प्लाज्मा प्रणोदन खगोलविदों और अंतरिक्ष एजेंसियों के लिए गहरी रुचि का विषय है। एक उच्च-उन्नत तकनीक के रूप में जो पारंपरिक रासायनिक रॉकेटों पर पर्याप्त ईंधन-दक्षता प्रदान करती है, वर्तमान में इसका उपयोग अंतरिक्ष यान और उपग्रहों से लेकर खोजपूर्ण मिशनों तक सब कुछ में किया जा रहा है। और भविष्य को देखते हुए, बहते हुए प्लाज्मा को अधिक उन्नत प्रणोदन अवधारणाओं, साथ ही चुंबकीय-संलयन संलयन के लिए जांच की जा रही है।
हालांकि, प्लाज्मा प्रणोदन के साथ एक आम समस्या यह है कि यह "न्यूट्रलाइज़र" के रूप में जाना जाता है पर निर्भर करता है। यह उपकरण, जो अंतरिक्ष यान को तटस्थ रहने की अनुमति देता है, शक्ति पर एक अतिरिक्त नाली है। सौभाग्य से, यॉर्क विश्वविद्यालय और Polycole Polytechnique के शोधकर्ताओं की एक टीम एक प्लाज्मा थ्रस्टर डिजाइन की जांच कर रही है जो पूरी तरह से एक न्यूट्रलाइज़र के साथ दूर करेगी।
उनके शोध के निष्कर्षों का विवरण देने वाला एक अध्ययन - जिसका शीर्षक है "रेडियो-फ़्रीक्वेंसी इलेक्ट्रिक फ़ील्ड्स द्वारा त्वरित प्रवाहित प्लाज़माओं की क्षणिक प्रसार गतिशीलता" - इस महीने की शुरुआत में जारी किया गया था प्लास्मा के भौतिकी - अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स द्वारा प्रकाशित एक पत्रिका। यॉर्क विश्वविद्यालय में यॉर्क प्लाज्मा इंस्टीट्यूट के भौतिक विज्ञानी डॉ। जेम्स डेंड्रिक द्वारा निर्देशित, वे एक स्व-विनियमन प्लाज्मा थ्रस्टर के लिए एक अवधारणा प्रस्तुत करते हैं।
मूल रूप से, प्लाज्मा प्रणोदन प्रणाली प्रणोदक गैस को आयनित करने के लिए विद्युत शक्ति पर निर्भर करती है और इसे प्लाज्मा में परिवर्तित करती है (अर्थात नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों और धनात्मक आवेशित आयनों)। इन आयनों और इलेक्ट्रॉनों को तब इंजन नोजल द्वारा त्वरित किया जाता है ताकि एक अंतरिक्ष यान उत्पन्न किया जा सके। उदाहरणों में ग्रिड-आयन और हॉल-इफेक्ट थ्रस्टर शामिल हैं, जिनमें से दोनों प्रणोदन तकनीक स्थापित हैं।
ग्रांइड-आयन थ्रस्टर का पहली बार 1960 और 70 के दशक में स्पेस इलेक्ट्रिक रॉकेट टेस्ट (SERT) कार्यक्रम के एक भाग के रूप में परीक्षण किया गया था। तब से, इसका उपयोग नासा द्वारा किया गया है भोर मिशन, जो वर्तमान में मुख्य क्षुद्रग्रह बेल्ट में सेरेस की खोज कर रहा है। और भविष्य में, ESA और JAXA ने अपने BepiColombo मिशन को मर्करी में पहुंचाने के लिए ग्रिड-आयरन थ्रस्टर्स का उपयोग करने की योजना बनाई है।
इसी प्रकार, हॉल-प्रभाव थ्रस्टर्स की जांच 1960 के दशक से नासा और सोवियत अंतरिक्ष कार्यक्रमों दोनों द्वारा की गई है। उन्हें पहली बार ESA के स्मॉल मिशन्स फॉर एडवांस्ड रिसर्च इन टेक्नोलॉजी -1 (स्मार्ट -1) मिशन के हिस्से के रूप में इस्तेमाल किया गया था। यह मिशन, जो 2003 में लॉन्च किया गया था और तीन साल बाद चंद्र सतह में दुर्घटनाग्रस्त हो गया, चंद्रमा पर जाने वाला पहला ईएसए मिशन था।
जैसा कि कहा गया है, अंतरिक्ष यान जो इन थ्रस्टर्स का उपयोग करते हैं, उन्हें यह सुनिश्चित करने के लिए एक न्यूट्रलाइज़र की आवश्यकता होती है कि वे "चार्ज-न्यूट्रल" बने रहें। यह आवश्यक है क्योंकि पारंपरिक प्लाज्मा थ्रस्टर्स नकारात्मक चार्ज वाले कणों की तुलना में अधिक सकारात्मक चार्ज कणों को उत्पन्न करते हैं। जैसे, सकारात्मक और नकारात्मक आयनों के बीच संतुलन बनाए रखने के लिए न्यूट्रलाइज़र इलेक्ट्रॉनों (जो एक नकारात्मक चार्ज करते हैं) को इंजेक्ट करते हैं।
जैसा कि आपको संदेह है, ये इलेक्ट्रॉन अंतरिक्ष यान की विद्युत शक्ति प्रणालियों द्वारा उत्पन्न होते हैं, जिसका अर्थ है कि न्यूट्रलाइज़र बिजली पर एक अतिरिक्त नाली है। इस घटक के जुड़ने का अर्थ यह भी है कि प्रणोदन प्रणाली को स्वयं बड़ा और भारी होना होगा। इसे संबोधित करने के लिए, यॉर्क / ओकोले पॉलिटेक्निक टीम ने एक प्लाज्मा थ्रस्टर के लिए एक डिजाइन का प्रस्ताव दिया जो अपने आप ही तटस्थ रह सकता है.
