আলোর গতির 2% যেতে গতিশীল উড্ডয়ন ব্যবহার করে প্লাজমা চুম্বক

সৌর বায়ুকে চালনার উপায় হিসেবে কাজে লাগানোর জন্য বেশ কিছু ধারণা বিদ্যমান: ম্যাগসেল, ই-পাল এবং প্লাজমা চুম্বক। এই সমস্ত ধারণাগুলি প্রধানত ড্র্যাগ ডিভাইস হিসাবে কাজ করে এবং এইভাবে সৌর বায়ুর সমান বেগের মধ্যে সীমাবদ্ধ (~700 কিমি/সে), শুধুমাত্র সৌর বায়ুর স্থানীয় দিকের (অর্থাৎ, উত্তোলন) বল তৈরি করার ক্ষমতা সীমিত। অন্বেষণ করার একটি আকর্ষণীয় সম্ভাবনা হল গতিশীল উড্ডয়ন: মহাকাশের দুটি ভিন্ন অঞ্চলে বাতাসের গতির পার্থক্যকে কাজে লাগানো। Albatrosses এবং sailplanes এই কৌশলটি ব্যবহার করার জন্য পরিচিত, বায়ু শিয়ার অঞ্চলের মধ্যে এবং বাইরে প্রদক্ষিণ করে। বার্চ (জেবিআইএস, 1989) আন্তঃনাক্ষত্রিক ভ্রমণ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য "MHD উইং" এর মাধ্যমে এই ধরনের একটি কৌশল ব্যবহার করা যেতে পারে, তবে ধারণাটি আরও অন্বেষণ করেনি।

দিকনির্দেশক প্লাজমা ওয়েভ অ্যান্টেনা সহ একটি মহাকাশযান যা স্থানীয় আন্তঃগ্রহ বা আন্তঃনাক্ষত্রিক মাধ্যমের উপর ভরবেগ প্রদান করে, অ্যান্টেনার উপর একটি বল তৈরি করে (লিফট)। বারবার গতিশীল উড্ডয়নের কৌশলগুলি শক্তি আহরণের জন্য তৈরি করা হয় এবং সৌর বায়ুর গতির গুণিতক অর্জন করতে সৌর বায়ুর সর্বোচ্চ গতির চেয়ে দশগুণ বেশি গতি অর্জন করতে এবং আলোর গতির প্রায় 2% পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে।

চালনার উপায় হিসাবে সৌর বায়ুর সাথে মিথস্ক্রিয়া করার ধারণার বিকাশের জন্য পর্যায়ক্রমে পরীক্ষামূলক বৈধতা প্রয়োজন, যার মধ্যে প্রথমটি প্রপালশনের জন্য একটি চৌম্বকীয় কাঠামো ব্যবহার করে সৌর বায়ুর বিরুদ্ধে উল্লেখযোগ্য টেনে নেওয়ার প্রদর্শন হবে। ভূমিকায় পর্যালোচনা করা ড্র্যাগ ধারণাগুলির ত্বরণের পরিপ্রেক্ষিতে প্লাজমা চুম্বকটি সর্বোচ্চ পারফরম্যান্স বলে মনে হচ্ছে, তাই একটি প্লাজমা চুম্বক প্রযুক্তি প্রদর্শন পরবর্তী যৌক্তিক পদক্ষেপ বলে মনে হবে। একটি সাম্প্রতিক গবেষণায় একটি ছোট, 16U কিউবেস্যাট প্রদর্শক ধারণার প্রস্তাব করা হয়েছে যাকে জুপিটার অবজারভিং ভেলোসিটি এক্সপেরিমেন্ট (JOVE) বলা হয়েছে যা পৃথিবী থেকে উৎক্ষেপণের মাত্র 6 মাস পরে বৃহস্পতির কক্ষপথে ট্রানজিট করতে পারে। উইন্ড-রাইডিং প্লাজমা ম্যাগনেট প্রযুক্তির আরেকটি প্রয়োগ হবে সৌর মহাকর্ষীয় লেন্স (SGL) দূরত্বে (>550AU) দ্রুত অ্যাক্সেসের একটি প্রদর্শন। উইন্ড রাইডার পাথফাইন্ডার মিশন নামে এই গবেষণায় দেখানো হয়েছে যে এই প্রযুক্তি ব্যবহার করে লঞ্চের 7 বছরেরও কম সময়ের মধ্যে এসজিএল অঞ্চলে প্রবেশ করা যেতে পারে। এই যুগান্তকারী মিশনগুলি বৈধতা প্রদান করবে যে সৌর বায়ু থেকে অর্থপূর্ণ প্রবর্তক শক্তি আহরণ করা যেতে পারে, লিফট-জেনারেশনের জন্য বায়ু থেকে বৈদ্যুতিক শক্তি নিষ্কাশনের আরও উন্নত ধারণার ভিত্তি প্রদান করে।

