MIT ने लंबे-रेंज CubeSats के लिए डुअल-मोड थ्रस्टर्स का परीक्षण किया

छोटे उपग्रहों के लिए एक प्रणोदन बाधा ढीली पड़ सकती है

MIT के इंजीनियरों ने एक हाइब्रिड प्रणोदन प्रणाली का परीक्षण किया है, जो पुराने डिजाइन समझौते को हल करके छोटे उपग्रहों को कहीं अधिक सक्षम बना सकती है। इस अवधारणा में रासायनिक थ्रस्टर शामिल हैं, जो थोड़े समय में मजबूत थ्रस्ट देते हैं, और electrospray thrusters शामिल हैं, जो बहुत अधिक कुशल लेकिन धीमी प्रणोदन को लंबे समय तक प्रदान करते हैं। मुख्य प्रगति यह है कि दोनों प्रणालियां एक ही ईंधन पर चल सकती हैं।

CubeSats और अन्य microsatellites के लिए यह बहुत महत्वपूर्ण है। छोटे अंतरिक्षयान पारंपरिक उपग्रहों की तुलना में सस्ते और प्रक्षेपित करने में आसान होते हैं, लेकिन उनके आकार में कई प्रणोदन प्रणालियों और अलग-अलग टैंकों के लिए बहुत कम जगह होती है। यदि किसी मिशन को तेज कक्षीय चालों और धीरे-धीरे होने वाले deep-space acceleration दोनों की जरूरत हो, तो इन क्षमताओं को एक compact platform में समेटना कठिन हो जाता है।

MIT का परिणाम संकेत देता है कि यह बाधा उतनी स्थिर नहीं हो सकती, जितनी पहले लगती थी। ASCENT नामक propellant को दोनों प्रणोदन मोड के लिए उपयोग करके, टीम यह दिखा रही है कि छोटे अंतरिक्षयान incompatible fuel architectures ढोए बिना अधिक लचीलापन हासिल कर सकते हैं।

एक ईंधन समीकरण कैसे बदलता है

रासायनिक और विद्युत प्रणोदन अलग-अलग समस्याओं को हल करते हैं। रासायनिक थ्रस्टर ईंधन को तेजी से जलाते हैं और शक्तिशाली थ्रस्ट पैदा करते हैं, इसलिए वे कुछ सेकंड में होने वाले तेज कक्षा परिवर्तन के लिए उपयोगी हैं। Electrospray thrusters बहुत धीमे होते हैं, लेकिन वे बेहद ईंधन-कुशल होते हैं और महीनों या वर्षों तक चलने वाले सटीक समायोजनों या दीर्घकालिक त्वरन के लिए उपयुक्त हैं।

अब तक, बहुत छोटे अंतरिक्षयान पर दोनों तरीकों का उपयोग करने का मतलब आम तौर पर अतिरिक्त जटिलता स्वीकार करना होता था। अलग प्रणोदन प्रणालियों के लिए आमतौर पर अलग ईंधन, भंडारण विधियां और सहायक हार्डवेयर चाहिए होते हैं। एक shoebox या carry-on bag के आकार वाले प्लेटफॉर्म पर यह बड़ी कीमत है।

रिपोर्ट में वर्णित सफलता ASCENT के गुणों से आती है, जिसका पूरा नाम Advanced SpaceCraft Energetic Non-Toxic propellant है। हाइड्राज़ीन के एक greener alternative के रूप में US Air Force ने इसे विकसित किया था, और मूल रूप से ASCENT रासायनिक थ्रस्टर्स के लिए बनाया गया था। लेकिन इसमें एक और विशेषता है जो इसे असामान्य बनाती है: यह एक ionic liquid है।

Ionic liquids ऐसे लवण हैं जो अंतरिक्ष के निर्वात में भी तरल बने रहते हैं, और यह दुर्लभ होने के साथ-साथ उपयोगी भी है। यह स्थिरता उन्हें electrospray propulsion के लिए उपयुक्त बनाती है, जहां आवेशित बूंदों या आयनों को तेज करके थ्रस्ट उत्पन्न किया जाता है। दूसरे शब्दों में, एक प्रणोदन मोड के लिए बनाए गए propellant ने एक छिपा हुआ दूसरा उपयोग भी पा लिया।

अनुकृत भारहीनता में विचार का परीक्षण

MIT टीम ने एक magnetic levitation thrust stand का उपयोग किया, जिसे अंतरिक्ष की भारहीनता का अनुकरण करने और ASCENT-ईंधन वाले electrospray thrusters के थ्रस्ट को मापने के लिए बनाया गया था। रिपोर्ट के अनुसार, इंजीनियरों ने हाइब्रिड अवधारणा का सफलतापूर्वक परीक्षण किया, यह दिखाते हुए कि वही ईंधन रासायनिक प्रणोदन की तेज-बल जरूरतों और विद्युत थ्रस्ट की दीर्घकालिक दक्षता दोनों का समर्थन कर सकता है।

