Nuclear power in space
અવકાશમાં પરમાણુ શક્તિ એ બાહ્ય અવકાશમાં પરમાણુ શક્તિનો ઉપયોગ છે, સામાન્ય રીતે કાં તો નાની વિખંડન પ્રણાલીઓ અથવા વીજળી અથવા ગરમી માટે કિરણોત્સર્ગી ક્ષય. અન્ય ઉપયોગ વૈજ્ઞાનિક નિરીક્ષણ માટે છે, જેમ કે મોસ્બોઅર સ્પેક્ટ્રોમીટરમાં. સૌથી સામાન્ય પ્રકાર રેડિયોઆઇસોટોપ થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર છે, જેનો ઉપયોગ ઘણા અવકાશ પરીક્ષણો અને ચાલક દળના ચંદ્ર મિશન પર કરવામાં આવ્યો છે. પૃથ્વી નિરીક્ષણ ઉપગ્રહો માટે નાના વિખંડન રિએક્ટર, જેમ કે ટોપાઝ પરમાણુ રિએક્ટર પણ ઉડાડવામાં આવ્યા છે. રેડિયોઆઇસોટોપ હીટર એકમ કિરણોત્સર્ગી ક્ષય દ્વારા સંચાલિત થાય છે અને સંભવતઃ દાયકાઓના સમયગાળા દરમિયાન ઘટકોને કાર્ય કરવા માટે ખૂબ ઠંડા થવાથી રોકી શકે છે. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સે 1965માં અવકાશમાં 43 દિવસ માટે એસ. એન. એ. પી.-10એ પરમાણુ રિએક્ટરનું પરીક્ષણ કર્યું હતું, જેમાં અવકાશના ઉપયોગ માટેના પરમાણુ રિએક્ટર પાવર સિસ્ટમનું આગામી પરીક્ષણ 13 સપ્ટેમ્બર 2012ના રોજ કિલો પાવર રિએક્ટરના ડેમોન્સ્ટ્રેશન યુઝિંગ ફ્લેટૉપ ફિશન (ડી. યુ. એફ. એફ.) પરીક્ષણ સાથે થયું હતું. પ્રાયોગિક 1965 રોમાશકા રિએક્ટરના જમીન-આધારિત પરીક્ષણ પછી, જેમાં યુરેનિયમ અને વીજળીમાં સીધા થર્મોઇલેક્ટ્રિક રૂપાંતરણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, યુ. એસ. એસ. આર. એ લગભગ 40 પરમાણુ-વિદ્યુત ઉપગ્રહો અવકાશમાં મોકલ્યા હતા, જે મોટે ભાગે બીઇએસ-5 રિએક્ટર દ્વારા સંચાલિત હતા. વધુ શક્તિશાળી ટોપાઝ-2 રિએક્ટરે 10 કિલોવોટ વીજળીનું ઉત્પાદન કર્યું હતું. અવકાશ પ્રણોદન પ્રણાલીઓ માટે પરમાણુ શક્તિનો ઉપયોગ કરતી વિભાવનાઓના ઉદાહરણોમાં પરમાણુ વિદ્યુત રોકેટ (પરમાણુ સંચાલિત આયન થ્રસ્ટર (ઓ)), રેડિયોઆઇસોટોપ રોકેટ અને રેડિયોઆઇસોટોપ વિદ્યુત પ્રણોદન (આરઈપી) નો સમાવેશ થાય છે. વધુ શોધાયેલ વિભાવનાઓમાંની એક પરમાણુ થર્મલ રોકેટ છે, જેનું એનઈઆરવીએ કાર્યક્રમમાં જમીન પર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. ન્યુક્લિયર પલ્સ પ્રોપલ્શન પ્રોજેક્ટ ઓરિયનનો વિષય હતો. નિયમન અને જોખમ નિવારણ 1967 માં બાહ્ય અવકાશ સંધિ દ્વારા અવકાશમાં પરમાણુ શસ્ત્રો પર પ્રતિબંધ મૂક્યા પછી, રાજ્યો દ્વારા એક સંવેદનશીલ મુદ્દા તરીકે ઓછામાં ઓછા 1972 થી પરમાણુ શક્તિની ચર્ચા કરવામાં આવી છે. ખાસ કરીને પૃથ્વીના પર્યાવરણ માટે તેના સંભવિત જોખમો અને આમ મનુષ્યોએ પણ રાજ્યોને યુ. એન. જનરલ એસેમ્બલીમાં બાહ્ય