जब हम अंतरिक्ष यात्रा के बारे में सोचते हैं, तो हम पृथ्वी से एक बड़े रॉकेट को नष्ट करते हुए दिखाई देते हैं, जिसमें आग और धुएं की विशाल ब्लास्ट धाराएँ होती हैं, जो पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से बचने के लिए भारी मशीन के संघर्ष के रूप में सामने आती हैं। लेकिन एक बार एक अंतरिक्ष यान ने पृथ्वी के साथ अपने गुरुत्वाकर्षण बंधन को तोड़ दिया, हमारे पास उन्हें शक्ति प्रदान करने के लिए अन्य विकल्प हैं। विज्ञान की कल्पना में लंबे समय से सपना देखा हुआ आयन प्रणोदन, अब अंतरिक्ष के माध्यम से लंबी यात्रा पर जांच और अंतरिक्ष यान भेजने के लिए उपयोग किया जाता है।
नासा ने पहली बार 1950 में आयन प्रणोदन पर शोध शुरू किया। 1998 में, आयन प्रोपल्शन को सफलतापूर्वक एक अंतरिक्ष यान पर मुख्य प्रणोदन प्रणाली के रूप में इस्तेमाल किया गया था, जिसने 9969 ब्रेल और धूमकेतु बोरेल्ली को अपने मिशन पर डीप स्पेस 1 (DS1) को शक्ति दी। DS1 को न केवल एक क्षुद्रग्रह और एक धूमकेतु की यात्रा के लिए डिज़ाइन किया गया था, बल्कि बारह उन्नत, उच्च-जोखिम वाली तकनीकों का परीक्षण करने के लिए, उनमें से मुख्य है, जो स्वयं आयन प्रणोदन प्रणाली है।
आयन प्रणोदन प्रणाली एक छोटी मात्रा में जोर पैदा करती है। अपने हाथ में नौ तिमाहियों को पकड़ो, महसूस करें कि पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण उन पर खींच रहा है, और आपको पता है कि वे कितना जोर देते हैं। उनका उपयोग मजबूत गुरुत्वाकर्षण वाले निकायों से अंतरिक्ष यान लॉन्च करने के लिए नहीं किया जा सकता है। उनकी ताकत समय के साथ निरंतर उत्पन्न करने में निहित है। इसका मतलब है कि वे बहुत उच्च गति प्राप्त कर सकते हैं। आयन थ्रिलर अंतरिक्ष यान को 320,000 kp / h (200,000 mph) से अधिक गति तक ले जा सकते हैं, लेकिन उन्हें उस गति को प्राप्त करने के लिए लंबे समय तक संचालन में रहना चाहिए।
एक आयन एक परमाणु या एक अणु है जो या तो खो दिया है या एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त किया है, और इसलिए एक विद्युत चार्ज है। तो आयनन इलेक्ट्रॉनों को जोड़कर या हटाकर किसी परमाणु या अणु को आवेश देने की प्रक्रिया है। एक बार चार्ज होने पर, एक आयन एक चुंबकीय क्षेत्र के संबंध में बढ़ना चाहेगा। आयन ड्राइव के बीच में है। लेकिन कुछ परमाणु इसके लिए बेहतर अनुकूल हैं। नासा के आयन ड्राइव में आमतौर पर ज़ेनॉन, एक अक्रिय गैस का उपयोग किया जाता है, क्योंकि विस्फोट का कोई जोखिम नहीं है।
आयन ड्राइव में, क्सीनन ईंधन नहीं होता है। इसका दहन नहीं किया गया है, और इसमें कोई अंतर्निहित गुण नहीं हैं जो इसे ईंधन के रूप में उपयोगी बनाते हैं। आयन ड्राइव के लिए ऊर्जा स्रोत कहीं और से आना है। यह स्रोत सौर कोशिकाओं से बिजली, या एक परमाणु सामग्री से क्षय गर्मी से उत्पन्न बिजली हो सकता है।
आयन उच्च ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के साथ क्सीनन गैस पर बमबारी करके बनाए जाते हैं। एक बार चार्ज करने के बाद, इन आयनों को इलेक्ट्रोस्टैटिक ग्रिड की एक जोड़ी के माध्यम से खींचा जाता है - लेंस कहा जाता है - उनके आरोपों द्वारा, और जोर से उत्पादन करते हुए, कक्ष से बाहर निकाल दिया जाता है। इस निर्वहन को आयन बीम कहा जाता है, और इसे फिर से चार्ज करने के लिए इलेक्ट्रॉनों के साथ इंजेक्ट किया जाता है। यहां एक छोटा वीडियो दिखाया गया है कि आयन कैसे काम करते हैं:
एक पारंपरिक रासायनिक रॉकेट के विपरीत, जहां इसका जोर सीमित होता है कि यह कितना ईंधन ले जा सकता है और जल सकता है, आयन ड्राइव द्वारा उत्पन्न जोर केवल इसके विद्युत स्रोत की ताकत से सीमित होता है। एक शिल्प को प्रणोदक की मात्रा इस मामले में ले जा सकती है, इस मामले में क्सीनन, एक माध्यमिक चिंता है। नासा के डॉन अंतरिक्ष यान ने केवल 10 औंस xenon प्रणोदक का उपयोग किया है - जो कि ऑपरेशन के 27 घंटों तक सोडा की तुलना में कम है।
सिद्धांत रूप में, ड्राइव को शक्ति प्रदान करने वाले विद्युत स्रोत की ताकत की कोई सीमा नहीं है, और वर्तमान में हमारे मुकाबले अधिक शक्तिशाली आयन थ्रस्टर्स को विकसित करने के लिए काम किया जा रहा है। 2012 में, NASA के इवोल्यूशनरी क्सीनन थ्रस्टर (NEXT) ने DS1 पर आयन ड्राइव की तुलना में 43,000 घंटे से अधिक के लिए 7000w पर काम किया, जिसमें केवल 2100w का उपयोग किया गया था। NEXT, और डिज़ाइन जो इसे भविष्य में पार कर जाएंगे, अंतरिक्ष यान को कई क्षुद्रग्रहों, धूमकेतु, बाहरी ग्रहों और उनके चंद्रमाओं तक विस्तारित मिशन पर जाने की अनुमति देगा।
आयन प्रणोदन का उपयोग करने वाले मिशनों में नासा के डॉन मिशन, जापानी हयाबुसा मिशन से क्षुद्रग्रह 25143 इटोकावा, और आगामी ईएसए मिशन बेपिकोलम्बो शामिल हैं, जो 2017 में बुध के प्रमुख होंगे, और लेसा पाथफाइंडर, जो कम आवृत्ति गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अध्ययन करेंगे।
आयन प्रणोदन प्रणाली में निरंतर सुधार के साथ, यह सूची केवल बढ़ेगी।
