उन्नत सौर पालों पर अनुसंधान के लिए नासा

पृथ्वी छोड़ने वाले सौर सेल के कलाकार की अवधारणा। विकसित किया जा रहा एक नया प्रकार का सौर पाल मेटामेट्रीस का उपयोग कर सकता है - मेटा एक ग्रीक शब्द से परे है जिसका अर्थ है - पिछले डिजाइनों की तुलना में अधिक ऊर्जा और अधिक ऊर्जा। नासा के माध्यम से छवि।

पूरे सौर मंडल में यात्रा करने का सबसे अच्छा तरीका क्या है, या उससे भी आगे? पारंपरिक रॉकेटों का इस्तेमाल बेशक अब दशकों से किया जा रहा है, लेकिन इसके क्या विकल्प हैं? एक रोमांटिक संभावना है कि पहले से ही कुछ उत्साहजनक परीक्षण के परिणाम सौर पाल हैं । एक सौर पाल अंतरिक्ष यान में बड़े, पतले "पाल" या झिल्ली शामिल होते हैं जो सौर विकिरण दबाव का उपयोग करते हैं - यह सब कुछ आगे सूरज की रोशनी से एक मिनट का दबाव - जहाज को आगे बढ़ाने के लिए। तकनीक उस तरीके की याद दिलाती है जिसमें पुराने नौकायन जहाजों ने महासागरों की यात्रा के लिए हवा का इस्तेमाल किया था।

अब, नासा सौर पालों के लिए एक नई अवधारणा को वित्त पोषित कर रहा है, एक वह जो चिंतनशील पालों के बजाय विवर्तनिक पाल का उपयोग करता है, जैसा कि अब तक इस्तेमाल की गई तकनीक है। 24 अप्रैल, 2019 को रोचेस्टर इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (आरआईटी) द्वारा घोषित किए जाने के अनुसार, नासा अगले दो वर्षों में विचलित सौर पालों की व्यवहार्यता का पता लगाने के लिए प्रोफेसर ग्रोवर स्वार्टलैंडर को अपने नासा इनोवेटिव एडवांस्ड कॉन्सेप्ट्स (NIAC) कार्यक्रम के माध्यम से द्वितीय चरण का पुरस्कार प्रदान कर रहा है। । द्वितीय चरण के तहत पुरस्कार दो साल के अध्ययन के लिए $ 500, 000 के बराबर हो सकते हैं, चरण I के लिए $ 125, 000 की तुलना में। जैसा कि स्वार्टलैंडलैंड ने कहा:

हम अंतरिक्ष यात्रा के एक नए युग की शुरुआत कर रहे हैं जो बड़े, पतले पाल झिल्लियों पर सौर विकिरण दबाव का उपयोग करता है। पिछले 100 वर्षों का पारंपरिक विचार यह है कि एक परावर्तक सेल का उपयोग किया जाए, जैसे कि एक पतली बहुलक पर धातु की कोटिंग और आप इसे अंतरिक्ष में उलझाते हैं, लेकिन आपको विवर्तन के नियम के आधार पर भी एक बल मिल सकता है। एक चिंतनशील पाल की तुलना में, हमें लगता है कि एक विवर्तनशील पाल अधिक कुशल हो सकता है और सूर्य की गर्मी का बेहतर सामना कर सकता है। ये पाल पारदर्शी होते हैं इसलिए ये सूरज से बहुत अधिक गर्मी को अवशोषित नहीं करते हैं, और हमारे पास गर्मी प्रबंधन की समस्या नहीं होगी जैसा कि आप धातु की सतह के साथ करते हैं।

RIT के ग्रोवर स्वार्टलैंडर ने पिछले महीने शिकागो म्यूजियम ऑफ साइंस एंड इंडस्ट्री में नासा इन्वेंटिव जीनियस व्याख्यान श्रृंखला में विचलित सौर पालों पर अपने काम पर चर्चा की। जेबी स्पेक्टर / संग्रहालय विज्ञान और उद्योग (एमएसआई) के माध्यम से छवि।

एक अन्य प्लेट में एक छोटे परिपत्र छिद्र से गुजरने के बाद एक प्लेट पर बने लाल लेजर बीम का विवर्तन पैटर्न। विकिपीडिया / विस्की / सीसी बाय-एसए 3.0 के माध्यम से छवि।

विवर्तन में, एक तरंग (प्रकाश या अन्यथा) एक वस्तु या बाधा के चारों ओर थोड़ा मुड़ा हुआ है - या एक छिद्र के माध्यम से - जिसे एपर्चर कहा जाता है - बजाय प्रतिबिंब में, वस्तु को उछालने के बजाय। एक उदाहरण एक सामान्य सीडी है। डिस्क पर बारीकी से फैला खांचे एक विवर्तन के रूप में कार्य करते हैं grating that एक इंद्रधनुष प्रभाव बनाता है जिसे डिस्क को देखते समय देखा जा सकता है। क्रेडिट कार्ड पर होलोग्राम एक और उदाहरण है।

सौर सेल जो स्वार्टलैंडर विकसित करना चाहता है, वह मेटामेट्रिक्स से बनी ऑप्टिकल फिल्मों का उपयोग करके इसी तरह का परिणाम प्राप्त करना चाहता है, जिसे स्मार्ट सामग्रियों के रूप में भी जाना जाता है। ये उन सामग्रियों को बढ़ाने के लिए इंजीनियर हैं, जो उन सामग्रियों के स्वाभाविक रूप से पाए जाने वाले संस्करणों में नहीं पाए जाते हैं। इससे न केवल पाल का द्रव्यमान कम होगा, बल्कि पाल यांत्रिक स्टीयरिंग के बजाय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक लेजर बीम स्टीयरिंग का उपयोग करेंगे। इससे पाल भी टूटने के लिए अधिक कुशल और कम संवेदनशील होगा। सौर पाल पर, विवर्तन ग्रेटिंग संरचनाओं के भीतर सौर ऊर्जा को फंसाने के लिए मेटामेट्रिक्स का उपयोग किया जा सकता है, जो प्रकाश की समान मात्रा से बहुत अधिक ऊर्जा काटा जा सकेगा।