અવકાશમાં પરમાણુ ઉર્જા સ્ત્રોતોના ઉપયોગ (1992) સાથે સંબંધિત સિદ્ધાંતો અપનાવવા માટે પ્રેરિત કર્યા છે, ખાસ કરીને પ્રક્ષેપણ માટે સલામતી સિદ્ધાંતો રજૂ કરવા અને તેમના ટ્રાફિકનું સંચાલન કરવા માટે. લાભો જ્યારે સૌર ઉર્જાનો વધુ સામાન્ય રીતે ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે પરમાણુ ઉર્જાનો ઉપયોગ કેટલાક ક્ષેત્રોમાં લાભ પ્રદાન કરી શકે છે. સૌર કોષો, કાર્યક્ષમ હોવા છતાં, માત્ર એવી ભ્રમણકક્ષામાં અવકાશયાનને ઊર્જા પૂરી પાડી શકે છે જ્યાં સૌર પ્રવાહ પૂરતો ઊંચો હોય, જેમ કે પૃથ્વીની નીચી ભ્રમણકક્ષા અને સૂર્યની નજીકના આંતરગ્રહીય સ્થળો. સૌર કોષોથી વિપરીત, પરમાણુ ઊર્જા પ્રણાલીઓ સૂર્યપ્રકાશથી સ્વતંત્ર રીતે કાર્ય કરે છે, જે ઊંડા અવકાશ સંશોધન માટે જરૂરી છે. પરમાણુ-આધારિત પ્રણાલીઓમાં સમકક્ષ શક્તિના સૌર કોષો કરતાં ઓછું દળ હોઈ શકે છે, જે વધુ સઘન અવકાશયાનને મંજૂરી આપે છે જે અવકાશમાં દિશા નિર્દેશિત કરવા અને દિશા નિર્દેશિત કરવા માટે સરળ હોય છે. ક્રૂ સ્પેસફ્લાઇટના કિસ્સામાં, પરમાણુ ઉર્જાની વિભાવનાઓ કે જે લાઇફ સપોર્ટ અને પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ્સ બંનેને શક્તિ આપી શકે છે તે ખર્ચ અને ઉડાનનો સમય બંને ઘટાડી શકે છે. અવકાશ માટે પસંદ કરેલી એપ્લિકેશનો અને/અથવા તકનીકોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ રેડિયોઆઇસોટોપ થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર રેડિયોઆઇસોટોપ હીટર યુનિટ રેડિયોઆઇસોટોપ પીઝોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર રેડિયોઆઇસોટોપ રોકેટ ન્યુક્લિયર થર્મલ રોકેટ ન્યુક્લિયર પલ્સ પ્રોપલ્શન ન્યુક્લિયર ઇલેક્ટ્રિક રોકેટ પ્રકારો રેડિયોઆઇસોટોપ સિસ્ટમ્સ પચાસ વર્ષથી વધુ સમયથી, રેડિયોઆઇસોટોપ થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર (આરટીજી) અવકાશમાં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સનો મુખ્ય પરમાણુ ઉર્જા સ્રોત છે. આરટીજી ઘણા લાભો આપે છે; તેઓ પ્રમાણમાં સલામત અને જાળવણી-મુક્ત છે, કઠોર પરિસ્થિતિઓમાં સ્થિતિસ્થાપક છે, અને દાયકાઓ સુધી કામ કરી શકે છે. આરટીજી ખાસ કરીને અવકાશના એવા ભાગોમાં ઉપયોગ માટે ઇચ્છનીય છે જ્યાં સૌર ઊર્જા એક સક્ષમ ઉર્જા સ્ત્રોત નથી. 