तोहोकू विश्वविद्यालय का प्लाज्मा थ्रस्टर अंतरिक्ष मलबे को हटाने की उम्मीद जगाता है

जापान के तोहोकू विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने पृथ्वी की निचली कक्षा (LEO) में अंतरिक्ष मलबे की बढ़ती समस्या से निपटने के लिए एक अभूतपूर्व प्लाज्मा प्रणोदन प्रणाली का अनावरण किया है। यह नवीन तकनीक खतरनाक मलबे को सुरक्षित रूप से डीऑर्बिट करने, परिचालन उपग्रहों और अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) के लिए टकराव के जोखिम को कम करने का लक्ष्य रखती है।

अंतरिक्ष में निष्क्रिय उपग्रहों, रॉकेट के पुराने चरणों और छोटे टुकड़ों का जमावड़ा LEO में सक्रिय अंतरिक्ष यानों के लिए एक महत्वपूर्ण खतरा पैदा करता है। ये वस्तुएं, जो 7 किमी/सेकंड से अधिक की गति से यात्रा करती हैं, टकराव होने पर भारी क्षति पहुंचा सकती हैं। केसलर सिंड्रोम, जिसे मूल रूप से 1978 में नासा के वैज्ञानिकों डोनाल्ड जे. केसलर और बर्टन जी. कौर-पैलिस द्वारा परिकल्पित किया गया था, एक ऐसी स्थिति का वर्णन करता है जहां कक्षा में वस्तुओं का घनत्व इतना बढ़ जाता है कि टकरावों की एक श्रृंखला बन जाती है, जिससे अंतरिक्ष का एक बड़ा हिस्सा अनुपयोगी हो जाता है। 9 अगस्त, 2024 को एक चीनी लॉन्ग मार्च 6A रॉकेट के निम्न-पृथ्वी कक्षा में टूटने की घटना ने इस खतरे को उजागर किया, जिससे सैकड़ों मलबे के टुकड़े बने।

इस चुनौती का समाधान करने के लिए, तोहोकू विश्वविद्यालय के इंजीनियरिंग स्नातक विद्यालय के एसोसिएट प्रोफेसर कज़ुनोरी ताकाहाशी ने एक "द्विदिशीय प्लाज्मा इजेक्शन-प्रकार का इलेक्ट्रोडलेस प्लाज्मा थ्रस्टर" विकसित किया है। यह प्रणाली दो विपरीत दिशाओं में प्लाज्मा का उत्सर्जन करती है: एक लक्षित मलबे की ओर और दूसरा विपरीत दिशा में। यह विन्यास प्रतिक्रिया बलों को संतुलित करता है, जिससे हटाने वाले उपग्रह को अपनी स्थिति बनाए रखने की अनुमति मिलती है, जबकि मलबे पर एक मंदक बल लगाया जाता है। यह संपर्क रहित विधि, जाल या रोबोटिक हथियारों जैसी प्रत्यक्ष-संपर्क विधियों के विपरीत, मलबे के उलझने और अस्थिर होने के जोखिम को कम करती है।

प्रयोगशाला प्रयोगों में, थ्रस्टर ने 5 किलोवाट (kW) की इनपुट शक्ति पर लगभग 25 मिली-न्यूटन (mN) का मंदक बल प्रदर्शित किया। यह प्रदर्शन 100 दिनों के भीतर 1-टन, 1-मीटर-श्रेणी के मलबे को डीऑर्बिट करने के लिए अनुमानित 30 mN की आवश्यकता के करीब है। इस प्रणाली की एक और महत्वपूर्ण विशेषता इसके प्रणोदक (propellant) के रूप में आर्गन का उपयोग है। आर्गन ज़ेनॉन जैसे पारंपरिक प्रणोदकों की तुलना में अधिक प्रचुर और सस्ता है, जो इसे बड़े पैमाने पर मलबे को हटाने के मिशनों के लिए अधिक किफायती बनाता है।

जबकि यह तकनीक नियंत्रित प्रयोगशाला सेटिंग्स में आशाजनक रही है, अंतरिक्ष में प्लाज्मा विस्तार, बीम-मलबे की परस्पर क्रिया और प्रणाली की मापनीयता जैसी चुनौतियों का समाधान करने के लिए और अधिक शोध और विकास की आवश्यकता है। भविष्य के प्रयोगों और कक्षीय प्रदर्शनों को परिचालन तैनाती की ओर महत्वपूर्ण कदम माना जाएगा। अंतरिक्ष मलबे को हटाने के लिए सक्रिय मलबे हटाने (ADR) प्रौद्योगिकियों का विकास एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। जाल, हार्पून, रोबोटिक भुजाएं और लेजर जैसी अन्य विधियां भी विकसित की जा रही हैं, लेकिन ताकाहाशी की द्विदिशीय प्लाज्मा थ्रस्टर प्रणाली एक अनूठा, गैर-संपर्क समाधान प्रदान करती है। यदि इसे सफलतापूर्वक लागू किया जाता है, तो यह अंतरिक्ष में मानव गतिविधियों की स्थिरता सुनिश्चित करते हुए, अंतरिक्ष मलबे के बढ़ते खतरे को कम करने के लिए एक स्केलेबल, सुरक्षित और लागत प्रभावी समाधान प्रदान कर सकता है। यह नवाचार अंतरिक्ष के स्थायी उपयोग की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है, जो भविष्य की पीढ़ियों के लिए अंतरिक्ष अन्वेषण के द्वार खुले रखने में मदद करेगा।