फ़रवरी 9, 2023

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नासा की नई परमाणु रॉकेट योजना का लक्ष्य सिर्फ 45 दिनों में मंगल तक पहुंचना है: साइंसअलर्ट

हम नए सिरे से अंतरिक्ष अन्वेषण के युग में रह रहे हैं, जिसमें कई एजेंसियां ​​अंतरिक्ष यात्रियों को भेजने की योजना बना रही हैं चांद आने वाले सालों में। इसके बाद अगले दशक में मानव मिशन भेजे जाएंगे मंगल ग्रह नासा और चीन द्वारा, जो जल्द ही अन्य देशों द्वारा शामिल हो सकते हैं।

ये और अन्य मिशन जो अंतरिक्ष यात्रियों को निम्न पृथ्वी की कक्षा (LEO) और पृथ्वी-चंद्रमा प्रणाली से परे ले जाएंगे, उन्हें जीवन समर्थन और विकिरण सुरक्षा से लेकर ऊर्जा और प्रणोदन तक नई तकनीकों की आवश्यकता है।

और जब बाद की बात आती है, परमाणु और परमाणु थर्मोइलेक्ट्रिक प्रणोदन (एनटीपी/एनईपी) सबसे अच्छा प्रतियोगी है!

नासा और सोवियत अंतरिक्ष कार्यक्रम ने अंतरिक्ष दौड़ के दौरान परमाणु प्रणोदन पर शोध करते हुए दशकों बिताए।

कुछ साल पहले, नासा अपने परमाणु कार्यक्रम को फिर से प्रज्वलित किया बिमोडल परमाणु प्रणोदन विकसित करने के उद्देश्य से – एक NTP और NEP तत्व से युक्त एक दो-भाग प्रणाली – जो ट्रैवर्सल को सक्षम कर सकती है 100 दिनों में मंगल.

स्पिनिंग वेव चक्र के साथ बिमॉडल एनटीपी/एनईपी प्रणाली का एक नया वर्ग मंगल को तेजी से चला रहा है। (रयान गॉस)

के हिस्से के रूप में उन्नत अभिनव नासा अवधारणाओं (एनआईएसी) 2023 के लिए, नासा ने पहले चरण के विकास के लिए एक परमाणु अवधारणा का चयन किया। द्वि-मोडल परमाणु प्रणोदन प्रणाली का यह नया वर्ग उपयोग करता है “वर्टिगो वेव साइकिल टॉपिंगऔर यह मंगल पर पारगमन के समय को घटाकर सिर्फ 45 दिन कर सकता है।

प्रस्ताव हकदार हैरोटरी वेव साइकिल टॉपिंग के साथ डुअल मोड NTP/NEP,” प्रोफेसर रेयान गॉस द्वारा, फ्लोरिडा विश्वविद्यालय में हाइपरसोनिक्स प्रोग्राम के एरिया चेयर और फ्लोरिडा विश्वविद्यालय के सदस्य इंजीनियरिंग में फ्लोरिडा एप्लाइड रिसर्च फ्लेयर टीम।

गोसे का प्रस्ताव इस वर्ष NAIC द्वारा चरण 1 के विकास के लिए चुने गए 14 में से एक है, जिसमें तकनीक और उपयोग की जाने वाली विधियों को परिपक्व करने में मदद करने के लिए $ 12,500 का अनुदान शामिल है। अन्य प्रस्तावों में सेंसर, उपकरण, निर्माण प्रौद्योगिकियां, नवीन विद्युत प्रणालियां, और बहुत कुछ शामिल हैं।

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परमाणु प्रणोदन अनिवार्य रूप से दो अवधारणाओं के लिए आता है, जो दोनों कठोर परीक्षण और मान्य प्रौद्योगिकियों पर आधारित हैं।

परमाणु तापीय प्रणोदन (NTP) के लिए, चक्र में एक परमाणु रिएक्टर के प्रणोदक ताप तरल हाइड्रोजन (LH2) होते हैं, जो इसे आयनित हाइड्रोजन गैस (प्लाज्मा) में परिवर्तित करते हैं, जिसे फिर थ्रस्ट उत्पन्न करने के लिए नोजल के माध्यम से फ़नल किया जाता है।

इस प्रणोदन प्रणाली के परीक्षण के निर्माण के लिए कई प्रयास किए गए हैं, जिनमें शामिल हैं रोवर परियोजनायूएसएएफ और परमाणु ऊर्जा आयोग (एईसी) के बीच एक सहयोगी प्रयास 1955 में शुरू हुआ।

1959 में, नासा ने यूएसएएफ से मिशन को अपने हाथ में ले लिया, और कार्यक्रम ने स्पेसफ्लाइट अनुप्रयोगों के लिए समर्पित एक नए चरण में प्रवेश किया। यह अंततः के लिए नेतृत्व किया मिसाइल वाहन अनुप्रयोग के लिए परमाणु इंजन (नर्व), जो एक सफल परीक्षण किया गया ठोस परमाणु रिएक्टर है।

1973 में अपोलो एरा के बंद होने के साथ, कार्यक्रम के लिए धन में नाटकीय रूप से कटौती की गई, जिससे किसी भी उड़ान परीक्षण से पहले इसे रद्द कर दिया गया। इस बीच, सोवियत संघ ने अपनी स्वयं की NTP अवधारणा विकसित की (आरडी-0410) 1965 और 1980 के बीच और कार्यक्रम रद्द होने से पहले एक जमीनी परीक्षण किया।

