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नासा ने मंगल ग्रह के लिए लिथियम प्लाज्मा इंजन का परीक्षण किया और रिकॉर्ड शक्ति दर्ज की

Nasa
Foto: Nasa - John M. Chase/ Shutterstock.com

नासा ने कैलिफोर्निया में अपनी जेट प्रोपल्शन प्रयोगशाला (जेपीएल) में लिथियम प्लाज्मा थ्रस्टर का सफल परीक्षण किया। प्रौद्योगिकी 120 किलोवाट के बिजली स्तर तक पहुंच गई है, जो संयुक्त राज्य अमेरिका में विद्युत प्रणोदन प्रणालियों के लिए एक नया रिकॉर्ड है। यह प्रगति अधिक कुशल गहरे अंतरिक्ष परिवहन के विकास में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर दर्शाती है, जिसमें मंगल ग्रह पर मानवयुक्त मिशनों में क्रांति लाने की क्षमता है।

मैग्नेटोप्लाज्माडायनामिक (एमपीडी) थ्रस्टर परीक्षण द्वारा स्थापित परिणाम उस तरीके में एक महत्वपूर्ण बदलाव का संकेत देता है जिससे मनुष्य सौर मंडल के माध्यम से यात्रा करने में सक्षम होंगे। यह पहल प्रणोदन समाधानों पर शोध और कार्यान्वयन के लिए एजेंसी के चल रहे प्रयास का हिस्सा है जो अंतरग्रहीय यात्रा के लिए पारगमन समय को काफी कम कर देता है। नवाचार भविष्य के अन्वेषणों को अधिक सुलभ और तेज़ बनाने का वादा करता है।

जेपीएल में टेस्ट विवरण रिकॉर्ड करें

जेपीएल के विशेष निर्वात कक्ष के अंदर किए गए अभिनव प्रयोग ने अंतरिक्ष की चरम स्थितियों का अनुकरण किया। यह सुविधा विशेष रूप से धातु वाष्प प्रणोदक को सुरक्षित रूप से संभालने के लिए डिज़ाइन की गई है। वर्षों में पहली बार, लिथियम-संचालित एमपीडी थ्रस्टर ने ऐसी शक्ति से फायर किया है जो वर्तमान में अमेरिकी अंतरिक्ष यान पर काम कर रहे किसी भी विद्युत प्रणोदन प्रणाली से अधिक है। सफलता महीनों की तैयारी का परिणाम है।

यह प्रणाली लिथियम वाष्प को विद्युत चुम्बकीय रूप से त्वरित प्लाज्मा में परिवर्तित करके संचालित होती है। यह शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों के साथ तीव्र विद्युत धाराओं की परस्पर क्रिया के माध्यम से होता है। थ्रस्टर के केंद्र में, एक टंगस्टन इलेक्ट्रोड 2,760 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान का सामना करता है। उल्लेखनीय स्थिरता का प्रदर्शन करते हुए, यह लगातार पांच इग्निशन चक्रों तक गरम रहा। परीक्षण ने सिस्टम में निरंतर सुधार के लिए महत्वपूर्ण डेटा प्रदान किया।

नासा के प्रशासक जेरेड इसाकमैन ने इस उपलब्धि के महत्व पर प्रकाश डाला। इसाकमैन ने कहा, “नासा में, हम एक साथ कई चीजों पर काम करते हैं और मंगल ग्रह पर हमारी नजर नहीं जाती।” “इस परीक्षण में हमारे थ्रस्टर का सफल प्रदर्शन लाल ग्रह पर कदम रखने के लिए एक अमेरिकी अंतरिक्ष यात्री को भेजने की दिशा में वास्तविक प्रगति को दर्शाता है। यह संयुक्त राज्य अमेरिका में पहली बार है कि एक विद्युत प्रणोदन प्रणाली इतने उच्च शक्ति स्तर पर संचालित हुई है, जो 120 किलोवाट तक पहुंच गई है। हम रणनीतिक निवेश करना जारी रखेंगे जो मानव अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए इस अगली बड़ी छलांग को आगे बढ़ाएगा।”

विकास के दशक और लिथियम की भूमिका

एमपीडी थ्रस्टर्स के पीछे की अवधारणा का एक लंबा इतिहास है, जो 1960 के दशक में शुरू हुए शोध से जुड़ा है। हालाँकि, सिद्धांत से कार्यात्मक प्रणोदन प्रणाली में परिवर्तन के लिए कई दशकों में क्रमिक प्रगति की आवश्यकता थी। पारंपरिक इलेक्ट्रिक थ्रस्टर्स के विपरीत, जो आयनों को तेज करने के लिए विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करते हैं, एमपीडी मोटर्स जोर उत्पन्न करने के लिए विद्युत धाराओं और चुंबकीय क्षेत्रों दोनों का उपयोग करते हैं। यह दृष्टिकोण काफी अधिक शक्ति संचालन की अनुमति देता है।

जेपीएल में, यह हालिया परीक्षण दो साल से अधिक के केंद्रित विकास की परिणति है। इसे नासा के स्पेस न्यूक्लियर प्रोपल्शन प्रोग्राम के तहत अंजाम दिया गया। प्रगति के लिए प्रिंसटन यूनिवर्सिटी और नासा के ग्लेन रिसर्च सेंटर के साथ सहयोग आवश्यक था। कम आयनीकरण ऊर्जा और कुशल प्लाज्मा विशेषताओं के कारण इंजीनियर लिथियम को एक आदर्श प्रणोदक मानते हैं।

