মহাকাশে পারমাণবিক শক্তি। পারমাণবিক ত্বরণ impulses
মহাকাশযানকে চালিত করতে পারমাণবিক শক্তি ব্যবহার করার এবং ভবিষ্যতে বহির্জাগতিক ঘাঁটি বা বসতিতে ব্যবহার করার ধারণা নতুন নয়। সম্প্রতি, তারা একটি নতুন তরঙ্গে এসেছে, এবং তারা মহান শক্তির প্রতিদ্বন্দ্বিতার ক্ষেত্র হয়ে উঠেছে, তাদের বাস্তবায়নের সম্ভাবনা আরও বেশি হয়ে উঠেছে।
নাসা এবং মার্কিন শক্তি বিভাগ ডিলার কোম্পানিগুলির মধ্যে অনুসন্ধান শুরু করেছে চাঁদ এবং মঙ্গল গ্রহে পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের প্রকল্প. এটি দীর্ঘমেয়াদী গবেষণা এবং সম্ভবত সেটেলমেন্ট প্রকল্পগুলিকে সমর্থন করবে। নাসার লক্ষ্য হল এটিকে 2026 সালের মধ্যে উৎক্ষেপণের জন্য প্রস্তুত করা। গাছটিকে অবশ্যই সম্পূর্ণরূপে তৈরি করতে হবে এবং পৃথিবীতে একত্রিত করতে হবে এবং তারপরে সুরক্ষার জন্য পরীক্ষা করতে হবে।
অ্যান্টনি ক্যালোমিনো, স্পেস টেকনোলজি অ্যাডমিনিস্ট্রেশনে নাসার পারমাণবিক প্রযুক্তির পরিচালক ড পরিকল্পনাটি হল একটি XNUMX-কিলোওয়াট পারমাণবিক ফিশন সিস্টেম তৈরি করা যা অবশেষে চাঁদে চালু এবং স্থাপন করা হবে। (এক). এটি অবশ্যই চন্দ্র ল্যান্ডারের সাথে একত্রিত হতে হবে এবং বুস্টার এটিকে নিয়ে যাবে চাঁদের কক্ষপথ. লোডার তারপর সিস্টেমটিকে পৃষ্ঠে আনুন।
এটি প্রত্যাশিত যে সাইটে আগমনের পরে এটি অতিরিক্ত সমাবেশ বা নির্মাণের প্রয়োজন ছাড়াই অপারেশনের জন্য অবিলম্বে প্রস্তুত হবে। অপারেশনটি সম্ভাবনার একটি প্রদর্শনী এবং এটি সমাধান এবং এর ডেরিভেটিভগুলি ব্যবহার করার সূচনা বিন্দু হবে।
"একবার একটি প্রদর্শনের সময় প্রযুক্তিটি যাচাই করা হলে, ভবিষ্যতের সিস্টেমগুলিকে স্কেল করা যেতে পারে বা চাঁদে এবং সম্ভবত মঙ্গলে দীর্ঘমেয়াদী মিশনের জন্য একাধিক ডিভাইস একসাথে ব্যবহার করা যেতে পারে," ক্যালোমিনো CNBC-তে ব্যাখ্যা করেছেন। “চারটি ইউনিট, যার প্রতিটি 10 কিলোওয়াট বিদ্যুৎ উৎপাদন করে, পর্যাপ্ত বিদ্যুৎ সরবরাহ করবে চাঁদ বা মঙ্গল গ্রহে একটি ফাঁড়ি স্থাপন করা.
স্থল-ভিত্তিক ফিশন সিস্টেম ব্যবহার করে গ্রহের পৃষ্ঠে প্রচুর পরিমাণে বিদ্যুৎ উৎপন্ন করার ক্ষমতা বাণিজ্যিকীকরণের সম্ভাবনার অনুমতি দেওয়ার সাথে সাথে বড় আকারের গবেষণা, মানব আউটপোস্ট এবং সিটুতে সম্পদের ব্যবহার সক্ষম করবে।"
এটা কিভাবে কাজ করবে পারমাণবিক শক্তি কেন্দ্র? সামান্য সমৃদ্ধ ফর্ম পারমানবিক জ্বালানি ইচ্ছাশক্তি পারমাণবিক কোর... ছোট পারমাণবিক চুল্লি এটি তাপ উৎপন্ন করবে, যা পাওয়ার কনভার্সন সিস্টেমে স্থানান্তরিত হবে। পাওয়ার কনভার্সন সিস্টেমে দাহ্য জ্বালানীর পরিবর্তে চুল্লির তাপে চালানোর জন্য ডিজাইন করা ইঞ্জিন থাকবে। এই ইঞ্জিনগুলি তাপ ব্যবহার করে, এটিকে বিদ্যুতে রূপান্তর করে, যা চাঁদ এবং মঙ্গল গ্রহের পৃষ্ঠের ব্যবহারকারী সরঞ্জামগুলিতে শর্তযুক্ত এবং বিতরণ করা হয়। ডিভাইসগুলির সঠিক অপারেটিং তাপমাত্রা বজায় রাখার জন্য তাপ অপচয়ের পদ্ধতি গুরুত্বপূর্ণ।
পারমাণবিক শক্তি এখন যেখানে একমাত্র যুক্তিসঙ্গত বিকল্প হিসাবে গণ্য করা হয় সৌরশক্তি, বায়ু এবং জলবিদ্যুৎ সহজলভ্য নয়। মঙ্গলে, উদাহরণস্বরূপ, ঋতুর সাথে সূর্যের শক্তি ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয় এবং পর্যায়ক্রমিক ধুলো ঝড় কয়েক মাস ধরে চলতে পারে।
চাঁদে ঠান্ডা চন্দ্র রাত 14 দিন স্থায়ী হয়, মেরুগুলির কাছে সূর্যালোক ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয় এবং স্থায়ীভাবে ছায়াযুক্ত গর্ত থেকে অনুপস্থিত থাকে। এই ধরনের কঠিন পরিস্থিতিতে, সূর্যালোক থেকে শক্তি প্রাপ্ত করা কঠিন, এবং জ্বালানী সরবরাহ সীমিত। সারফেস ফিশন শক্তি একটি সহজ, নির্ভরযোগ্য এবং দক্ষ সমাধান প্রদান করে।
অসদৃশ স্থল চুল্লিজ্বালানী অপসারণ বা প্রতিস্থাপন করার কোন উদ্দেশ্য নেই। 10-বছরের মিশনের শেষে, সুবিধাটি নিরাপদে বিচ্ছিন্ন করার জন্য একটি পরিকল্পনাও রয়েছে। "এর পরিষেবা জীবনের শেষে, সিস্টেমটি বন্ধ হয়ে যাবে, এবং বিকিরণ স্তর ধীরে ধীরে এমন একটি স্তরে হ্রাস পাবে যা মানুষের অ্যাক্সেস এবং অপারেশনের জন্য নিরাপদ," ক্যালোমিনো ব্যাখ্যা করেছিলেন। "বর্জ্য সিস্টেমগুলি একটি দূরবর্তী স্টোরেজ অবস্থানে স্থানান্তরিত করা যেতে পারে যেখানে তারা ক্রু বা পরিবেশকে বিপন্ন করবে না।"
ছোট, লাইটওয়েট, কিন্তু দক্ষ চুল্লি, উচ্চ চাহিদা
মহাকাশ অনুসন্ধানের বিকাশের সাথে সাথে আমরা ইতিমধ্যেই বেশ ভাল কাজ করছি পারমাণবিক শক্তি উৎপাদন সিস্টেম একটি ছোট স্কেলে. এই ধরনের সিস্টেমে দীর্ঘকাল ধরে চালিত মনুষ্যবিহীন মহাকাশযান রয়েছে যা সৌরজগতের বহুদূর পর্যন্ত ভ্রমণ করে।
