‘SpaceX’ நிறுவனம், உலகின் முதல் வணிகரீதியான அணுசக்தியால் இயங்கும் செயற்கைக்கோளை விண்ணில் செலுத்தியுள்ளது. பொதுவாக செயற்கைக்கோள்கள் எவ்வாறு தங்களுக்குத் தேவையான ஆற்றலைப் பெறுகின்றன, மற்றும் இந்த விண்வெளித் திட்டம் ஏன் இவ்வளவு முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாகக் கருதப்படுகிறது?
விண்வெளி சார்ந்த அணுசக்தி தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு முக்கிய மைல்கல்லாக, உலகின் முதல் வணிகரீதியான அணுசக்தியால் இயங்கும் செயற்கைக்கோளை ‘SpaceX’ நிறுவனம் வெற்றிகரமாக விண்ணில் செலுத்தியுள்ளது.
இந்த அணுசக்தியால் இயங்கும் செயற்கைக்கோள் என்றால் என்ன, விண்வெளியில் உள்ள செயற்கைக்கோள்களுக்கு எது ஆற்றலை வழங்குகிறது என்பதைப் பற்றி அறிந்துகொள்வோம்.
முக்கிய அம்சங்கள்:
1. பீட்டாவோல்டாயிக் சுற்றுப்பாதை உயர்-நம்பகத்தன்மை கொண்ட செயற்கைக்கோள் (Betavoltaic Orbital High-Reliability (BOHR)) என்று அழைக்கப்படும் இந்த செயற்கைக்கோள், புளோரிடாவைத் தலைமையிடமாகக் கொண்ட 'City Labs' என்ற நிறுவனத்தால் உருவாக்கப்பட்டது. இது கலிபோர்னியாவில் உள்ள வான்டென்பெர்க் விண்வெளிப்படைத் தளத்திலிருந்து (Vandenberg Space Force Base), ‘SpaceX’ நிறுவனத்தின் 'Transporter-17' கூட்டு விண்வெளிப் பயணத்தின் ஒரு பகுதியாக, ஜூலை மாதம் 7-ஆம் தேதி 'பால்கன் 9' (Falcon 9) ராக்கெட் மூலம் விண்ணில் செலுத்தப்பட்டது.
2. பீட்டாவோல்டாயிக் சுற்றுப்பாதை உயர்-நம்பகத்தன்மை கொண்ட செயற்கைக்கோள் (BOHR) என்பது, விண்வெளியில் முதல்முறையாக ‘City Labs’ நிறுவனத்தின் காப்புரிமை பெற்ற நானோ-டிரிட்டியம் (NanoTritium) பீட்டாவோல்டாயிக் நுண்மின் ஆற்றல் மூலத்தைச் (Betavoltaic micropower source) சோதிப்பதற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு செயல்விளக்க விண்கலமாகும்.
3. ஹைட்ரஜனின் கதிரியக்க வடிவமான டிரிட்டியம் (Tritium) சிதைவடையும்போது வெளியாகும் பீட்டா துகள்களைப் (Beta particles) பயன்படுத்தி நானோ-டிரிட்டியம் (NanoTritium) மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது. ஒரு குறைமின்கடத்தி சாதனத்தைக் (Semiconductor device) கொண்டு அந்தத் துகள்கள் நேரடியாக மின் ஆற்றலாக மாற்றப்படுகின்றன.
டிரிட்டியம்
டிரிட்டியம் என்பது ஹைட்ரஜனின் கதிரியக்க ஐசோடோப் (Radioactive isotope) ஆகும். ஐசோடோப்புகள் என்பவை ஒரே எண்ணிக்கையிலான புரோட்டான்களையும், வேறுபட்ட எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்களையும் கொண்ட அணுக்கள் ஆகும். டிரிட்டியம் சாதாரண ஹைட்ரஜனைப் போலவே ஒரே எண்ணிக்கையிலான புரோட்டான்களையும் எலக்ட்ரான்களையும் கொண்டுள்ளது. ஆனால், இதில் 2 நியூட்ரான்கள் உள்ளன. சாதாரண ஹைட்ரஜனில் நியூட்ரான்கள் எதுவும் இருப்பதில்லை.
