ফিউশন রকেট ইঞ্জিনের পিছনে মহাকাশ অনুসন্ধানের একটি নতুন যুগ

2024 লেখক: Seth Attwood | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-16 15:59

নাসা এবং ইলন মাস্ক মঙ্গল গ্রহের স্বপ্ন দেখেন এবং মনুষ্যবাহী গভীর মহাকাশ অভিযান শীঘ্রই বাস্তবে পরিণত হবে। আপনি সম্ভবত অবাক হবেন, কিন্তু আধুনিক রকেট অতীতের রকেটের তুলনায় একটু দ্রুত উড়ে যায়।

দ্রুত স্পেসশিপগুলি বিভিন্ন কারণে আরও সুবিধাজনক, এবং ত্বরান্বিত করার সর্বোত্তম উপায় হল পারমাণবিক চালিত রকেটের মাধ্যমে। প্রচলিত জ্বালানি চালিত রকেট বা আধুনিক সৌর-চালিত বৈদ্যুতিক রকেটের তুলনায় তাদের অনেক সুবিধা রয়েছে, কিন্তু গত 40 বছরে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র মাত্র আটটি পারমাণবিক চালিত রকেট চালু করেছে।

যাইহোক, গত বছরে, পারমাণবিক মহাকাশ ভ্রমণ সংক্রান্ত আইন পরিবর্তিত হয়েছে এবং পরবর্তী প্রজন্মের রকেটের কাজ ইতিমধ্যেই শুরু হয়েছে।

গতি কেন প্রয়োজন?

মহাকাশে যেকোন ফ্লাইটের প্রথম পর্যায়ে একটি লঞ্চ ভেহিকেলের প্রয়োজন হয় - এটি জাহাজটিকে কক্ষপথে নিয়ে যায়। এই বড় ইঞ্জিনগুলি দাহ্য জ্বালানীতে চলে - এবং সাধারণত যখন রকেট উৎক্ষেপণের কথা আসে তখন সেগুলিকে বোঝানো হয়৷ তারা শীঘ্রই কোথাও যাচ্ছে না - যেমন মাধ্যাকর্ষণ শক্তি।

কিন্তু জাহাজটি যখন মহাকাশে প্রবেশ করে, তখন জিনিসগুলি আরও আকর্ষণীয় হয়ে ওঠে। পৃথিবীর মাধ্যাকর্ষণকে অতিক্রম করে গভীর মহাকাশে যেতে জাহাজের অতিরিক্ত ত্বরণ প্রয়োজন। এখানেই পারমাণবিক সিস্টেম খেলায় আসে। যদি মহাকাশচারীরা চাঁদের বাইরে কিছু অন্বেষণ করতে চান বা মঙ্গল গ্রহেরও বেশি কিছু অন্বেষণ করতে চান তবে তাদের তাড়াহুড়ো করতে হবে। মহাবিশ্ব বিশাল, এবং দূরত্বগুলি বরং বড়।

দূর-দূরত্বের মহাকাশ ভ্রমণের জন্য দ্রুতগতির রকেটগুলো ভালোভাবে উপযোগী হওয়ার দুটি কারণ রয়েছে: নিরাপত্তা এবং সময়।

মঙ্গল গ্রহে যাওয়ার পথে, নভোচারীরা খুব উচ্চ মাত্রার বিকিরণ, ক্যান্সার এবং বন্ধ্যাত্ব সহ গুরুতর স্বাস্থ্য সমস্যায় পরিপূর্ণ। রেডিয়েশন শিল্ডিং সাহায্য করতে পারে, কিন্তু এটি অত্যন্ত ভারী এবং মিশন যত দীর্ঘ হবে, তত বেশি শক্তিশালী শিল্ডিং প্রয়োজন হবে। অতএব, বিকিরণের মাত্রা কমানোর সর্বোত্তম উপায় হল আপনার গন্তব্যে দ্রুত পৌঁছানো।

কিন্তু ক্রু নিরাপত্তাই একমাত্র সুবিধা নয়। আমরা যত বেশি দূরের ফ্লাইট পরিকল্পনা করি, তত তাড়াতাড়ি আমাদের মনুষ্যবিহীন মিশনের ডেটা প্রয়োজন। ভয়েজার 2 নেপচুনে পৌঁছাতে 12 বছর লেগেছিল - এবং এটি উড়ে যাওয়ার সাথে সাথে এটি কিছু অবিশ্বাস্য ছবি তুলেছিল। ভয়েজারের আরও শক্তিশালী ইঞ্জিন থাকলে, এই ফটোগ্রাফ এবং ডেটা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের কাছে আরও আগে উপস্থিত হত।

তাই গতি একটি সুবিধা. কিন্তু পারমাণবিক ব্যবস্থা কেন দ্রুত?

