अंतरिक्ष यान विद्युत प्रणोदन: Difference between revisions

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नासा जेट प्रणोदन प्रयोगशाला में 6 किलोवाट्ट हॉल प्रभाव थ्रस्टर शल्य-कक्ष में

अंतरिक्ष यान विद्युत प्रणोदन या अंतरिक्ष यान प्रणोदन शैली का प्रकार है जो विस्तार से पर उच्च गति में तेजी लाने के लिए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है और इस प्रकार कक्षा में अंतरिक्ष यान के वेग को संशोधित करने के लिए बल उत्पन्न करता है।^[1]प्रणोदन प्रणाली को बिजली के विद्युत द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

विद्युत थ्रस्टर सामान्यतः रासायनिक रॉकेट की तुलना में बहुत कम प्रणोदक का उपयोग करते हैं क्योंकि उनके पास रासायनिक रॉकेट की तुलना में उच्च निकास गति उच्च विशिष्ट आवेग पर काम करती है।^[1] सीमित विद्युत शक्ति के कारण रासायनिक रॉकेट की तुलना में बल बहुत दुर्बल होता है लेकिन विद्युत प्रणोदन लंबे समय तक बल दे सकता है।^[2]

विद्युत प्रणोदन का पहली बार नासा द्वारा सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया था और अब यह अंतरिक्ष यान पर एक परिपक्व और व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है। अमेरिका और रूसी उपग्रहों ने दशकों से विद्युत प्रणोदन का उपयोग किया है। रेफरी>"इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल टेक्नोलॉजिकल रिसर्च में इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन रिसर्च". 16 August 2011. Archived from the original on 16 August 2011.</रेफरी> As of 2019^[update], पूरे सौर मंडल में संचालित विद्युत प्रणोदन के साथ अंतरिक्ष यान की सूची कक्षीय स्टेशन-रखरखाव, कक्षा उत्थान, या प्राथमिक प्रणोदन के लिए विद्युत प्रणोदन का उपयोग करती है।^[3] भविष्य में सबसे उन्नत विद्युत थ्रस्टर्स का डेल्टा-C प्रदान करने में सक्षम हो सकते हैं।(100 km/s (62 mi/s),जो अंतरिक्ष यान को सौर मंडल के बाहरी ग्रहों पर परमाणु शक्ति के साथ तक ले जाने के लिए पर्याप्त है लेकिन अंतरतारकीय यात्रा के लिए अपर्याप्त है।^[1]^[4] बाहरी शक्ति स्रोत के साथ विद्युत रॉकेट अंतरिक्ष यान पर सौर पैनल पर लेज़र के माध्यम से संचरित तारे के बीच का यात्रा के लिए सैद्धांतिक संभावना है।^[5]^[6] चूंकि, विद्युत प्रणोदन पृथ्वी की सतह से प्रक्षेपण के लिए उपयुक्त नहीं है, क्योंकि यह बहुत कम बल प्रदान करता है।

मंगल ग्रह की यात्रा पर विद्युत चालित जहाज अपने प्रारंभिक द्रव्यमान का 70% गंतव्य तक ले जाने में सक्षम हो सकता है, किन्तु, रासायनिक रॉकेट केवल कुछ प्रतिशत ही ले जा सकता है।^[7]

इतिहास

अंतरिक्ष यान के लिए विद्युत प्रणोदन का विचार 1911 में कॉन्स्टेंटिन त्सोल्कोवस्की द्वारा प्रस्तुत किया गया था।^[8] इससे पहले रॉबर्ट गोडार्ड वैज्ञानिक ने अपनी व्यक्तिगत आलेख में ऐसी संभावना का उल्लेख किया था।^[9]15 मई 1929 को, सोवियत संघ अनुसंधान प्रयोगशाला गैस गतिकी प्रयोगशाला (GDL) ने विद्युत रॉकेट इंजन का विकास शुरू किया। वैलेंटाइन ग्लुशको के नेतृत्व में^[10] 1930 के दशक की प्रारंभिक में उन्होंने अंतरिक्ष यान विद्युत प्रणोदन प्रकार रॉकेट इंजन को दुनिया का पहला उदाहरण बनाया।^[11]Cite error: Closing </ref> missing for <ref> tag यह 20 जुलाई 1964 को प्रारंभ हुआ और 31 मिनट तक चला।^[12]3 फरवरी 1970, SERT-2 को अनुवर्ती नियोग शुरू किया गया। इसमें दो आयन प्रणोदक लगे थे, जिनमें से पांच महीने से अधिक समय तक और दूसरा लगभग तीन महीने तक संचालित रहा।^[12]^[13]^[14]2010 के प्रारंभ तक, कई उपग्रह निर्माता अपने उपग्रहों पर विद्युत प्रणोदन विकल्पों को प्रस्तुत कर रहे थे। अधिकांशतः कक्ष पर अंतरिक्ष यान रवैया नियंत्रण के लिए कुछ वाणिज्यिक संचार उपग्रह संचालक पारंपरिक रासायनिक रॉकेट पराकाष्ठा किक मोटर के स्थान पर भू-समकालिक कक्षा सम्मिलन के लिए उनका उपयोग करने लगे थे। .^[15]

