Nuclear power in space
अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा बाहरी अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा का उपयोग है, आमतौर पर या तो छोटे विखंडन प्रणाली या बिजली या गर्मी के लिए रेडियोधर्मी क्षय। एक अन्य उपयोग वैज्ञानिक अवलोकन के लिए है, जैसा कि मोस्बाउर स्पेक्ट्रोमीटर में होता है। सबसे आम प्रकार एक रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर है, जिसका उपयोग कई अंतरिक्ष जांचों और चालक दल वाले चंद्र मिशनों पर किया गया है। पृथ्वी अवलोकन उपग्रहों के लिए छोटे विखंडन रिएक्टर, जैसे कि टीओपीएजेड परमाणु रिएक्टर भी उड़ाए गए हैं। एक रेडियोआइसोटोप हीटर इकाई रेडियोधर्मी क्षय द्वारा संचालित होती है और संभवतः दशकों की अवधि में घटकों को काम करने के लिए बहुत ठंडा होने से रोक सकती है। संयुक्त राज्य अमेरिका ने 1965 में 43 दिनों के लिए अंतरिक्ष में एस. एन. ए. पी.-10ए परमाणु रिएक्टर का परीक्षण किया, जिसमें अंतरिक्ष उपयोग के लिए एक परमाणु रिएक्टर ऊर्जा प्रणाली का अगला परीक्षण 13 सितंबर 2012 को किलो पावर रिएक्टर के डिस्प्लेशन यूजिंग फ्लैटॉप फिशन (डी. यू. एफ. एफ.) परीक्षण के साथ हुआ। 1965 के प्रायोगिक रोमाशका रिएक्टर के जमीनी परीक्षण के बाद, जिसमें यूरेनियम और सीधे थर्मोइलेक्ट्रिक को बिजली में परिवर्तित करने का उपयोग किया गया था, यूएसएसआर ने लगभग 40 परमाणु-विद्युत उपग्रहों को अंतरिक्ष में भेजा, जिनमें से ज्यादातर बीईएस-5 रिएक्टर द्वारा संचालित थे। अधिक शक्तिशाली टोपाज़-II रिएक्टर ने 10 किलोवाट बिजली का उत्पादन किया। अंतरिक्ष प्रणोदन प्रणालियों के लिए परमाणु ऊर्जा का उपयोग करने वाली अवधारणाओं के उदाहरणों में परमाणु विद्युत रॉकेट (परमाणु संचालित आयन थ्रस्टर), रेडियोआइसोटोप रॉकेट और रेडियोआइसोटोप विद्युत प्रणोदन (आरईपी) शामिल हैं। अधिक खोजी गई अवधारणाओं में से एक परमाणु तापीय रॉकेट है, जिसका एनईआरवीए कार्यक्रम में जमीनी परीक्षण किया गया था। परमाणु नाड़ी प्रणोदन परियोजना ओरियन का विषय था। विनियमन और खतरे की रोकथाम 1967 में बाह्य अंतरिक्ष संधि द्वारा अंतरिक्ष में परमाणु हथियारों के प्रतिबंध के बाद, परमाणु ऊर्जा पर कम से कम 1972 से राज्यों द्वारा एक संवेदनशील मुद्दे के रूप में चर्चा की गई है। विशेष रूप से पृथ्वी के पर्यावरण और इस प्रकार मनुष्यों के लिए इसके संभावित खतरों ने राज्यों को संयुक्त राष्ट्र महासभा में बाहरी अंतरिक्ष (1992) में परमाणु ऊर्जा स्रोतों के उपयोग के लिए प्रासंगिक सिद्धांतों को अपनाने के लिए प्रेरित किया है, विशेष रूप से प्रक्षेपण के लिए सुरक्षा सिद्धांतों को पेश करना और उनके यातायात का प्रबंधन करना। लाभ जबकि सौर ऊर्जा का अधिक उपयोग किया जाता है, परमाणु ऊर्जा कुछ क्षेत्रों में लाभ प्रदान कर सकती है। सौर कोशिकाएं, हालांकि कुशल हैं, केवल उन कक्षाओं में अंतरिक्ष यान को ऊर्जा की आपूर्ति कर सकती हैं जहां सौर प्रवाह पर्याप्त रूप से अधिक है, जैसे कि पृथ्वी की निचली कक्षा और सूर्य के काफी करीब अंतरग्रहीय गंतव्य। सौर