एक इलेक्ट्रिक सेल एक अविश्वसनीय रूप से पतले तार को रील करके काम करता है, जो सिर्फ 25 माइक्रोन मोटा होता है, लेकिन 20 किलोमीटर लंबा होता है। अंतरिक्ष यान सौर पैनलों और एक इलेक्ट्रॉन गन से लैस है जिसे चलाने में सिर्फ कुछ सौ वाट लगते हैं।
अंतरिक्ष में इलेक्ट्रॉनों की शूटिंग करके, अंतरिक्ष यान अत्यधिक सकारात्मक आवेशित अवस्था बनाए रखता है। चूंकि सूर्य से प्रोटॉन भी सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, जब वे सकारात्मक चार्ज किए गए टीथर का सामना करते हैं, तो वे इसे 100 मीटर के पार एक बड़ी बाधा 'देखते हैं', और इसमें दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं।
टीथर और अंतरिक्ष यान में अपनी गति प्रदान करके, आयन इसे सूर्य से दूर कर देते हैं।
त्वरण की मात्रा बहुत कमजोर है, लेकिन यह सूर्य से निरंतर दबाव है और लंबे समय तक जोड़ सकता है। उदाहरण के लिए, यदि 1000 किलोग्राम के अंतरिक्ष यान में इनमें से 100 तार सभी दिशाओं में फैले हुए हों, तो यह 1 मिमी प्रति सेकंड प्रति सेकंड का त्वरण प्राप्त कर सकता है।
पहले सेकंड में यह 1 मिमी की यात्रा करता है, और फिर अगले सेकंड में 2 मिमी, आदि। एक वर्ष के दौरान, यह अंतरिक्ष यान 30 किमी/सेकेंड जा सकता है। तुलना के लिए, सबसे तेज़ अंतरिक्ष यान, नासा का वोयाजर 1, केवल 17 किमी/सेकेंड जा रहा है। तो, बहुत तेज, निश्चित रूप से सौर मंडल से पलायन वेग पर।
विधि के नकारात्मक पक्ष में से एक, वास्तव में, यह पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर के भीतर काम नहीं करेगा। इसलिए एक इलेक्ट्रिक सेल-संचालित अंतरिक्ष यान को एक पारंपरिक रॉकेट द्वारा पृथ्वी से दूर ले जाने की आवश्यकता होगी, इससे पहले कि वह अपनी पाल को खोल सके और गहरे अंतरिक्ष में जा सके।
मुझे यकीन है कि आप सोच रहे होंगे कि क्या यह सूर्य से दूर जाने के लिए एकतरफा यात्रा है, लेकिन वास्तव में ऐसा नहीं है। सोलर सेल की तरह ही, एक इलेक्ट्रिक सेल को पिवोट किया जा सकता है। सेल के किस तरफ सौर हवा हिट करती है, इस पर निर्भर करते हुए, यह सूर्य से अंतरिक्ष यान की कक्षा को या तो ऊपर उठाती है या कम करती है।
एक तरफ पाल पर प्रहार करें और आप बाहरी सौर मंडल की यात्रा करने के लिए इसकी कक्षा को ऊपर उठाएं। लेकिन आप दूसरी तरफ भी हमला कर सकते हैं और इसकी कक्षा को कम कर सकते हैं, जिससे यह आंतरिक सौर मंडल में यात्रा कर सके। यह एक अविश्वसनीय रूप से बहुमुखी प्रणोदन प्रणाली है, और सूर्य सभी काम करता है।
