நாசாவின் உயர்சக்தி லித்தியம்-பிளாஸ்மா த்ரஸ்டர், ஆழ்விண்வெளிப் பயணத்துக்கான வேறொரு பாதையை சுட்டிக்காட்டுகிறது

இன்றைய அயன் என்ஜின்களுக்கு மீறிய பெரிய பணிகளுக்கு மின்சார இயக்கம் முன்னேறலாம்

நாசாவின் ஜெட் ப்ரொபல்ஷன் லேபரட்டரி, மின்சார இயக்கத்தை விண்வெளிப் பயணத்தின் இன்னும் பேராசைமிக்க வகுப்புக்குத் தள்ளக்கூடிய புதிய magnetoplasmadynamic, அல்லது MPD, த்ரஸ்டரை முன்னெடுத்து வருகிறது. மூலத் தகவலில் விவரிக்கப்பட்டுள்ள இந்த தொழில்நுட்பம் 120 கிலோவாட் வரை சக்தியில் இயங்குகிறது, இது நாசாவின் Psyche விண்கலத்தில் பறக்கும் மின்சார த்ரஸ்டர்களின் அளவைக் காட்டிலும் சுமார் 25 மடங்கு அதிகம். அதனால் மனிதர்கள் ஏமாற்றமின்றி சென்று விடுவார்கள் என்பதல்ல, ஆனால் விண்வெளிப் பயணத்தின் கடினமான பொறியியல் பிரச்சினைகளில் ஒன்றில் இது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க படி: மிக அதிக இரசாயன எரிபொருளை சுமக்காமல், கனமான விண்கலங்களை பரந்த தூரங்களில் திறம்பட நகர்த்துவது எப்படி?

மின்சார இயக்கத்தின் ஈர்ப்பு பல ஆண்டுகளாகவே புரிந்துகொள்ளப்பட்டுள்ளது. எரிதலுக்குப் பதிலாக, மின்சார த்ரஸ்டர்கள் மின்சக்தியைப் பயன்படுத்தி புரொப்பலண்டை அயனமாக்கி, மின்காந்த புலங்கள் மூலம் அதைக் வேகப்படுத்துகின்றன. இதன் விளைவு குறைந்த தள்ளல், ஆனால் அபாரமான திறன். மூல உரை கூறுவதுபோல, மின்சார த்ரஸ்டர்கள் இரசாயன ராக்கெட்டுகளை விட சுமார் 90% குறைவான எரிபொருளைப் பயன்படுத்துகின்றன. நீண்ட காலம் தொடர்ச்சியான வேகம் அதிக வேகமாக மாறும் ஆழ்விண்வெளிப் பணிகளுக்கு அவை கவர்ச்சிகரமானவை என்பதற்கான காரணங்களில் இதுவும் ஒன்று.

மனிதர்கள் பயணிக்கும் ஆழ்விண்வெளிப் பணிகளுக்கு தற்போதைய மின்சார த்ரஸ்டர்கள் ஏன் போதாது

கட்டமைப்பில் குறை இல்லை, அளவில்தான் குறை உள்ளது. பாரம்பரிய மின்சார இயக்கம், ஆண்டுகள் முழுவதும் மெதுவாக வேகப்படுத்திக் கொள்ள முடியும் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய விண்கலங்களுக்கு நன்றாக வேலை செய்கிறது. மூலப் பொருளில் Psyche இப்போது உள்ள குறிப்பு புள்ளியாக உள்ளது. இது 2023ல் ஏவப்பட்டது, இன்னும் வேகம் அதிகரித்துக்கொண்டிருக்கிறது, மேலும் செவ்வாய் கோளின் அருகே சமீபத்தில் கடந்தது; அதன் இறுதி உயர்ந்த வேகத்தை நோக்கி பயணித்தபோது, 12,000 மைல்கள்/மணிக்கு சற்று அதிகமான வேகத்தில் இருந்தது.

அந்த செயல்திறன் பாராட்டத்தக்கது, ஆனால் அதுவே வரம்பையும் காட்டுகிறது. மெதுவான, திறமையான வேகமூட்டல் நீண்ட கால அட்டவணையுள்ள ரோபோ பணிகளுக்கு பயனுள்ளது. ஆனால் விண்வெளி வீரர்கள், உயிர் ஆதரவு அமைப்புகள், பொருட்கள், கவசம், மற்றும் பணித் தளவாடங்களை இடையக கோளத் தூரங்களில் எடுத்துச் செல்ல அதுவே எளிதில் பொருந்தாது. மனிதர்கள் பயணிக்கும் வாகனம், இன்றைய அறிவியல் பணிகளில் பயன்படும் அயன் அமைப்புகளை விட கணிசமாக அதிக தள்ளல் மற்றும் சக்தி தேவைப்படும்.