வளிமண்டலத்தின் மேல் அடுக்கில் உள்ள வாயுக்களுடன் அண்டக் கதிர்கள் (Cosmic rays) வினைபுரிவதால் டிரிட்டியம் இயற்கையாகவே உருவாகிறது. மேலும், இது அணு உலைகளின் ஒரு துணை தயாரிப்புமாகும். இது நமது அழுத்தப்பட்ட கனநீர் உலைகளில் (Pressurized Heavy Water Reactors (PHWR)) காணப்படுகிறது.
மற்ற அனைத்து கதிரியக்க ஐசோடோப்புகளைப் போலவே, டிரிட்டியமும் சிதைவடைகிறது. அது சிதையும்போது, பீட்டா கதிர்வீச்சை (Beta radiation) வெளியிடுகிறது. மேலும், டிரிட்டியம் சிதைவடைவதால் அது ஹீலியமாக மாறுகிறது.
4. விண்கலங்களில் பயன்படுத்தப்படும் கதிரியக்க ஐசோடோப்பு வெப்பமின் மின்னியற்றிகளில் (Radioisotope thermoelectric generators) இருந்து இந்தத் தொழில்நுட்பம் வேறுபடுகிறது. வாயேஜர் (Voyager) போன்ற நாசாவின் விண்கலங்கள், சிதைவடையும் புளூட்டோனியத்தில் (Plutonium) இருந்து வெளிப்படும் வெப்பத்தைக் கொண்டு மின்சக்தியை உற்பத்தி செய்கின்றன. ஆனால், இந்தப் புதிய தொழில்நுட்பம் அதிலிருந்து மாறுபட்டது.
5. பீட்டாவோல்டாயிக் சுற்றுப்பாதை உயர்-நம்பகத்தன்மை (BOHR) கொண்ட செயற்கைக்கோள் விண்கலத்தின் முதன்மைச் செயல்பாடுகளுக்கு அது இன்னும் சூரிய தகடுகளையே (Solar panels) நம்பியிருந்தாலும், சூரிய ஒளி குறைவாக இருக்கும் விண்வெளிச் சூழல்களில், பீட்டாவோல்டாயிக் மின் அமைப்புகள் (Betavoltaic power systems) எவ்வாறு விண்கலங்களுக்குத் தேவையான மின்சாரத்தை வழங்க முடியும் என்பதை நிரூபிப்பதே இந்த விண்வெளிப் பயணத்தின் நோக்கமாகும்.
6. நிலவின் தென்துருவத்திற்கு அருகில் உள்ள, எப்போதும் நிழலில் மூழ்கிக்கிடக்கும் பள்ளங்கள் போன்ற சூரிய ஒளி படாத அல்லது மிகக் குறைவாகவே படும் பகுதிகளுக்கு எதிர்காலத்தில் மேற்கொள்ளப்படும் விண்வெளிப் பயணங்களுக்கு இந்தத் தொழில்நுட்பம் மின்சாரம் வழங்கக்கூடும் என்று 'City Labs' நிறுவனம் நம்புகிறது.
விண்வெளியில் செயற்கைக்கோள்களுக்குத் தேவையான ஆற்றல் எங்கிருந்து கிடைக்கிறது?
7. நாசாவின் கூற்றுப்படி, “ஒரு விண்கலம் பொதுவாக சூரியன், மின்கலங்கள் அல்லது நிலையற்ற அணுக்கள் ஆகிய மூன்று ஆற்றல் மூலங்களில் குறைந்தபட்சம் ஒன்றிலிருந்து தனது ஆற்றலைப் பெறுகிறது.” விண்கலத்தில் பல்வேறு பணிகளுக்காகப் பொருத்தப்பட்டுள்ள கருவிகள் செயல்படுவதற்கு மின்சாரம் தேவைப்படுகிறது.
