प्राचीन क्षुद्रग्रहों के डेटा में खोजा गया एक कक्षीय शॉर्टकट केवल 226 दिनों में मंगल ग्रह की एक गोल यात्रा की अनुमति देता है, जबकि वापसी यात्रा में 56 दिन लगते हैं। यह मार्ग सौर मंडल के वर्तमान विन्यास के भीतर ज्यामितीय रूप से मान्य है और 2031 में खुलेगा। हालांकि, इस तक पहुंचने के लिए परमाणु तापीय प्रणोदन की आवश्यकता होती है, एक ऐसी तकनीक जिसे यूरोप पहले से ही विकसित कर रहा है और भागीदार एजेंसियों के साथ परीक्षण कर रहा है।
अत्यंत तेज़ प्रक्षेपवक्र की पहचान यूनिवर्सिडेड एस्टाडुअल डो नॉर्ट फ़्लुमिनेंस के खगोलभौतिकीविद् मार्सेलो डी ओलिवेरा सूज़ा द्वारा की गई थी। उन्होंने संदर्भ ज्यामितीय मॉडल के रूप में क्षुद्रग्रह 2001 CA21 से प्रारंभिक 2015 कक्षीय डेटा का उपयोग किया, जिससे पृथ्वी और मंगल के बीच स्थानांतरण कोणों का परीक्षण करने के लिए एक विश्लेषण योजना बनाई गई जिसे पारंपरिक दृष्टिकोण पकड़ नहीं पाते हैं।
ज्यामिति जो रासायनिक प्रणोदन को अस्वीकार करती है
20 अप्रैल, 2031 को पृथ्वी से प्रस्थान करने वाला एक अंतरिक्ष यान 56 दिन बाद मंगल ग्रह की कक्षा में पहुंचेगा। चालक दल पांच सप्ताह तक सतह पर रहेगा और मंगल ग्रह से प्रक्षेपण के 135 दिन बाद पृथ्वी पर लौटेगा, कुल मिलाकर 226 दिनों का मिशन होगा। राउंड-ट्रिप प्रक्षेपवक्र के लिए, यह शेड्यूल अब तक कल्पना किए गए किसी भी मानवयुक्त मिशन डिजाइन से काफी छोटा है।
बाहरी यात्रा के लिए कठिन रासायनिक प्रणोदन के लिए सात से नौ महीने की आवश्यकता होती है। 56 दिनों के पारगमन को प्राप्त करने के लिए आवश्यक गति किसी भी पारंपरिक रासायनिक परिदृश्य को नष्ट कर देती है। इस प्रक्षेपवक्र के लिए अतिरिक्त हाइपरबोलिक गति 16.9 किलोमीटर प्रति सेकंड तक पहुंचती है, जिसके लिए मंगल ग्रह पर एक मानक मिशन की तुलना में 15 गुना अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
“एक्सट्रीम” नामक एक विकल्प कुल समय को घटाकर 153 दिन कर देता है, जिसमें बाहर जाने के 33 दिन, सतह पर 30 दिन और वापसी के 90 दिन शामिल होते हैं। हालाँकि, इस विकल्प के लिए पारंपरिक मिशन की तुलना में 40 गुना अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो पहले से उपयोग किए गए किसी भी रासायनिक चरण की सैद्धांतिक सीमा से ऊपर, 27.5 किलोमीटर प्रति सेकंड की टेकऑफ़ गति तक पहुंचती है। मंगल ग्रह पर आगमन 16.6 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से होगा और पृथ्वी के वायुमंडल में पुनः प्रवेश 15.1 किलोमीटर प्रति सेकंड की गति से होगा, ये मान थर्मल संरक्षण सामग्री की सीमाओं का परीक्षण करते हैं जो अभी भी विकास के अधीन हैं।
केवल परमाणु प्रणोदन ही समस्या का समाधान क्यों करता है?