2019 সালে, পারমাণবিক শক্তিচালিত নিউ হরাইজনস মহাকাশযানটি কুইপার বেল্ট নামে পরিচিত একটি অঞ্চলে প্লুটো ছাড়িয়ে খুব কাছের পরিসরে দেখা সবচেয়ে দূরবর্তী বস্তু, আলটিমা থুলে দিয়ে উড়েছিল। পারমাণবিক শক্তি ছাড়া তিনি এটা করতে পারতেন না। মঙ্গল গ্রহের কক্ষপথের বাইরে পর্যাপ্ত শক্তিতে সৌরশক্তি পাওয়া যায় না। রাসায়নিক উত্স দীর্ঘস্থায়ী হয় না কারণ তাদের শক্তির ঘনত্ব খুব কম এবং তাদের ভর খুব বেশি।
দীর্ঘ পরিসরের মিশনে ব্যবহৃত হয় রেডিওথার্মাল জেনারেটর (RTG) প্লুটোনিয়াম আইসোটোপ 238Pu ব্যবহার করে, যা আলফা কণা নির্গত করে প্রাকৃতিক তেজস্ক্রিয় ক্ষয় থেকে স্থায়ী তাপ উৎপন্ন করার জন্য আদর্শ, যা পরে বিদ্যুতে রূপান্তরিত হয়। এর 88 বছরের অর্ধ-জীবন মানে এটি একটি দীর্ঘমেয়াদী মিশন পরিবেশন করবে। যাইহোক, RTGs দীর্ঘ মিশনের জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ নির্দিষ্ট শক্তি সরবরাহ করতে পারে না, আরও বিশাল জাহাজ, বহির্জাগতিক ঘাঁটির কথা উল্লেখ না করে।
একটি সমাধান, উদাহরণস্বরূপ, একটি অনুসন্ধানমূলক উপস্থিতির জন্য এবং সম্ভবত মঙ্গল বা চাঁদে একটি বসতি হতে পারে ছোট চুল্লির নকশা যা নাসা বেশ কয়েক বছর ধরে পরীক্ষা করে আসছে। এই ডিভাইস হিসাবে পরিচিত হয় কিলোপাওয়ার ফিশন এনার্জি প্রকল্প (2), 1 থেকে 10 কিলোওয়াট পর্যন্ত বৈদ্যুতিক শক্তি সরবরাহ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে এবং পাওয়ার প্রপালশন সিস্টেমে সমন্বিত মডিউল হিসাবে বা এলিয়েন স্পেস বডিগুলিতে গবেষণা, খনি বা উপনিবেশকে সমর্থন করার জন্য কনফিগার করা যেতে পারে।
আপনি জানেন, মহাকাশে ভর গুরুত্বপূর্ণ। চুল্লি শক্তি এটি একটি গড় গাড়ির ওজন অতিক্রম করা উচিত নয়. আমরা জানি, উদাহরণস্বরূপ, সাম্প্রতিক একটি শো থেকে স্পেসএক্স ফ্যালকন হেভি রকেটমহাকাশে একটি গাড়ি চালু করা বর্তমানে একটি প্রযুক্তিগত সমস্যা নয়। এইভাবে, আলোক চুল্লিগুলিকে সহজেই পৃথিবীর চারপাশে এবং তার বাইরে কক্ষপথে স্থাপন করা যেতে পারে।
2. XNUMX কিলোওয়াট কিলোপাওয়ার চুল্লি প্রোটোটাইপ।
চুল্লী সহ রকেট আশা ও ভয় জাগায়
নাসার প্রাক্তন প্রশাসক জিম ব্রাইডেনস্টাইন তিনি অনেকবার জোর দিয়েছিলেন পারমাণবিক তাপ ইঞ্জিনের সুবিধা, যোগ করে যে কক্ষপথে আরও শক্তি সম্ভাব্যভাবে প্রদক্ষিণ নৈপুণ্যকে সফলভাবে উপগ্রহ-বিরোধী অস্ত্র আক্রমণের ক্ষেত্রে এড়াতে অনুমতি দিতে পারে।
