পুনঃপ্রবেশ পরীক্ষামঞ্চ পুনঃব্যবহারযোগ্য মহাকাশযানের জন্য চৌম্বকীয় ব্রেকিংকে লক্ষ্য করছে

একটি নতুন টেস্টবেড পুনঃপ্রবেশ প্রকৌশলের সবচেয়ে কঠিন সমস্যাগুলোর একটিকে মোকাবিলা করছে

পুনঃব্যবহারযোগ্য মহাকাশযান প্রকৌশলীদের মহাকাশযাত্রার সবচেয়ে পুরনো সীমাবদ্ধতাগুলোর একটি নতুন করে ভাবতে বাধ্য করেছে: বিপুল পরিমাণ বলিদানমূলক হার্ডওয়্যার বহন না করে কীভাবে বায়ুমণ্ডলীয় পুনঃপ্রবেশ টিকে থাকা যায়। টোকিও মেট্রোপলিটন ইউনিভার্সিটির নতুন কাজ নিয়ে একটি প্রতিবেদন এই প্রচেষ্টায় একটি সম্ভাব্য গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপের ইঙ্গিত দেয়। সেখানে গবেষকেরা ম্যাগনেটোহাইড্রোডাইনামিক, বা MHD, ব্রেকিং অধ্যয়নের জন্য একটি পরীক্ষামূলক সেটআপ তৈরি করেছেন, যা পুনঃপ্রবেশের সময় মহাকাশযানের চারপাশে গঠিত প্লাজমার সঙ্গে চৌম্বকীয় বলের মিথস্ক্রিয়া ব্যবহার করে তাপ কমাতে এবং ড্র্যাগ বাড়াতে পারে।

এই ধারণাটি আকর্ষণীয় কারণ বর্তমান তাপ সুরক্ষা ব্যবস্থার সঙ্গে পরিচিত কিছু আপস জড়িত। প্রচলিত তাপরোধক প্রায়ই ধীরে ধীরে ক্ষয় হয়ে বা উপাদান ঝরে পড়ে চরম শক্তি শোষণ করে। সেই পদ্ধতি কাজ করে, কিন্তু এতে পুনঃপ্রস্তুতির সময় বাড়ে, কার্যকরী নমনীয়তা কমে, এবং যানগুলিকে এমন হার্ডওয়্যার বহন করতে হয় যা পুনঃপ্রবেশ পর্যায়ের বাইরে খুব কমই কাজে লাগে। পুনঃব্যবহারযোগ্য ব্যবস্থার জন্য এসব ক্ষতি গুরুত্বপূর্ণ। টার্নঅ্যারাউন্ড সময়, পে-লোড ভর, এবং রক্ষণাবেক্ষণের জটিলতা, সবই প্রভাব ফেলে বাস্তবে পুনঃব্যবহারযোগ্যতা লাভজনক কি না।

MHD ব্রেকিংকে ঐতিহ্যগত পদ্ধতির বিকল্প বা পরিপূরক হিসেবে অনুসন্ধান করা হচ্ছে। প্রতিশ্রুতি এই নয় যে চৌম্বকত্ব বায়ুমণ্ডলীয় উত্তাপকে উধাও করে দেবে। বরং এটি যে সূক্ষ্মভাবে গঠিত চৌম্বক ক্ষেত্র প্লাজমা প্রবাহকে এমনভাবে বদলাতে পারে যাতে যানটির ওপর চাপ কমে এবং সেটি আরও দক্ষতার সঙ্গে ধীর হয়।

চৌম্বকীয় ব্রেকিং কীভাবে কাজ করার কথা

পুনঃপ্রবেশের সময়, দ্রুতগতিতে চলমান মহাকাশযানের সামনে থাকা বাতাস দুর্বলভাবে আয়নিত প্লাজমায় পরিণত হয়। সহজ কথায়, এর মানে গ্যাসটি যথেষ্ট গরম এবং বৈদ্যুতিকভাবে প্রতিক্রিয়াশীল যাতে চৌম্বক ক্ষেত্র তা প্রভাবিত করতে পারে। প্রতিবেদনের অনুযায়ী, একটি MHD সিস্টেম মহাকাশযানের ভেতর থেকে চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করবে এবং লোরেন্‌জ বল ব্যবহার করে ওই প্লাজমার বিরুদ্ধে কাজ করবে।

