SpaceX ने दुनिया का पहला कमर्शियल न्यूक्लियर-पॉवर्ड सैटेलाइट लॉन्च किया
स्रोत:इंडियन एक्सप्रेस ↗
क्यों मायने रखता है
गहरे अंतरिक्ष (deep-space) और चंद्र अभियानों के लिए वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों को समझना विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी (S&T) का एक मुख्य विषय है। यह विकास अत्यधिक विनियमित, सरकार-नियंत्रित RTGs (प्लूटोनियम का उपयोग करने वाले) से निजी, व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य बीटावोल्टिक प्रणालियों (ट्रिटियम का उपयोग करने वाले) की ओर संक्रमण को रेखांकित करता है, जो भविष्य के चंद्र दक्षिणी ध्रुव अन्वेषण (जैसे, Artemis, Chandrayaan मिशन) के लिए अत्यधिक प्रासंगिक है और RTGs तथा चंद्र अन्वेषण पर पिछले UPSC प्रश्नों से सीधे जुड़ा हुआ है।
सारांश
SpaceX ने City Labs द्वारा विकसित BOHR (Betavoltaic Orbital High-Reliability) को लॉन्च किया, जो परमाणु-ऊर्जा संचालित (nuclear-powered) उपग्रह का दुनिया का पहला व्यावसायिक प्रक्षेपण है। 'NanoTritium betavoltaic micropower' तकनीक का परीक्षण करते हुए, BOHR एक सेमीकंडक्टर का उपयोग करके ट्रिटियम क्षय (tritium decay) से निकलने वाले बीटा कणों को सीधे बिजली में परिवर्तित करता है। यह गहरे अंतरिक्ष अभियानों में पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाने वाले गर्मी-आधारित प्लूटोनियम RTGs से अलग है। कम विकिरण स्तरों के कारण सुरक्षित, इस प्रणाली को 2019 FAA परमाणु प्रक्षेपण ढांचे के तहत मंजूरी दी गई थी और यह चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव जैसे धूप से वंचित क्षेत्रों में भविष्य के अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है।
मुख्य बिंदु
- SpaceX ने ट्रांसपोर्टर-17 राइडशेयर मिशन के हिस्से के रूप में फॉल्कन 9 रॉकेट के जरिए दुनिया के पहले व्यावसायिक रूप से निर्मित परमाणु-संचालित उपग्रह BOHR (Betavoltaic Orbital High-Reliability) को सफलतापूर्वक लॉन्च किया।
- फ्लोरिडा स्थित City Labs द्वारा विकसित, BOHR एक प्रदर्शन मिशन (demonstration mission) है जिसे अंतरिक्ष में प्रोप्रायटरी NanoTritium बीटावोल्टिक माइक्रोपावर स्रोत का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
- रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (RTGs), जो थर्मोकपल्स का उपयोग करके प्लूटोनियम क्षय (decay) की ऊष्मा को बिजली में परिवर्तित करते हैं, के विपरीत नैनोट्रिटियम (NanoTritium) एक सेमीकंडक्टर का उपयोग करके ट्रिटियम (हाइड्रोजन का एक रेडियोधर्मी समस्थानिक) क्षय से निकलने वाले बीटा कणों को सीधे परिवर्तित करके बिजली उत्पन्न करता है।
- हालांकि, BOHR कोर स्पेसक्राफ्ट ऑपरेशन्स के लिए अभी भी सोलर पैनल्स का उपयोग करता है, लेकिन यह टेक्नोलॉजी उन वातावरणों में सिस्टम को पावर देने के लिए एक अग्रणी (pathfinder) तकनीक है जहां धूप की भारी कमी है, जैसे कि चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव के स्थायी रूप से छायांकित क्षेत्र (PSRs) और क्रेटर (craters)।
- चूंकि प्लूटोनियम जैसे भारी रेडियोआइसोटोप की तुलना में ट्रिटियम अपेक्षाकृत कम स्तर का विकिरण (रेडिएशन) उत्सर्जित करता है, इसलिए व्यावसायिक लॉन्च वातावरण में इसके एकीकरण (इंटीग्रेशन) के लिए यह अधिक सुरक्षित है।
- BOHR 2019 में स्थापित US FAA के परमाणु प्रक्षेपण ढांचे (nuclear launch framework) के तहत स्वीकृत होने वाला पहला परमाणु-संचालित मिशन है, जिसे आंशिक रूप से US Department of Defense के अनुबंध के माध्यम से वित्तपोषित किया गया है।
महत्वपूर्ण शब्द
आर्टेमिस कार्यक्रम (Artemis programme)
NASA के नेतृत्व में एक अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष अन्वेषण कार्यक्रम, जिसका उद्देश्य मनुष्यों को चंद्रमा पर उतारना, एक टिकाऊ चंद्र आधार का निर्माण करना और मंगल ग्रह पर भविष्य के मानवयुक्त अभियानों की तैयारी करना है।