दूसरी ओर, परमाणु विद्युत प्रणोदन (एनईपी) बिजली की आपूर्ति के लिए परमाणु रिएक्टर पर निर्भर करता है हॉल प्रभाव मकसद (आयन इंजन), जो एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है जो जोर पैदा करने के लिए एक अक्रिय गैस (जैसे क्सीनन) को आयनित और तेज करता है। इस तकनीक को विकसित करने के प्रयासों में नासा शामिल है परमाणु प्रणाली पहल (आईएनएस) प्रोमेथियस प्रोजेक्ट (2003 से 2005)।

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पारंपरिक रासायनिक प्रणोदन पर दोनों प्रणालियों के महत्वपूर्ण लाभ हैं, जिनमें उच्च विशिष्ट प्रणोदन (Isp) रेटिंग, ईंधन दक्षता और वस्तुतः असीमित ऊर्जा घनत्व शामिल हैं।

जबकि NEP अवधारणाओं में 10,000 ISp सेकंड से अधिक प्रदान करने का लाभ है, जिसका अर्थ है कि वे लगभग तीन घंटे तक जोर बनाए रख सकते हैं, पारंपरिक और NTP मिसाइलों की तुलना में जोर का स्तर बहुत कम है।

एक विद्युत ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता भी अंतरिक्ष में गर्मी को बाहर निकालने का मुद्दा उठाती है, गोसे कहते हैं – आदर्श परिस्थितियों में गर्मी ऊर्जा रूपांतरण 30 से 40 प्रतिशत है।

और जबकि NTP NERVA डिज़ाइन मंगल और उससे आगे के मानवयुक्त मिशनों के लिए पसंदीदा तरीका है, इस पद्धति में उच्च-डेल्टा-वी मिशनों के लिए पर्याप्त प्रारंभिक और अंतिम द्रव्यमान अंश प्रदान करने के मुद्दे भी हैं।

यही कारण है कि ऐसे प्रस्तावों को वरीयता दी जाती है जिनमें भुगतान के दोनों तरीके (बिमोडल) शामिल हों, क्योंकि वे दोनों के फायदों को मिला देंगे। गोसे के प्रस्ताव में सॉलिड-कोर एनईआरवीए रिएक्टर के आधार पर एक बिमोडल डिज़ाइन की मांग की गई है जो रासायनिक रॉकेट के वर्तमान प्रदर्शन से दोगुना 900 सेकेंड का एक संकेतित आवेग (आईएसपी) प्रदान करेगा।

गोसे के प्रस्तावित चक्र में एक प्रेशर वेव सुपरचार्जर – या वेव रोटर (डब्ल्यूआर) भी शामिल है – आंतरिक दहन इंजनों में उपयोग की जाने वाली तकनीक जो अंतर्ग्रहण हवा को संपीड़ित करने के लिए प्रतिक्रिया द्वारा बनाई गई दबाव तरंगों का उपयोग करती है।

जब NTP इंजन के साथ जोड़ा जाता है, तो WR प्रतिक्रिया द्रव्यमान को और कम करने के लिए रिएक्टर हीटिंग LH2 ईंधन द्वारा बनाए गए दबाव का उपयोग करता है। जैसा कि गोसे ने वादा किया था, यह NERVA- क्लास NTP कॉन्सेप्ट के समान थ्रस्ट लेवल प्रदान करेगा लेकिन 1400-2000 के ISP के साथ। एनईपी चक्र के साथ संयुक्त होने पर, उसने बोला गोसे, पुश स्तर में और सुधार हुआ है:

“एनईपी चक्र के संयोजन में, शुष्क द्रव्यमान के न्यूनतम जोड़ के साथ आईएसपी कर्तव्य चक्र (1800-4000 सेकेंड) बढ़ाया जा सकता है। यह द्वि-मोड डिजाइन मानवयुक्त मिशन (मंगल ग्रह के लिए 45 दिन) के लिए तेजी से स्थानांतरण को सक्षम बनाता है और गहराई में क्रांतिकारी बदलाव करता है- हमारे सौर मंडल का अंतरिक्ष अन्वेषण”।

परंपरागत प्रणोदन प्रौद्योगिकी के आधार पर, मंगल ग्रह के लिए एक मानव मिशन तीन साल तक चल सकता है। ये मिशन हर 26 महीने में लॉन्च होंगे जब पृथ्वी और मंगल अपने निकटतम बिंदु (उर्फ मंगल विरोध) पर होंगे और कम से कम छह से नौ महीने पारगमन में बिताएंगे।

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एक 45-दिन (साढ़े छह सप्ताह) पारगमन कुल कार्य समय को वर्षों के बजाय महीनों तक कम कर देगा। यह मंगल मिशन से जुड़े प्रमुख जोखिमों को बहुत कम कर देगा, जिसमें विकिरण जोखिम, माइक्रोग्रैविटी में बिताया गया समय और संबंधित स्वास्थ्य संबंधी चिंताएँ शामिल हैं।

प्रणोदन के अलावा, नए रिएक्टर डिज़ाइन के प्रस्ताव हैं जो लंबी अवधि के सतही मिशनों के लिए एक स्थिर शक्ति स्रोत प्रदान करेंगे जहाँ सौर और पवन ऊर्जा हमेशा उपलब्ध नहीं होती है।

उदाहरणों में नासा शामिल है स्टर्लिंग प्रौद्योगिकी का उपयोग कर किलोपावर रिएक्टर (क्रस्टी) च हाइब्रिड विखंडन/फ्यूजन रिएक्टर इसे नासा के एनएआईसी 2023 चयन द्वारा विकास के पहले चरण के लिए चुना गया है।

ये और अन्य परमाणु अनुप्रयोग एक दिन मंगल ग्रह और गहरे अंतरिक्ष में अन्य स्थानों पर मानव मिशन को सक्षम कर सकते हैं, शायद जितनी जल्दी हम सोचते हैं!

यह लेख मूल रूप से द्वारा प्रकाशित किया गया था ब्रह्मांड आज. पढ़ना मूल लेख.