कोशिकाओं के विपरीत, परमाणु ऊर्जा प्रणालियाँ सूर्य के प्रकाश से स्वतंत्र रूप से कार्य करती हैं, जो गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए आवश्यक है। परमाणु-आधारित प्रणालियों में समतुल्य शक्ति की सौर कोशिकाओं की तुलना में कम द्रव्यमान हो सकता है, जिससे अधिक कॉम्पैक्ट अंतरिक्ष यान की अनुमति मिलती है जो अंतरिक्ष में उन्मुख और निर्देशित करने में आसान होते हैं। चालक दल की अंतरिक्ष उड़ान के मामले में, परमाणु ऊर्जा अवधारणाएं जो जीवन समर्थन और प्रणोदन प्रणाली दोनों को शक्ति प्रदान कर सकती हैं, लागत और उड़ान समय दोनों को कम कर सकती हैं। अंतरिक्ष के लिए चयनित अनुप्रयोगों और/या प्रौद्योगिकियों में शामिल हैंः रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर रेडियोआइसोटोप हीटर यूनिट रेडियोआइसोटोप पीजोइलेक्ट्रिक जनरेटर रेडियोआइसोटोप रॉकेट न्यूक्लियर थर्मल रॉकेट न्यूक्लियर पल्स प्रणोदन न्यूक्लियर इलेक्ट्रिक रॉकेट प्रकार रेडियोआइसोटोप सिस्टम पचास से अधिक वर्षों से, रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (आरटीजी) अंतरिक्ष में संयुक्त राज्य अमेरिका का मुख्य परमाणु ऊर्जा स्रोत रहा है। आर. टी. जी. कई लाभ प्रदान करते हैं; वे अपेक्षाकृत सुरक्षित और रखरखाव-मुक्त हैं, कठोर परिस्थितियों में लचीला हैं, और दशकों तक काम कर सकते हैं। आर. टी. जी. अंतरिक्ष के उन हिस्सों में उपयोग के लिए विशेष रूप से वांछनीय हैं जहां सौर ऊर्जा एक व्यवहार्य ऊर्जा स्रोत नहीं है। 25 अलग-अलग अमेरिकी अंतरिक्ष यानों को शक्ति प्रदान करने के लिए दर्जनों आर. टी. जी. लागू किए गए हैं, जिनमें से कुछ 20 से अधिक वर्षों से काम कर रहे हैं। अंतरिक्ष मिशनों पर विश्व स्तर पर 40 से अधिक रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (मुख्य रूप से यूएस और यूएसएसआर) का उपयोग किया गया है। उन्नत स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जनरेटर (ए. एस. आर. जी., स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जनरेटर (एस. आर. जी.) का एक मॉडल) परमाणु ईंधन की प्रति इकाई आर. टी. जी. की लगभग चार गुना विद्युत शक्ति का उत्पादन करता है, लेकिन स्टर्लिंग प्रौद्योगिकी पर आधारित उड़ान के लिए तैयार इकाइयों के 2028 तक आने की उम्मीद नहीं है। नासा की योजना भविष्य में टाइटन का पता लगाने के लिए दो ए. एस. आर. जी. का उपयोग करने की है। रेडियोआइसोटोप पावर जनरेटरों में शामिल हैंः एस. एन. ए. पी.-19, एस. एन. ए. पी.-27 (परमाणु सहायक ऊर्जा प्रणाली) एम. एच. डब्ल्यू.-आर. टी. जी. जी. पी. एच. एस.-आर. टी. जी. एम. एम. आर. टी. जी. ए. एस. आर. जी. (उन्नत स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जनरेटर) रेडियोआइसोटोप हीटर इकाइयाँ (आर. एच. यू.) वैज्ञानिक उपकरणों को उचित तापमान पर गर्म करने के लिए अंतरिक्ष यान पर भी उपयोग की जाती हैं ताकि वे कुशलता से काम कर सकें। आर. एच. यू. के एक बड़े मॉडल जिसे जनरल पर्पस हीट सोर्स (जी. पी. एच. एस.) कहा जाता है, का उपयोग आर. टी. जी. और ए. एस. आर. जी. को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जाता है। बहु-दशक जीवनकाल के साथ अंतरतारकीय जांच पर उपयोग के लिए बेहद धीमी गति से क्षय होने वाले रेडियो आइसोटोप का प्रस्ताव किया गया है। 