25 જુદા જુદા યુ. એસ. અવકાશયાનને શક્તિ આપવા માટે ડઝનેક આરટીજી લાગુ કરવામાં આવ્યા છે, જેમાંથી કેટલાક 20 વર્ષથી વધુ સમયથી કાર્યરત છે. અવકાશ અભિયાનોમાં વૈશ્વિક સ્તરે (મુખ્યત્વે યુએસ અને યુએસએસઆર) 40 થી વધુ રેડિયોઆઇસોટોપ થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. અદ્યતન સ્ટર્લિંગ રેડિયોઆઇસોટોપ જનરેટર (એ. એસ. આર. જી., સ્ટર્લિંગ રેડિયોઆઇસોટોપ જનરેટર (એસ. આર. જી.) નું એક મોડેલ) પરમાણુ ઇંધણના એકમ દીઠ આર. ટી. જી. ની લગભગ ચાર ગણી વિદ્યુત શક્તિ ઉત્પન્ન કરે છે, પરંતુ સ્ટર્લિંગ ટેકનોલોજી પર આધારિત ઉડાન માટે તૈયાર એકમો 2028 સુધી અપેક્ષિત નથી. નાસા ભવિષ્યમાં ટાઇટનનું અન્વેષણ કરવા માટે બે એ. એસ. આર. જી. નો ઉપયોગ કરવાની યોજના ધરાવે છે. રેડિયોઆઇસોટોપ પાવર જનરેટરમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ એસ. એન. એ. પી.-19, એસ. એન. એ. પી.-27 (પરમાણુ સહાયક શક્તિ માટેની પ્રણાલીઓ) એમ. એચ. ડબલ્યુ.-આર. ટી. જી. જી. પી. એચ. એસ.-આર. ટી. જી. એમ. એમ. આર. ટી. જી. એ. એસ. આર. જી. (અદ્યતન સ્ટર્લિંગ રેડિયોઆઇસોટોપ જનરેટર) રેડિયોઆઇસોટોપ હીટર એકમો (આર. એચ. યુ.) નો ઉપયોગ અવકાશયાન પર વૈજ્ઞાનિક ઉપકરણોને યોગ્ય તાપમાને ગરમ કરવા માટે પણ થાય છે જેથી તેઓ અસરકારક રીતે કામ કરી શકે. જનરલ પર્પઝ હીટ સોર્સ (જી. પી. એચ. એસ.) તરીકે ઓળખાતા આર. એચ. યુ. ના મોટા મોડેલનો ઉપયોગ આર. ટી. જી. અને એ. એસ. આર. જી. ને શક્તિ આપવા માટે થાય છે. બહુ-દાયકાના જીવનકાળ સાથે ઇન્ટરસ્ટેલર પ્રોબ્સ પર ઉપયોગ કરવા માટે અત્યંત ધીમી ગતિએ ક્ષીણ થતા રેડિયોઆઇસોટોપ્સની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે. 2011 સુધીમાં, વિકાસ માટેની બીજી દિશા સબક્રિટિકલ પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા સહાયિત આરટીજી હતી. વિખંડન પ્રણાલીઓ વિખંડન શક્તિ પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ અવકાશયાનની ગરમી અથવા પ્રોપલ્શન પ્રણાલીઓને શક્તિ આપવા માટે થઈ શકે છે. ગરમીની જરૂરિયાતોની દ્રષ્ટિએ, જ્યારે અવકાશયાનને શક્તિ માટે 100 કેડબલ્યુથી વધુની જરૂર પડે છે, ત્યારે વિખંડન પ્રણાલીઓ આરટીજી કરતાં વધુ ખર્ચ અસરકારક હોય છે. 1965માં, યુ. એસ. એ સ્પેસ રિએક્ટર, એસ. એન. એ. પી.-10એ લોન્ચ કર્યું હતું, જે એટોમિક્સ ઇન્ટરનેશનલ દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, જે તે સમયે નોર્થ અમેરિકન એવિએશનનો એક વિભાગ હતો. છેલ્લા કેટલાક દાયકાઓમાં, કેટલાક વિખંડન રિએક્ટરની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે, અને સોવિયેત સંઘે 1967 અને 1988ની વચ્ચે થર્મોઇલેક્ટ્રિક કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરીને તેમના આરઓઆરએસએટી ઉપગ્રહોમાં 31 બીઇએસ-5 લો પાવર ફિશન રિએક્ટર લોન્ચ કર્યા હતા. 