সৌর মহাকর্ষীয় লেন্সে টেলিস্কোপ পাঠানো একটি টেলিস্কোপের ভিজ্যুয়ালাইজেশন ক্ষমতাকে বিলিয়ন বার বাড়িয়ে দেবে কারণ এটি প্রায় মিলিয়ন মাইল প্রশস্ত সূর্যের আলোকে দেখবে। একটি সৌর মহাকর্ষীয় লেন্স টেলিস্কোপ। অপটিক্যাল বা কাছাকাছি-অপটিক্যাল তরঙ্গদৈর্ঘ্যে, আলোর পরিবর্ধন 200 বিলিয়ন বার এবং সমানভাবে চিত্তাকর্ষক কৌণিক রেজোলিউশনের সাথে হয়। যদি আমরা সূর্য থেকে 550 AU থেকে শুরু করে এই অঞ্চলে পৌঁছাতে পারি, তাহলে আমরা এক্সোপ্ল্যানেটের সরাসরি ইমেজিং করতে পারি। একটি ইমেজিং মিশন চ্যালেঞ্জিং কিন্তু সম্ভাব্য, এমন প্রযুক্তি ব্যবহার করে যা হয় ইতিমধ্যে উপলব্ধ বা সক্রিয় বিকাশে রয়েছে। বাস্তবসম্মত অবস্থার অধীনে, আমাদের গ্যালাকটিক আশেপাশে পৃথিবীর মতো এক্সোপ্ল্যানেটের মেগাপিক্সেল ইমেজিংয়ের জন্য শুধুমাত্র কয়েক সপ্তাহ বা মাস একীকরণের সময় প্রয়োজন, আগের মত বছর নয়।

দলটি সূর্যের বাঁকানো আলোর মাধ্যাকর্ষণ ব্যবহার করার জন্য প্লুটোর চেয়ে প্রায় বিশ গুণ দূরে এক মিটার টেলিস্কোপ পাঠানোর তদন্ত করছে। সূর্য 865000 মাইল জুড়ে যা পৃথিবীর চেয়ে 109 গুণ প্রশস্ত। মাধ্যাকর্ষণ আপনাকে একটি দৈত্যাকার আলো সংগ্রাহক হিসাবে সূর্যকে লিভারেজ করতে দেয়। আমরা পৃথিবী থেকে 3 আলোক দিন দূরে যেতে পারি এবং অন্যান্য সৌরজগতের গ্রহের ছবি দেখতে পারি। এটি এমন হবে যে আমরা অন্য সৌরজগতে একটি অনুসন্ধান পাঠিয়েছি।

যদি এই পদ্ধতিটি কাজ করে তবে আমরা 2030 এর দশকে অন্যান্য সৌরজগৎ অন্বেষণ করতে পারতাম।

এই পদ্ধতিটি বাহ্যিক গতিশীল চাপ [তথাকথিত কিউ-ড্রাইভ (গ্রেসন, 2019)] দ্বারা চালিত একটি প্রপালসিভ ড্রাইভের ধারণার উপর ভিত্তি করে তৈরি করে, তবে, বর্তমান ধারণায়, কোনও অনবোর্ড প্রতিক্রিয়া ভর ব্যবহার করা হয় না। বাহ্যিক বিদ্যুত উৎপাদন ব্যবহার করে গাড়ির উপর দিয়ে প্রবাহের লম্ব সৌর বায়ুতে উপলব্ধ পদার্থকে ত্বরান্বিত করার জন্য, লিফ্ট তৈরি করা হয় যা শক্তি-নিষ্কাশন প্রক্রিয়া দ্বারা উত্পন্ন টেনে আনার চেয়ে বেশি। ফলাফল হল এক ধরনের লিফট-উৎপাদনকারী উইং, কিন্তু শারীরিক গঠন ছাড়াই। বিভাগ 2-এ, এই লিফ্ট-উৎপাদন প্রক্রিয়ার অপারেটিং নীতিগুলি বিশদভাবে বিকশিত হয়েছে। ধারা 3-তে, সৌরজগতে উপলব্ধ উচ্চ বায়ু শিয়ারের অঞ্চলগুলিকে ব্যবহার করে সম্ভাব্য মিশনের ধারণাগুলি তৈরি করা হয়েছে, যথা, দ্রুত (পোলার) এবং ধীর (নিরক্ষীয়) সৌর বায়ুর মধ্যে ইন্টারফেস এবং টারমিনেশন শক যেখানে সৌর বায়ু সুপারসনিক থেকে ফিরে আসে। সাবসনিক প্রবাহ, c এর ≈2% বেগে পৌঁছাতে।