কক্ষপথে চুল্লি তারা শক্তিশালী সামরিক লেজারগুলিকেও শক্তি দিতে পারে, যা মার্কিন কর্তৃপক্ষের জন্যও অত্যন্ত আগ্রহের বিষয়। যাইহোক, একটি পারমাণবিক রকেট ইঞ্জিন তার প্রথম ফ্লাইট করার আগে, NASA কে অবশ্যই মহাকাশে পারমাণবিক সামগ্রী পাওয়ার বিষয়ে তার আইন পরিবর্তন করতে হবে। যদি এটি সত্য হয়, তবে, নাসার পরিকল্পনা অনুসারে, একটি পারমাণবিক ইঞ্জিনের প্রথম ফ্লাইট 2024 সালে হওয়া উচিত।
যাইহোক, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র তার পারমাণবিক প্রকল্পগুলি লাফিয়ে শুরু করছে বলে মনে হচ্ছে, বিশেষ করে রাশিয়া একটি বেসামরিক পারমাণবিক চালিত মহাকাশযান তৈরির জন্য এক দশকব্যাপী কর্মসূচি ঘোষণা করার পরে। তারা একসময় মহাকাশ প্রযুক্তিতে অবিসংবাদিত নেতা ছিলেন।
60 এর দশকে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ওরিয়ন পালস-পালস পারমাণবিক ক্ষেপণাস্ত্রের জন্য একটি প্রকল্প ছিল, যা এত শক্তিশালী বলে মনে করা হয়েছিল যে এটি অনুমতি দিতে পারে। পুরো শহরগুলোকে মহাকাশে নিয়ে যাচ্ছেএবং এমনকি আলফা সেন্টোরিতে একটি মনুষ্যবাহী ফ্লাইটও চালান। সেই সমস্ত পুরানো ফ্যান্টাসি আমেরিকান সিরিজ 70 এর দশক থেকে শেলফে রয়েছে।
যাইহোক, এটি পুরানো ধারণা বন্ধ ধুলো সময়. মহাকাশে পারমাণবিক ইঞ্জিনপ্রধানত কারণ প্রতিযোগীরা, এই ক্ষেত্রে প্রধানত রাশিয়া, সম্প্রতি এই প্রযুক্তিতে খুব আগ্রহ দেখিয়েছে। একটি পারমাণবিক তাপীয় রকেট মঙ্গল গ্রহে উড্ডয়নের সময়কে অর্ধেকে কমিয়ে দিতে পারে, সম্ভবত এমনকি XNUMX দিনেও, যার অর্থ নভোচারীরা কম সংস্থান এবং ক্রুতে কম বিকিরণ লোড ব্যবহার করে। উপরন্তু, যেমনটি মনে হয়, "উইন্ডোজ" এর উপর এমন কোন নির্ভরতা থাকবে না, অর্থাৎ, প্রতি কয়েক বছর পরপর পৃথিবীতে মঙ্গল গ্রহের পুনরাবৃত্তি ঘটবে।
যাইহোক, একটি ঝুঁকি রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে যে জাহাজের চুল্লিটি এমন পরিস্থিতিতে বিকিরণের একটি অতিরিক্ত উত্স হবে যেখানে মহাকাশ ইতিমধ্যে এই প্রকৃতির একটি বিশাল হুমকি বহন করে। এটাই সবকিছু না. পারমাণবিক তাপীয় ইঞ্জিন সম্ভাব্য বিস্ফোরণ এবং দূষণের ভয়ে এটি পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে চালু করা যাবে না। তাই উৎক্ষেপণের জন্য সাধারণ রকেট সরবরাহ করা হয়। অতএব, আমরা পৃথিবী থেকে কক্ষপথে ভর উৎক্ষেপণের সাথে যুক্ত সবচেয়ে ব্যয়বহুল পর্যায়টি এড়িয়ে যাই না।