विवर्तनशील रोशनी की एक अधिक कलात्मक प्रस्तुति। नासा के माध्यम से छवि।

सौर पालों का उपयोग करते हुए, एक अंतरिक्ष यान कहां जा सकता है? एक शुरुआती कदम के रूप में, स्वार्टलैंडर ने अपने घरेलू तारे के 360 डिग्री के दृश्य को प्राप्त करने के लिए सूर्य के चारों ओर एक बेड़ा लगाया, जो पहले कभी नहीं हुआ। चूंकि वे सूरज की गर्मी को पारंपरिक सौर पालों से बेहतर तरीके से झेल सकते थे, इसलिए उन्हें सूर्य के ध्रुवों के पास भी रखा जा सकता था। अगले पांच वर्षों के भीतर प्रदर्शन मिशन के लिए स्वार्टलैंडर उम्मीद कर रहा है:

नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज लगातार अधिक मिशनों के लिए कह रहा है जो सूर्य के भौतिकी को समझने में मदद करेगा, और यह उस का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हो सकता है।

अभी, पार्कर सोलर प्रोब, एक परिष्कृत, लेकिन अभी भी "पुराने स्कूल" तरह की रोबोट जांच है, जो सूर्य के चारों ओर कक्षाओं की एक श्रृंखला बना रहा है, प्रत्येक कक्षा के साथ करीब हो रहा है। यह पहले किसी भी अन्य अंतरिक्ष यान की तुलना में सूर्य के बहुत करीब पहुंच जाएगा, लेकिन फिर भी यह सीमित रहेगा कि यह कितना करीब पहुंच सकता है।

विकसित की जा रही इस नई तरह की सौर पाल पार्कर सोलर प्रोब की तुलना में सूरज के करीब भी पहुंच सकती है और लंबे समय तक वहां रह सकती है, हमारे तारे का अधिक विस्तार से अध्ययन करने का एक अनूठा अवसर जो पहले कभी संभव हो सका है।

सौर पाल तकनीक सिर्फ 18 नई "संभावित क्रांतिकारी अंतरिक्ष तकनीक अवधारणाओं" में से एक है, जिसमें नासा निवेश कर रहा है। अन्य अवधारणाओं में स्मार्टसूट, सॉफ्ट-रोबोटिक्स के साथ एक बुद्धिमान स्पेससूट डिज़ाइन, अति-विशिष्ट गतिविधि के लिए आत्म-चिकित्सा त्वचा और डेटा संग्रह शामिल है। इंटरस्टेलर फ्लाई-बाय के लिए वातावरण और पावर, इंटरस्टेलर मिशन को सक्षम करने के लिए अल्ट्रा-लघु जांच से एक नए प्रकार की बिजली की कटाई।

नासा के पार्कर सोलर प्रोब वर्तमान में सूर्य की करीब उड़ने वाली परिक्रमा कर रहे हैं, लेकिन नए प्रकार के सौर सेल की कल्पना भी करीब हो सकती है। नासा / जॉन्स हॉपकिन्स एपीएल / स्टीव ग्रिबेन के माध्यम से छवि।

जिम रेउटर के अनुसार, नासा के अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी मिशन निदेशालय के कार्यकारी सहयोगी प्रशासक:

हमारा NIAC कार्यक्रम दूरदर्शी विचारों का पोषण करता है जो क्रांतिकारी प्रौद्योगिकियों में निवेश करके भविष्य के NASA मिशनों को बदल सकता है। हम नई तकनीक के साथ अंतरिक्ष अन्वेषण की सीमाओं को धकेलने में हमारी मदद करने के लिए अमेरिका के इनोवेटर्स को देखते हैं।

NIAC अवधारणाएँ अत्याधुनिक विचार हैं, हालाँकि वहाँ से बहुत दूर नहीं हैं । एनआईएसी कार्यक्रम के कार्यकारी अधिकारी जेसन डेरलेथ ने कहा:

NIAC विज्ञान कथा के किनारे पर जाने के बारे में है, लेकिन खत्म नहीं हुआ है। हम उच्च प्रभाव प्रौद्योगिकी अवधारणाओं का समर्थन कर रहे हैं जो बदल सकते हैं कि हम सौर प्रणाली के भीतर और उससे आगे कैसे खोज सकते हैं।

अगर ये नई सौर पाल तकनीकें वास्तविकता बन जाती हैं, तो वे सौर मंडल में ग्रहों, चंद्रमाओं और अन्य पिंडों की रोबोट की खोज में क्रांतिकारी बदलाव लाने में मदद कर सकते हैं, और शायद एक दिन एक दूसरे स्टार के लिए एक फ़ोल्डर यात्रा भी करते हैं।

निचला रेखा: अब परीक्षण की जा रही नई विवर्तनिक तकनीक सौर पाल जांच में क्रांतिकारी बदलाव ला सकती है, जिससे वे सूर्य के करीब लटकने पर भी मजबूत और अधिक कुशल बन सकते हैं।

वाया रोचेस्टर इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी