सुपर कम्प्युटरको सहायताबाट ‘इलेक्ट्रिक स्पेसक्राफ्ट प्रोपल्सन’ले छिट्टै छलाङ मार्ने: रिपोर्ट

काठमाडौं ।

स्पेसक्राफ्ट अर्थात् अन्तरिक्षयानलाई यसको आफ्नै एग्जस्टबाट जोगाउन नयाँ सुपरकम्प्युटर सिमुलेशनले छिट्टै सुधार गर्न सक्ने पाइएको छ। इलेक्ट्रिक प्रोपल्सन परम्परागत रासायनिक रकेटको तुलनामा धेरै प्रभावकारी विकल्प हो, जसको प्रयोग स्पेस मिसनहरूमा बढ्दो छ।

सन् १९९८ र २००३ मा क्रमशः नासाको डीप स्पेस १ र युरोपियन स्पेस एजेन्सीको स्मार्ट-१ बाट प्रारम्भ गरिएको यो प्रविधि पछि नासाका डन र साइकी जस्ता प्रमुख विज्ञान मिसनहरूमा समेत प्रयोग भएको छ। यसलाई नासाको लुनार गेटवे स्पेस स्टेशनमा प्रयोग गर्ने योजना समेत छ।

यस्तो छ इलेक्ट्रिक प्रोपल्सनको अवधारणा

विद्युत प्रवाहले स्पेसक्राफ्टमा भण्डारण गरिएको निष्क्रिय ग्यास (जस्तै जेनन वा क्रिप्टन) का परमाणुहरूलाई आयनाइज (विद्युत निकाल्ने) गर्छ। यस प्रक्रियाले आयन र इलेक्ट्रोनको बादल बनाउँछ। त्यसपछि हल इफेक्ट भन्ने सिद्धान्तले विद्युत क्षेत्र निर्माण गरेर आयन र इलेक्ट्रोनलाई ६०,००० किमी/घन्टा (३७,००० माइल/घन्टा) को गतिमा स्पेसक्राफ्टबाट निस्कने नीलो रङको ज्वालाको रूपमा बाहिर पठाउँछ। यही कारणले यसलाई आयन इन्जिन पनि भनिन्छ।

सर आइज्याक न्युटनको चालको तेस्रो नियम अनुसार प्रत्येक क्रियाको बराबर र विपरीत प्रतिक्रिया हुन्छ। स्पेसक्राफ्टबाट निस्कने आयनहरूको ज्वालाले थ्रस्ट प्रदान गर्छ।

तर, आयन ज्वाला तीव्र गतिमा भए पनि यसको घनत्व कम भएकाले यसले गति बढाउन समय लाग्छ। रासायनिक रकेटले तुरुन्त थुप्रै शक्ति दिन्छ, तर आयन इन्जिनले कम इन्धन प्रयोग गर्छ, जसले प्रक्षेपण खर्च घटाउँछ, र यसको इन्धन चाँडै सकिँदैन।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रको ऊर्जा प्रायः सौर्य प्यानलबाट प्रदान गरिन्छ, त्यसैले यसलाई सोलार इलेक्ट्रिक प्रोपल्सन पनि भनिन्छ। तर, सूर्यबाट टाढा रहेका मिसनहरूमा, जहाँ सूर्यको प्रकाश कम हुन्छ, रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जेनेरेटर (आरटीजी) जस्ता आणविक ऊर्जाको प्रयोग गर्न सकिने स्पेस डटकमले उल्लेख गरेको छ।

इलेक्ट्रिक प्रोपल्सन प्रविधि परिपक्व हुँदै गइरहेको र विभिन्न मिसनहरूमा प्रयोग भइरहेको भएता पनि यो पूर्ण प्रविधि भने होइन। यसको एउटा मुख्य समस्या भनेको आयन ज्वालाले स्पेसक्राफ्टलाई क्षति पुर्‍याउन सक्छ भन्ने हो।

