सौर मंडल वास्तव में एक बड़ी जगह है, और यह पारंपरिक रासायनिक रॉकेट के साथ दुनिया से दुनिया की यात्रा करने के लिए हमेशा के लिए लेता है। लेकिन एक तकनीक, जो 1960 के दशक में विकसित हुई थी, वह हमारी यात्रा के समय को नाटकीय रूप से छोटा करने का एक तरीका प्रदान कर सकती है: परमाणु रॉकेट।
बेशक, रेडियोधर्मी सामग्री द्वारा संचालित रॉकेट को लॉन्च करने के अपने जोखिम भी हैं। क्या हमें इसका प्रयास करना चाहिए?
बता दें कि आप एक रासायनिक रॉकेट का उपयोग करके मंगल पर जाना चाहते थे। आप पृथ्वी से विस्फोट करेंगे और कम पृथ्वी की कक्षा में जाएंगे। फिर, सही समय पर, आप अपने रॉकेट में आग लगाते हैं, जो सूर्य से अपनी कक्षा बढ़ाते हैं। आठ महीने की उड़ान के बाद आप जिस नए अण्डाकार प्रक्षेपवक्र के साथ मंगल के साथ अंतरंग हैं।
इसे होहमैन ट्रांसफर के रूप में जाना जाता है, और यह सबसे प्रभावी तरीका है कि हम अंतरिक्ष में यात्रा करना जानते हैं, कम से कम प्रोपेलेंट और पेलोड की सबसे बड़ी राशि का उपयोग करते हुए। बेशक, समय लगता है। यात्रा के दौरान, अंतरिक्ष यात्री भोजन, पानी, हवा का सेवन करेंगे और गहरे अंतरिक्ष के दीर्घकालिक विकिरण के संपर्क में होंगे। फिर एक रिटर्न मिशन संसाधनों की आवश्यकता को दोगुना करता है और विकिरण भार को दोगुना करता है।
हमें तेजी से जाने की जरूरत है।
यह पता चला है कि नासा लगभग 50 वर्षों से रासायनिक रॉकेटों के बाद आगे क्या सोच रहा है।
परमाणु थर्मल रॉकेट। वे निश्चित रूप से यात्रा को गति देते हैं, लेकिन वे अपने स्वयं के जोखिम के बिना नहीं हैं, यही कारण है कि आपने उन्हें नहीं देखा है। लेकिन शायद उनका समय यहाँ है।
1961 में, नासा और परमाणु ऊर्जा आयोग ने परमाणु तापीय प्रणोदन या NTP के विचार पर एक साथ काम किया। यह वर्नर वॉन ब्रौन द्वारा अग्रणी था, जिन्होंने उम्मीद की थी कि परमाणु रॉकेट के पंखों पर मानव मिशन 1980 के दशक में मंगल ग्रह पर उड़ान भरेंगे।
खैर ऐसा नहीं हुआ। लेकिन उन्होंने परमाणु तापीय प्रणोदन के कुछ सफल परीक्षण किए और यह प्रदर्शित किया कि यह काम करता है।
जबकि एक रासायनिक रॉकेट कुछ प्रकार के ज्वलनशील रसायन को प्रज्वलित करके काम करता है और फिर निकास गैसों को नोजल से बाहर निकाल देता है। अच्छे पुराने न्यूटन के तीसरे नियम के लिए धन्यवाद, आप जानते हैं कि हर क्रिया के लिए समान और विपरीत प्रतिक्रिया होती है, रॉकेट निष्कासित गैसों से विपरीत दिशा में एक जोर प्राप्त करता है।
एक परमाणु रॉकेट एक समान तरीके से काम करता है। यूरेनियम ईंधन के एक संगमरमर के आकार की गेंद विखंडन की प्रक्रिया से गुजरती है, जिससे जबरदस्त गर्मी निकलती है। यह हाइड्रोजन को लगभग 2,500 सी तक गर्म करता है जो बाद में रॉकेट के पीछे उच्च वेग से बाहर निकाल दिया जाता है। बहुत उच्च वेग, एक रासायनिक रॉकेट की दो से तीन गुना प्रणोदन दक्षता रॉकेट को दे रही है।
