जापान में डॉ. ले थी क्विन ट्रांग और वैज्ञानिकों ने अंतरिक्षयानों और उपग्रहों की सतह की सुरक्षा के लिए पदार्थों पर ऊष्मा प्रवाह को कम करने की विधि खोजी है।
यह शोध ड्यू टैन विश्वविद्यालय के उन्नत प्रौद्योगिकी अनुसंधान एवं विकास संस्थान के डॉ. ट्रांग और जापान के प्रोफेसरों द्वारा नेचर पत्रिका में प्रकाशित किया गया था। शोधकर्ताओं ने कहा कि इलेक्ट्रॉन और आयन फ्लक्स की ऊष्मा को कम करना महत्वपूर्ण मुद्दों में से एक है, जो उपग्रहों और अंतरिक्ष यान की सतह की सुरक्षा में योगदान देता है।
वीएनएक्सप्रेस से बात करते हुए, डॉ. ट्रांग ने बताया कि जब इलेक्ट्रॉन और आयन उच्च तापमान पर होते हैं, तो वे आसानी से गति करते हैं और धातु की सतह से टकराते हैं। परिणामस्वरूप, धातु की सतह नष्ट हो सकती है। शोध दल ने हीटिंग तार से प्रवाहित विद्युत धारा द्वारा उत्पन्न एक बाह्य चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग किया। कणों और ऊष्मा प्रवाह पर हीटिंग तार के प्रभाव को निर्धारित करने के लिए दो स्थानिक आयामों और वेग के तीन निर्देशांकों का उपयोग करके, एक छोटे से क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों और आयनों सहित एक प्लाज्मा प्रवाह मॉडल स्थापित किया गया था।
निर्वात में सीमित प्लाज़्मा का अनुकरण। चित्र: शोध दल
डॉ. ट्रांग ने कहा कि टोकामक के किनारे पर प्लाज्मा कणों की गति का अनुकरण करते समय, टीम ने पाया कि चुंबकीय क्षेत्र ऊष्मा प्रवाह की दिशा और तीव्रता को बदल सकते हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन और आयन चुंबकीय रेखाओं के चारों ओर गति करते हैं। विशेष रूप से, संकेंद्रित चुंबकीय क्षेत्र (केंद्रीय क्षेत्र में अधिकतम परिमाण वाले और केंद्र से दूर क्षेत्र में तेज़ी से घटते चुंबकीय क्षेत्र) चुंबकीय दर्पण बनाने की क्षमता रखते हैं। ये दर्पण अधिकांश प्लाज्मा कणों को गति करते समय उन्हें बनाए रखने में मदद करते हैं और केवल उन कणों को बाहर जाने देते हैं जिनका वेग दर्पण से बाहर निकलने के लिए पर्याप्त हो। इसलिए, धातु की सतह से टकराने से पहले उच्च-ऊर्जा कणों का प्रवाह कम हो जाता है।
अध्ययन में हीटिंग वायर के उपयोग की व्याख्या करते हुए, समूह ने कहा कि तार द्वारा निर्मित चुंबकीय क्षेत्र तार से दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होता है। तार जितना दूर होगा, चुंबकीय क्षेत्र उतना ही कम होगा। दूसरे शब्दों में, तार एक संकेंद्रित चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न कर सकता है। विद्युत किरणों का उपयोग उपकरण प्रणाली की चुंबकीय क्षेत्र संरचना को बदल सकता है, जिससे कण प्रवाह की दिशा प्रभावित होती है। गहन शोध के बाद, समूह इस निष्कर्ष पर पहुँचा कि विद्युत किरणों का उपयोग करने पर धातु की सतह पर उच्च ऊष्मा प्रवाह काफ़ी कम हो जाता है।
क्रू ड्रैगन अंतरिक्ष यान अपनी सतह की सुरक्षा के लिए उन्नत सामग्रियों का उपयोग करता है। फोटो: स्पेसएक्स।
डॉ. ट्रांग का मानना है कि शोध के परिणाम महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं और धातु की सतहों पर उच्च-ऊर्जा कणों के प्रवाह को कम करने में एक संभावित उम्मीदवार बन सकते हैं, जिससे उपग्रहों और अंतरिक्ष यान की सतहों को उच्च-ऊर्जा आयन और इलेक्ट्रॉन प्रवाह से बचाने में मदद मिल सकती है। वह आशावादी रूप से भविष्यवाणी करती हैं कि इस शोध पद्धति को जल्द ही व्यवहार में लागू किया जाएगा। डॉ. ट्रांग ने कहा, "समूह प्रस्तावित पद्धति को व्यवहार में लाने से पहले इसकी व्यवहार्यता का और अध्ययन करेगा।"
अंतरिक्ष यान और उपग्रहों के लिए नई सामग्री और सतह सुरक्षा समाधान खोजने के लिए कई वैज्ञानिक अनुसंधान कर रहे हैं। विशेष रूप से, नासा ने कार्बन फाइबर सामग्री से ढकी एक ऊष्मा ढाल का उपयोग किया है जो मंगल ग्रह पर मनुष्यों को ले जाने वाले अंतरिक्ष यान को पृथ्वी पर लौटते समय जलने से बचाने के लिए छीली जा सकती है।
2021 में, चीनी शोधकर्ताओं ने एक नए प्रकार की डबल-लेयर पॉलीमाइड नैनोकम्पोजिट फिल्म विकसित की, जिसका उपयोग अंतरिक्ष यान की बाहरी सतहों की अधिक प्रभावी ढंग से सुरक्षा के लिए किया जा सकता है।
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