जेपीएल के वरिष्ठ शोध वैज्ञानिक जेम्स पोल्क ने परिणाम के बारे में उत्साह व्यक्त किया। पोल्क ने कहा, “पिछले दो वर्षों में इन थ्रस्टर्स को डिजाइन करना और बनाना एक लंबी प्रक्रिया रही है जो इस पहले परीक्षण में समाप्त हुई।” “यह हमारे लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण क्षण है, क्योंकि हमने न केवल यह प्रदर्शित किया है कि प्रणोदक काम करता है, बल्कि हम अपने लक्ष्य के रूप में निर्धारित शक्ति स्तर तक भी पहुंच गए हैं। हम जानते हैं कि उत्पादन के विस्तार की चुनौतियों का सामना करने के लिए हमारे पास एक अच्छा परीक्षण मंच है।” एकत्र किया गया डेटा प्रयोगों की एक नई श्रृंखला के लिए मौलिक होगा।

  • टंगस्टन इलेक्ट्रोड, जो अत्यधिक तापमान का सामना करता है
  • विशिष्ट निर्वात कक्ष जो अंतरिक्ष वातावरण का अनुकरण करता है
  • प्रणोदक के रूप में लिथियम वाष्प, अपनी दक्षता के लिए जाना जाता है
  • तीव्र विद्युत धाराओं और मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया
  • सभी मापदंडों की सटीक निगरानी और नियंत्रण।

त्वरित अंतर्ग्रही यात्रा की संभावना

आधुनिक अंतरिक्ष अन्वेषण में विद्युत प्रणोदन पहले से ही एक मौलिक भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, नासा के साइकी अंतरिक्ष यान जैसे मिशन, सौर-संचालित आयन थ्रस्टर्स का उपयोग करते हैं जो लंबे समय तक निरंतर, फिर भी कम, थ्रस्ट प्रदान करते हैं। ये प्रणालियाँ समय के साथ 200,000 किलोमीटर प्रति घंटे से अधिक की गति तक पहुँच सकती हैं। लिथियम-संचालित एमपीडी थ्रस्टर इस अवधारणा में काफी सुधार करता है।

यह बहुत अधिक शक्ति स्तरों पर संचालित होता है, जो अधिक जोर और बेहतर प्रणोदक खपत दक्षता दोनों प्रदान करता है। यह अभिनव संयोजन मानवयुक्त मिशनों के लिए दूर के गंतव्यों तक यात्रा के समय को काफी कम कर सकता है। इसके अलावा, प्रौद्योगिकी मिशन संसाधनों को अनुकूलित करते हुए लॉन्च के समय आवश्यक कुल द्रव्यमान में कमी की अनुमति देती है।

लिथियम प्लाज्मा इंजन मेगावाट रेंज में बिजली इनपुट को संभालने में भी सक्षम हैं। यह क्षमता उन्हें भविष्य के परमाणु-विद्युत प्रणोदन प्रणालियों के अनुकूल बनाती है, जो नासा की दीर्घकालिक मंगल रणनीति का एक महत्वपूर्ण घटक है। व्यावहारिक रूप से, इसका मतलब है कि अंतरिक्ष यान भारी पेलोड ले जाने और बड़े कर्मचारियों को समायोजित करने में सक्षम होंगे। वे अंतरग्रहीय यात्रा के दौरान उच्च गति बनाए रखेंगे। प्रौद्योगिकी एक महत्वपूर्ण तकनीकी अंतर को भरती है।

अगले चरण और इंजीनियरिंग चुनौतियाँ

प्रारंभिक परीक्षण की सफलता के बावजूद, अभी भी काफी इंजीनियरिंग चुनौतियों से पार पाना बाकी है। इससे पहले कि एमपीडी थ्रस्टर मंगल ग्रह पर किसी चालक दल के मिशन को प्रभावी ढंग से आगे बढ़ा सकें, यह आवश्यक है। नासा का अगला लक्ष्य सिस्टम को 500 किलोवाट और 1 मेगावाट प्रति थ्रस्टर के बीच पावर रेंज तक स्केल करना है। गहरे अंतरिक्ष अभियानों में प्रासंगिक अनुप्रयोगों के लिए यह पैमाना आवश्यक है।

मंगल ग्रह पर एक पूर्ण चालक दल वाले मिशन के लिए कुल 2 से 4 मेगावाट बिजली की आवश्यकता हो सकती है। इसका तात्पर्य यह है कि एकाधिक थ्रस्टर्स 23,000 घंटों से अधिक समय तक लगातार काम करते हैं। इतनी लंबी अवधि तक इस प्रदर्शन को बनाए रखने से सामग्रियों के प्रतिरोध से संबंधित जटिल मुद्दे सामने आते हैं। थर्मल प्रबंधन और समग्र प्रणाली स्थिरता में भी चुनौतियाँ उत्पन्न होती हैं। घटकों को बिना किसी गिरावट के अत्यधिक गर्मी और विद्युत चुम्बकीय बलों का सामना करना होगा।

इंजीनियर विशेष रूप से यह सुनिश्चित करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं कि इलेक्ट्रोड और संरचनात्मक तत्व गंभीर विफलताओं के बिना बार-बार चक्र का सामना कर सकें। इस कार्य का समन्वय मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर के नेतृत्व में नासा के अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी मिशन निदेशालय द्वारा किया जा रहा है। यह प्रयास परमाणु ऊर्जा उत्पादन में प्रगति के साथ प्रणोदन विकास को एकीकृत करता है। लक्ष्य आने वाले दशकों में मंगल ग्रह पर मानवयुक्त मिशनों को सक्षम करने के लिए एक समेकित रणनीति बनाना है।

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