2011 तक, विकास के लिए एक और दिशा सबक्रिटिकल परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा सहायता प्राप्त एक आरटीजी थी। विखंडन प्रणाली विखंडन शक्ति प्रणाली का उपयोग अंतरिक्ष यान के ताप या प्रणोदन प्रणाली को शक्ति प्रदान करने के लिए किया जा सकता है। गर्म करने की आवश्यकताओं के संदर्भ में, जब अंतरिक्ष यान को बिजली के लिए 100 किलोवाट से अधिक की आवश्यकता होती है, तो विखंडन प्रणाली आरटीजी की तुलना में बहुत अधिक लागत प्रभावी होती है। 1965 में, अमेरिका ने एक अंतरिक्ष रिएक्टर, SNAP-10A लॉन्च किया, जिसे एटॉमिक्स इंटरनेशनल द्वारा विकसित किया गया था, जो तब उत्तरी अमेरिकी विमानन का एक प्रभाग था। पिछले कुछ दशकों में, कई विखंडन रिएक्टर प्रस्तावित किए गए हैं, और सोवियत संघ ने 1967 और 1988 के बीच थर्मोइलेक्ट्रिक कन्वर्टर्स का उपयोग करते हुए अपने आरओआरएसएटी उपग्रहों में 31 बीईएस-5 कम शक्ति विखंडन रिएक्टरों का प्रक्षेपण किया। 1960 और 1970 के दशक में, सोवियत संघ ने टीओपीएजेड रिएक्टर विकसित किए, जो इसके बजाय थर्मियोनिक कनवर्टर का उपयोग करते हैं, हालांकि पहली परीक्षण उड़ान 1987 तक नहीं थी। 1983 में, नासा और अन्य अमेरिकी सरकारी एजेंसियों ने अगली पीढ़ी के अंतरिक्ष रिएक्टर, एसपी-100 का विकास शुरू किया, जो जनरल इलेक्ट्रिक और अन्य के साथ अनुबंध कर रहा था। 1994 में, एस. पी.-100 कार्यक्रम को रद्द कर दिया गया था, मुख्य रूप से राजनीतिक कारणों से, रूसी टी. ओ. पी. ए. जेड.-II रिएक्टर प्रणाली में संक्रमण के विचार के साथ। हालांकि कुछ टीओपीएजेड-II प्रोटोटाइप का जमीनी स्तर पर परीक्षण किया गया था, लेकिन इस प्रणाली को कभी भी अमेरिकी अंतरिक्ष मिशनों के लिए तैनात नहीं किया गया था। 2008 में, नासा ने चंद्रमा और मंगल की सतह पर एक छोटी विखंडन शक्ति प्रणाली का उपयोग करने की योजना की घोषणा की, और इसे सफल बनाने के लिए "प्रमुख" तकनीकों का परीक्षण शुरू किया। प्रस्तावित विखंडन शक्ति प्रणाली अंतरिक्ष यान और अन्वेषण प्रणालियों में एसपी-100, जीमो परमाणु विद्युत प्रणोदन और विखंडन सतह शक्ति शामिल हैं। अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए कई प्रकार के सूक्ष्म परमाणु रिएक्टर विकसित किए गए हैं या विकसित किए जा रहे हैंः रैपिड-एल बंद चक्र मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक (सीसीएमएचडी) बिजली उत्पादन प्रणाली एसपी-100 अल्कली मेटल थर्मोइलेक्ट्रिक कनवर्टर (एएमटीईसी) किलो पावर न्यूक्लियर थर्मल प्रणोदन प्रणाली (एनटीआर) एक विखंडन रिएक्टर की ताप शक्ति पर आधारित हैं, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा संचालित एक की तुलना में अधिक कुशल प्रणोदन प्रणाली प्रदान करती हैं। वर्तमान शोध पहले से ही अंतरिक्ष में मौजूद अंतरिक्ष यान को आगे बढ़ाने के लिए शक्ति स्रोत के रूप में परमाणु विद्युत प्रणालियों पर अधिक ध्यान केंद्रित करता है। अंतरिक्ष वाहनों को शक्ति प्रदान करने के लिए अन्य अंतरिक्ष विखंडन रिएक्टरों में सेफ-400 रिएक्टर और होमर-15 शामिल हैं। 