एक रासायनिक रॉकेट के लिए उल्लेखित 8 महीने याद रखें? एक परमाणु थर्मल रॉकेट पारगमन के समय को आधे में काट सकता है, शायद मंगल की 100 दिन की यात्राएं भी। जिसका अर्थ है कि अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा कम संसाधन, और कम विकिरण भार।
और एक और बड़ा लाभ है। परमाणु रॉकेट का जोर मिशनों को जाने की अनुमति दे सकता है जब पृथ्वी और मंगल पूरी तरह से गठबंधन नहीं करते हैं। अभी अगर आप अपनी खिड़की से चूक जाते हैं, तो आपको एक और 2 साल इंतजार करना होगा, लेकिन एक परमाणु रॉकेट आपको उड़ान देरी से निपटने के लिए जोर दे सकता है।
परमाणु रॉकेटों का पहला परीक्षण 1955 में लॉस अलामोस वैज्ञानिक प्रयोगशाला में प्रोजेक्ट रोवर के साथ शुरू हुआ। महत्वपूर्ण विकास रिएक्टरों को छोटा कर रहा था जो उन्हें एक रॉकेट पर रखने में सक्षम था। अगले कुछ वर्षों में, इंजीनियरों ने विभिन्न आकारों और पावर आउटपुट के एक दर्जन से अधिक रिएक्टरों का निर्माण और परीक्षण किया।
प्रोजेक्ट रोवर की सफलता के साथ, नासा ने मंगल पर मानव मिशनों के लिए अपनी जगहें निर्धारित कीं जो चंद्रमा पर अपोलो लैंडर्स का पालन करेंगे। दूरी और उड़ान के समय के कारण, उन्होंने तय किया कि परमाणु रॉकेट मिशन को और अधिक सक्षम बनाने की कुंजी होगी।
बेशक, उनके जोखिम के बिना परमाणु रॉकेट नहीं हैं। बोर्ड पर एक रिएक्टर बोर्ड पर अंतरिक्ष यात्री दल के लिए विकिरण का एक छोटा स्रोत होगा, यह कम उड़ान समय से आगे निकल जाएगा। डीप स्पेस अपने आप में एक बहुत बड़ा रेडिएशन है, जिसमें लगातार गांगेय कॉस्मिक रेडिएशन से एस्ट्रोनॉट डीएनए को नुकसान पहुंचता है।
1960 के दशक के उत्तरार्ध में, नासा ने रॉकेट वाहन अनुप्रयोग कार्यक्रम के लिए परमाणु इंजन की स्थापना की, या NERVA, उन तकनीकों का विकास कर रहा है जो परमाणु रॉकेट बनेंगे जो मनुष्यों को मंगल पर ले जाएंगे।
उन्होंने बड़े, अधिक शक्तिशाली परमाणु रॉकेटों का परीक्षण किया, नेवादा रेगिस्तान में, वायुमंडल में उच्च वेग वाले हाइड्रोजन गैस को बाहर निकाल दिया। पर्यावरण कानून तब बहुत कम सख्त थे।
पहले एनईआरवीए एनआरएक्स का परीक्षण लगभग दो घंटे तक किया गया, जिसमें पूरी शक्ति 28 मिनट थी। और एक दूसरा इंजन 28 बार शुरू किया गया और 115 मिनट तक चला।
अंत तक, उन्होंने अब तक निर्मित सबसे शक्तिशाली परमाणु रिएक्टर, फोबस -2 ए रिएक्टर का परीक्षण किया, जो 4,000 मेगावाट बिजली पैदा करने में सक्षम है। 12 मिनट तक जोर लगाना।
हालांकि विभिन्न घटकों को वास्तव में उड़ान-तैयार रॉकेट में इकट्ठा नहीं किया गया था, इंजीनियरों को संतोष था कि एक परमाणु रॉकेट मंगल की उड़ान की जरूरतों को पूरा करेगा।