নাসার গবেষণা প্রকল্পের নাম ড গাছ (নিউক্লিয়ার থার্মাল রকেট এনভায়রনমেন্টাল সিমুলেটর) পারমাণবিক চালনায় ফিরে আসার জন্য নাসার প্রচেষ্টার একটি উদাহরণ। 2017 সালে, প্রযুক্তিতে প্রত্যাবর্তনের বিষয়ে কোনো আলোচনা হওয়ার আগে, NASA BWX Technologies-কে নির্মাণের জন্য প্রয়োজনীয় জ্বালানি উপাদান এবং চুল্লি তৈরির জন্য তিন বছরের, $19 মিলিয়ন চুক্তি প্রদান করে। পারমাণবিক ইঞ্জিন. NASA-এর নতুন স্পেস নিউক্লিয়ার প্রপালশন ধারণাগুলির মধ্যে একটি হল Swarm-Probe ATEG Reactor, SPEAR(3), যা একটি নতুন লাইটওয়েট রিঅ্যাক্টর মডারেটর এবং উন্নত থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটর (ATEGs) ব্যবহার করে সামগ্রিক মূল ভরকে উল্লেখযোগ্যভাবে কমাতে পারে বলে আশা করা হচ্ছে।
এর জন্য অপারেটিং তাপমাত্রা কমাতে হবে এবং কোরের সামগ্রিক শক্তি স্তর কমাতে হবে। যাইহোক, হ্রাসকৃত ভরের জন্য কম প্রপালশন শক্তির প্রয়োজন হবে, যার ফলে একটি ছোট, সস্তা, পারমাণবিক চালিত বৈদ্যুতিক মহাকাশযান তৈরি হবে।
3. সোয়ার্ম-প্রোব এনাবলিং ATEG রিঅ্যাক্টর প্রকল্পের কাঠামোর মধ্যে প্রোবের ভিজ্যুয়ালাইজেশন তৈরি করা হয়েছে।
আনাতোলি পারমিনভরাশিয়ার ফেডারেল স্পেস এজেন্সির প্রধান এই ঘোষণা দিয়েছেন। গভীর মহাকাশ ভ্রমণের জন্য একটি পারমাণবিক চালিত মহাকাশযান তৈরি করবে, তার নিজস্ব, মূল পদ্ধতির প্রস্তাব. প্রাথমিক নকশাটি 2013 সালের মধ্যে সম্পন্ন হয়েছিল এবং পরবর্তী 9 বছর উন্নয়নের জন্য পরিকল্পনা করা হয়েছে। এই সিস্টেমটি একটি আয়ন প্রপালশন সিস্টেমের সাথে পারমাণবিক শক্তি উৎপাদনের সংমিশ্রণ হওয়া উচিত। চুল্লি থেকে 1500 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় গরম গ্যাস একটি টারবাইন চালু করা উচিত যা একটি জেনারেটর ঘুরিয়ে দেয় যা আয়ন ইঞ্জিনের জন্য বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে।
পারমিনভের মতে, ড্রাইভ মঙ্গল গ্রহে একটি মানব মিশনে সমর্থন করতে সক্ষম হবেএবং মহাকাশচারীরা পারমাণবিক শক্তির জন্য 30 দিন লাল গ্রহে থাকতে পারে। মোট, একটি পারমাণবিক ইঞ্জিন এবং ধ্রুবক ত্বরণ সহ মঙ্গল গ্রহে একটি ফ্লাইট আট মাসের পরিবর্তে ছয় সপ্তাহ সময় নেবে, অনুমান করে একটি রাসায়নিক ইঞ্জিনের চেয়ে 300 গুণ বেশি থ্রাস্ট।
যাইহোক, রাশিয়ান প্রোগ্রামে সবকিছু এত মসৃণ নয়। আগস্ট 2019 সালে, শ্বেত সাগরের তীরে রাশিয়ার সারোভে একটি চুল্লি বিস্ফোরিত হয়েছিল, যা বাল্টিক সাগরে একটি রকেট ইঞ্জিনের অংশ ছিল। তরল জ্বালানী. এই বিপর্যয়টি উপরে বর্ণিত রাশিয়ান পারমাণবিক চালনা গবেষণা কার্যক্রমের সাথে সম্পর্কিত কিনা তা জানা যায়নি।
নিঃসন্দেহে, তবে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং রাশিয়ার মধ্যে প্রতিদ্বন্দ্বিতার একটি উপাদান, এবং সম্ভবত মাটিতে চীন মহাকাশে পারমাণবিক শক্তির ব্যবহার গবেষণাকে একটি শক্তিশালী ত্বরান্বিত প্রেরণা দেয়।
