Electric sail
ઇલેક્ટ્રિક સેઇલ (જેને ઇલેક્ટ્રિક સોલર વિન્ડ સેઇલ અથવા ઇ-સેઇલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) એ અવકાશયાનના પ્રોપલ્શનનું સૂચિત સ્વરૂપ છે જે સૌર પવનના ગતિશીલ દબાણનો ઉપયોગ થ્રસ્ટના સ્ત્રોત તરીકે કરે છે. તે વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવવા માટે નાના વાયરનો ઉપયોગ કરીને "વર્ચ્યુઅલ" સફર બનાવે છે જે સૌર પવનના પ્રોટોનને વિક્ષેપિત કરે છે અને તેમની ગતિને કાઢે છે. આ વિચારની કલ્પના સૌપ્રથમ 2006 માં ફિનિશ હવામાન સંસ્થામાં પેક્કા જાનહુનેન દ્વારા કરવામાં આવી હતી. ઓપરેશન અને ડિઝાઇનના સિદ્ધાંતો ઇલેક્ટ્રિક સેઇલમાં સંખ્યાબંધ પાતળા, લાંબા અને વાહક ટેથરનો સમાવેશ થાય છે જે ઓનબોર્ડ ઇલેક્ટ્રોન બંદૂક દ્વારા ઉચ્ચ હકારાત્મક ક્ષમતામાં રાખવામાં આવે છે. હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ટેટર્સ સૌર પવનના પ્રોટોનને વિક્ષેપિત કરે છે, આમ તેમાંથી વેગ મેળવે છે. સાથે સાથે તેઓ સૌર પવન પ્લાઝ્મામાંથી ઇલેક્ટ્રોનને આકર્ષે છે, જે ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે. ઇલેક્ટ્રોન બંદૂક આવતા વિદ્યુત પ્રવાહની ભરપાઈ કરે છે. ટેટર્સને તૈનાત કરવાની એક રીત એ છે કે અવકાશયાનને ફેરવવું, તેમને ખેંચાયેલા રાખવા માટે કેન્દ્રત્યાગી બળનો ઉપયોગ કરવો. વ્યક્તિગત ટેથરની ક્ષમતા અને આમ વ્યક્તિગત રીતે સૌર પવન બળને સારી રીતે ગોઠવીને, અવકાશયાનના વલણને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ઇ-સેઇલ મિશન લગભગ કોઈપણ સમયે મુસાફરીના સમયમાં માત્ર નાના ફેરફારો સાથે શરૂ કરી શકાય છે. તેનાથી વિપરીત, પરંપરાગત સ્લિંગશોટ મિશન ગ્રહોને ચોક્કસ સંરેખણ સુધી પહોંચવા માટે રાહ જોવી આવશ્યક છે. ઇલેક્ટ્રિક સોલર વિન્ડ સેઇલમાં પરંપરાગત સોલર સેઇલ સાથે બહુ ઓછી સમાનતા છે. ઇ-સેઇલ સૌર પવન આયનોમાંથી તેની ગતિ મેળવે છે, જ્યારે ફોટોનિક સેઇલ ફોટોન દ્વારા આગળ વધે છે. આમ, ઉપલબ્ધ દબાણ ફોટોન દબાણના માત્ર 1 ટકા જેટલું છે; જો કે, આને સ્કેલ-અપની સરળતા દ્વારા સરભર કરી શકાય છે. ઇ-સેઇલમાં, સઢનો ભાગ સીધા કંડક્ટિંગ ટેટર્સ (વાયરથી બનેલા) દ્વારા વગાડવામાં આવે છે, જે યજમાન જહાજની આસપાસ ત્રિજ્યીય રીતે મૂકવામાં આવે છે. વાયર વિદ્યુત ચાર્જ હોય છે અને આમ વાયરની આસપાસ વિદ્યુત ક્ષેત્ર બને છે. વાયરનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર આસપાસના સૌર પવન પ્લાઝ્મામાં થોડા ડઝન મીટર સુધી વિસ્તરે છે. પ્રવેશ અંતર સૌર પવન પ્લાઝ્મા ઘનતા પર આધાર રાખે છે અને તે પ્લાઝ્મા ડેબી લંબાઈ તરીકે માપવામાં