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यह लेख मूल रूप से . में प्रकाशित हुआ था बातचीत। प्रकाशन ने Space.com के लेख में योगदान दिया विशेषज्ञ आवाजें: ऑप-एड और अंतर्दृष्टि.
एलेक्स एलेरी, प्रोफेसर, कनाडा अंतरिक्ष रोबोटिक्स और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी में अनुसंधान अध्यक्ष, कार्लटन विश्वविद्यालय
हम एक ऐसी दुनिया में रहते हैं जिसमें लोग अक्सर बिना सोचे-समझे महत्वपूर्ण निर्णय लेते हैं। लेकिन कुछ चीजों का अनुमान लगाया जा सकता है, जिसमें यह भी शामिल है कि यदि आप लगातार बिना रिसाइकिलिंग के एक सीमित संसाधन का उपभोग करते हैं, तो यह अंततः समाप्त हो जाएगा।
फिर भी, जैसा कि हमने अपनी जगहें वापस शुरू करने के लिए निर्धारित की हैं चांद, हम अपने साथ अपनी सभी बुरी आदतें लाएंगे, जिसमें अनर्गल उपभोग की हमारी इच्छा भी शामिल है।
1994 की खोज के बाद से क्लेमेंटाइन अंतरिक्ष यान द्वारा चंद्रमा पर पानी की बर्फ, चंद्रमा पर लौटने की संभावना पर उत्साह ने राज किया है। इसने की समाप्ति के बाद दो दशकों की उदासी का अनुसरण किया अपोलो, एक अस्वस्थता जो वापसी के लिए प्रोत्साहन की अंतर्निहित कमी का लक्षण था।
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उस पानी सब कुछ बदल दिया। पानी के बर्फ के जमाव चंद्रमा के ध्रुवों पर स्थित होते हैं जो क्रेटरों की गहराई में छिपे होते हैं जो हमेशा के लिए सूरज की रोशनी से रहित होते हैं।
तब से, कम से कम के कारण नहीं अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन, हमने उन्नत तकनीक विकसित की है जो हमें उच्च दक्षता के साथ पानी और ऑक्सीजन को रीसायकल करने की अनुमति देती है। यह मानव उपभोग के लिए स्थानीय पानी की आपूर्ति का मूल्य और अधिक कठिन बनाता है, लेकिन अगर चंद्रमा पर मानव आबादी बढ़ती है, तो मांग भी होगी। तो, चाँद पर पानी का क्या करें?
दो सामान्य रूप से प्रस्तावित उत्तर हैं: ईंधन कोशिकाओं का उपयोग कर ऊर्जा भंडारण तथा प्रणोदन के लिए ईंधन और आक्सीकारक. पहले को आसानी से समाप्त कर दिया जाता है: ईंधन कोशिकाएं अपने हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से पुनर्चक्रित करती हैं, जब उन्हें बहुत कम रिसाव के साथ रिचार्ज किया जाता है।
ऊर्जा और ईंधन
दूसरा – वर्तमान में चंद्रमा पर पानी के खनन के लिए प्राथमिक जेल डी’एत्रे – अधिक जटिल है लेकिन अधिक सम्मोहक नहीं है। गौरतलब है कि स्पेसएक्स अपने रॉकेट में मीथेन/ऑक्सीजन मिश्रण का उपयोग करता है, इसलिए उन्हें हाइड्रोजन प्रणोदक की आवश्यकता नहीं होगी।
इसलिए, प्रस्तावित किया जा रहा है कि एक बहुमूल्य और सीमित संसाधन का खनन किया जाए और इसे जला दिया जाए, जैसे हम पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस के साथ कर रहे हैं धरती. अंतरिक्ष में खनन और संसाधनों के उपयोग की तकनीक का एक तकनीकी नाम है: इन-सीटू संसाधन उपयोग.
और जबकि चाँद पर ऑक्सीजन की कमी नहीं है (चंद्रमा के लगभग 40% खनिजों में ऑक्सीजन होता है), हाइड्रोजन निश्चित रूप से है।
हाइड्रोजन है एक रिडक्टेंट के रूप में अत्यधिक उपयोगी साथ ही एक ईंधन। चंद्रमा अपने खनिजों के भीतर ऑक्सीजन का एक विशाल भंडार है लेकिन इसे मुक्त करने के लिए हाइड्रोजन या अन्य रिडक्टेंट की आवश्यकता होती है।
उदाहरण के लिए, इल्मेनाइट लोहे और टाइटेनियम का ऑक्साइड है और चंद्रमा पर एक सामान्य खनिज है। इसे हाइड्रोजन के साथ लगभग 1,000 डिग्री सेल्सियस (1,800 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक गर्म करने से यह कम हो जाता है पानी, लौह धातु (जिससे लौह आधारित तकनीक का लाभ उठाया जा सकता है) और टाइटेनियम ऑक्साइड. पानी को हाइड्रोजन में इलेक्ट्रोलाइज किया जा सकता है – जिसे पुनर्नवीनीकरण किया जाता है – और ऑक्सीजन; उत्तरार्द्ध प्रभावी रूप से इल्मेनाइट से मुक्त हो गया। पानी से निकाले गए हाइड्रोजन को जलाकर, हम आने वाली पीढ़ियों के लिए संभावनाओं से समझौता कर रहे हैं: यह स्थिरता की जड़ है।
लेकिन अन्य, अधिक व्यावहारिक मुद्दे सामने आते हैं। हम चंद्र सतह के पास दबे इन जल बर्फ संसाधनों तक कैसे पहुँच सकते हैं? वे ऐसे इलाके में स्थित हैं जो शब्द के हर अर्थ में शत्रुतापूर्ण है, सूरज की रोशनी से छिपे गहरे गड्ढों में – कोई सौर ऊर्जा उपलब्ध नहीं है – लगभग 40 केल्विन, या -233 डिग्री सेल्सियस (-390 डिग्री फ़ारेनहाइट) के तापमान पर। ऐसे क्रायोजेनिक तापमान पर हमें व्यापक खनन कार्य करने का कोई अनुभव नहीं है।
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शाश्वत प्रकाश की चोटियाँ दक्षिणी ध्रुव के क्षेत्र में स्थित पर्वत शिखर हैं जो लगभग निरंतर सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आते हैं। नासा की जेट प्रोपल्शन लैब के एक प्रस्ताव पर विचार किया गया है इन चोटियों पर स्थित विशाल परावर्तकों से क्रेटरों में सूरज की रोशनी की किरणें.