সৌরজগতের বেশ কয়েকটি কাঠামো শক্তি আহরণের জন্য গতিশীল উড্ডয়ন কৌশলগুলির জন্য যথেষ্ট বড় বায়ু গ্রেডিয়েন্ট সরবরাহ করে। এই ধরনের কাঠামো অন্তর্ভুক্ত কিন্তু সীমাবদ্ধ নয়: সমাপ্তি শক, হেলিওপজ, ধীর এবং দ্রুত সৌর বায়ু এবং গ্রহের চুম্বকমণ্ডলের সীমানা। যদিও এই কাঠামোগুলির ঘনত্ব পরিবর্তিত হয়, প্লাজমা চুম্বকের মতো ড্র্যাগ ডিভাইসগুলির বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে গাড়ির চারপাশে কৃত্রিমভাবে তৈরি করা ম্যাগনেটোস্ফিয়ারের পরিমাণ স্বাভাবিকভাবেই প্রসারিত হয় কারণ আশেপাশের ঘনত্ব হ্রাস পায়। বিশেষত, মহাকাশযানের চারপাশের চৌম্বকীয় কাঠামো প্রসারিত হবে যতক্ষণ না চৌম্বকীয় চাপ সৌর বায়ুর গতিশীল চাপের সাথে মেলে। এই প্রভাবটি প্লাজমা চুম্বকের মতো ডিভাইসগুলিকে প্রায় ধ্রুবক টেনে নিয়ে যায় যখন তারা সূর্য থেকে বাইরের দিকে চলে যায়। এই কাগজে বিশ্লেষণের উদ্দেশ্যে, আমরা টেনে নেওয়ার ধ্রুবক মান গ্রহণ করেছি এবং যেহেতু লিফ্ট পাওয়ার উৎপন্ন হয় প্লাজমার মাধ্যমে ড্র্যাগ ডিভাইসের গতি থেকে, পাশাপাশি উত্তোলনের ধ্রুবক মানও।

একটি লো-ড্র্যাগ ব্যাঙ্কিং কৌশলের মাধ্যমে বায়ুর চলমান স্রোতে প্রবেশ করার সময় একটি যান (বা পাখি) একটি ইলাস্টিক সংঘর্ষ চালায়। গাড়িটি নিস্তব্ধ বাতাসে পুনরায় প্রবেশ করার সাথে সাথে এটি বাতাসের প্রবাহের দ্বিগুণ বেগ অর্জন করেছে। তখন নিস্তব্ধ বাতাসে ব্যাঙ্কিং করে, যানবাহনটি বাতাসের স্রোতে পুনরায় প্রবেশ করতে পারে এবং আবার তার বেগ বাড়াতে পারে, যতক্ষণ না টেনে ক্ষয়ক্ষতি বেগ লাভকে প্রতিহত করে এবং সর্বোচ্চ বেগ অর্জন না হয় ততক্ষণ পর্যন্ত কৌশলটি বারবার পুনরাবৃত্তি করতে পারে। সম্প্রতি, রিমোট কন্ট্রোল গ্লাইডার উত্সাহীরা অসাধারণ বেগ অর্জন করেছে 850 কিমি/ঘন্টা - বাতাসের গতির প্রায় 10 গুণ বেশি - এই কৌশলটি গ্লাইডারগুলির সাহায্যে ব্যবহার করে যার কোনো অনবোর্ড প্রপালশন নেই

একটি মহাকাশযান মহাকাশে আয়নিত গ্যাসের প্রবাহের সাথে যোগাযোগ করতে পারে (সৌর বায়ু বা আন্তঃনাক্ষত্রিক মাধ্যম) যাতে প্রবাহ বেগের চেয়ে বেশি বেগে ত্বরান্বিত হয়। সামুদ্রিক পাখি এবং গ্লাইডারদের দ্বারা সঞ্চালিত গতিশীল উড্ডয়ন কৌশল দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়ে যেখানে বাতাসের গতির পার্থক্যকে বেগ অর্জনের জন্য কাজে লাগানো হয়, প্রস্তাবিত কৌশলে একটি উত্তোলন-উত্পাদনকারী মহাকাশযান হেলিওস্ফিয়ারের বিভিন্ন অঞ্চলের মধ্যে চক্রাকারে বাতাসের গতি ভিন্ন, প্রক্রিয়ায় শক্তি অর্জন করে প্রপেলান্ট ব্যবহার না করে এবং শুধুমাত্র পরিমিত অনবোর্ড পাওয়ার প্রয়োজনীয়তা।