1960 અને 1970 ના દાયકામાં, સોવિયેત સંઘે ટોપાઝ રિએક્ટર વિકસાવ્યા હતા, જે તેના બદલે થર્મિયોનિક કન્વર્ટરનો ઉપયોગ કરે છે, જોકે પ્રથમ પરીક્ષણ ઉડાન 1987 સુધી ન હતી. 1983માં, નાસા અને અન્ય યુએસ સરકારી એજન્સીઓએ જનરલ ઇલેક્ટ્રિક અને અન્ય લોકો સાથે કરાર કરીને આગામી પેઢીના સ્પેસ રિએક્ટર, એસપી-100નો વિકાસ શરૂ કર્યો. 1994માં, એસ. પી.-100 કાર્યક્રમ રદ કરવામાં આવ્યો હતો, મોટે ભાગે રાજકીય કારણોસર, રશિયન ટોપાઝ-II રિએક્ટર સિસ્ટમમાં સંક્રમણના વિચાર સાથે. કેટલાક ટોપાઝ-II પ્રોટોટાઇપ્સનું જમીન પર પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હોવા છતાં, યુ. એસ. સ્પેસ મિશન માટે આ સિસ્ટમ ક્યારેય તૈનાત કરવામાં આવી ન હતી. 2008માં, નાસાએ ચંદ્ર અને મંગળની સપાટી પર એક નાની વિખંડન શક્તિ પ્રણાલીનો ઉપયોગ કરવાની યોજનાની જાહેરાત કરી હતી, અને તેને સફળ બનાવવા માટે "મુખ્ય" તકનીકોનું પરીક્ષણ કરવાનું શરૂ કર્યું હતું. સૂચિત ફિશન પાવર સિસ્ટમ અવકાશયાન અને સંશોધન પ્રણાલીઓમાં એસપી-100, જીમો ન્યુક્લિયર ઇલેક્ટ્રિક પ્રોપલ્શન અને ફિશન સરફેસ પાવરનો સમાવેશ થાય છે. સંખ્યાબંધ માઇક્રો ન્યુક્લિયર રિએક્ટરના પ્રકારો વિકસાવવામાં આવ્યા છે અથવા અવકાશ ઉપયોગો માટે વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છેઃ આરએપીઆઇડી-એલ ક્લોઝ્ડ સાયકલ મેગ્નેટોહાઇડ્રોડાયનેમિક (સીસીએમએચડી) પાવર જનરેશન સિસ્ટમ એસપી-100 આલ્કલી મેટલ થર્મોઇલેક્ટ્રિક કન્વર્ટર (એએમટીઇસી) કિલો પાવર ન્યુક્લિયર થર્મલ પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ્સ (એનટીઆર) વિખંડન રિએક્ટરની ગરમી શક્તિ પર આધારિત છે, જે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા સંચાલિત કરતાં વધુ કાર્યક્ષમ પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ પ્રદાન કરે છે. વર્તમાન સંશોધન પહેલેથી જ અવકાશમાં રહેલા અવકાશયાનને આગળ વધારવા માટે શક્તિ સ્રોત તરીકે પરમાણુ વિદ્યુત પ્રણાલીઓ પર વધુ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. અવકાશ વાહનોને શક્તિ આપવા માટેના અન્ય અવકાશ વિખંડન રિએક્ટરમાં સેફ-400 રિએક્ટર અને હોમર-15નો સમાવેશ થાય છે. 