लेकिन, अमेरिका ने फैसला किया कि वह मंगल पर नहीं जाना चाहता है। वे इसके बजाय स्पेस शटल चाहते थे।
1973 में कार्यक्रम को बंद कर दिया गया था, और तब से किसी ने परमाणु रॉकेटों का परीक्षण नहीं किया।
लेकिन तकनीक में हालिया प्रगति ने परमाणु तापीय प्रणोदन को अधिक आकर्षक बना दिया है। 1960 के दशक में, एकमात्र ईंधन स्रोत जो वे उपयोग कर सकते थे, वह अत्यधिक समृद्ध यूरेनियम था। लेकिन अब इंजीनियरों को लगता है कि वे कम समृद्ध यूरेनियम के साथ मिल सकते हैं।
यह काम करने के लिए सुरक्षित होगा, और अधिक रॉकेट सुविधाओं को परीक्षण चलाने की अनुमति देगा। निकास में रेडियोधर्मी कणों को पकड़ना और उनका ठीक से निपटान करना भी आसान होगा। यह तकनीक के साथ काम करने की समग्र लागत को नीचे लाएगा।
22 मई, 2019 को, अमेरिकी कांग्रेस ने परमाणु तापीय प्रणोदन रॉकेट के विकास के लिए $ 125 मिलियन डॉलर की मंजूरी दी। हालाँकि इस कार्यक्रम में चंद्रमा पर लौटने में नासा की आर्टेमिस 2024 में भूमिका निभाने में कोई भूमिका नहीं है, लेकिन वह बोली - “नासा द्वारा एक बहु-वर्षीय योजना विकसित करने के लिए आह्वान किया गया है जो अंतरिक्ष प्रदर्शन से जुड़े समय सहित एक परमाणु तापीय प्रणोदन प्रदर्शन को सक्षम बनाता है। और इस क्षमता से सक्षम भविष्य के मिशनों और प्रणोदन और बिजली प्रणालियों का विवरण। "
परमाणु विखंडन परमाणु की शक्ति का दोहन करने का एक तरीका है। बेशक, इसके लिए समृद्ध यूरेनियम की आवश्यकता होती है और विषाक्त रेडियोधर्मी कचरा उत्पन्न करता है। फ्यूजन के बारे में क्या? कहाँ हाइड्रोजन के परमाणुओं को हीलियम में निचोड़कर ऊर्जा मुक्त किया जाता है?
सूर्य ने संलयन किया है, इसके विशाल द्रव्यमान और मुख्य तापमान के कारण, लेकिन टिकाऊ, ऊर्जा सकारात्मक संलयन ने हमें मनुष्यों को दंडित किया है।
यूरोप में ITER जैसे विशाल प्रयोग अगले एक या दो दशक के भीतर संलयन ऊर्जा बनाए रखने की उम्मीद कर रहे हैं। उसके बाद, आप फ्यूजन रिएक्टरों को इस बात के लिए छोटा मानने की कल्पना कर सकते हैं कि वे परमाणु रॉकेट में विखंडन रिएक्टर के समान भूमिका निभा सकते हैं। लेकिन भले ही आप फ्यूजन रिएक्टरों को इस बिंदु पर ले जा सकें कि वे शुद्ध ऊर्जा सकारात्मक हैं, फिर भी वे द्रव्यमान की मात्रा के लिए जबरदस्त त्वरण प्रदान कर सकते हैं।
और शायद हमें दशकों इंतजार करने की जरूरत नहीं है। प्रिंसटन प्लाज़्मा भौतिकी प्रयोगशाला का एक शोध समूह डायरेक्ट फ्यूजन ड्राइव नामक एक अवधारणा पर काम कर रहा है, जो उन्हें लगता है कि बहुत जल्द तैयार हो सकता है।