UPSC context
GS Paper III (अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी); यह अंतर्राष्ट्रीय सहयोग, चंद्र अन्वेषण और आर्टेमिस समझौतों (Artemis Accords) के माध्यम से भारत की साझेदारी का परीक्षण करता है।
FAA परमाणु प्रक्षेपण ढांचा (2019)
नेशनल सिक्योरिटी प्रेसिडेंशियल मेमोरेडम-20 (NSPM-20) से उत्पन्न एक नियामक प्रक्रिया जो वाणिज्यिक परमाणु प्रौद्योगिकियों या रेडियोन्यूक्लाइड्स ले जाने वाले अंतरिक्ष यानों को वर्गीकृत करती है, उनकी सुरक्षा का मूल्यांकन करती है और उन्हें लाइसेंस प्रदान करती है।
UPSC context
GS Paper III (विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी); व्यावसायिक अंतरिक्ष अन्वेषण नीतियों, परमाणु सुरक्षा ढांचों और जोखिम-प्रबंधन प्रोटोकॉल का परीक्षण करता है।
Federal Aviation Administration (FAA)
अमेरिकी सरकार की वह एजेंसी जो नागरिक उड्डयन और वाणिज्यिक अंतरिक्ष परिवहन (जिसमें लॉन्च और रीएंट्री शामिल हैं) को नियंत्रित करती है, और सुरक्षा तथा राष्ट्रीय सुरक्षा मानकों का अनुपालन सुनिश्चित करती है।
UPSC context
GS Paper III (अंतरिक्ष/सुरक्षा विनियमन); भारत के IN-SPACe के समकक्ष वाणिज्यिक अंतरिक्ष नियामक ढांचों की समझ का परीक्षण करता है।
SpaceX
एक निजी अमेरिकी एयरोस्पेस कंपनी जो उन्नत रॉकेटों और अंतरिक्ष यान का निर्माण करती है, पुनः प्रयोज्य प्रक्षेपण यानों (reusable launch vehicles) के क्षेत्र में अग्रणी भूमिका निभा रही है और वैश्विक स्तर पर वाणिज्यिक उपग्रहों के प्रक्षेपण का विस्तार कर रही है।
UPSC context
GS पेपर III (अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी, अर्थव्यवस्था); अंतरिक्ष में निजी क्षेत्र की भागीदारी और कम लागत वाली पुनर्चोज्य लॉन्च प्रणालियों (reusable launch systems) के विकास का परीक्षण करता है।
NASA
नागरिक अंतरिक्ष अन्वेषण, वैज्ञानिक एयरोस्पेस अनुसंधान और लूनर गेटवे (Lunar Gateway) एवं जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप (James Webb Space Telescope) जैसे अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष कार्यक्रमों के लिए जिम्मेदार अमेरिकी संघीय एजेंसी।
UPSC context
GS Paper III (अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी); वैश्विक अंतरिक्ष सहयोग, चंद्र/गहरे अंतरिक्ष मिशनों और संयुक्त कार्यक्रमों (जैसे ISRO के साथ NISAR) का परीक्षण करता है।
सिटी लैब्स (City Labs)
ट्रिटियम-आधारित बीटावोल्टिक माइक्रो-पावर बैटरी (tritium-based betavoltaic micro-power batteries) में विशेषज्ञता रखने वाली एक निजी कंपनी, जो गहरे अंतरिक्ष (deep-space) और अत्यधिक प्रतिकूल वातावरण के लिए सुरक्षित, परमाणु-संचालित तकनीकों के पहले व्यावसायिक अनुप्रयोगों का मार्ग प्रशस्त कर रही है।
UPSC context
GS Paper III (वैकल्पिक ऊर्जा/अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी); यह नवीन, गैर-तापीय अंतरिक्ष ऊर्जा प्रणालियों (non-thermal space power systems) और परमाणु सूक्ष्म-ऊर्जा प्रौद्योगिकी (nuclear micro-power technology) के ज्ञान का परीक्षण करता है।
प्रारंभिक ट्रैप
बीटावोल्टेइक माइक्रो-पावर सेल (Betavoltaic micro-power cells) उसी थर्मल-कन्वर्जन (तापीय-परिवर्तन) सिद्धांतों पर कार्य करते हैं जिन पर पारंपरिक प्लूटोनियम-आधारित RTGs कार्य करते हैं।
RTG थर्मोकपल का उपयोग करके क्षय ऊष्मा (decay heat) को बिजली में बदलने के लिए थर्मोडायनामिक सीबेक प्रभाव (Seebeck effect) पर भरोसा करते हैं। बीटावोल्टिक्स (Betavoltaics) एक सेमीकंडक्टर का उपयोग करके बीटा-क्षय इलेक्ट्रॉनों को सीधे विद्युत प्रवाह में परिवर्तित करते हैं, जिससे लगभग कोई ऊष्मा उत्पन्न नहीं होती है।
संबंधित अवधारणाएँ
हाइड्रोजन आइसोटोप (समस्थानिकों) के भौतिक और रेडियोधर्मी गुण क्या हैं?