2020 માં, રોસ્કોસ્મોસ (રશિયન ફેડરલ સ્પેસ એજન્સી) પરમાણુ સંચાલિત પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ્સ (કેલ્ડિશ રિસર્ચ સેન્ટર ખાતે વિકસિત) નો ઉપયોગ કરીને અવકાશયાન શરૂ કરવાની યોજના ધરાવે છે, જેમાં 1 મેગાવોટ સાથે નાના ગેસ-કૂલ્ડ ફિશન રિએક્ટરનો સમાવેશ થાય છે. સપ્ટેમ્બર 2020 માં, નાસા અને ઊર્જા વિભાગ (ડી. ઓ. ઈ.) એ ચંદ્ર પરમાણુ ઉર્જા પ્રણાલી માટેની દરખાસ્તો માટે ઔપચારિક વિનંતી જારી કરી હતી, જેમાં 2021 ના અંત સુધીમાં પૂર્ણ થયેલી પ્રારંભિક ડિઝાઇનને ઘણા પુરસ્કારો આપવામાં આવશે, જ્યારે બીજા તબક્કામાં, 2022 ની શરૂઆતમાં, તેઓ 2027 માં ચંદ્ર પર મૂકવા માટે 10-કિલોવોટની વિખંડન ઉર્જા પ્રણાલી વિકસાવવા માટે એક કંપનીની પસંદગી કરશે. પ્રોજેક્ટ પ્રોમિથિયસ 2002માં, નાસાએ પરમાણુ પ્રણાલીઓ વિકસાવવા માટેની પહેલની જાહેરાત કરી હતી, જે પાછળથી પ્રોજેક્ટ પ્રોમિથિયસ તરીકે જાણીતી બની હતી. પ્રોમિથિયસ પ્રોજેક્ટનો મુખ્ય ભાગ સ્ટર્લિંગ રેડિયોઆઇસોટોપ જનરેટર અને મલ્ટી-મિશન થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર વિકસાવવાનો હતો, જે બંને પ્રકારના આરટીજી છે. આ પ્રોજેક્ટનો ઉદ્દેશ લાંબા સમયથી ઉપયોગમાં લેવાતા આર. ટી. જી. ને બદલીને અવકાશયાનની શક્તિ અને પ્રોપલ્શન માટે સલામત અને લાંબા સમય સુધી ચાલતી અવકાશ વિખંડન રિએક્ટર પ્રણાલીનું ઉત્પાદન કરવાનો પણ હતો. બજેટની મર્યાદાઓના પરિણામે પ્રોજેક્ટને અસરકારક રીતે અટકાવી દેવામાં આવ્યો હતો, પરંતુ પ્રોજેક્ટ પ્રોમિથિયસને નવી સિસ્ટમોનું પરીક્ષણ કરવામાં સફળતા મળી છે. તેની રચના પછી, વૈજ્ઞાનિકોએ હાઇ પાવર ઇલેક્ટ્રિક પ્રોપલ્શન (એચ. આઈ. પી. ઈ. પી.) આયન એન્જિનનું સફળતાપૂર્વક પરીક્ષણ કર્યું, જેણે અન્ય ઉર્જા સ્રોતોની સરખામણીમાં બળતણ કાર્યક્ષમતા, થ્રસ્ટર જીવનકાળ અને થ્રસ્ટર કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ફાયદા આપ્યા. વિઝ્યુઅલ્સ સ્પેસ ન્યુક્લિયર પાવર સિસ્ટમ્સની છબીઓની એક ગેલેરી. આ પણ જુઓ યુ. એસ.-એ. અવકાશમાં પરમાણુ ઉર્જા પ્રણાલીઓની સૂચિ રેડિયોઆઇસોટોપ થર્મોઇલેક્ટ્રિક generator#Nuclear અવકાશમાં ઉર્જા પ્રણાલીઓ ઑસ્ટેરે મંગળ પર માનવ મિશન પરમાણુ પલ્સ પ્રોપલ્શન પરમાણુ પ્રોપલ્શન પરમાણુ થર્મલ રોકેટ અંતરિક્ષમાં પરમાણુ ઉર્જા રોકેટ બૅટરીઓ અવકાશયાન પર સૌર પેનલ્સ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ KRUSTY-સ્ટર્લિંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને કિલો પાવર રિએક્ટર નાની ફિશન પાવર સિસ્ટમ શક્યતા અભ્યાસ અવકાશમાં પરમાણુ શક્તિ-પરમાણુ ઉર્જાની કચેરી-યુ. એસ. ઊર્જા વિભાગ (. pdf) સુરક્ષિત કાગળ (ફિશન રિએક્ટર) પરમાણુ રિએક્ટર સંચાલિત મંગળ રોવર ડેવિડ પોસ્ટન માટે ડિઝાઇન ખ્યાલ, "અવકાશ પરમાણુ શક્તિઃ નાના પરમાણુ રિએક્ટરની ફિશન રિએક્ટર ડિઝાઇન અને પરીક્ષણ (. pdf ફાઇલ)