આવે છે. કારણ કે સૌર પવન ઇલેક્ટ્રોન વિદ્યુત ક્ષેત્રને અસર કરે છે (પરંપરાગત સૌર સઢ પરના ફોટોનની જેમ), ટેટર્સની અસરકારક વિદ્યુત ત્રિજ્યા વાસ્તવિક ટિથરને બદલે ટિથરની આસપાસ ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુત ક્ષેત્ર પર આધારિત છે. આ હકીકત ટેટર્સના વિદ્યુત ચાર્જને નિયંત્રિત કરીને દાવપેચ કરવાનું પણ શક્ય બનાવે છે. સંપૂર્ણ કદના સઢમાં લગભગ દરેકની લંબાઈ સાથે 50-100 સીધા ટેથર હશે. પ્રતિબિંબીત સૌર પ્રકાશ સફરની તુલનામાં, અન્ય પ્રોપેલન્ટ વિનાની ઊંડી અવકાશ પ્રોપલ્શન સિસ્ટમ, ઇલેક્ટ્રિક સૌર પવન સફર સૂર્યથી વધુ અંતર પર વેગ આપવાનું ચાલુ રાખી શકે છે, હજી પણ દબાણ વિકસાવી શકે છે કારણ કે તે બાહ્ય ગ્રહો તરફ દોડે છે. તે બરફના દિગ્ગજો સુધી પહોંચે ત્યાં સુધીમાં, તે વેગ જેટલું એકત્રીત થઈ ગયું હશે, જે ન્યૂ હોરાઇઝન પ્રોબની સમકક્ષ છે, પરંતુ ગુરુત્વાકર્ષણ સહાય વિના. માઇક્રોમીટિયોરોઇડ્સથી પાતળા ટેથરને થતા નુકસાનને ઓછું કરવા માટે, ટેથર બહુવિધ સેરમાંથી રચાય છે, 25-50 માઇક્રોમીટર વ્યાસમાં, નિયમિત અંતરાલે એક સાથે વેલ્ડિંગ કરવામાં આવે છે. આમ, જો એક વાયર કાપી નાખવામાં આવે તો પણ, ગૂંથેલા વાયરની સંપૂર્ણ લંબાઈ સાથેનો વાહક માર્ગ સ્થાને રહેશે. જાન્યુઆરી 2013 માં હેલસિંકી યુનિવર્સિટીમાં અલ્ટ્રાસોનિક વેલ્ડીંગનો ઉપયોગ કરવાની શક્યતા દર્શાવવામાં આવી હતી. ડેવલપમેન્ટ હિસ્ટ્રી એકેડેમી ઓફ ફિનલેન્ડ 2007 થી ઇલેક્ટ્રિક સેઇલના વિકાસ માટે ભંડોળ પૂરું પાડી રહી છે. ટેકનોલોજીનું પરીક્ષણ કરવા માટે, ડિસેમ્બર 2010માં એફ. એમ. આઈ. દ્વારા યુરોપિયન યુનિયન સમર્થિત ઇલેક્ટ્રિક સેઇલ અભ્યાસ પ્રોજેક્ટની જાહેરાત કરવામાં આવી હતી. યુરોપિયન યુનિયનનું ભંડોળ યોગદાન 17 લાખ યુરો હતું. તેનો ધ્યેય મુખ્ય ઘટકોના પ્રયોગશાળા પ્રોટોટાઇપ્સનું નિર્માણ કરવાનો હતો, તેમાં પાંચ યુરોપિયન દેશો સામેલ હતા અને નવેમ્બર 2013 માં સમાપ્ત થયું હતું. ઇયુ મૂલ્યાંકનમાં, પ્રોજેક્ટને તેની શ્રેણીમાં સૌથી વધુ ગુણ મળ્યા. એસ્ટોનિયન નેનોસેટેલાઇટ ઇ. એસ. ટી. ક્યુબ-1 (<આઇ. ડી. 1>) માં પૃથ્વીની નીચી ભ્રમણકક્ષામાં વિદ્યુત સઢના કાર્યકારી સિદ્ધાંતોનું પરીક્ષણ કરવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવ્યો હતો, પરંતુ ત્યાં તકનીકી નિષ્ફળતા હતી અને પ્રયાસ અસફળ રહ્યો હતો. સઢને ઉતારવા માટે વપરાતી પીઝોઇલેક્ટ્રિક મોટર રીલને ફેરવવામાં નિષ્ફળ રહી હતી. અનુગામી જમીન-આધારિત પરીક્ષણમાં, નિષ્ફળતાનું સંભવિત કારણ સ્લિપરિંગ સંપર્કમાં જોવા મળ્યું હતું જે સંભવતઃ પ્રક્ષેપણ કંપન દ્વારા