அந்த இடத்தில்தான் JPL-ன் அறிவிக்கப்பட்ட முன்னேற்றம் முக்கியமாகிறது. 120 kW-ல் இயங்கும் MPD த்ரஸ்டர், மின்சார இயக்கத்தின் எரிபொருள் திறனைத் தக்கவைத்துக்கொண்டே, அதை மேலும் திறன் மிக்க சக்தி வகைக்குக் கொண்டு செல்ல முயற்சிப்பதைச் சுட்டுகிறது. இந்த அளவாக்கத்தை நடைமுறைப்படுத்த முடிந்தால், மென்மையான ஆழ்விண்வெளி probeகளுக்கும் பெரிய பணி அமைப்புகளுக்கும் இடையிலான இடைவெளியின் ஒரு பகுதியை அது மூடக்கூடும்.

MPD த்ரஸ்டரை வேறுபடுத்துவது என்ன

வழங்கப்பட்ட மூலத்தில் இந்த தொழில்நுட்பம் லித்தியம்-பிளாஸ்மா மின்சார த்ரஸ்டர் என விவரிக்கப்படுகிறது. பொதுவாக, MPD என்ஜின்கள் புரொப்பலண்டை பிளாஸ்மாவாக மாற்றி, அதை மின்காந்த முறையில் வேகப்படுத்தி தள்ளலை உருவாக்குகின்றன. இம்முறை, கோட்பாட்டில், இன்றைய விண்கலங்களில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் சிறிய மின்சார இயக்க அமைப்புகளை விட அதிக சக்தி நடவடிக்கையை ஆதரிக்க முடியும்.

வாக்குறுதி எளிமையானது: அதிக சக்தி என்றால் அதிக பயனுள்ள தள்ளல், மேலும் அதிக பயனுள்ள தள்ளல் என்றால் சிறிய வேகமூட்டலுக்காக ஆண்டுகள் காத்திருக்க முடியாத பணிகளுக்கும் மின்சார இயக்கம் பொருத்தமாகிவிடுகிறது. சவால், விண்வெளி பொறியியலில் எப்போதும் போல, ஆய்வக முன்னேற்றத்தை நம்பகமான, பறக்கத் தயாரான அமைப்பாக மாற்றுவதுதான்; அது ஏற்றுக்கொள்ள முடியாத வெப்ப, பொருள், அல்லது சக்தி அமைப்பு பாதிப்புகள் இல்லாமல் நீண்ட காலம் இயங்க வேண்டும்.

மூல உரை, அந்த பிரச்சினைகள் தீர்ந்துவிட்டன என்று கூறவில்லை. ஆனால் JPL, மின்சார த்ரஸ்டர்களை இன்னும் கடுமையான நிலைக்கு உயர்த்துவதில் முக்கியமான கட்டத்தை எட்டியுள்ளது என்பதை அது தெளிவாக காட்டுகிறது. விண்வெளி இயக்கத்தில், சக்தி அளவை உயர்த்துவது வெறும் அலங்கார மேம்பாடு அல்ல; அது சிறப்பு ரோபோ பணிகளுக்கே பொருத்தமான தொழில்நுட்பத்தையும், மிகப் பெரிய இலக்குகளை ஆதரிக்கக் கூடிய தொழில்நுட்பத்தையும் பிரிக்கும் வேறுபாடு.

செவ்வாய் தொடர்பு உண்மையானது, ஆனால் இன்னும் மறைமுகம்

மனிதப் பணிகளை மையமாக வைத்து எழுதப்பட்ட இந்த கட்டுரையை உடனடி வாக்குறுதியாக அல்ல, திசைநோக்காகப் படிக்க வேண்டும். மூலமே சொல்வது போல, யாரும் விரைவில் செவ்வாய்க்கு செல்லப் போவதில்லை. அந்த எச்சரிக்கை சரியானதே. ஆழ்விண்வெளி போக்குவரத்து என்பது இயக்கமட்டுமல்ல; கதிர்வீச்சு தாக்கம், பணிக் காலம், விண்வெளி மின் உற்பத்தி, வாழ்விடம் அமைப்புகள், நம்பகத்தன்மை, மற்றும் ஏவுதல் பொருளாதாரம் ஆகியவையும் அடங்கும். சிறந்த த்ரஸ்டர் அந்த புதிரின் ஒரு பகுதியை மட்டுமே தீர்க்கிறது.