যদি এই মিথস্ক্রিয়া প্রত্যাশামতো কাজ করে, তবে ক্ষেত্রটি কার্যত যান ও তার চারপাশের সবচেয়ে উত্তপ্ত প্রবাহের মধ্যে একটি অদৃশ্য চৌম্বক কুশন তৈরি করবে। এতে একসঙ্গে দুটি মূল্যবান প্রভাব ঘটতে পারে:

• মহাকাশযানের তাপ সুরক্ষা ব্যবস্থায় পৌঁছানো তাপ কমানো।
• বায়ুগতীয় ড্র্যাগ বাড়ানো, ফলে অবতরণের সময় যানটি ধীর হবে।

এই দুই ফলই ব্যাখ্যা করে কেন MHD ব্রেকিং এখনো মনোযোগ আকর্ষণ করে। পুনঃপ্রবেশ ব্যবস্থা সাধারণত ডিজাইনারদের সুরক্ষা, ভর, এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্যতার মধ্যে আপস করতে বাধ্য করে। এমন একটি পদ্ধতি যা একই সঙ্গে তাপ কমাতে এবং ব্রেকিং বল যোগ করতে পারে, পুনঃব্যবহারযোগ্য উৎক্ষেপণ ব্যবস্থা এবং দ্রুত পুনঃপ্রস্তুতি প্রয়োজন এমন মহাকাশযানের জন্য বিশেষভাবে আকর্ষণীয় হবে।

ধারণাটি যাচাই করা এত কঠিন কেন

কঠিন অংশটি তত্ত্ব বোঝানো নয়। বাস্তবসম্মত, পরিমাপযোগ্য পরীক্ষার পরিবেশ তৈরি করা। প্রতিবেদনে বিশেষভাবে একটি বাধার কথা বলা হয়েছে: চুম্বকগুলো নিজেই। স্থায়ী নিওডিমিয়াম চুম্বক প্রায় 0.8 টেসলা পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, কিন্তু উচ্চগতির পুনঃপ্রবেশ-সম্পর্কিত চরম প্রবাহ পরিস্থিতিকে প্রভাবিত করার চেষ্টা করলে সেই স্তর সীমিত হয়ে যায়। তাদের কঠোর আকার দ্বিতীয় একটি নকশাগত সীমাবদ্ধতাও তৈরি করে, কারণ বিভিন্ন যান জ্যামিতির সঙ্গে তারা সহজে মানিয়ে নিতে পারে না।

এই সীমাগুলো গুরুত্বপূর্ণ, কারণ MHD ব্রেকিং বাস্তবসম্মত অবস্থায় যে ক্ষেত্র তৈরি করতে পারে তার শক্তি ও আকৃতির উপরই এর উপযোগিতা নির্ভর করে। যদি চৌম্বকীয় প্রভাব খুব দুর্বল হয়, তাহলে তা তাপ স্থানান্তর বা ড্র্যাগে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন আনতে নাও পারে। যদি ক্ষেত্রের জ্যামিতি মহাকাশযানের সঙ্গে ভালোভাবে মেলে না, তাহলে কর্মক্ষমতা বিবেচনার আগেই ব্যবস্থাটি একীভূত করা কঠিন হতে পারে।

এই কারণেই পরীক্ষাগার অবকাঠামো এত গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। গবেষকদের এমন একটি উপায় দরকার যাতে পুনঃপ্রবেশের আঘাতজনিত পরিবেশের মতো স্বল্প, তীব্র অবস্থা তৈরি করা যায় এবং একই সঙ্গে চৌম্বকীয় ব্যবস্থা কী করছে তা নির্ভুলভাবে মাপা যায়।