8. மின்சார விநியோகத்திற்கு மிகவும் நம்பகமான ஒரு ஆதாரம் சூரியன் ஆகும். ஐரோப்பிய விண்வெளி முகமையின் (European Space Agency (ESA)) கூற்றுப்படி, “பூமியின் சுற்றுப்பாதையில் சூரியன் ஒரு சதுர மீட்டருக்கு சுமார் 1.4 கிலோவாட் ஆற்றலை வழங்குகிறது. விண்கல வடிவமைப்பாளர்கள் தங்களால் இயன்றவரை இந்த தாராளமான இயற்கை வளத்தைப் பயன்படுத்திக் கொள்ள முயல்கின்றனர். இதனால்தான் பெரும்பாலான விண்வெளி ஓடங்களில் இறக்கைகள் போன்ற சோலார் பேனல்கள் (Solar arrays) பொருத்தப்படுகின்றன அல்லது அதன் வெளிப்புறப் பரப்பில் அவை பதிக்கப்படுகின்றன.
9. இன்று பெரும்பாலான செயற்கைக்கோள்கள் சுமார் 30% செயல்திறன் கொண்ட மேம்பட்ட சூரிய மின்கலங்களையும் (Solar cells) மற்றும் லித்தியம்-அயன் (Li-ion) மின்கலங்களையுமே நம்பியிருக்கின்றன. சூரியனுக்கான தூரம் மிக அதிகமாகும்போது, அதாவது பொதுவாக வியாழன் (Jupiter) கோளுக்கு அப்பால் செல்லும்போது, சூரிய ஒளியின் ஆற்றலை நம்மால் திறம்படப் பயன்படுத்த முடியாது. அந்த நிலையில், அணுசக்தி மூலங்கள் மட்டுமே நமக்கு இருக்கும் ஒரே வழியாகும்.
10. மேலும், சூரியனில் இருந்து வரும் வெப்பம் மற்றும் செயற்கைக்கோளின் ஆயுட்காலத்தில் ஏற்படும் கதிர்வீச்சுப் பாதிப்பு ஆகியவற்றால் சூரிய ஒளிமின்னழுத்தக் கலங்களின் (Photovoltaic cells) செயல்திறன் குறைகிறது. இதன் பொருள், விண்கலத்திற்குத் தேவையான பயனுள்ள மின்சக்தியை வழங்க வேண்டுமென்றால், இந்த சூரிய மின்தகடுகள் (Solar arrays) மிகப்பெரிய அளவில் இருக்க வேண்டும். விண்கலங்களுக்கு மின்சாரம் வழங்குவதற்கு மாற்று வழிகளை ஆராய்வதற்கான முக்கிய காரணங்களில் இதுவும் ஒன்றாகும்.
வாயேஜர் 1 (Voyager 1)
1. ஏப்ரல் மாதம் 17-ஆம் தேதி, விண்கலத்தின் மின்சாரம் மிகவும் அபாயகரமான அளவிற்கு குறைந்ததால், தெற்கு கலிபோர்னியாவில் உள்ள நாசாவின் (National Aeronautics and Space Administration (NASA)) விண்கலங்களை வடிவமைத்து இயக்கும் முதன்மை ஆய்வக (Jet Propulsion Laboratory (JPL)) பொறியாளர்கள், 'வாயேஜர் 1'-ல் நீண்டகாலமாக இயங்கி வந்த 'குறைந்த ஆற்றல் மின்னூட்டப்பட்ட துகள்கள் பரிசோதனை' (Low-Energy Charged Particles experiment (LECP)) எனப்படும் அறிவியல் கருவி ஒன்றை அணைத்தனர்.
2. வாயேஜர் 1 (Voyager 1) விண்கலத்தின் அனைத்து அமைப்புகளையும் இயக்குவதற்கான மின்சக்தி தீர்ந்துபோயிருந்தது. இந்த விண்கலத்தில் 'ரேடியோஐசோடோப் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் மின்னியற்றிகள்' (Radioisotope thermoelectric generator) என்ற சாதனம் பொருத்தப்பட்டுள்ளது. இது புளூட்டோனியம் (Plutonium) சிதைவடையும்போது உருவாகும் வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தி, மின்சக்தியாக மாற்றுகிறது. இருப்பினும், இந்த விண்கலங்கள் விண்ணில் ஏவப்பட்டதில் இருந்தே அவற்றின் ஆற்றல் அளவு படிப்படியாகக் குறைந்து வருகிறது. ஒவ்வொரு ஆண்டும் சுமார் 4 வாட்ஸ் (Watts) மின்சக்தி வீதம் குறைந்து கொண்டே போகிறது.
