सौर पाल सूर्य के प्रकाश के दबाव से अंतरिक्ष यान को आगे बढ़ाते हैं। इंपीरियल कॉलेज लंदन के इंजीनियरों द्वारा हाल ही में किए गए एक अध्ययन से संकेत मिलता है कि यह तकनीक आने वाले दशकों में सौर मंडल के किनारे पर मानवयुक्त या मानवरहित मिशन भेज सकती है। कार्य पहले से ही परीक्षण किए गए प्रोटोटाइप की प्रगति और आवश्यक अगले चरणों का मूल्यांकन करता है।
यह अवधारणा सदियों से अस्तित्व में है। प्राचीन जहाज हवा का उपयोग करते थे। अंतरिक्ष में, विचार सिद्धांत को फोटॉन के अनुकूल बनाता है। कई मिशनों ने बुनियादी संचालन का प्रदर्शन किया। अब शोधकर्ता अधिक दूरी की वास्तविक क्षमता को माप रहे हैं।
मिशन प्रकाश प्रणोदन के सिद्धांत को सिद्ध करते हैं
जापान ने 2010 में IKAROS लॉन्च किया। अंतरिक्ष यान शुक्र ग्रह पर पहुंचा और सौर पाल द्वारा त्वरण की पुष्टि की। मिशन ने लिक्विड क्रिस्टल के साथ सामग्रियों और दृष्टिकोण नियंत्रण का परीक्षण किया।
प्लैनेटरी सोसाइटी ने 2019 में लाइटसेल 2 भेजा। क्यूबसैट ने अकेले सौर दबाव से पृथ्वी के चारों ओर अपनी कक्षा बदल दी। यह ऑपरेशन 2022 में वायुमंडल में पुनः प्रवेश तक तीन साल से अधिक समय तक चला। इन प्रयोगों ने प्रौद्योगिकी की बुनियादी व्यवहार्यता के बारे में संदेह को समाप्त कर दिया।
- IKAROS ने 200 वर्ग मीटर की पाल के साथ अंतरग्रहीय नेविगेशन का प्रदर्शन किया।
- लाइटसेल 2 ने 32 वर्ग मीटर पाल के साथ निम्न-पृथ्वी वातावरण में कक्षा को नियंत्रित किया।
- दोनों मिशनों में हल्की सामग्री और बंधने योग्य समर्थन संरचनाओं का उपयोग किया गया।
- परीक्षणों ने रासायनिक प्रणोदक के बिना निरंतर त्वरण उत्पन्न होने की पुष्टि की।
इंपीरियल कॉलेज के अध्ययन ने सौर मंडल की बढ़त के लिए समय सीमा निर्धारित की है
देबदुत सेनगुप्ता और उनके सहयोगियों ने सौर पाल की वर्तमान स्थिति पर विश्लेषण प्रकाशित किया। यह कार्य उन मिशनों की आवश्यकताओं की तुलना करता है जो हेलिओपॉज़ तक पहुंचने वाले मिशनों के लिए पहले से मौजूद हैं।
उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि पर्याप्त विकास के साथ जहाज 10 या 20 वर्षों में सौर मंडल के किनारे तक पहुंच सकते हैं। ध्यान बड़े, अधिक गर्मी प्रतिरोधी पाल और बेहतर नियंत्रण प्रणालियों पर है। सेनगुप्ता विचारों को तकनीकी लेकिन फंडिंग और केंद्रित इंजीनियरिंग के साथ प्राप्त करने योग्य मानते हैं।
इंपीरियल कॉलेज के छात्रों के नेतृत्व में सरोग जैसी परियोजनाएं, अंतरतारकीय अंतरिक्ष के लिए पाल के साथ क्यूबसैट तैयार करती हैं। ऊंचाई परीक्षण और कक्षीय सिमुलेशन पहले ही हो चुके हैं। लक्ष्य सौर मंडल से परे पहली नागरिक वस्तु भेजना है।
तकनीकी चुनौतियाँ सामग्री और स्केलेबिलिटी पर प्रयासों पर ध्यान केंद्रित करती हैं
पाल चौड़े लेकिन बेहद हल्के होने चाहिए। फोटॉन दबाव कमजोर है. इसलिए, सतह क्षेत्र को कुशलतापूर्वक क्षतिपूर्ति करनी चाहिए।
इंजीनियर ऐसी झिल्लियाँ विकसित करते हैं जो अत्यधिक तापमान और विकिरण के प्रति अधिक प्रतिरोधी होती हैं। समर्थन संरचनाएं, जिन्हें बूम कहा जाता है, को बिना किसी विफलता के निर्वात में प्रकट होना चाहिए। मनोवृत्ति नियंत्रण के लिए बल को निर्देशित करने के लिए सटीकता की आवश्यकता होती है।
- वर्तमान सामग्री प्रदर्शन उड़ानों का समर्थन करती है लेकिन लंबे मिशनों के लिए उन्नयन की आवश्यकता होती है।
- गति लाभ के लिए सिमुलेशन सूर्य के निकट तापीय तनाव का मूल्यांकन करते हैं।
- पतले सौर पैनलों के साथ एकीकरण ऑनबोर्ड उपकरणों के लिए बिजली सक्षम बनाता है।
- प्रयोगशाला परीक्षण और उपकक्षीय उड़ानें स्वचालित तैनाती को परिष्कृत करती हैं।
अनुप्रयोग बाहरी ग्रहों से लेकर अंतरतारकीय अवधारणाओं तक होते हैं
बृहस्पति या शनि के मिशन से यात्रा का समय कम हो सकता है। मोमबत्तियाँ ईंधन की काफी बचत करती हैं। यह वैज्ञानिक पेलोड के लिए द्रव्यमान को मुक्त करता है।
अधिक महत्वाकांक्षी प्रस्तावों का लक्ष्य 100 एयू या अधिक है। कुछ लोग अधिक प्रारंभिक आवेग के लिए स्थलीय या सौर लेजर के उपयोग का अध्ययन कर रहे हैं। सेनगुप्ता का अध्ययन उस चीज़ को अलग करता है जो अब यथार्थवादी है और जिसके लिए अतिरिक्त दशकों के शोध की आवश्यकता है।
मानवयुक्त जहाज़ एक बड़ी चुनौती का प्रतिनिधित्व करते हैं। विकिरण सुरक्षा, आपूर्ति और जीवन समर्थन प्रणालियाँ बड़े पैमाने पर योगदान करती हैं। मोमबत्तियाँ अभी भी केवल रासायनिक रॉकेटों पर निर्भर हुए बिना आगे बढ़ने का रास्ता प्रदान करती हैं।
अगला कदम फंडिंग और अंतरराष्ट्रीय सहयोग पर निर्भर करता है
अंतरिक्ष एजेंसियां और निजी समूह बड़े प्रदर्शनों की योजना बनाते हैं। NASA सोलर क्रूजर जैसे मिशन तैयार करता है. विश्वविद्यालय और कंपनियाँ समानांतर में घटकों का परीक्षण करती हैं।
सर्वसम्मति यह है कि प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित होती है। प्रूफ़-ऑफ़-कॉन्सेप्ट उड़ानें पहले से मौजूद हैं। अगली छलांग के लिए परिचालन मिशनों में पूर्ण एकीकरण की आवश्यकता है।
शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि यह समय अनुकूल है। हल्की सामग्री और कंप्यूटिंग में प्रगति लॉन्च से पहले सटीक सिमुलेशन की अनुमति देती है। परिणाम गहन अन्वेषण के लिए सस्ते और अधिक टिकाऊ मार्ग खोल सकता है।