प्रकार

आयन और प्लाज्मा अभियान

इस प्रकार के रॉकेट जैसे प्रतिक्रिया इंजन प्रणोदक से प्रणोद प्राप्त करने के लिए विद्युत ऊर्जा का उपयोग करते हैं। रॉकेट इंजनों के विपरीत, इस प्रकार के इंजनों को रॉकेट नोक की आवश्यकता नहीं होती है, और इसलिए इन्हें वास्तविक रॉकेट नहीं माना जाता है।^{[citation needed]}अंतरिक्ष यान के लिए विद्युत प्रणोदन थ्रस्टर्स को प्लाज्मा के आयनों को गति देने के लिए प्रयुक्त बल के प्रकार के आधार पर तीन परिवारों में विभाजित किया जा सकता है।

विद्युत स्थिति

यदि त्वरण मुख्य रूप से कूलम्ब बल अर्थात् त्वरण की दिशा में स्थिर विद्युत क्षेत्र का अनुप्रयोग के कारण होता है, तो उपकरण को विद्युत स्थिति माना जाता है।

वाराणे थ्रस्टर
हॉल प्रभाव थ्रस्टर, इसके उपप्रकार लेखन सामग्री प्लाज्मा थ्रस्टर (SPT) और धनाग्र वादक के साथ थ्रस्टर (TAL) सहित
कोलाइड थ्रस्टर
क्षेत्र-उत्सर्जन विद्युत प्रणोदन
नैनो-कण क्षेत्र निष्कर्षण थ्रस्टर

विद्युत्तापीय

विद्युत्तापीय श्रेणी समूह उपकरण जो ढेर प्रणोदक के तापमान को बढ़ाने के लिए प्लाज्मा भौतिकी उत्पन्न करने के लिए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं। प्रणोदक गैस को प्रदान की जाने वाली तापीय ऊर्जा को ठोस सामग्री या चुंबकीय क्षेत्र के नोक द्वारा गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। इस प्रकार की प्रणाली के लिए कम आणविक भार वाली गैसें जैसे हाइड्रोजन, हीलियम, अमोनिया रोचक प्रणोदक हैं।

विद्युत्तापीय इंजन गर्मी को रैखिक गति में परिवर्तित करने के लिए नोक का उपयोग करता है, इसलिए यह वास्तविक रॉकेट है, यदि गर्मी उत्पन्न करने वाली ऊर्जा बाहरी स्रोत से आती है।

विशिष्ट आवेग (ISP) के मामले में विद्युत्तापीय प्रणाली का प्रदर्शन 500 से ~ 1000 सेकेंड है, लेकिन ठंडा गैस थ्रस्टर, एक उत्तेजक रॉकेट और यहां तक कि सबसे द्वि प्रणोदक रॉकेट से भी अधिक है। USSR में, विद्युत्तापीय इंजन ने 1971 में उपयोग में प्रवेश किया। सोवियत संघ उल्का उपग्रह, उल्का-3, उल्का पिंड, संसाधन-O उपग्रह श्रृंखला और रूसी वैद्यत् उपग्रह उनसे सुसज्जित हैं।^[16] हवाई-जेट से चलने वाला (MR-510) द्वारा विद्युत्त प्रणाली वर्तमान में लॉकहीड मार्टिन A2100 उपग्रहों पर प्रणोदक के रूप में हाइड्राज़ीन का उपयोग किया जाता है।

प्रकार,

विद्युत चुम्बकीय

वैद्यत् चुंबकीय थ्रस्टर आयनों को लोरेंत्ज़ बल द्वारा या विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रभाव से गति देते हैं जहाँ विद्युत क्षेत्र त्वरण की दिशा में नहीं है।

