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नासा परीक्षण में लिथियम प्लाज्मा इंजन रिकॉर्ड 120 किलोवाट तक पहुंच गया

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

नासा ने कैलिफोर्निया में जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (जेपीएल) में लिथियम-संचालित मैग्नेटोप्लाज्माडायनामिक थ्रस्टर का ऐतिहासिक परीक्षण किया, जो 120 किलोवाट बिजली तक पहुंच गया। यह परिणाम संयुक्त राज्य अमेरिका में विद्युत प्रणोदन प्रणालियों के लिए एक नया रिकॉर्ड बनाता है और मंगल ग्रह पर भविष्य के मानवयुक्त मिशनों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। यह प्रयोग एक विशेष निर्वात कक्ष के अंदर आयोजित किया गया था जो गहरे अंतरिक्ष की चरम स्थितियों का अनुकरण करता है।

रिकार्ड परीक्षण का तकनीकी विवरण

थ्रस्टर ने लिथियम वाष्प को प्लाज्मा में बदल दिया, जो शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों के साथ तीव्र विद्युत धाराओं की बातचीत के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय रूप से त्वरित हो गया। सिस्टम के केंद्र में एक टंगस्टन इलेक्ट्रोड लगातार पांच इग्निशन चक्रों के दौरान 2,760 डिग्री सेल्सियस से अधिक तापमान का सामना करता है, जो उल्लेखनीय स्थिरता का प्रदर्शन करता है। एकत्र किया गया डेटा प्रौद्योगिकी के निरंतर सुधार और भविष्य के अंतरिक्ष यान में इसके अनुप्रयोग के लिए आवश्यक जानकारी प्रदान करेगा।

यह परीक्षण नासा के अंतरिक्ष परमाणु प्रणोदन कार्यक्रम पर केंद्रित दो साल से अधिक के विकास का परिणाम था। इस सहयोग में प्रिंसटन यूनिवर्सिटी और ग्लेन रिसर्च सेंटर, ऐसे संस्थान शामिल हैं जिन्होंने तकनीकी प्रगति में महत्वपूर्ण योगदान दिया है। जेपीएल के वरिष्ठ अनुसंधान वैज्ञानिक जेम्स पोल्क ने इस बात पर प्रकाश डाला कि प्रणाली ने न केवल काम किया बल्कि प्रारंभिक लक्ष्य के रूप में निर्धारित बिजली स्तर तक भी पहुंच गई।

सिस्टम घटक और संचालन

  • टंगस्टन इलेक्ट्रोड 2,760 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के अत्यधिक तापमान को सहन करने में सक्षम है।
  • विशेष निर्वात कक्ष जो गहरे अंतरिक्ष वातावरण का सटीक अनुकरण करता है।
  • प्रणोदक के रूप में लिथियम वाष्प को इसकी कम आयनीकरण ऊर्जा और प्लाज्मा दक्षता के लिए चुना गया है।
  • तीव्र विद्युत धाराएँ और मजबूत चुंबकीय क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय आवेग उत्पन्न करते हैं।
  • परीक्षण के दौरान सभी परिचालन मापदंडों की सटीक निगरानी।

अपनी विशिष्ट विशेषताओं के कारण लिथियम को आदर्श प्रणोदक के रूप में चुना गया था। इसकी कम आयनीकरण ऊर्जा प्लाज्मा में कुशल रूपांतरण की अनुमति देती है, जबकि इसके प्लाज्मा गुण पारंपरिक इलेक्ट्रिक थ्रस्टर्स की तुलना में बेहतर प्रदर्शन की गारंटी देते हैं। उन प्रणालियों के विपरीत जो आयनों को गति देने के लिए विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करते हैं, मैग्नेटोप्लाज्माडायनामिक मोटर्स धाराओं और चुंबकीय क्षेत्रों दोनों का उपयोग करते हैं, जिससे काफी अधिक शक्ति के साथ संचालन की अनुमति मिलती है।