পাল্স-ফর্মিং নেটওয়ার্ক পরীক্ষার সমীকরণ বদলে দেয়

টোকিও দল এই চ্যালেঞ্জের সমাধান করেছে একটি পাল্স-ফর্মিং নেটওয়ার্ক, বা PFN, দিয়ে। প্রতিবেদনে PFN-কে একটি বৈদ্যুতিক সার্কিট হিসেবে বর্ণনা করা হয়েছে, যা পর্যায়ক্রমিক ক্যাপাসিটর এবং ইন্ডাক্টর দিয়ে তৈরি এবং শক্তি সঞ্চয় করে খুব অল্প সময়ে তা বিপুল পরিমাণে মুক্ত করতে পারে। এই পাল্স ক্ষমতাই ধারণাটির কেন্দ্রবিন্দু। নির্দিষ্ট কর্মক্ষমতার সীমা থাকা স্থায়ী চুম্বকের ওপর নির্ভর না করে, এই সিস্টেম এক সেকেন্ডের ভগ্নাংশের জন্য অনেক বেশি শক্তিশালী চৌম্বক ঘটনা তৈরি করতে পারে।

স্বল্প কার্যকাল নিজেই একটি ব্যবহারিক সুবিধা আনে: পাল্সটি খুব অল্প সময় স্থায়ী হওয়ায় সেটআপের জন্য আলাদা শীতলীকরণ ব্যবস্থা দরকার হয় না। অন্য কথায়, গবেষকেরা দীর্ঘমেয়াদি অপারেশনের বদলে একটি নিয়ন্ত্রিত, উচ্চ-ক্ষমতার অভিঘাত পাচ্ছেন, যা পরীক্ষার ঘটনার সঙ্গে সামঞ্জস্যপূর্ণ করা যায়। ল্যাবের কাজের জন্য এটি যুক্তিসঙ্গত বিনিময়। লক্ষ্য একটানা পুরো পুনঃপ্রবেশ পথ পুনরুত্পাদন করা নয়। লক্ষ্য হলো প্রাসঙ্গিক ভৌত মিথস্ক্রিয়াটিকে আলাদা করে এমন পরিস্থিতিতে মাপা, যা যথেষ্ট শক্তিশালী।

এটি করার জন্য গবেষকেরা MX-6.0 নামে আট মিটার দীর্ঘ একটি এক্সপ্যানশন-টিউব সুবিধা তৈরি করেছেন। প্রতিবেদনের অনুযায়ী, টিউবটি পুনঃপ্রবেশে দেখা ধাক্কা তরঙ্গের মতো শকওয়েভ তৈরি করতে পারে এবং প্রতি সেকেন্ডে 7.7 কিলোমিটার পর্যন্ত বেগে পৌঁছাতে পারে। এতে দলটি পরীক্ষামূলক হার্ডওয়্যারকে গুরুতর প্রবাহ অবস্থার মধ্যে আনতে পারে, এবং একই সঙ্গে দেখতে পারে পাল্সড চৌম্বক ক্ষেত্র আশপাশের প্লাজমার আচরণ কীভাবে বদলায়।

পুনঃব্যবহারযোগ্য উৎক্ষেপণ ব্যবস্থার জন্য কেন এটি গুরুত্বপূর্ণ

তাৎক্ষণিক ফল হলো একটি ভালো পরীক্ষামঞ্চ, এখনও উড়ান-প্রস্তুত মহাকাশযান ব্রেক নয়। এই পার্থক্যটি গুরুত্বপূর্ণ। পুনঃপ্রবেশ প্রযুক্তি প্রায়ই ধারণায় আশাব্যঞ্জক দেখায় এবং পরে পরীক্ষায়, সমন্বয়-অধ্যয়নে, বা পূর্ণমাত্রার মিশনে গিয়ে সমস্যায় পড়ে। তবু, উন্নত পরীক্ষামূলক সরঞ্জামই প্রায়ই একটি অনুমাননির্ভর ধারণা এবং অগ্রসর হতে সক্ষম প্রকৌশল কর্মসূচির মধ্যে পার্থক্য গড়ে দেয়।