नेप्च्यून इंजन के रूप में जाना जाता है, इस अवधारणा को पहली बार 2014 में Dmytro Rafalskyi और Ane Aanesland द्वारा प्रदर्शित किया गया था, जो Physcole Polytechnique की Laboratory of Plasma Physics (LPP) के दो शोधकर्ताओं और हाल के पेपर पर सह-लेखक हैं। जैसा कि उन्होंने प्रदर्शित किया, यह अवधारणा ग्रिड-आयन थ्रस्टर बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक पर निर्माण करती है, लेकिन निकास उत्पन्न करने में सफल होती है जिसमें तुलनात्मक रूप से सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज किए गए आयन होते हैं।
जैसा कि वे अपने अध्ययन के दौरान बताते हैं:
“इसका डिजाइन प्लाज्मा त्वरण के सिद्धांत पर आधारित है, जिससे आयनों और इलेक्ट्रॉनों के संयोग निष्कर्षण को ग्रिड वाले त्वरण प्रकाशिकी में एक ओसीलेटिंग विद्युत क्षेत्र को लागू करके प्राप्त किया जाता है। पारंपरिक ग्रिड-आयन थ्रस्टर्स में, आयनों को निष्कर्षण ग्रिड के बीच प्रत्यक्ष-वर्तमान (डीसी) विद्युत क्षेत्र को लागू करने के लिए एक निर्दिष्ट वोल्टेज स्रोत का उपयोग करके त्वरित किया जाता है। इस कार्य में, एक डीसी सेल्फ-बायस वोल्टेज बनता है, जब रेडियो-फ्रीक्वेंसी (आरएफ) पावर प्लाज्मा के संपर्क में संचालित और ग्राउंडेड सतहों के क्षेत्र में अंतर के कारण निष्कर्षण ग्रिड के लिए युग्मित होती है। "
संक्षेप में, थ्रस्टर निकास बनाता है जो रेडियो तरंगों के अनुप्रयोग के माध्यम से प्रभावी रूप से चार्ज-न्यूट्रल है। यह एक विद्युत क्षेत्र को जोर में जोड़ने का एक ही प्रभाव है, और एक न्यूट्रलाइज़र की आवश्यकता को प्रभावी ढंग से हटा देता है। जैसा कि उनके अध्ययन में पाया गया है, नेप्च्यून थ्रस्ट भी थ्रस्ट उत्पन्न करने में सक्षम है जो एक पारंपरिक आयन थ्रस्टर के बराबर है।
इस तकनीक को और भी आगे बढ़ाने के लिए, उन्होंने जेम्स प्लाड्रिक और एंड्रयू गिब्सन के साथ मिलकर यॉर्क प्लाज्मा इंस्टीट्यूट से यह अध्ययन किया कि विभिन्न परिस्थितियों में थ्रस्टर कैसे काम करेगा। बोर्ड पर ड्रेड्रिक और गिब्सन के साथ, उन्होंने अध्ययन करना शुरू किया कि प्लाज्मा बीम अंतरिक्ष के साथ कैसे संपर्क कर सकता है और क्या यह इसके संतुलित प्रभार को प्रभावित करेगा।
उन्होंने पाया कि इंजन की एग्जॉस्ट बीम ने बीम को न्यूट्रल रखने में बड़ी भूमिका निभाई थी, जहां निष्कर्षण ग्रिड में पेश किए जाने के बाद इलेक्ट्रॉनों का प्रसार प्लाज्मा बीम में स्पेस-चार्ज की भरपाई के लिए कार्य करता है। जैसा कि वे अपने अध्ययन में बताते हैं:
"[पी] धुंध-हल ऑप्टिकल उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी विद्युत माप (आयन और इलेक्ट्रॉन ऊर्जा वितरण कार्यों, आयन और इलेक्ट्रॉन धाराओं, और बीम क्षमता) के संयोजन में लागू किया गया है, जो एक प्रवाहित प्लाज्मा में उत्पन्न ऊर्जावान इलेक्ट्रॉनों के क्षणिक प्रसार का अध्ययन करने के लिए है। आरएफ स्व-पूर्वाग्रह संचालित प्लाज्मा थ्रस्टर। परिणाम बताते हैं कि निष्कर्षण ग्रिड में म्यान के पतन के अंतराल के दौरान इलेक्ट्रॉनों का प्रसार प्लाज्मा बीम में स्थान-आवेश की भरपाई करने के लिए कार्य करता है। "
स्वाभाविक रूप से, वे इस बात पर भी जोर देते हैं कि एक नेप्च्यून थ्रस्टर का उपयोग करने से पहले आगे के परीक्षण की आवश्यकता होगी। लेकिन परिणाम उत्साहजनक हैं, क्योंकि वे आयन थ्रस्टरों की संभावना की पेशकश करते हैं जो हल्के और छोटे होते हैं, जो अंतरिक्ष यान के लिए अनुमति देगा जो कि अधिक कॉम्पैक्ट और ऊर्जा-कुशल हैं। एक बजट पर सौर प्रणाली (और परे) का पता लगाने के लिए देख रही अंतरिक्ष एजेंसियों के लिए, ऐसी तकनीक कुछ भी नहीं है अगर वांछनीय नहीं है!