আজকের সিস্টেম

মাধ্যাকর্ষণ শক্তি অতিক্রম করার পর, জাহাজটিকে অবশ্যই তিনটি গুরুত্বপূর্ণ দিক বিবেচনা করতে হবে।

খোঁচা- জাহাজটি কী ত্বরণ পাবে।

ওজন দক্ষতা- প্রদত্ত পরিমাণ জ্বালানির জন্য সিস্টেমটি কতটা থ্রাস্ট তৈরি করতে পারে।

নির্দিষ্ট শক্তি খরচ- প্রদত্ত পরিমাণ জ্বালানী কত শক্তি দেয়।

বর্তমানে, সবচেয়ে সাধারণ রাসায়নিক ইঞ্জিনগুলি হল প্রচলিত জ্বালানী-চালিত রকেট এবং সৌর-চালিত বৈদ্যুতিক রকেট।

রাসায়নিক প্রপালশন সিস্টেম অনেক জোর দেয়, কিন্তু বিশেষভাবে দক্ষ নয়, এবং রকেট জ্বালানি খুব বেশি শক্তি নিবিড় নয়। স্যাটার্ন 5 রকেট যা মহাকাশচারীদের চাঁদে নিয়ে গিয়েছিল তা টেকঅফের সময় 35 মিলিয়ন নিউটন শক্তি সরবরাহ করেছিল এবং 950,000 গ্যালন (4,318,787 লিটার) জ্বালানী বহন করেছিল। এর বেশিরভাগই রকেটটিকে কক্ষপথে নিয়ে যাওয়ার জন্য গিয়েছিল, তাই সীমাবদ্ধতাগুলি সুস্পষ্ট: আপনি যেখানেই যান না কেন, আপনার প্রচুর ভারী জ্বালানী দরকার।

বৈদ্যুতিক প্রপালশন সিস্টেম সোলার প্যানেল থেকে বিদ্যুৎ ব্যবহার করে থ্রাস্ট তৈরি করে। এটি অর্জনের সবচেয়ে সাধারণ উপায় হল আয়নগুলিকে ত্বরান্বিত করার জন্য একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ব্যবহার করা, উদাহরণস্বরূপ, হল ইন্ডাকশন থ্রাস্টারের মতো। এই ডিভাইসগুলি স্যাটেলাইটগুলিকে শক্তি দিতে ব্যবহৃত হয় এবং তাদের ওজন কার্যকারিতা রাসায়নিক সিস্টেমের তুলনায় পাঁচগুণ বেশি। কিন্তু একই সময়ে তারা অনেক কম থ্রাস্ট দেয় - প্রায় 3 নিউটন।এটি প্রায় আড়াই ঘন্টায় 0 থেকে 100 কিলোমিটার প্রতি ঘন্টা গাড়ির গতি বাড়াতে যথেষ্ট। সূর্য মূলত শক্তির একটি অতলবিহীন উৎস, কিন্তু জাহাজ যতই এর থেকে দূরে সরে যায়, ততই কম উপকারী।

পারমাণবিক ক্ষেপণাস্ত্রগুলি বিশেষভাবে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ হওয়ার কারণগুলির মধ্যে একটি হল তাদের অবিশ্বাস্য শক্তির তীব্রতা। পারমাণবিক চুল্লিতে ব্যবহৃত ইউরেনিয়াম জ্বালানীতে হাইড্রাজিনের চেয়ে 4 মিলিয়ন গুণ বেশি শক্তি রয়েছে যা একটি সাধারণ রাসায়নিক রকেট জ্বালানী। এবং কয়েক হাজার গ্যালন জ্বালানীর চেয়ে মহাকাশে কিছু ইউরেনিয়াম পাওয়া অনেক সহজ।

ট্র্যাকশন এবং ওজন দক্ষতা সম্পর্কে কি?

দুটি পারমাণবিক বিকল্প

মহাকাশ ভ্রমণের জন্য, প্রকৌশলীরা দুটি প্রধান ধরণের পারমাণবিক সিস্টেম তৈরি করেছেন।

প্রথমটি একটি থার্মোনিউক্লিয়ার ইঞ্জিন। এই সিস্টেমগুলি খুব শক্তিশালী এবং অত্যন্ত দক্ষ। তারা একটি ছোট পারমাণবিক ফিশন রিঅ্যাক্টর ব্যবহার করে - যেমন পারমাণবিক সাবমেরিনগুলির মতো - একটি গ্যাস (হাইড্রোজেনের মতো) গরম করতে। এই গ্যাস তারপর থ্রাস্ট প্রদানের জন্য রকেট অগ্রভাগের মাধ্যমে ত্বরান্বিত হয়। নাসার প্রকৌশলীরা গণনা করেছেন যে একটি থার্মোনিউক্লিয়ার ইঞ্জিন ব্যবহার করে মঙ্গল গ্রহে যাত্রা রাসায়নিক ইঞ্জিন সহ রকেটের চেয়ে 20-25% দ্রুত হবে।

ফিউশন ইঞ্জিন রাসায়নিক ইঞ্জিনের চেয়ে দ্বিগুণেরও বেশি কার্যকর। এর মানে হল যে তারা একই পরিমাণ জ্বালানির জন্য দ্বিগুণ থ্রাস্ট সরবরাহ করে - 100,000 নিউটন থ্রাস্ট পর্যন্ত। এটি প্রায় এক সেকেন্ডের এক চতুর্থাংশের মধ্যে গাড়িটিকে 100 কিলোমিটার প্রতি ঘণ্টা গতিতে ত্বরান্বিত করতে যথেষ্ট।