পুনঃব্যবহারযোগ্য যানগুলোর জন্য প্রণোদনা স্পষ্ট। যদি MHD ব্রেকিং প্রচলিত তাপরোধকের কাজের চাপ কমাতে পারে, তাহলে পরিচালকেরা দ্রুত টার্নঅ্যারাউন্ড এবং সম্ভাব্যভাবে বেশি পে-লোড দক্ষতা পেতে পারেন। তাপীয় চাপ আংশিক কমলেও ফ্লাইটের মাঝখানে কম পুনঃপ্রস্তুতির অর্থ হতে পারে। আর যেহেতু ধারণাটি ড্র্যাগ বাড়ানোরও লক্ষ্য রাখে, এটি কেবল তাপ সুরক্ষার বাইরেও সিস্টেম-স্তরের সুবিধা দিতে পারে।

বৃহত্তর প্রেক্ষাপট হলো পুনঃব্যবহারযোগ্যতা এখন মহাকাশযান কী বহন করে এবং প্রতিটি মিশনের পরে তাদের কী ধরনের রক্ষণাবেক্ষণ দরকার, তার আরও সুনির্দিষ্ট হিসাব দাবি করছে। যখন উৎক্ষেপণের ঘনত্ব এবং অপারেশনাল খরচ ব্যবসায়িক যুক্তির কেন্দ্রে চলে আসে, তখন একসময় গ্রহণযোগ্য মৃত ওজন বলে বিবেচিত হার্ডওয়্যারকে ন্যায্যতা দেওয়া কঠিন হয়ে পড়ে। সেই চাপ অপ্রচলিত পদ্ধতির জন্য জায়গা তৈরি করে, যার মধ্যে প্লাজমা প্রবাহের সঙ্গে চৌম্বকীয় মিথস্ক্রিয়াও আছে, যা পূর্ববর্তী কর্মসূচিগুলো হয়তো খুব কঠিন মনে করে এড়িয়ে গেছে।

একটি গবেষণা পদক্ষেপ যা নজরে রাখার মতো

এখানে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ অবদানটি পদ্ধতিগত হতে পারে। পাল্সড চৌম্বক ক্ষেত্র এবং উচ্চগতির এক্সপ্যানশন-টিউবকে কেন্দ্র করে একটি নিবেদিত প্ল্যাটফর্ম তৈরি করে গবেষকেরা আরও কঠিন এবং প্রাসঙ্গিক অবস্থায় MHD ব্রেকিং পর্যবেক্ষণের একটি উপায় তৈরি করেছেন। এটি প্রমাণ করে না যে ধারণাটি পুনঃব্যবহারযোগ্য মহাকাশযানে মানক হয়ে যাবে। তবে এটি দেখায় যে ক্ষেত্রটির কাছে পরীক্ষণ, তুলনা, এবং নকশা পুনরাবৃত্তির জন্য আরও শক্তিশালী ভিত্তি আছে।

যদি পরবর্তী পরীক্ষাগুলোতে তাপের চাপ পরিমাপযোগ্যভাবে কমে বা অর্থবহ ড্র্যাগ পরিবর্তন দেখা যায়, তাহলে MHD ব্রেকিং একটি কৌতূহলোদ্দীপক পুনঃপ্রবেশ ধারণা থেকে ব্যবহারিক প্রযুক্তি-প্রার্থী হয়ে উঠতে পারে। যদি লাভ খুব ছোট প্রমাণিত হয় বা স্কেল করা কঠিন হয়, তবুও নতুন টেস্টবেড সীমাবদ্ধতাগুলো স্পষ্ট করে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে।

যে কোনো ক্ষেত্রেই, এটি এমন ধরনের কাজ যা পরে গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। পুনঃপ্রবেশ উদ্ভাবন প্রায়ই যানবাহনে দেখা দেওয়ার আগে ভালো যন্ত্রপাতি এবং ভালো পরীক্ষার মাধ্যমে এগোয়। MX-6.0 প্ল্যাটফর্ম এবং এর পাল্স-ফর্মিং চৌম্বক ব্যবস্থা ঠিক সেই ধাপটিকেই লক্ষ্য করছে বলে মনে হয়: প্লাজমা, ড্র্যাগ, এবং তাপ সম্পর্কে একটি সুন্দর ধারণাকে এমন ডেটায় রূপান্তর করা যা প্রকৌশলীরা সত্যিই ব্যবহার করতে পারেন।

এই নিবন্ধটি Universe Today-এর প্রতিবেদনভিত্তিক। মূল নিবন্ধটি পড়ুন.