अंतरिक्ष एजेंसियों और वाणिज्यिक एयरोस्पेस के प्रमुख उद्देश्यों में से एक इन दिनों अंतरिक्ष अन्वेषण की संबद्ध लागत को कम कर रहा है। लेकिन यह पेलोड को अंतरिक्ष में भेजने की लागत (और इससे होने वाले प्रदूषण) की नहीं है, जो नासा जैसी एजेंसियों के लिए चिंता का विषय है।
विमानन से जुड़ी लागत (आर्थिक के साथ-साथ पर्यावरण) भी है। जेट ईंधन या तो सस्ता नहीं है, और वाणिज्यिक हवाई यात्रा में एंथ्रोपोजेनिक ग्रीनहाउस गैसों का 4 से 9% हिस्सा है (और वृद्धि पर है)। इस कारण से, नासा ने इलेक्ट्रिक विमान विकसित करने के लिए वाणिज्यिक उद्योग के साथ भागीदारी की है, जो उन्हें उम्मीद है कि 2035 तक वाणिज्यिक विमानों के लिए ईंधन और लागत-प्रभावी विकल्प प्रदान करेगा।
यह एक महत्वपूर्ण चुनौती का प्रतिनिधित्व करता है क्योंकि एक कामकाजी इलेक्ट्रिक विमान बनाने के लिए आवश्यक कई घटक बड़े और भारी होते हैं। विशेष रूप से, नासा के उन्नत वायु वाहन कार्यक्रम (एएवीपी) हल्के और कॉम्पैक्ट इनवर्टर की तलाश में है - एक इलेक्ट्रिक सिस्टम का एक केंद्रीय घटक जो इलेक्ट्रिक मोटर को चलाने के लिए शक्ति प्रदान करता है।
इनवर्टर इलेक्ट्रॉनिक प्रणोदन प्रणाली के लिए महत्वपूर्ण होते हैं क्योंकि वे इंजन-माउंटेड जनरेटर द्वारा उत्पन्न वैकल्पिक (AC) - को परिवर्तित करते हैं और प्रोपेलर द्वारा संचालित इलेक्ट्रिक मोटर - हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट (DC) पावर को। दुर्भाग्य से, बिजली की उस मात्रा को उत्पन्न करने के लिए आवश्यक घटक - जनरेटर, बिजली रूपांतरण इलेक्ट्रॉनिक्स, मोटर्स, आदि - ऐतिहासिक रूप से एक विमान में फिट होने के लिए बहुत बड़े और भारी रहे हैं।
यह एक उत्थान के कुछ बनाता है क्योंकि आवश्यक लिफ्ट उत्पन्न करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा को भारी इलेक्ट्रॉनिक्स की भी आवश्यकता होगी। इसलिए नासा हल्के और छोटे इलेक्ट्रॉनिक्स बनाने के लिए अत्याधुनिक सामग्री विज्ञान की जांच कर रहा है। इसके लिए, उन्होंने हाल ही में जनरल इलेक्ट्रिक (GE) के साथ $ 12 मिलियन का अनुबंध किया, जो अत्याधुनिक सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) तकनीक के विकास में दुनिया के नेताओं में से एक है।
यह अर्धचालक खनिज उच्च-तापमान, उच्च-वोल्टेज इलेक्ट्रॉनिक्स के निर्माण में उपयोग किया जाता है, और GE नासा द्वारा निर्दिष्ट आकार, शक्ति और दक्षता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए इसका उपयोग करने की उम्मीद कर रहा है। ये विनिर्देश एक इन्वर्टर के लिए कहते हैं जो एक सूटकेस से बड़ा नहीं है और एक मेगावाट (मेगावाट) बिजली पैदा करने में सक्षम है।
नासा की उन्नत वायु परिवहन प्रौद्योगिकी परियोजना के प्रबंधक जिम हेइडमैन ने नासा की प्रेस विज्ञप्ति में बताया:
“हम उड्डयन के इतिहास में महत्वपूर्ण समय पर हैं क्योंकि हमारे पास ऐसे सिस्टम विकसित करने का अवसर है जो नए बाजारों को खोलने और अमेरिकी कंपनियों के लिए अवसरों को कम करते हुए लागत, ऊर्जा की खपत और शोर को कम करेगा। यह आवश्यक है कि हम भविष्य के यात्रियों और वाहक की मांगों को पूरा करने के लिए सही तकनीक सुनिश्चित करने के लिए उद्योग और शिक्षा के साथ काम करें। ”
सीधे शब्दों में कहें, एक मेगावाट बिजली की एक जबरदस्त मात्रा है और उस तरह की बिजली को सुरक्षित रूप से प्रबंधित करना एक बड़ी चुनौती है। उदाहरण के लिए, नासा का
लेकिन हाल के वर्षों में इलेक्ट्रॉनिक्स और हाइब्रिड इंजन प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में किए गए प्रगति के लिए धन्यवाद, ये आवश्यकताएं पहुंच के भीतर हो सकती हैं। नासा के ग्लेन रिसर्च सेंटर में हाइब्रिड गैस-इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सबप्रोजेक्ट के प्रबंधक एमी जानकोवस्की ने कहा:
“सामग्री और बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स में हाल के अग्रिमों के साथ, हम ऊर्जा को कम करने वाली विद्युतीकरण अवधारणाओं को विकसित करने में आने वाली चुनौतियों को दूर करने के लिए शुरुआत कर रहे हैं, और यह इन्वर्टर काम हमारे विद्युतीकृत विमान प्रणोदन प्रयासों में एक महत्वपूर्ण कदम है। जीई के साथ हमारी साझेदारी भविष्य के परिवहन विमानों के लिए मेगावॉट श्रेणी में उड़ान-भार और उड़ान-तैयार घटकों को आगे बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है। ”
सिलिकॉन कार्बाइड विशेष रूप से अपने भौतिक गुणों के कारण उच्च-शक्ति विमानन अनुप्रयोगों के लिए आशाजनक है। यह उच्च परिचालन तापमान, उच्च वोल्टेज और एक उच्च शक्ति से निपटने की क्षमता प्रदान करता है। ये फायदे इंजीनियरों को उन घटकों को डिज़ाइन करने की अनुमति देंगे जो आकार और लाइटर में छोटे होते हैं जबकि बिजली उत्पादन में भी वृद्धि करते हैं।
जीई रिसर्च के लिए इलेक्ट्रिक पावर के मुख्य अभियंता कोनराड वेबर ने कहा, "हम अनिवार्य रूप से एक मेगावॉट बिजली को कॉम्पैक्ट सूटकेस के आकार में पैक कर रहे हैं, जो वाणिज्यिक हवाई जहाजों के लिए हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन आर्किटेक्चर को सक्षम करने के लिए पर्याप्त विद्युत शक्ति में परिवर्तित करेगा।" "हमने इलेक्ट्रिक उड़ान की शक्ति, आकार और दक्षता आवश्यकताओं को पूरा करने वाले जमीनी स्तर पर इनवर्टरों का सफलतापूर्वक निर्माण और प्रदर्शन किया है।"
वर्तमान में इन इलेक्ट्रिक सिस्टम का विकास ओहियो के सैंडुस्की में नासा इलेक्ट्रिक एयरक्राफ़्ट टेस्टेड (NEAT) में हो रहा है, जो पहले नासा ग्लेन हाइपरसोनिक टनल फैसिलिटी थी। अपनी तरह का पहला, यह पुनर्संरग परीक्षण योग्य है जो इलेक्ट्रिक एयरक्राफ्ट पॉवर सिस्टम के डिजाइन, विकास, संयोजन और परीक्षण के साथ चार्ज किया जाता है, जो दो-व्यक्ति एयरक्राफ्ट से 20 मेगावाट एयरलैंडर तक सब कुछ के निर्माण में जाएगा।
मई में वापस, एनईएटी अपने पहले मेगावॉट-स्केल परीक्षण का संचालन करने में सक्षम था, जिसकी सुविधा के लिए बड़े पैमाने पर बिजली का उपयोग किया गया था। यह और जीई के साथ हाल ही में हस्ताक्षरित साझेदारी, कुछ ही समय बाद नासा ने जीई और दो प्रमुख एयरोस्पेस कंपनियों - बोइंग और यूनाइटेड टेक्नोलॉजीज प्रैट एंड व्हिटनी के साथ एक और आकर्षक साझेदारी की घोषणा की, जो मेगावॉट-स्केल-स्तरीय प्रदर्शनों के संभावित लाभों और जोखिमों का अध्ययन करने के लिए है।
नासा के एडवांस्ड एयर व्हीकल्स प्रोग्राम के डिप्टी डायरेक्टर बारब एस्कर के रूप में:
"उड़ान प्रदर्शन प्रौद्योगिकी विकास का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं क्योंकि वे हमारे इंजीनियरों और उद्योग भागीदारों को विमानन में विद्युतीकृत प्रणोदन का सामना करने वाली चुनौतियों को संबोधित करते हुए मुद्दों को हल करने और एक यथार्थवादी सेटिंग में अवधारणाओं को साबित करने का अवसर प्रदान करते हैं।"
जलवायु परिवर्तन के खतरे और इस तथ्य के बीच कि 2050 तक दुनिया की आबादी 10 बिलियन के करीब पहुंचने का अनुमान है, यह स्पष्ट है कि विनिर्माण, ऊर्जा उत्पादन और परिवहन के वैकल्पिक साधनों को विकसित करने की आवश्यकता है। यह जानना अच्छा है कि इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड कारों के साथ, हम इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड विमानों की प्रतीक्षा कर सकते हैं।