দ্বিতীয় সিস্টেমটি একটি পারমাণবিক বৈদ্যুতিক রকেট ইঞ্জিন (NEPE)। এগুলোর কোনোটিই এখনো তৈরি করা হয়নি, তবে ধারণাটি হল বিদ্যুৎ উৎপাদনের জন্য একটি শক্তিশালী ফিশন রিঅ্যাক্টর ব্যবহার করা, যা তখন হল মোটরের মতো একটি বৈদ্যুতিক প্রপালশন সিস্টেমকে শক্তি দেবে। এটি খুব কার্যকর হবে - একটি ফিউশন ইঞ্জিনের চেয়ে প্রায় তিনগুণ বেশি কার্যকর। যেহেতু একটি পারমাণবিক চুল্লির শক্তি প্রচুর, একই সময়ে বেশ কয়েকটি পৃথক বৈদ্যুতিক মোটর কাজ করতে পারে এবং থ্রাস্ট শক্ত হয়ে উঠবে।

পারমাণবিক রকেট মোটর সম্ভবত অত্যন্ত দীর্ঘ-পাল্লার মিশনের জন্য সর্বোত্তম পছন্দ: তাদের সৌর শক্তির প্রয়োজন হয় না, খুব দক্ষ এবং তুলনামূলকভাবে উচ্চ থ্রাস্ট প্রদান করে। কিন্তু তাদের সমস্ত প্রতিশ্রুতিশীল প্রকৃতির জন্য, পারমাণবিক শক্তি চালনা সিস্টেমে এখনও প্রচুর প্রযুক্তিগত সমস্যা রয়েছে যা কার্যকর করার আগে সমাধান করতে হবে।

কেন এখনও পারমাণবিক শক্তি চালিত ক্ষেপণাস্ত্র নেই?

1960 এর দশক থেকে থার্মোনিউক্লিয়ার ইঞ্জিনগুলি অধ্যয়ন করা হয়েছে, তবে তারা এখনও মহাকাশে উড়ে যায়নি।

1970-এর দশকের সনদের অধীনে, প্রতিটি পারমাণবিক মহাকাশ প্রকল্প আলাদাভাবে বিবেচনা করা হয়েছিল এবং সরকারী সংস্থার এবং স্বয়ং রাষ্ট্রপতির অনুমোদন ছাড়া আরও এগিয়ে যেতে পারে না। পারমাণবিক ক্ষেপণাস্ত্র ব্যবস্থায় গবেষণার জন্য তহবিলের অভাবের সাথে, এটি মহাকাশে ব্যবহারের জন্য পারমাণবিক চুল্লিগুলির আরও বিকাশকে বাধাগ্রস্ত করেছে।

তবে 2019 সালের আগস্টে ট্রাম্প প্রশাসন একটি রাষ্ট্রপতি স্মারকলিপি জারি করার সময় এটি সবই পরিবর্তিত হয়েছিল। পারমাণবিক উৎক্ষেপণের সর্বাধিক সুরক্ষার উপর জোর দেওয়ার সময়, নতুন নির্দেশনা এখনও জটিল আন্তঃ-এজেন্সি অনুমোদন ছাড়াই কম পরিমাণে তেজস্ক্রিয় উপাদান সহ পারমাণবিক মিশনের অনুমতি দেয়। NASA-এর মতো একটি পৃষ্ঠপোষক সংস্থার দ্বারা নিশ্চিত করা যে মিশনটি নিরাপত্তা সুপারিশ মেনে চলছে তা যথেষ্ট। বড় পারমাণবিক মিশনগুলি আগের মতো একই পদ্ধতির মধ্য দিয়ে যায়।

নিয়মের এই সংশোধনের পাশাপাশি, নাসা 2019 সালের বাজেট থেকে থার্মোনিউক্লিয়ার ইঞ্জিনের উন্নয়নের জন্য $100 মিলিয়ন পেয়েছে। ডিফেন্স অ্যাডভান্সড রিসার্চ প্রজেক্টস এজেন্সি পৃথিবীর কক্ষপথের বাইরে জাতীয় নিরাপত্তা কার্যক্রমের জন্য একটি থার্মোনিউক্লিয়ার স্পেস ইঞ্জিনও তৈরি করছে।

60 বছরের স্থবিরতার পরে, এটি সম্ভব যে একটি পারমাণবিক রকেট এক দশকের মধ্যে মহাকাশে যাবে। এই অবিশ্বাস্য অর্জন মহাকাশ অনুসন্ধানের এক নতুন যুগের সূচনা করবে। মানুষ মঙ্গল গ্রহে যাবে, এবং বৈজ্ঞানিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা পুরো সৌরজগত এবং তার বাইরেও নতুন আবিষ্কারের দিকে নিয়ে যাবে।