हालांकि यह विज्ञान कथा की तरह लगता है, वास्तव में कार्यों में कुछ परीक्षण हैं। एक एस्टोनियाई प्रोटोटाइप उपग्रह 2013 में वापस लॉन्च किया गया था, लेकिन इसकी मोटर टेदर को रील आउट करने में विफल रही। NS फ़िनिश आल्टो-1 उपग्रह जून 2017 में लॉन्च किया गया था, और इसका एक प्रयोग इलेक्ट्रिक सेल का परीक्षण करना है।
हमें यह पता लगाना चाहिए कि क्या तकनीक इस साल के अंत में व्यवहार्य है।
यह केवल फिन्स नहीं हैं जो इस प्रणोदन प्रणाली पर विचार कर रहे हैं। 2015 में, नासा ने घोषणा की कि उन्होंने डॉ. पेक्का जनहुनेन और उनकी टीम को द्वितीय चरण के अभिनव उन्नत अवधारणा अनुदान से सम्मानित किया था ताकि यह पता लगाया जा सके कि इस तकनीक का उपयोग अन्य तरीकों की तुलना में कम समय में बाहरी सौर मंडल तक पहुंचने के लिए कैसे किया जा सकता है।
NS हेलियोपॉज इलेक्ट्रोस्टैटिक रैपिड ट्रांजिट सिस्टम , या HERTS अंतरिक्ष यान सौर हवा को पकड़ने के लिए एक विशाल गोलाकार विद्युत पाल का निर्माण करते हुए, इनमें से 20 विद्युत टेथर को केंद्र से बाहर की ओर विस्तारित करेगा। अंतरिक्ष यान को धीरे-धीरे घुमाकर, केन्द्रापसारक बल टेदरों को इस गोलाकार आकार में फैला देंगे।
नासा के हेलियोपॉज़ इलेक्ट्रोस्टैटिक रैपिड ट्रांजिट सिस्टम का कलाकार का चित्रण। क्रेडिट: नासा
अपने धनात्मक आवेश के साथ, प्रत्येक तार सौर हवा के लिए एक विशाल अवरोध की तरह कार्य करता है, जिससे अंतरिक्ष यान को पृथ्वी से प्रक्षेपित होने के बाद 600 वर्ग किलोमीटर का प्रभावी सतह क्षेत्र मिलता है। जैसे-जैसे यह पृथ्वी से दूर होता जाता है, वैसे-वैसे इसका प्रभावी क्षेत्र बृहस्पति तक पहुँचने तक 1,200 वर्ग किमी के बराबर हो जाता है।
जब एक सौर पाल बिजली खोना शुरू कर देता है, तो एक बिजली की पाल बस तेज हो जाती है। वास्तव में, यह यूरेनस की कक्षा से आगे बढ़ता रहेगा।
अगर तकनीक काम करती है, तो एचईआरटीएस मिशन केवल 10 वर्षों में हेलीओपॉज तक पहुंच सकता है। वोयाजर को सूर्य से 121 खगोलीय इकाइयों की इस दूरी तक पहुंचने में 1 35 साल लगे।
लेकिन स्टीयरिंग के बारे में क्या? प्रत्येक तार पर वोल्टेज को बदलकर जैसे ही अंतरिक्ष यान घूमता है, आप पूरी पाल को एक तरफ या दूसरी तरफ सौर हवा में अलग-अलग बातचीत कर सकते हैं। आप एक नाव पर पाल की तरह पूरे अंतरिक्ष यान को चला सकते हैं।
सितंबर 2017 में, फिनिश मौसम विज्ञान संस्थान के शोधकर्ताओं की एक टीम एक बहुत ही क्रांतिकारी विचार की घोषणा की कैसे वे क्षुद्रग्रह बेल्ट का व्यापक रूप से पता लगाने के लिए विद्युत पाल का उपयोग करने में सक्षम हो सकते हैं।
एक एकल अंतरिक्ष यान के बजाय, उन्होंने 50 अलग-अलग 5 किलो उपग्रहों के बेड़े के निर्माण का प्रस्ताव रखा। प्रत्येक व्यक्ति अपने स्वयं के 20 किमी लंबे तार को फिर से खोलेगा और सूर्य की सौर हवा को पकड़ेगा। 3 साल के मिशन के दौरान, अंतरिक्ष यान क्षुद्रग्रह बेल्ट की यात्रा करेगा, और कई अलग-अलग अंतरिक्ष चट्टानों का दौरा करेगा। पूरा बेड़ा संभवतः 300 अलग-अलग वस्तुओं का पता लगाने में सक्षम होगा।