সহজতম বিশ্লেষণে, মহাকাশযানের গতিকে বিভিন্ন গতিতে চলমান মাঝারি অঞ্চলের মধ্যে স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষের একটি সিরিজ হিসাবে মডেল করা যেতে পারে। মহাকাশযানের গতিপথের আরও বিশদ মডেলগুলি সম্ভাব্য বেগ লাভের পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য তৈরি করা হয়েছে এবং গাড়ির লিফ্ট-টু-ড্র্যাগ অনুপাতের পরিপ্রেক্ষিতে সর্বাধিক বেগ অর্জন করা যেতে পারে। একটি লিফ্ট-জেনারেটিং মেকানিজম প্রস্তাব করা হয়েছে যেখানে ফ্লাইটের দিক থেকে গাড়ির উপর দিয়ে প্রবাহ থেকে শক্তি বের করা হয় এবং তারপর ট্রান্সভার্স দিক দিয়ে পার্শ্ববর্তী মাধ্যমকে ত্বরান্বিত করতে ব্যবহার করা হয়, লিফট তৈরি করে (অর্থাৎ, প্রবাহের জন্য লম্ব বল)। লিফ্ট-টু-ড্র্যাগ অনুপাতের বৃহৎ মানগুলি এমন ক্ষেত্রে দেখানো হয় যেখানে একটি ছোট ট্রান্সভার্স বেগ ইন্টারঅ্যাকশনের একটি বৃহৎ এলাকায় দেওয়া হয়। হেলিওস্ফিয়ারের অত্যন্ত কম ঘনত্বে একটি বৃহৎ মিথস্ক্রিয়া অঞ্চলের প্রয়োজনীয়তা একটি ভৌত ​​ডানার ব্যবহারকে বাধা দেয়, তবে পার্শ্ববর্তী মাধ্যমের উপর ভরবেগ প্রদানের জন্য একটি কম্প্যাক্ট, দিকনির্দেশক অ্যান্টেনা দ্বারা উত্পন্ন প্লাজমা তরঙ্গের ব্যবহার সম্ভবপর, এর উত্তেজনা সহ আর-তরঙ্গ, এক্স-তরঙ্গ, আলফভেন তরঙ্গ, এবং চৌম্বকীয় তরঙ্গ প্রতিশ্রুতিশীল প্রার্থী হিসাবে উপস্থিত হচ্ছে। একটি ধারণাগত মিশনকে সংজ্ঞায়িত করা হয় যেখানে হেলিওস্ফিয়ারের টার্মিনেশন শকে গতিশীল উড্ডয়ন সঞ্চালিত হয়, যা একটি মহাকাশযানকে প্রপেলান্টের ব্যয় ছাড়াই উৎক্ষেপণের আড়াই বছরের মধ্যে 2% c এর কাছাকাছি গতিতে পৌঁছাতে সক্ষম করে। অন্যান্য সৌরজগতে সত্যিকারের আন্তঃনাক্ষত্রিক ফ্লাইট অর্জনের জন্য একটি বহু-পর্যায়ের মিশনের প্রথম পর্যায়ে এই কৌশলটি অন্তর্ভুক্ত হতে পারে।

সৌর পাল হল একটি প্রপালশন প্রযুক্তির প্রথম উদাহরণ যা সূর্য থেকে নির্গত অবাধে উপলব্ধ ফোটনগুলিকে ব্যবহার করে, তবে এমনকি সবচেয়ে চরম সৌর পাল - সর্বনিম্ন ক্ষেত্রফলের ঘনত্বের সাথে সর্বোচ্চ তাপমাত্রার উপকরণ ব্যবহার করে (যেমন, অ্যারোগ্রাফাইট)-কে সূর্যের কাছাকাছি থেকে চালু করা হয়। শুধুমাত্র c এর 2% অর্জন করতে সক্ষম হবে (Heller et al., 2020); আরো প্রচলিত সৌর পাল c এর 0.5% এর কম সীমাবদ্ধ (Davoyan et al., 2021)। সম্প্রতি, লিংগাম এবং লোয়েব (লিংগাম এবং লোয়েব, 2020) জ্যোতির্পদার্থগত বস্তুগুলি পরীক্ষা করেছে (যেমন, বিশাল তারা, সুপারনোভা, ইত্যাদি) যা একটি বিকিরণ-ধাক্কা আলোর পালকে 10% c বা তার বেশি বেগ অর্জন করতে দেয়, কিন্তু এটি এখনও সৌরজগত থেকে উদ্ভূত মানব প্রযুক্তি কীভাবে আন্তঃনাক্ষত্রিক ফ্লাইট অর্জন করতে পারে তার সমস্যা ছেড়ে দেয়।