यह 2002 में शमूएल कोहेन द्वारा विकसित प्रिंसटन फील्ड-उलट कॉन्फ़िगरेशन फ्यूजन रिएक्टर पर आधारित है। हीलियम -3 और ड्यूटेरियम के गर्म प्लाज्मा एक चुंबकीय कंटेनर में निहित होते हैं। हीलियम -3 पृथ्वी पर दुर्लभ है, और मूल्यवान है क्योंकि इसके साथ संलयन प्रतिक्रियाएं खतरनाक विकिरण या परमाणु कचरे की समान मात्रा को अन्य संलयन या विखंडन रिएक्टर के रूप में उत्पन्न नहीं करती हैं।
जैसा कि विखंडन रॉकेट के साथ, एक संलयन रॉकेट उच्च तापमान के लिए एक प्रणोदक को गर्म करता है और फिर इसे वापस बाहर निकालता है, जिससे जोर पैदा होता है।
यह रैखिक मैग्नेट के एक समूह को अस्तर द्वारा काम करता है जिसमें बहुत गर्म प्लाज्मा होता है और स्पिन होता है। प्लाज्मा के आस-पास एंटीना आयनों की विशिष्ट आवृत्ति से जुड़े होते हैं, और प्लाज्मा में एक धारा बनाते हैं। उनकी ऊर्जा इस बिंदु तक पंप हो जाती है कि परमाणु फ्यूज हो जाते हैं, नए कण छोड़ते हैं। जब तक वे चुंबकीय क्षेत्र लाइनों द्वारा कब्जा नहीं कर लेते हैं और वे रॉकेट के पीछे से बाहर निकल जाते हैं, तब तक ये कण नियंत्रण क्षेत्र से भटकते हैं।
सिद्धांत रूप में, एक संलयन रॉकेट प्रति मेगावाट 2.5 से 5 न्यूटन के थ्रस्ट प्रदान करने में सक्षम होगा, जिसमें 10,000 सेकंड का विशिष्ट आवेग होगा - विखंडन रॉकेट से 850, और रासायनिक रॉकेट से 450 याद रखें। यह सूर्य से दूर अंतरिक्ष यान द्वारा आवश्यक बिजली पैदा कर रहा होगा, जहां सौर पैनल बहुत कुशल नहीं हैं।
एक डायरेक्ट फ्यूजन ड्राइव सिर्फ 2 साल में शनि पर 10 टन का मिशन या पृथ्वी से प्लूटो तक 1 टन का अंतरिक्ष यान ले जाने में सक्षम होगा। नए क्षितिज को लगभग 10 की जरूरत थी।
चूंकि यह एक 1 मेगावाट फ्यूजन रिएक्टर भी है, यह आने पर सभी अंतरिक्ष यान के उपकरणों के लिए भी शक्ति प्रदान करेगा। वायेजर और न्यू होराइजन्स जैसे गहरे अंतरिक्ष मिशनों द्वारा वर्तमान में की गई परमाणु बैटरियों से बहुत अधिक।
कल्पना कीजिए कि इस तकनीक के साथ टेबल पर किस तरह के इंटरस्टेलर मिशन हो सकते हैं।
और प्रिंसटन सैटेलाइट सिस्टम इस तरह के सिस्टम पर काम करने वाला एकमात्र समूह नहीं है। एप्लाइड फ्यूजन सिस्टम्स ने परमाणु संलयन इंजन के लिए एक पेटेंट के लिए आवेदन किया है जो अंतरिक्ष यान को जोर प्रदान कर सकता है।
मुझे पता है कि नासा द्वारा उड़ान के समय को छोटा करने के तरीके के रूप में परमाणु रॉकेटों का गंभीरता से परीक्षण किए जाने के दशकों से है, लेकिन ऐसा लगता है कि प्रौद्योगिकी वापस आ गई है। अगले कुछ वर्षों में मुझे नए हार्डवेयर, और परमाणु तापीय प्रणोदन प्रणाली के नए परीक्षण देखने की उम्मीद है। और मैं वास्तविक संलयन ड्राइव की संभावना पर अविश्वसनीय रूप से उत्साहित हूं जो हमें अन्य दुनिया में ले जा रहा है। हमेशा की तरह, बने रहिए, मैं आपको बता दूंगा कि वास्तव में कोई कब उड़ान भरता है।