इन विशाल दर्पणों को पृथ्वी से ले जाया जाना चाहिए, इन चोटियों पर उतरा और गहरे गड्ढों को रोशन करने के लिए दूर से स्थापित और नियंत्रित किया जाना चाहिए। फिर रोबोटिक खनन वाहन प्रतिबिंबित सौर ऊर्जा का उपयोग करके पानी की बर्फ को पुनर्प्राप्त करने के लिए अब-रोशनी वाले गहरे क्रेटर में उद्यम कर सकते हैं।
प्रत्यक्ष थर्मल या माइक्रोवेव हीटिंग द्वारा पुनर्प्राप्ति के लिए पानी की बर्फ को वाष्प में डाला जा सकता है – इसकी उच्च गर्मी क्षमता के कारण, यह बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करेगा, जिसे दर्पणों द्वारा आपूर्ति की जानी चाहिए। वैकल्पिक रूप से, इसे भौतिक रूप से खोदा जा सकता है और बाद में बमुश्किल अधिक मामूली तापमान पर पिघलाया जा सकता है।
पानी का उपयोग
पानी को पुनर्प्राप्त करने के बाद, इसे हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में इलेक्ट्रोलाइज करने की आवश्यकता होती है। उन्हें स्टोर करने के लिए, उन्हें न्यूनतम भंडारण टैंक मात्रा के लिए तरलीकृत किया जाना चाहिए।
हालांकि ऑक्सीजन को आसानी से द्रवीभूत किया जा सकता है, हाइड्रोजन 30 केल्विन (-243 डिग्री सेल्सियस, या -405 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर कम से कम 15 बार दबाव में द्रवीभूत होता है। इसके लिए हाइड्रोजन को द्रवीभूत करने और बिना उबाले इसे तरल के रूप में बनाए रखने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस क्रायोजेनिकली कूल्ड हाइड्रोजन और ऑक्सीजन (LH2/LOX) को इसके निम्न तापमान को बनाए रखते हुए इसके उपयोग के स्थान पर ले जाया जाना चाहिए।
तो, अब हमारे पास चंद्रमा से सामान लॉन्च करने के लिए हमारे प्रणोदक स्टॉक हैं।
इसके लिए एक लॉन्चपैड की आवश्यकता होगी, जो किसी भी कक्षीय झुकाव में लॉन्च करने के अधिकतम लचीलेपन के लिए चंद्रमा के भूमध्य रेखा पर स्थित हो सकता है क्योंकि ध्रुवीय लॉन्च साइट ध्रुवीय लॉन्च तक सीमित होगी – केवल नियोजित लूनर गेटवे के लिए. एक चंद्र लॉन्चपैड के लिए व्यापक बुनियादी ढांचे के विकास की आवश्यकता होगी।
संक्षेप में, चंद्र ध्रुवों से पानी की बर्फ निकालने की स्पष्ट आसानी इसे प्राप्त करने के लिए आवश्यक जटिल बुनियादी ढांचे को झुठलाती है। बुनियादी ढांचे की स्थापना की लागत इन-सीटू संसाधन उपयोग के लिए लागत बचत तर्क को नकार देगी।
अधिक बेहतर विकल्प हैं। लौह धातु, रूटाइल और ऑक्सीजन उत्पन्न करने के लिए इल्मेनाइट की हाइड्रोजन की कमी से पानी के दोहन के अधिकांश लाभ मिलते हैं। ऑक्सीजन LH2/LOX मिश्रण के शेर के हिस्से का गठन करती है। इसमें कोई महान बुनियादी ढांचा शामिल नहीं है: प्रसंस्करण इकाइयों में एकीकृत मामूली आकार के सौर सांद्रता द्वारा थर्मल पावर उत्पन्न की जा सकती है। प्रत्येक इकाई को वहां तैनात किया जा सकता है जहां इसकी आवश्यकता होती है – आपूर्ति और मांग की साइटों के बीच लंबे समय तक चलने की आवश्यकता नहीं होती है।
इसलिए, हम इन-सीटू संसाधन उपयोग के लिए एक अलग, अधिक आसानी से प्राप्त करने योग्य मार्ग के माध्यम से लगभग समान कार्य प्राप्त कर सकते हैं जो प्रचुर मात्रा में इल्मेनाइट और अन्य चंद्र खनिजों के खनन से भी टिकाऊ है।
आइए हम वही गलतियाँ न दोहराएं जो हमने पृथ्वी पर की हैं – हमारे पास इसे ठीक करने का मौका है क्योंकि हम सौर मंडल में फैल गए हैं।
यह लेख से पुनर्प्रकाशित है बातचीत क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.
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