प्रकार,

गैर-आयन अभियान

फोटोनिक

फोटोनिक अभियान केवल फोटॉन के साथ संवाद करता है।

विद्युत तार

विद्युत तार लंबे समय तक चलने वाले तार होते हैं, जैसे कि तार उपग्रह से नियत किया जाता है, जो विद्युत चुम्बकीय सिद्धांतों पर विद्युत जनित्र के रूप में काम कर सकता है अपनी गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके या विद्युत मोटर के रूप में विद्युत ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है।^[17] पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से इसकी गति से प्रवाहकीय तार में विद्युत क्षमता उत्पन्न होती है। विद्युत तार में उपयोग किए जाने वाले धातु विद्युत संवाहक की पसंद विद्युत चालकता और घनत्व जैसे कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है। आवेदन के आधार पर द्वितीयक कारकों में लागत शक्ति और गलनांक सम्मलित हैं।

विवादास्पद

कुछ प्रस्तावित प्रणोदन विधियाँ स्पष्ट रूप से भौतिकी के वर्तमान-समझे गए नियमों का उल्लंघन करती हैं, जिनमें सम्मलित हैं,^[18]

स्थिर विरूद्ध अस्थिर

विद्युत संचालक शक्ति प्रणाली को निर्धारित अवधि के लिए निरंतर फायरिंग या अस्थिर वांछित आवेग भौतिकी के लिए स्पंदित फायरिंग के रूप में चित्रित किया जा सकता है। इन वर्गीकरणों को सभी प्रकार के प्रणोदन इंजनों पर लागू किया जा सकता है।

गतिशील गुण

अंतरिक्ष यान में उपलब्ध सीमित विद्युत शक्ति के कारण विद्युत चालित रॉकेट इंजन परिमाण के कई आदेशों द्वारा रासायनिक रॉकेट की तुलना में कम बल प्रदान करते हैं।^[2] रासायनिक रॉकेट दहन उत्पादों को सीधे ऊर्जा प्रदान करता है, किन्तु विद्युत प्रणाली को कई चरणों की आवश्यकता होती है। चूंकि, बल के लिए व्यय किए गए उच्च वेग और कम प्रतिक्रिया द्रव्यमान विद्युत रॉकेट को कम ईंधन पर चलाने की अनुमति देता है। यह विशिष्ट रासायनिक-संचालित अंतरिक्ष यान से अलग है, जहां इंजनों को अधिक ईंधन की आवश्यकता होती है जिसके लिए अंतरिक्ष यान को अधिकतर मुक्त गति समीकरण का पालन करने की आवश्यकता होती है। किसी ग्रह के पास होने पर कम बल वाला प्रणोदन गुरुत्वाकर्षण बल को पूरा नहीं कर सकता है। विद्युत रॉकेट इंजन किसी ग्रह की सतह से यान को ऊपर उठाने के लिए पर्याप्त बल नहीं दे सकता है लेकिन लंबे अंतराल के लिए लगाया गया कम बल अंतरिक्ष यान को ग्रह के पास कुशलता करने की अनुमति दे सकता है।

यह भी देखें

चुंबकीय पाल, सूर्य या किसी तारे से सौर पवन द्वारा संचालित प्रस्तावित प्रणाली
विद्युत प्रणोदन वाले अंतरिक्ष यान की सूची, अतीत और प्रस्तावित अंतरिक्ष यान की सूची जिसमें विद्युत प्रणोदन का उपयोग किया गया था