- समस्थानिक वितरण (Isotopic Distribution): प्रोटियम (Protium) में कोई न्यूट्रॉन नहीं होता है (99.98% प्रचुरता); ड्यूटेरियम (Deuterium) में एक न्यूट्रॉन होता है (स्थिर, भारी जल रिएक्टरों में मॉडरेटर के रूप में उपयोग किया जाता है)।
- ट्रिटियम की अर्ध-आयु (Tritium Half-Life): ट्रिटियम (Tritium) में दो न्यूट्रॉन होते हैं और यह अत्यधिक अस्थिर होता है, जो 12.3 वर्षों के अर्ध-आयु काल (half-life) के साथ क्षयित (decay) होता है।
- क्षय मोड (Decay Mode): ट्रिटियम (Tritium) का बीटा-माइनस (β-) क्षय (decay) होता है, जिससे यह हीलियम-3 (Helium-3) में परिवर्तित होने के लिए एक कम ऊर्जा वाला इलेक्ट्रॉन (बीटा कण) और एक एंटीन्यूट्रिनो उत्सर्जित करता है।
RTGs (रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर) स्पेस न्यूक्लियर फिशन रिएक्टर्स (अंतरिक्ष परमाणु विखंडन रिएक्टरों) से किस प्रकार भिन्न हैं?
- RTG सिद्धांत: निष्क्रिय उपकरण (Passive devices) जो थर्मोकपल्स (सीबेक प्रभाव) का उपयोग करके रेडियोआइसोटोप (आमतौर पर प्लूटोनियम-238) की प्राकृतिक क्षय ऊष्मा (decay heat) को बिजली में परिवर्तित करते हैं। इसमें कोई श्रृंखला अभिक्रिया (chain reaction) नहीं होती है।
- परमाणु विखंडन रिएक्टर का सिद्धांत: सक्रिय प्रणालियाँ जो अत्यधिक ऊष्मा उत्पन्न करने के लिए एक नियंत्रित शृंखला अभिक्रिया (chain reaction) में भारी नाभिक (यूरेनियम-235) को विभाजित करती हैं, जिसे मैकेनिकल इंजन या टरबाइन के माध्यम से परिवर्तित किया जाता है।
- शक्ति और पैमाना: RTGs दशकों तक निरंतर कम-से-मध्यम शक्ति (वॉट) उत्पन्न करते हैं; जबकि रिएक्टर उन्नत प्रणोदन (propulsion) या आवासों (habitats) के लिए उच्च-शक्ति किलोवाट/मेगावाट उत्पन्न करते हैं।
अंतर-विषय पैटर्न
अंतरिक्ष कानून + परमाणु व्यावसायीकरण
1967 की बाह्य अंतरिक्ष संधि (Outer Space Treaty) अंतरिक्ष में सामूहिक विनाश के हथियारों पर प्रतिबंध लगाती है, लेकिन शांतिपूर्ण, व्यावसायिक वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए बीटावोल्टिक्स (betavoltaics) और RTGs जैसे गैर-हथियार वाले परमाणु ऊर्जा स्रोतों के उपयोग की अनुमति देती है।
चंद्र अन्वेषण + वैकल्पिक ऊर्जा प्रणालियां
चंद्रयान-3 ने चंद्र रातों के दौरान सौर ऊर्जा से चलने वाली प्रणालियों की संवेदनशीलता को उजागर किया है। बीटावोल्टिक्स (Betavoltaics) स्थायी रूप से छाया वाले क्षेत्रों (permanently shadowed regions) में लंबी अवधि के लैंडर्स के लिए जीवित रहने का एक खाका (blueprint) प्रदान करते हैं।
2026 में S&T के तुलनात्मक कथन के रूप में Betavoltaics बनाम RTGs और Tritium के रेडियोधर्मी गुणों के शामिल होने की अत्यधिक संभावना है।
संबद्ध PYQ · 2
संबद्ध PYQ · 2
- 2024PrelimsGS1
With reference to radioisotope thermoelectric generators (RTGs), consider the following statements: 1. RTGs are miniature fission reactors. 2. RTGs are used for powering the onboard systems of spacecrafts. 3. RTGs can use Plutonium-238, which is a by-product of weapons development. Which of the statements given above are correct?
- 2023MainsGS3
What is the main task of India's third moon mission which could not be achieved in its earlier mission? List the countries that have achieved this task. Introduce the subsystems in the spacecraft launched and explain the role of the Virtual Launch Control Centre' at the Vikram Sarabhai Space Centre which contributed to the successful launch from Sriharikota.