विकास और नवप्रवर्तन का इतिहास

मैग्नेटोप्लाज्माडायनामिक थ्रस्टर्स की अवधारणा 1960 के दशक में शुरू हुए शोध से चली आ रही है, लेकिन सिद्धांत से कार्य प्रणाली में परिवर्तन के लिए कई दशकों में क्रमिक प्रगति की आवश्यकता होती है। जेपीएल में हालिया परीक्षण एक लंबी इंजीनियरिंग और अनुसंधान प्रक्रिया की परिणति का प्रतिनिधित्व करता है। नासा के प्रशासक जेरेड इसाकमैन ने जोर देकर कहा कि यह सफल प्रदर्शन अमेरिकी अंतरिक्ष यात्रियों को मंगल ग्रह पर भेजने की दिशा में वास्तविक प्रगति को दर्शाता है।

एजेंसी मानव अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए अपनी दीर्घकालिक रणनीति के हिस्से के रूप में उन्नत प्रणोदन में रणनीतिक निवेश करना जारी रखती है। परीक्षण की सफलता प्रयोगों की नई श्रृंखला के लिए मार्ग प्रशस्त करती है जो और भी अधिक चुनौतीपूर्ण परिस्थितियों में प्रणाली का परीक्षण करेगी। इंजीनियरों के पास अब उत्पादन बढ़ाने और वास्तविक मिशनों में व्यावहारिक अनुप्रयोग की चुनौतियों से निपटने के लिए एक ठोस मंच है।

अंतरग्रहीय यात्रा में भविष्य के अनुप्रयोग

आधुनिक अंतरिक्ष अन्वेषण में विद्युत प्रणोदन पहले से ही एक मौलिक भूमिका निभाता है। नासा के साइकी अंतरिक्ष यान जैसे मिशन आयन थ्रस्टर्स का उपयोग करते हैं जो लंबे समय तक निरंतर जोर प्रदान करते हैं, 200,000 किलोमीटर प्रति घंटे से अधिक की गति तक पहुंचते हैं। लिथियम प्रणोदक बहुत अधिक शक्ति स्तरों पर काम करके, अधिक जोर और बेहतर प्रणोदक खपत दक्षता प्रदान करके इस अवधारणा को बढ़ाता है।

यह अभिनव संयोजन मानवयुक्त मिशनों के लिए दूर के गंतव्यों तक यात्रा के समय को काफी कम कर सकता है। प्रौद्योगिकी मिशन संसाधनों को अनुकूलित करते हुए, लॉन्च के समय आवश्यक कुल द्रव्यमान में कमी की भी अनुमति देती है। लिथियम प्लाज्मा इंजन मेगावाट के क्रम पर बिजली इनपुट को संभालने में सक्षम हैं, जो उन्हें भविष्य के परमाणु-इलेक्ट्रिक प्रणोदन प्रणालियों के साथ संगत बनाता है, जो नासा की मंगल रणनीति का एक महत्वपूर्ण घटक है।

अगले चरणों के लिए तकनीकी चुनौतियाँ

प्रारंभिक सफलता के बावजूद, मैग्नेटोप्लाज्माडायनामिक थ्रस्टर्स द्वारा मंगल ग्रह पर मानवयुक्त मिशन को प्रभावी ढंग से संचालित करने से पहले अभी भी काफी इंजीनियरिंग चुनौतियों को दूर करने की आवश्यकता है। नासा का अगला लक्ष्य सिस्टम को 500 किलोवाट और 1 मेगावाट प्रति थ्रस्टर के बीच पावर रेंज तक स्केल करना है। मंगल ग्रह पर एक पूर्ण चालक दल मिशन के लिए कुल 2 से 4 मेगावाट बिजली की आवश्यकता हो सकती है, जिसमें कई थ्रस्टर 23,000 घंटे से अधिक समय तक लगातार काम करेंगे।

इतने लंबे समय तक इस प्रदर्शन को बनाए रखने से सामग्री की ताकत, थर्मल प्रबंधन और समग्र सिस्टम स्थिरता से संबंधित जटिल मुद्दे सामने आते हैं। घटकों को बिना किसी गिरावट के अत्यधिक गर्मी और विद्युत चुम्बकीय बलों का सामना करना होगा। इस कार्य का समन्वय मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर के नेतृत्व में नासा के अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी मिशन निदेशालय द्वारा किया जा रहा है, जिसमें भविष्य में लाल ग्रह की मानवयुक्त खोज को सक्षम करने के लिए परमाणु ऊर्जा उत्पादन में प्रगति के साथ प्रणोदन विकास को एकीकृत किया जा रहा है।

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