શારીરિક રીતે નુકસાન થયું હતું. એક આંતરરાષ્ટ્રીય સંશોધન ટીમ કે જેમાં જાનહુનેનનો સમાવેશ થાય છે, તેને નાસાના માર્શલ સ્પેસ ફ્લાઇટ સેન્ટર ખાતે વધુ વિકાસ માટે 2015 એન. આઈ. એ. સી. ના બીજા તબક્કાની વિનંતી દ્વારા ભંડોળ પ્રાપ્ત થયું હતું. તેમના સંશોધન પ્રોજેક્ટને 'હેલિયોપોઝ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક રેપિડ ટ્રાન્ઝિટ સિસ્ટમ' (HERTS) કહેવામાં આવે છે. હેલિયોપોઝ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક રેપિડ ટ્રાન્ઝિટ સિસ્ટમ (HERTS) ખ્યાલનું હાલમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવી રહ્યું છે. HERTS માટે, 100 થી વધુ ખગોળશાસ્ત્રીય એકમો (15 અબજ કિલોમીટર) ની સફર કરવામાં માત્ર 10 થી 15 વર્ષ લાગી શકે છે. HERTS ખ્યાલમાં, બહુવિધ, 20 કિલોમીટર અથવા તેથી લાંબા, 1 મિલીમીટર પાતળા, હકારાત્મક રીતે ચાર્જ કરેલા વાયરને ફરતા અવકાશયાનથી વિસ્તૃત કરવામાં આવશે. જૂન 2017માં પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવેલ નવો ઉપગ્રહ, ફિનિશ આલ્ટો-1 નેનોસેટેલાઇટ, જે હાલમાં ભ્રમણકક્ષામાં છે, તે 2019માં ડિયોર્બિટિંગ માટે ઇલેક્ટ્રિક સેઇલનું પરીક્ષણ કરશે. 2017 માં, એકેડેમી ઓફ ફિનલેન્ડે સસ્ટેનેબલ સ્પેસના સંશોધનમાં ફિનિશ સેન્ટર ઓફ એક્સેલન્સની સ્થાપના કરવા માટે એક ટીમને 2018-2025 માટે સેન્ટર ઓફ એક્સેલન્સ ભંડોળ પૂરું પાડ્યું હતું જેમાં જાનહુનેન અને યુનિવર્સિટીઓના સભ્યો સામેલ છે. આંતરિક મર્યાદાઓ પૃથ્વીની પરિક્રમા કરતા લગભગ તમામ ઉપગ્રહો પૃથ્વીના મેગ્નેટોસ્ફિયરની અંદર છે. જો કે, વિદ્યુત સઢનો ઉપયોગ ગ્રહોના ચુંબકમંડળની અંદર કરી શકાતો નથી કારણ કે સૌર પવન તેમને પ્રવેશતો નથી, જે માત્ર ધીમા પ્લાઝ્મા પ્રવાહ અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોને મંજૂરી આપે છે. તેના બદલે, ગ્રહોના મેગ્નેટોસ્ફિયરની અંદર, ઇલેક્ટ્રિક સેઇલ બ્રેક તરીકે કામ કરી શકે છે, જે ઉપગ્રહોને ડીઓર્બિટિંગ કરવાની મંજૂરી આપે છે. અન્ય સૌર સઢ તકનીકોની જેમ, જ્યારે સઢને ઝૂકાવીને દબાણની દિશામાં સામાન્ય ફેરફાર પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, ત્યારે થ્રસ્ટ વેક્ટર હંમેશા સૂર્યથી વધુ કે ઓછું ત્રિજ્યીય રીતે બહાર તરફ નિર્દેશ કરે છે. એવો અંદાજ લગાવવામાં આવ્યો છે કે મહત્તમ ઓપરેશનલ ઝુકાવ 60° હશે, જેના પરિણામે બાહ્ય ત્રિજ્યીય દિશાથી 30° નો થ્રસ્ટિંગ કોણ બનશે. જો કે, વહાણના સેઇલ્સની જેમ, ગતિને બદલવા માટે ટેકિંગનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. સૂર્યની નજીક આવતા