एक्टा एस्ट्रोनॉटिका पत्रिका में प्रकाशित अध्ययन का निष्कर्ष है कि रासायनिक रॉकेट इस ऊर्जा अंतर को नहीं भर सकते। पहचाना जाने वाला एकमात्र प्रौद्योगिकी लीवर परमाणु तापीय प्रणोदन या एनटीपी है, जो रिएक्टर कोर के माध्यम से तरल हाइड्रोजन को गर्म करता है और रासायनिक दहन की लगभग दोगुनी दक्षता के साथ गैस को बाहर निकालता है।
यह तकनीक सैद्धांतिक क्षेत्र में नहीं रहती. फ्रांसीसी अनुसंधान एजेंसी सीईए ने 2023 में एलुमनी नामक एक व्यवहार्यता अध्ययन शुरू किया, जिसे यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के लिए एरियनग्रुप और फ्रैमेटोम के साथ साझेदारी में विकसित किया गया था। एजेंसी की आधिकारिक घोषणा में बताया गया है कि इसका उद्देश्य मंगल ग्रह पर पारगमन को कम करना है, लंबी उड़ान के दौरान अंतरिक्ष यात्रियों के ब्रह्मांडीय विकिरण के जोखिम को कम करना है।
सीईए रॉकेटरोल नामक अनुसंधान की एक समानांतर श्रृंखला भी विकसित करता है, जो उन मिशनों के लिए परमाणु विद्युत प्रणोदन पर केंद्रित है जहां सौर पैनलों के लिए सूरज की रोशनी अपर्याप्त है। दोनों परियोजनाएं एक यूरोपीय प्रौद्योगिकी रोडमैप में शामिल हैं, जिसका लक्ष्य 2035 के आसपास एक प्रोटोटाइप बनाना है, जो परिचालन रूप से प्रासंगिक होने के लिए 2031 लॉन्च विंडो के काफी करीब है।
अंतरिक्ष परमाणु प्रौद्योगिकी में यूरोपीय क्षमता
सीईए कार्यक्रम प्रबंधक जेवियर एवर्टी ने बताया कि संगठन 1980 के दशक से परमाणु तापीय और विद्युत अंतरिक्ष प्रणोदन विकसित कर रहा है और इस क्षमता वाला एकमात्र यूरोपीय अनुसंधान संगठन बना हुआ है। संचित क्षमता यूरोप को मंगल ग्रह पर तेजी से यात्रा करने में सक्षम एकमात्र तकनीक में अग्रणी के रूप में स्थापित करती है।
पूर्व छात्र और रॉकेटरोल परियोजनाएँ अलग-अलग पहल नहीं हैं। वे एक रणनीतिक एकीकरण का प्रतिनिधित्व करते हैं जिसमें फ्रांसीसी अनुसंधान, यूरोपीय एयरोस्पेस उद्योग और महाद्वीपीय अंतरिक्ष एजेंसी का नियामक ढांचा एक विशिष्ट उद्देश्य की ओर एकत्रित होता है: अंतरिक्ष यात्री सुरक्षा और जैविक व्यवहार्यता के साथ संगत अवधि के साथ मंगल ग्रह पर एक मिशन को संभव बनाना।
पुराने डेटा के माध्यम से खोज विधि
मार्सेलो डी ओलिवेरा सूजा ने विदेशी भौतिकी का आह्वान नहीं किया या नए इंजन डिजाइन नहीं किए। उन्होंने एक पद्धतिगत दृष्टिकोण का उपयोग किया जहां पुराना कक्षीय डेटा एक ज्यामितीय फ़िल्टर के रूप में काम करता है। क्षुद्रग्रह 2001 CA21 के 2015 के डेटा में एक लम्बी, कम झुकाव वाले दीर्घवृत्त का वर्णन किया गया है जो पृथ्वी और मंगल की कक्षाओं को पार करता है। बाद के अवलोकनों ने इस कक्षा को परिष्कृत किया, इसके आकार को बदल दिया, लेकिन प्रारंभिक डेटा ने कुछ दुर्लभ पेशकश की: चरम स्थानांतरण कोणों के परीक्षण के लिए एक संदर्भ विमान।
शोधकर्ता ने एक सख्त नियम लगाया: किसी भी उम्मीदवार के प्रक्षेप पथ को क्षुद्रग्रह के कक्षीय तल के पांच डिग्री के भीतर रहना आवश्यक है। लैम्बर्ट सॉल्वर का उपयोग करते हुए, एक मानक खगोलगतिकी उपकरण जो अंतरिक्ष में दो बिंदुओं के बीच संभावित प्रक्षेप पथ की गणना करता है, उन्होंने मंगल ग्रह के विरोध की तीन भविष्य की खिड़कियों का अनुकरण किया। वर्ष 2027 और 2029 विफल रहे। ऊर्जा की मांग बहुत अधिक बढ़ गई या ज्यामिति ने रिटर्न सर्किट को बंद होने से रोक दिया।
2031 विंडो ने अलग तरह से व्यवहार किया। इसने दो पूर्ण राउंड-ट्रिप आर्किटेक्चर तैयार किए, दोनों अप्रैल में एक ही दिन पृथ्वी से प्रस्थान करते थे, केवल पारगमन समय और मंगल ग्रह पर रहने के विकल्पों के आधार पर भिन्न होते थे।
सिद्धांत को वास्तविकता में बदलें
एक्टा एस्ट्रोनॉटिका में प्रकाशित पेपर वाहन इंजीनियरिंग, बड़े पैमाने पर बजट, इनलेट प्रोफाइल या थर्मल अवशोषण गणना को संबोधित नहीं करता है। हालाँकि, यह संख्यात्मक साक्ष्य प्रस्तुत करता है कि मंगल ग्रह के लिए एक तेज़, बंद मिशन ज्यामिति वास्तविक कक्षीय पंचांग डेटा के भीतर मौजूद है। समाधान स्थितीय दोलनों के तहत बरकरार रहता है जो अवलोकन संबंधी अनिश्चितता को दर्शाता है।
अब सवाल यह है कि क्या अन्य प्रारंभिक क्षुद्रग्रह समाधान समान मॉडल को एनकोड करते हैं। भविष्य के काम के लिए जनसंख्या सर्वेक्षण बाकी है। फिलहाल, 226 दिन की यात्रा केवल कागजों पर ही मौजूद है। इसे धातु और प्रणोदक में बदलने के लिए एक ऐसे इंजन की आवश्यकता होगी जो ज्यामिति द्वारा वर्णित महत्वाकांक्षा से मेल खाता हो।