2020 में, रोस्कोस्मोस (रूसी संघीय अंतरिक्ष एजेंसी) ने परमाणु-संचालित प्रणोदन प्रणालियों (केल्डिश अनुसंधान केंद्र में विकसित) का उपयोग करते हुए एक अंतरिक्ष यान लॉन्च करने की योजना बनाई है, जिसमें 1 मेगावाट के साथ एक छोटा गैस-कूल्ड विखंडन रिएक्टर शामिल है। सितंबर 2020 में, नासा और ऊर्जा विभाग (डी. ओ. ई.) ने चंद्र परमाणु ऊर्जा प्रणाली के प्रस्तावों के लिए एक औपचारिक अनुरोध जारी किया, जिसमें 2021 के अंत तक पूरे किए गए प्रारंभिक डिजाइनों को कई पुरस्कार दिए जाएंगे, जबकि दूसरे चरण में, 2022 की शुरुआत तक, वे 2027 में चंद्रमा पर रखे जाने वाले 10-किलोवाट विखंडन ऊर्जा प्रणाली विकसित करने के लिए एक कंपनी का चयन करेंगे। 2002 में, नासा ने परमाणु प्रणालियों को विकसित करने की दिशा में एक पहल की घोषणा की, जिसे बाद में प्रोजेक्ट प्रोमेथियस के रूप में जाना जाने लगा। प्रोमेथियस परियोजना का एक प्रमुख हिस्सा स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जनरेटर और मल्टी-मिशन थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर, दोनों प्रकार के आर. टी. जी. विकसित करना था। इस परियोजना का उद्देश्य लंबे समय से उपयोग किए जाने वाले आरटीजी की जगह अंतरिक्ष यान की शक्ति और प्रणोदन के लिए एक सुरक्षित और लंबे समय तक चलने वाले अंतरिक्ष विखंडन रिएक्टर प्रणाली का उत्पादन करना था। बजट की बाधाओं के परिणामस्वरूप परियोजना को प्रभावी रूप से रोक दिया गया, लेकिन प्रोजेक्ट प्रोमेथियस को नई प्रणालियों के परीक्षण में सफलता मिली है। इसके निर्माण के बाद, वैज्ञानिकों ने एक उच्च शक्ति वाले विद्युत प्रणोदन (एच. आई. पी. ई. पी.) आयन इंजन का सफलतापूर्वक परीक्षण किया, जिसने अन्य शक्ति स्रोतों की तुलना में ईंधन दक्षता, थ्रस्टर जीवनकाल और थ्रस्टर दक्षता में पर्याप्त लाभ प्रदान किए। दृश्य अंतरिक्ष परमाणु ऊर्जा प्रणालियों की छवियों की एक गैलरी। यह भी देखें यू. एस.-ए. अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा प्रणालियों की सूची रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक generator#Nuclear अंतरिक्ष में ऊर्जा प्रणालियाँ ऑस्टेरे मंगल ग्रह पर मानव मिशन परमाणु पल्स प्रणोदन परमाणु तापीय रॉकेट परमाणु विद्युत रॉकेट अंतरिक्ष में बैटरियाँ अंतरिक्ष यान पर सौर पैनल संदर्भ बाहरी लिंक KRUSTY-स्टर्लिंग तकनीक का उपयोग करने वाला किलो पावर रिएक्टर लघु विखंडन ऊर्जा प्रणाली व्यवहार्यता अध्ययन अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा-परमाणु ऊर्जा का कार्यालय-यू. एस. ऊर्जा विभाग (पी. डी. एफ.) सुरक्षित-400 पेपर (विखंडन रिएक्टर) एक परमाणु रिएक्टर-संचालित मार्स रोवर डेविड पोस्टन के लिए डिजाइन अवधारणा, "अंतरिक्ष परमाणु शक्तिः छोटे परमाणु रिएक्टरों का विखंडन रिएक्टर डिजाइन और परीक्षण (. पी. डी. एफ. फाइल)