स्पेस डटकमका अनुसार ज्वालाको दिशा प्रोबबाट टाढा भएता पनि ज्वालामा रहेका इलेक्ट्रोनहरू कहिलेकाहीँ उल्टो दिशामा सर्न सक्छन्, जसले स्पेसक्राफ्टलाई ठक्कर दिने सम्भावना रहन्छ। यसले सोलार प्यानल, कम्युनिकेशन एन्टेना र अन्य बाहिरी भागहरूलाई क्षति पुर्‍याउन सक्छ। यसले प्रोबका लागि समस्या खडा गर्न सक्छ।

“वर्षौँसम्म चल्ने मिसनहरूमा इलेक्ट्रिक प्रोपल्सन थ्रस्टरहरूले लामो समयसम्म सहज र स्थिर रूपमा काम गर्नुपर्छ,” भर्जिनिया विश्वविद्यालयका चेन कुईले एक विज्ञप्तिमा भने।

स्पेसक्राफ्टलाई यस किसिमका फर्किने इलेक्ट्रोनबाट जोगाउन समाधान लागू गर्नु अघि, आयन-इन्जिनको ज्वालामा यी इलेक्ट्रोनहरूको व्यवहार बुझ्न आवश्यक छ। यही काममा कुई र साउथर्न क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालयका जोसेफ वाङ जुटेका छन्। उनीहरूले सुपरकम्प्युटर प्रयोग गरेर आयन इन्जिनको इग्जस्टको थर्मोडाइनामिक व्यवहार मोडल गरेका छन् र यसले ज्वालाको समग्र विशेषतामा कस्तो प्रभाव पार्छ भनेर अध्ययन गरेका छन्।

“यी कणहरू साना देखिन्छन्, तर तिनीहरूको गति र ऊर्जा ज्वालाको ठूलो विशेषताहरू निर्धारण गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ,” कुईले भने।

कुई र वाङले पत्ता लगाए अनुसार ज्वालामा रहेका इलेक्ट्रोनहरूको व्यवहार तिनको तापक्रम र गतिमा भर पर्छ।

“इलेक्ट्रोनहरू नलीमा राखिएका मार्बलहरू जस्तै हुन्,” कुईले भने। “ज्वालाको भित्री भागमा, इलेक्ट्रोनहरू तातो र तीव्र गतिमा हुन्छन्। ज्वालाको दिशामा तिनको तापक्रम धेरै परिवर्तन हुँदैन। तर, यदि ‘मार्बलहरू’ नलीको बीचबाट बाहिर जान्छन् भने, तिनीहरू चिसो हुन थाल्छन्। यो चिस्याउने प्रक्रिया खासगरी ज्वालाको दिशाको लम्बवत् दिशामा बढी हुन्छ।”

सिधा भन्नुपर्दा, ज्वालाको केन्द्रमा तीव्र गतिमा सर्ने इलेक्ट्रोनहरूको तापक्रम लगभग स्थिर रहन्छ। तर बाहिरका इलेक्ट्रोनहरू छिटो चिसिन्छन्, गति घट्छ, र ज्वालाबाट बाहिर निस्कने सम्भावना रहन्छ, जसले स्पेसक्राफ्टलाई ठक्कर दिन सक्छ।

अब वैज्ञानिकहरूले आयन ज्वालामा रहेका इलेक्ट्रोनहरूको व्यवहार राम्रोसँग बुझेका छन्। यस अध्ययनलाई भविष्यका इलेक्ट्रिक प्रोपल्सन इन्जिनहरूको डिजाइनमा समावेश गर्न सकिनेछ। फर्किने इलेक्ट्रोनहरू सीमित गर्ने वा तिनलाई ज्वालाको केन्द्रतिर थुनिराख्ने उपाय खोजिनेछ।

अन्ततः यसले नीलो आयन ज्वालाको कोमल ब्रीजले अघि बढाउँदै इलेक्ट्रिक प्रोपल्सनद्वारा सञ्चालित मिसनहरूलाई टाढा र लामो समयसम्म यात्रा गर्न मद्दत गर्ने स्पेस डटकमले उल्लेख गरेको छ।