3. இத்தகைய முன்னெச்சரிக்கை நடவடிக்கைகளை எடுக்காவிட்டால், அணுசக்தியால் இயங்கும் விண்கலங்கள் தங்களுக்குள் இருக்கும் 'தானியங்கி பழுது பாதுகாப்பு அமைப்பை' (Automatic fault protection system) இயக்கிவிடும் ஆபத்து உள்ளது. இந்த அமைப்பு பல பாகங்களை ஒரே நேரத்தில் முடக்கிவிடக்கூடும். இதனால் விண்கலத்தை மீண்டும் பழைய நிலைக்குக் கொண்டு வருவது மிகவும் கடினமாகிவிடும்.
4. 1977-ஆம் ஆண்டு விண்ணில் ஏவப்பட்ட வாயேஜர் 1, மனித வரலாற்றில் மேற்கொள்ளப்பட்ட மிக முக்கியமான விண்வெளிப் பயணங்களில் ஒன்றாகும். இது ஆரம்பத்தில் வியாழன் (Jupiter) மற்றும் சனி (Saturn) உள்ளிட்ட சூரிய குடும்பத்தின் வெளிவட்டக் கோள்களை ஆராய்வதற்காகவே அனுப்பப்பட்டது. ஆனால், இது தனது அசல் இலக்கைத் தாண்டி மிக நீண்டதூரம் பயணித்துவிட்டது. இன்று, இது விண்வெளியில் விண்மீன்களுக்கு இடைப்பட்டப் பகுதியில் (Interstellar space) அதிவேகமாகப் பயணித்துக் கொண்டிருக்கும், மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட மிகத் தொலைவில் உள்ள ஒரு பொருளாகத் திகழ்கிறது.
5. வாயேஜர் 2 (Voyager 2) விண்கலமானது, 1977-ஆம் ஆண்டு ஆகஸ்ட் மாதம் 20-ஆம் தேதி விண்ணில் ஏவப்பட்டது. இது செப்டம்பர் மாதம் 5-ஆம் தேதி விண்ணில் பாய்ந்த வாயேஜர் 1 விண்கலத்திற்கு இரண்டு வாரங்களுக்கு முன்பாகவே ஏவப்பட்டது குறிப்பிடத்தக்கது. வாயேஜர் 1 மற்றும் வாயேஜர் 2 ஆகிய இரண்டும் ஒரே மாதிரியான வடிவமைப்பு கொண்ட விண்கலங்கள் ஆகும். இவை ஒவ்வொன்றிலும் 10 வெவ்வேறு சோதனைகளை மேற்கொள்வதற்கான அறிவியல் கருவிகள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன.
6. வாயேஜர் 1 கண்டுபிடித்தவற்றிலேயே மிகவும் சுவாரசியமான விஷயம் என்னவென்றால், வியாழன் கோளின் நிலவுகளில் ஒன்றான 'அயோ' (Io) புவியியல்ரீதியாக மிகவும் சுறுசுறுப்பாக இயங்கி வருவதைக் கண்டறிந்ததாகும். அந்த நிலவில் குறைந்தது எட்டு எரிமலைகளாவது செயல்பாட்டில் இருப்பதை இந்த விண்கலம் கண்டறிந்துள்ளது. அவை "பொருட்களை விண்வெளியில் உமிழ்ந்து கொண்டிருக்கின்றன; இதுவே நமது சூரிய குடும்பத்தில் புவியியல்ரீதியாக மிகவும் சுறுசுறுப்பான ஒரு கோள் அமைப்பாக இதனை மாற்றுகிறது" என்று நாசாவின் (NASA) மற்றொரு அறிக்கை கூறுகிறது.
Original Link: SpaceX’s latest launch raises a question: What powers satellites?