यह छवि उन दो क्षेत्रों को दर्शाती है जहां सौर मंडल के अधिकांश क्षुद्रग्रह पाए जाते हैं: मंगल और बृहस्पति के बीच क्षुद्रग्रह बेल्ट, और ट्रोजन, क्षुद्रग्रहों के दो समूह जो सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा में बृहस्पति के आगे और पीछे चलते हैं।
प्रत्येक अंतरिक्ष यान केवल 40 मिमी एपर्चर के साथ एक छोटी दूरबीन से लैस होगा। यह एक स्पॉटिंग स्कोप के आकार के बारे में है, या दूरबीन की आधा जोड़ी है, लेकिन यह एक क्षुद्रग्रह की सतह पर सुविधाओं को हल करने के लिए पर्याप्त होगा जो कि 100 मीटर की दूरी पर है। उनके पास एक इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोमीटर भी होगा जो यह निर्धारित करने में सक्षम होगा कि प्रत्येक क्षुद्रग्रह किन खनिजों से बना है।
यह ठोस प्लैटिनम से बने 10 ट्रिलियन डॉलर के क्षुद्रग्रह को खोजने का एक शानदार तरीका है।
क्योंकि अंतरिक्ष यान पृथ्वी पर वापस संचार करने के लिए बहुत छोटा होगा, उन्हें डेटा को बोर्ड पर संग्रहीत करने की आवश्यकता होगी, और फिर 3 साल बाद हमारे ग्रह के पास आने के बाद सब कुछ संचारित करना होगा।
जिन ग्रहों के वैज्ञानिकों से मैंने बात की है, वे एक ही समय में कई अलग-अलग वस्तुओं का सर्वेक्षण करने में सक्षम होने के विचार से प्यार करते हैं, और विद्युत पाल विचार इसे करने के लिए सबसे कुशल तरीकों में से एक है।
शोधकर्ताओं के अनुसार, वे लगभग $ 70 मिलियन के लिए मिशन कर सकते थे, जिससे प्रत्येक क्षुद्रग्रह का विश्लेषण करने की लागत लगभग $ 240,000 तक कम हो गई। क्षुद्रग्रहों के अध्ययन के लिए प्रस्तावित किसी भी अन्य विधि की तुलना में यह सस्ता होगा।
अंतरिक्ष अन्वेषण पारंपरिक रासायनिक रॉकेटों का उपयोग करता है क्योंकि वे ज्ञात और विश्वसनीय हैं। निश्चित रूप से उनकी कमियां हैं, लेकिन वे हमें सौर मंडल के पार, पृथ्वी से अरबों किलोमीटर दूर ले गए हैं।
लेकिन कार्यों में प्रणोदन के अन्य रूप हैं, जैसे विद्युत पाल। और आने वाले दशकों में, हम इन विचारों के अधिक से अधिक परीक्षण को देखने जा रहे हैं। एक ईंधन मुक्त प्रणोदन प्रणाली जो एक अंतरिक्ष यान को सौर मंडल की बाहरी पहुंच में ले जा सकती है? जी बोलिये।
जब अधिक विद्युत पालों का परीक्षण किया जाएगा, तो मैं आपको पोस्ट करता रहूंगा।
पॉडकास्ट (ऑडियो): डाउनलोड (अवधि: 10:10 - 9.3MB)
सदस्यता लें: एप्पल पॉडकास्ट | आरएसएस
पॉडकास्ट (वीडियो): डाउनलोड (अवधि: 10:10 - 69.3MB)
सदस्यता लें: एप्पल पॉडकास्ट | आरएसएस