लेख यह भी नोट करता है कि MIT की Space Propulsion Laboratory द्वारा बनाए गए चार electrospray flight thrusters NASA के आगामी Green Propulsion Dual Mode mission के लिए निर्धारित हैं। यह बात महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रयोगशाला विकास को वास्तविक अंतरिक्ष उड़ान के रास्ते से जोड़ती है। यह काम केवल सैद्धांतिक नहीं है। इसे ऐसे मिशन संदर्भ के लिए तैयार किया जा रहा है जिसमें इस अवधारणा का अधिक प्रत्यक्ष मूल्यांकन किया जा सके।

रिपोर्ट में Lunar Flashlight का उल्लेख है, जो ASCENT green propellant से संचालित एक कम लागत वाला CubeSat है और चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव पर बर्फ का मानचित्र बनाने के लिए डिजाइन किया गया है। यह उदाहरण छोटे मिशनों में green propellants की रणनीतिक अपील को और मजबूत करता है, जहां विषाक्तता, हैंडलिंग जटिलता और द्रव्यमान सीमाएं सभी महत्वपूर्ण हैं।

यह CubeSats के लिए क्या खोल सकता है

यदि कोई छोटा उपग्रह एक ईंधन लेकर भी उच्च-थ्रस्ट maneuvers और कुशल दीर्घकालिक प्रणोदन के बीच बदल सकता है, तो मिशन डिजाइनरों को ऐसे विकल्प मिलते हैं जो परंपरागत रूप से बड़े प्लेटफॉर्म तक सीमित थे। एक CubeSat संभावित रूप से orbital insertion कार्यों को अधिक आक्रामक तरीके से संभाल सकता है, फिर उसी onboard propellant family का उपयोग करके सटीक corrections या लंबे interplanetary cruises पर जा सकता है।

इसीलिए रिपोर्ट का headline-level दावा इतना आकर्षक है: thumbnail-sized thrusters अंततः CubeSats को Mars और उससे आगे पहुंचाने में मदद कर सकते हैं। यह भाषा आकांक्षी है, लेकिन तर्क स्पष्ट है। Interplanetary missions को दक्षता चाहिए, जबकि deployment और navigation के लिए अभी भी मजबूत thrust bursts की जरूरत हो सकती है। Dual-mode architecture छोटे अंतरिक्षयान की लागत और वे क्या हासिल कर सकते हैं, उसके बीच का अंतर कम कर सकती है।

आकर्षण केवल वैज्ञानिक नहीं है। कम लागत वाले, अधिक बहुमुखी प्रणोदन वाले अंतरिक्षयान विश्वविद्यालयों, छोटी कंपनियों और एक बड़े platform के बजाय कई छोटे missions में जोखिम वितरित करने की चाह रखने वाली एजेंसियों के लिए पहुंच बढ़ा सकते हैं।

ग्रीन प्रोपेलेंट भी कहानी का हिस्सा है

हाइड्राज़ीन के non-toxic alternative के रूप में ASCENT की भूमिका सिर्फ एक साइड नोट नहीं है। हाइड्राज़ीन लंबे समय से प्रभावी रहा है, लेकिन इसे संभालना बेहद खतरनाक माना जाता है। सुरक्षित propellants operational burdens कम कर सकते हैं और उन संगठनों के लिए mission possibilities खोल सकते हैं जो अत्यधिक विषैले ईंधनों से जुड़ी infrastructure overhead नहीं चाहते।

उस अर्थ में, MIT का काम अंतरिक्ष प्रणालियों के दो महत्वपूर्ण रुझानों के संगम पर है: miniaturization और greener propulsion। यह संयोजन शक्तिशाली है क्योंकि यह cost और practicality दोनों को संबोधित करता है। छोटे उपग्रह तभी वास्तव में transformative होंगे जब वे बड़े प्रणालियों की operational complexity को अपनाए बिना अधिक काम कर सकें।

रणनीतिक निहितार्थ वाला तकनीकी परिणाम

MIT के परीक्षणों का मतलब यह नहीं है कि हर CubeSat अचानक deep space की ओर जा रहा है। Flight validation, durability और mission integration अभी भी महत्वपूर्ण हैं, और आशाजनक demonstrations से routine deployment तक पहुंचने में engineering breakthroughs को समय लगता है। लेकिन यह अवधारणा एक वास्तविक bottleneck को सुरुचिपूर्ण उत्तर के साथ संबोधित करती है: एक ईंधन, दो प्रणोदन regimes, और छोटे अंतरिक्षयानों का एक कहीं अधिक सक्षम वर्ग।

यही वजह है कि यह काम अलग दिखता है। यह सिर्फ एक और incremental thruster refinement नहीं है। यह system-level simplification है, जो compact satellites के mission envelope को बढ़ा सकती है। कम लागत, अधिक distributed space infrastructure की ओर बढ़ रहे उद्योग के लिए, ऐसी simplification raw performance जितनी ही महत्वपूर्ण हो सकती है।

यदि आने वाला mission work इस अवधारणा की promise की पुष्टि करता है, तो परिणाम छोटे अंतरिक्षयानों की एक नई पीढ़ी हो सकती है, जिन्हें अब agility और endurance के बीच इतनी कठोर पसंद नहीं करनी पड़ेगी। CubeSats के लिए, यह ambition और reach दोनों में एक महत्वपूर्ण उन्नयन होगा।

यह लेख New Atlas की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.