अंतरिक्ष मिशनों के लिए चुंबकों से ऑक्सीजन उत्पादन में क्रांति

अंतरिक्ष में लंबे मिशनों के लिए सांस लेने योग्य हवा की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित करना एक बड़ी चुनौती है, क्योंकि पृथ्वी से पुनः आपूर्ति सीमित होती है। पानी के इलेक्ट्रोलिसिस पर आधारित पारंपरिक तरीके गहरे अंतरिक्ष मिशनों के लिए अव्यावहारिक साबित होते हैं। इस समस्या का समाधान करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक नवीन विधि विकसित की है जो गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति में ऑक्सीजन उत्पादन की दक्षता बढ़ाने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करती है।

जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, ब्रेमेन विश्वविद्यालय में एप्लाइड स्पेस टेक्नोलॉजी एंड माइक्रोgravity (ZARM) का केंद्र, और वारविक विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने एक ऐसी प्रणाली का अनावरण किया है जो पानी के इलेक्ट्रोलिसिस में चुंबकीय अंतःक्रियाओं का लाभ उठाकर दक्षता में सुधार करती है। यह विधि सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण की चुनौतियों का सामना करती है, जहां इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान बनने वाले गैस के बुलबुले इलेक्ट्रोड से चिपक जाते हैं और अलगाव प्रक्रिया में बाधा डालते हैं।

डॉ. अल्वारो रोमेरो-काल्वो के नेतृत्व में, टीम ने प्रदर्शित किया कि चुंबकीय क्षेत्रों को लागू करने से सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण में इलेक्ट्रोकेमिकल बबल प्रवाह को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जा सकता है। सामान्य स्थायी चुम्बकों का उपयोग करके, उन्होंने एक निष्क्रिय चरण पृथक्करण प्रणाली विकसित की है जो गैस के बुलबुले को इलेक्ट्रोड से दूर ले जाती है और उन्हें निर्दिष्ट स्थानों पर एकत्र करती है। यह विधि केन्द्रापसारक और पंप जैसे जटिल यांत्रिक घटकों की आवश्यकता को समाप्त करती है, जिससे गहरे अंतरिक्ष मिशनों के लिए एक हल्का, सरल और अधिक टिकाऊ जीवन समर्थन प्रणाली का मार्ग प्रशस्त होता है।

नेचर केमिस्ट्री में प्रकाशित यह शोध, दो प्रमुख चुंबकीय अंतःक्रियाओं पर प्रकाश डालता है: डायमैग्नेटिज्म और मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स। डायमैग्नेटिज्म पानी को चुंबकीय क्षेत्रों से दूर धकेलता है, जिससे गैस के बुलबुले संग्रह बिंदुओं की ओर निर्देशित होते हैं। मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स, इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्रों और विद्युत धाराओं की परस्पर क्रिया से उत्पन्न होता है, जो तरल पदार्थ में एक घूर्णी गति पैदा करता है जो संवहनी प्रभावों के माध्यम से गैस के बुलबुले को पानी से अलग करता है। इन संयुक्त प्रभावों से गैस के बुलबुले का अलगाव और गति में वृद्धि होती है, जिससे इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं की समग्र दक्षता में 240% तक की वृद्धि होती है।

इस प्रणाली को मान्य करने के लिए, शोधकर्ताओं ने ब्रेमेन, जर्मनी में ZARM ड्रॉप टॉवर में प्रयोग किए, जो सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण की स्थितियों का अनुकरण करता है। परिणामों ने पुष्टि की कि चुंबकीय बल सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण में इलेक्ट्रोकेमिकल बबल प्रवाह को नियंत्रित कर सकते हैं, जो निम्न-गुरुत्वाकर्षण द्रव यांत्रिकी में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतीक है और भविष्य के मानव अंतरिक्ष यान के लिए मार्ग प्रशस्त करता है। यह सफलता गहरे अंतरिक्ष मिशनों के लिए सरल, अधिक लागत प्रभावी और टिकाऊ जीवन समर्थन प्रणालियों के विकास के लिए एक आशाजनक मार्ग प्रदान करती है। टीम का लक्ष्य सबऑर्बिटल रॉकेट उड़ानों के माध्यम से अपनी विधि को और मान्य करना है, ताकि विस्तारित सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण स्थितियों में इसकी प्रभावशीलता का प्रदर्शन किया जा सके।