આંતરતારકીય જહાજો બ્રેક લગાવવા માટે સૌર પવનના પ્રવાહનો ઉપયોગ કરી શકે છે. એપ્લિકેશન્સ નાના અથવા સામાન્ય પેલોડ સાથે સૌર મંડળ અને હેલિઓસ્ફિયરની બહાર ઝડપી મિશન (> અથવા) નાના ઇન્ટરસ્ટેલર પ્રોબ માટે બ્રેક તરીકે, જેને લેસર લાઇટ જેવા અન્ય માધ્યમો દ્વારા ઊંચી ઝડપે વેગ આપવામાં આવ્યો છે, સૂર્યનો નજીકથી અભ્યાસ કરવા માટે આંતરિક-સ્પિરલિંગ મિશન એસ્ટરોઇડ્સ જેવા આંતરિક સૌર મંડળની વસ્તુઓ માટે બે-માર્ગીય મિશન, 1 કલાક કરતા વધુ લાંબા ચેતવણી સમય સાથે અવકાશ હવામાનની આગાહી કરવા માટે ઑફ-લેગ્રેન્જ પોઇન્ટ સોલર વિન્ડ મોનિટરિંગ અવકાશયાન યુરેનસ જાનહુનેન એટ અલ ગ્રહ પર ઝડપી મિશન. તેઓએ વિદ્યુત સઢ દ્વારા સંચાલિત યુરેનસ માટે એક મિશનની દરખાસ્ત કરી છે. આ મિશન લગભગ તે જ સમયે તેના ગંતવ્ય સુધી પહોંચી શક્યું હતું જ્યારે અગાઉના ગેલિલિયો સ્પેસ પ્રોબને ગુરુ પર પહોંચવાની જરૂર હતી, જે માત્ર એક ચતુર્થાંશથી વધુ દૂર હતું. ગેલિલિયોને 1.6 અબજ ડોલરના ખર્ચે ગુરુ સુધી પહોંચવામાં 6 વર્ષ લાગ્યા હતા, જ્યારે કેસિની-હ્યુજેન્સને શનિ સુધી પહોંચવામાં 7 વર્ષ લાગ્યા હતા અને લગભગ તેટલો જ ખર્ચ થયો હતો. આ સઢ 540 વોટનો વપરાશ કરે તેવી અપેક્ષા છે, જે લગભગ 0.5 ન્યુટનનું ઉત્પાદન કરે છે, જે યાનને લગભગ 1 મીમી/સેકન્ડ 2 વેગ આપે છે. આ યાન પ્રક્ષેપણના 6 વર્ષ પછી યુરેનસ પહોંચશે ત્યાં સુધીમાં તે લગભગ 100 કિમીના વેગ સુધી પહોંચી જશે. નકારાત્મકતા એ છે કે ઇલેક્ટ્રિક સેઇલનો ઉપયોગ બ્રેક તરીકે કરી શકાતો નથી, તેથી ક્રાફ્ટ 100 કિમીની ઝડપે પહોંચે છે, જે મિશનને ફ્લાયબાઈ અથવા વાતાવરણીય પ્રવેશ મિશન સુધી મર્યાદિત કરે છે. બ્રેકિંગ માટે પરંપરાગત રાસાયણિક રોકેટની જરૂર પડશે. પ્રસ્તાવિત યાનના ત્રણ ભાગો છેઃ સૌર પેનલ્સ અને વાયરને પકડવા માટે રીલ્સ સાથેનું ઇ-સેઇલ મોડ્યુલ; મુખ્ય ભાગ, જેમાં માર્ગમાં અને ગંતવ્ય અને સંચાર ઉપકરણો પર પ્રક્ષેપવક્રને સમાયોજિત કરવા માટે રાસાયણિક થ્રસ્ટર્સનો સમાવેશ થાય છે; અને યુરેનસના વાતાવરણમાં પ્રવેશવા અને મુખ્ય ભાગ દ્વારા પૃથ્વી પર રિલે માટે માપન કરવા માટેનું એક સંશોધન મોડ્યુલ. ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક ટીથર મેગ્નેટિક સેઇલ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ હેલિયોપોઝ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક રેપિડ ટ્રાન્ઝિટ સિસ્ટમ એફ. એમ. આઈ. નું સત્તાવાર ઇ-સેઇલ પૃષ્ઠ મૂળ વૈજ્ઞાનિક પ્રકાશનોની સૂચિ ફિનિશ હવામાન સંસ્થા/અવકાશ સંશોધન ક્યુબસેટ્સ ફિનિશ શોધો સ્પેસક્રાફ્ટ પ્રોપલ્શન સોલર સઢ આંતરતારકીય મુસાફરી