இருந்தாலும், இயக்கமே முக்கிய கட்டுப்பாடாக உள்ளது. இரசாயன ராக்கெட்டுகள் சக்திவாய்ந்தவை, ஆனால் அவை எரிபொருளை விரைவாகச் செலவழித்து, கடுமையான நிறைச் சுமையை ஏற்படுத்துகின்றன. பணி எவ்வளவு கனமாக இருக்கிறதோ, அந்த பரிமாற்றச் சுமை அதքանவே கடுமையாகிறது. மின்சார இயக்கம் இதற்கு எதிர்மாறான சுயவிவரத்தை வழங்குகிறது: அற்புதமான திறன், ஆனால் வழக்கமாக மிகக் குறைந்த தள்ளல். உயர்சக்தி MPD அமைப்புகள் ஈர்க்கக்கூடியவை, ஏனெனில் அவை சமநிலையை மாற்ற முயற்சிக்கின்றன; இதன் மூலம் முழுவதும் இரசாயனத்திற்கே சார்ந்ததல்லாத அல்லது இன்றைய குறைந்த தள்ளல் மின்சார அமைப்புகளுக்கே மட்டுப்படாத கட்டமைப்புகளை உருவாக்கலாம்.

செவ்வாயைத் தாண்டியும் இது ஏன் முக்கியம்

மனிதப் பயன்பாட்டுக்கு முன்பே, மேம்பட்ட உயர்சக்தி மின்சார இயக்கம் ரோபோ ஆய்வு, சரக்கு போக்குவரத்து, மற்றும் சிஸ்லூனார் மற்றும் ஆழ்விண்வெளி சூழல்களில் நீண்ட கால பணிகளை மாற்றக்கூடும். அதிக திறனுள்ள மின்சார என்ஜின் அதிகமான பayloadகள், சில பணி வடிவமைப்புகளுக்கு வேகமான பயணப் பாதைகள், அல்லது பூமியின் வளிமண்டலத்தை விட்டு வெளியேறிய பிறகு மேலும் நெகிழ்வான விண்கல செயல்பாடுகள் ஆகியவற்றை ஆதரிக்கலாம்.

அது, பணி திட்டமிடுபவர்கள் நிஜமாகக் கருதும் அளவையும் மாற்றக்கூடும். தொழில்நுட்பங்கள் பெரும்பாலும் விண்வெளி வீரர்களை அடையும் முன்பே விண்வெளி மூலோபாயத்தை மாற்றுகின்றன. ஒரு இயக்க முன்னேற்றம், பayload முன்னறிவிப்புகள், விண்கல நிறை பட்ஜெட்டுகள், மற்றும் தொலை இலக்குகளுக்குச் செல்வதற்கான பொருளாதாரம் ஆகியவற்றை மாற்ற முடியும். MPD அமைப்புகள் தொடர்ந்து மேம்பட்டால், தற்போதைய அயன் த்ரஸ்டர்கள் பயனுள்ள அளவில் ஆதரிக்க முடியாத வாய்ப்புகளை அவை திறக்கக்கூடும்.

கவனிக்கத் தக்க இயக்க மைல்கல்

மூலப் பொருளிலிருந்து பெறப்படும் மிக வலுவான கருத்து, செவ்வாய் பிரச்சினை தீர்ந்துவிட்டது என்பதல்ல. அதிகரிக்கும் அளவு மற்றும் தூரம் கொண்ட விண்வெளிப் பணிகளில் அதிக முக்கியத்துவம் பெறக்கூடிய ஒரு இயக்க வகையில் நாசா தொடர்ந்து தள்ளுகிறது என்பதே. 120 kW மின்சார த்ரஸ்டர், குறிப்பாக JPL அதை ஒரு முன்னேற்றமாக முன்வைக்கும் நிலையில், மின்சார இயக்கத்தின் பாத்திரத்தை நீண்ட காலமாக கட்டுப்படுத்தி வந்த துறையில் முன்னேற்றத்தைச் சுட்டிக்காட்டுகிறது.

விண்வெளிப் பயணத்தில், முன்னேற்றங்கள் பெரும்பாலும் ஆண்டுகள் முழுவதும் உதவும் தொழில்நுட்பங்களாக இருந்தபின் தான் பணி தலைப்புகளாக மாறுகின்றன. இந்த முன்னேற்றம் அந்த முறைப்படியே பொருந்துகிறது. உயர்சக்தி லித்தியம்-பிளாஸ்மா இயக்கம் நீடித்தும் அளவுபடுத்தக்கூடியதுமானதாக நிரூபித்தால், அது தானாக முதல் செவ்வாய் பயணத்தைச் செய்யாது; ஆனால் அடுத்த தலைமுறை ஆழ்விண்வெளி வாகனங்கள் எப்படி வடிவமைக்கப்படுகின்றன என்பதை நிர்ணயிக்க உதவக்கூடும்.

இந்த கட்டுரை Jalopnik செய்தியைக் கொண்டு எழுதப்பட்டது. மூல கட்டுரையைப் படிக்கவும்.