संदर्भ

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बाहरी कड़ियाँ

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Choueiri, Edgar Y. (2009). New dawn of electric rocket
Robert G. Jahn and Edgar Y. Choueiri. Electric Propulsion
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Stationary plasma thrusters(PDF)
electric space propulsion
Public Lessons Learned Entry, 0736
A Critical History of Electric Propulsion,The First Fifty Years (1906–1956) - AIAA-2004-3334
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 [[File:Xenon hall thruster.jpg|thumb|[[नासा]] [[जेट प्रणोदन प्रयोगशाला]] में 6 [[किलोवाट्ट]] [[हॉल-इफेक्ट थ्रस्टर|हॉल प्रभाव थ्रस्टर]] शल्य-कक्ष में]][[अंतरिक्ष यान]] विद्युत प्रणोदन या [[अंतरिक्ष यान प्रणोदन]] शैली का प्रकार है जो विस्तार से पर उच्च गति में तेजी लाने के लिए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है और इस प्रकार कक्षा में अंतरिक्ष यान के वेग को संशोधित करने के लिए [[जोर|बल]] उत्पन्न करता है।<ref name="Choueiri" />प्रणोदन प्रणाली को [[बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स|बिजली के विद्युत]] द्वारा नियंत्रित किया जाता है।
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+विद्युत थ्रस्टर सामान्यतः रासायनिक रॉकेट की तुलना में बहुत कम प्रणोदक का उपयोग करते हैं क्योंकि उनके पास रासायनिक रॉकेट की तुलना में उच्च निकास गति उच्च [[विशिष्ट आवेग]] पर काम करती है।<ref name="Choueiri">Choueiri, Edgar Y. (2009) [http://www.nature.com/scientificamerican/journal/v300/n2/full/scientificamerican0209-58.html New dawn of electric rocket] ''[[Scientific American]]'' 300, 58–65 {{doi|10.1038/scientificamerican0209-58}}</ref> सीमित विद्युत शक्ति के कारण रासायनिक रॉकेट की तुलना में बल बहुत दुर्बल होता है लेकिन विद्युत प्रणोदन लंबे समय तक बल दे सकता है।<ref name="esa_versus">{{cite web |url=http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=34201&fbodylongid=1535 |title=इलेक्ट्रिक बनाम रासायनिक प्रणोदन|work=Electric Spacecraft Propulsion |publisher=[[ESA]] |access-date=17 February 2007}}</ref>
 विद्युत प्रणोदन का पहली बार नासा द्वारा सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया था और अब यह अंतरिक्ष यान पर एक परिपक्व और व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है। [[अमेरिका]] और [[रूस]]ी उपग्रहों ने दशकों से विद्युत प्रणोदन का उपयोग किया है। रेफरी>{{Cite web|url=http://fluid.ippt.gov.pl/sbarral/hall.html|title=इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल टेक्नोलॉजिकल रिसर्च में इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन रिसर्च|date=16 August 2011|archive-url=https://web.archive.org/web/20110816154150/http://fluid.ippt.gov.pl/sbarral/hall.html|archive-date=16 August 2011}}</रेफरी> {{As of|2019|}}, पूरे सौर मंडल में संचालित [[विद्युत प्रणोदन के साथ अंतरिक्ष यान की सूची]] [[कक्षीय स्टेशन-रखरखाव]], कक्षा उत्थान, या प्राथमिक प्रणोदन के लिए विद्युत प्रणोदन का उपयोग करती है।<ref>{{Cite journal|last1=Lev|first1=Dan|last2=Myers|first2=Roger M.|last3=Lemmer|first3=Kristina M.|last4=Kolbeck|first4=Jonathan|last5=Koizumi|first5=Hiroyuki|last6=Polzin|first6=Kurt|date=June 2019|title=The technological and commercial expansion of electric propulsion|journal=Acta Astronautica|volume=159|pages=213–227|doi=10.1016/j.actaastro.2019.03.058|bibcode=2019AcAau.159..213L|s2cid=115682651}}</ref> भविष्य में सबसे उन्नत विद्युत थ्रस्टर्स का [[डेल्टा-सी|डेल्टा-C]] प्रदान करने में सक्षम हो सकते हैं।({{cvt|100|km/s}},जो अंतरिक्ष यान को सौर मंडल के बाहरी ग्रहों पर [[परमाणु शक्ति]] के साथ तक ले जाने के लिए पर्याप्त है लेकिन [[अंतरतारकीय यात्रा]] के लिए अपर्याप्त है।<ref name="Choueiri"/><ref>{{Cite web|url=http://alfven.princeton.edu/publications/choueiri-sciam-2009|title=Choueiri, Edgar Y. (2009). New dawn of electric rocket}}</ref> बाहरी शक्ति स्रोत के साथ विद्युत रॉकेट [[अंतरिक्ष यान पर सौर पैनल]] पर [[लेज़र]] के माध्यम से संचरित तारे के बीच का यात्रा के लिए सैद्धांतिक संभावना है।<ref>{{Cite web|url=https://scholar.google.com/scholar?cluster=13405813666529688188&hl=en&as_sdt=2005&sciodt=0,5|title=Google Scholar|website=scholar.google.com}}</ref><ref>[http://www.geoffreylandis.com/laser_ion.htp Geoffrey A. Landis. Laser-powered Interstellar Probe] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120722013713/http://www.geoffreylandis.com/laser_ion.htp |date=22 July 2012 }} on the [http://www.geoffreylandis.com/science.html Geoffrey A. Landis: Science. papers available on the web]</ref> चूंकि, विद्युत प्रणोदन पृथ्वी की सतह से प्रक्षेपण के लिए उपयुक्त नहीं है, क्योंकि यह बहुत कम बल प्रदान करता है।
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 {{Spacecraft propulsion}}
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आयन और प्लाज्मा अभियान

विद्युत स्थिति

विद्युत्तापीय

विद्युत चुम्बकीय

गैर-आयन अभियान

फोटोनिक

विद्युत तार

विवादास्पद

स्थिर विरूद्ध अस्थिर

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