Nuclear power in space
خلا میں جوہری طاقت بیرونی خلا میں جوہری طاقت کا استعمال ہے، عام طور پر یا تو چھوٹے فشن سسٹم یا بجلی یا حرارت کے لیے تابکار انحطاط۔ ایک اور استعمال سائنسی مشاہدے کے لیے ہے، جیسا کہ موسباؤر سپیکٹرومیٹر میں ہوتا ہے۔ سب سے عام قسم ریڈیوآئیسوٹوپ تھرمو الیکٹرک جنریٹر ہے، جو بہت سے خلائی تحقیقات اور عملے کے قمری مشنوں پر استعمال ہوتا رہا ہے۔ زمین کے مشاہداتی مصنوعی سیاروں کے لیے چھوٹے فشن ری ایکٹر، جیسے کہ ٹوپاز نیوکلیئر ری ایکٹر بھی اڑائے گئے ہیں۔ ایک ریڈیوآئیسوٹوپ ہیٹر یونٹ تابکار انحطاط سے چلتا ہے اور ممکنہ طور پر کئی دہائیوں کے عرصے میں اجزاء کو کام کرنے کے لیے بہت زیادہ ٹھنڈا ہونے سے روک سکتا ہے۔ ریاستہائے متحدہ نے 1965 میں 43 دنوں کے لیے خلا میں ایس این اے پی-10 اے جوہری ری ایکٹر کا تجربہ کیا، جس میں جوہری ری ایکٹر پاور سسٹم کا اگلا تجربہ 13 ستمبر 2012 کو ہوا جس میں کلو پاور ری ایکٹر کے ڈیمانسٹریشن یوزنگ فلیٹ ٹاپ فشن (ڈی یو ایف ایف) ٹیسٹ کے ساتھ ہوا۔ تجرباتی 1965 رومشکا ری ایکٹر کے زمین پر مبنی ٹیسٹ کے بعد، جس میں یورینیم اور براہ راست تھرمو الیکٹرک کو بجلی میں تبدیل کیا گیا تھا، یو ایس ایس آر نے تقریبا 40 جوہری برقی مصنوعی سیارے خلا میں بھیجے، جن میں سے زیادہ تر بی ای ایس-5 ری ایکٹر سے چلنے والے تھے۔ زیادہ طاقتور ٹوپاز-II ری ایکٹر نے 10 کلو واٹ بجلی پیدا کی۔ خلائی پروپلشن سسٹم کے لیے جوہری طاقت کا استعمال کرنے والے تصورات کی مثالوں میں جوہری برقی راکٹ (جوہری طاقت سے چلنے والا آئن تھرسٹر)، ریڈیوآئیسوٹوپ راکٹ، اور ریڈیوآئیسوٹوپ برقی پروپلشن (آر ای پی) شامل ہیں۔ زیادہ دریافت شدہ تصورات میں سے ایک نیوکلیئر تھرمل راکٹ ہے، جس کا این ای آر وی اے پروگرام میں زمینی تجربہ کیا گیا تھا۔ نیوکلیئر پلس پروپلشن پروجیکٹ اوریئن کا موضوع تھا۔ ضابطے اور خطرے کی روک تھام 1967 میں بیرونی خلائی معاہدے کے ذریعے خلا میں جوہری ہتھیاروں پر پابندی کے بعد، جوہری طاقت پر کم از کم 1972 سے ریاستوں کی طرف سے ایک حساس مسئلے کے طور پر تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ خاص طور پر زمین کے ماحول اور اس طرح انسانوں کے لیے اس کے ممکنہ خطرات نے ریاستوں کو اقوام متحدہ کی جنرل اسمبلی میں بیرونی خلا میں جوہری توانائی کے ذرائع کے استعمال سے متعلق اصولوں (1992) کو اپنانے پر آمادہ کیا ہے، خاص طور پر لانچوں کے لیے حفاظتی اصولوں کو متعارف کرانا اور ان کے ٹریفک کو منظم کرنا۔ فوائد اگرچہ شمسی توانائی بہت زیادہ عام طور پر استعمال ہوتی ہے، لیکن جوہری توانائی کچھ علاقوں میں فوائد پیش کر سکتی ہے۔ شمسی خلیات، اگرچہ موثر ہیں، صرف ان مداروں میں خلائی جہاز کو توانائی فراہم کر سکتے ہیں جہاں شمسی بہاؤ کافی زیادہ ہے، جیسے کہ زمین کے نچلے مدار اور سورج کے کافی قریب بین الکلیاتی مقامات۔ شمسی خلیوں کے برعکس، جوہری توانائی کے نظام سورج کی روشنی سے آزادانہ طور پر کام کرتے ہیں، جو گہری خلائی تلاش کے لیے ضروری ہے۔ جوہری پر مبنی نظاموں میں مساوی طاقت کے شمسی خلیوں کے مقابلے میں کم کمیت ہو سکتی ہے، جس سے زیادہ کمپیکٹ خلائی جہاز کی اجازت ملتی ہے جو خلا میں سمت اور براہ راست آسان ہوتے ہیں۔ عملے کی خلائی پرواز کے معاملے میں، جوہری توانائی کے تصورات جو لائف سپورٹ اور پروپلشن سسٹم دونوں کو طاقت دے سکتے ہیں، لاگت اور پرواز کے وقت دونوں کو کم کر سکتے ہیں۔ خلا کے لیے منتخب ایپلی کیشنز اور/یا ٹیکنالوجیز میں شامل ہیں: ریڈیوآئیسوٹوپ تھرمو الیکٹرک جنریٹر ریڈیوآئیسوٹوپ ہیٹر یونٹ ریڈیوآئیسوٹوپ پیزو الیکٹرک جنریٹر ریڈیوآئیسوٹوپ راکٹ نیوکلیئر تھرمل راکٹ نیوکلیئر پلس پروپلشن نیوکلیئر الیکٹرک راکٹ کی اقسام ریڈیوآئیسوٹوپ سسٹم پچاس سال سے زیادہ عرصے سے، ریڈیوآئیسوٹوپ تھرمو الیکٹرک جنریٹر (آر ٹی جی) خلا میں امریکہ کا اہم جوہری توانائی کا ذریعہ رہے ہیں۔ آر ٹی جی بہت سے فوائد پیش کرتے ہیں۔ وہ نسبتا محفوظ اور دیکھ بھال سے پاک ہیں، سخت حالات میں لچکدار ہیں، اور کئی دہائیوں تک کام کر سکتے ہیں۔ آر ٹی جی خلا کے ان حصوں میں استعمال کے لیے خاص طور پر مطلوب ہیں جہاں شمسی توانائی قابل عمل توانائی کا ذریعہ نہیں ہے۔ 25 مختلف امریکی خلائی جہازوں کو طاقت دینے کے لیے درجنوں آر ٹی جی نافذ کیے گئے ہیں، جن میں سے کچھ 20 سال سے زیادہ عرصے سے کام کر رہے ہیں۔ خلائی مشنوں پر عالمی سطح پر (بنیادی طور پر امریکہ اور یو ایس ایس آر) 40 سے زیادہ ریڈیوآئیسوٹوپ تھرمو الیکٹرک جنریٹر استعمال کیے گئے ہیں۔ جدید سٹرلنگ ریڈیوآئیسوٹوپ جنریٹر (اے ایس آر جی، سٹرلنگ ریڈیوآئیسوٹوپ جنریٹر (ایس آر جی) کا ایک ماڈل) جوہری ایندھن کے فی یونٹ آر ٹی جی کی تقریبا چار گنا برقی طاقت پیدا کرتا ہے، لیکن سٹرلنگ ٹیکنالوجی پر مبنی پرواز کے لیے تیار یونٹس 2028 تک متوقع نہیں ہیں۔ ناسا مستقبل قریب میں ٹائٹن کو تلاش کرنے کے لیے دو اے ایس آر جی استعمال کرنے کا ارادہ رکھتا ہے۔ ریڈیوآئیسوٹوپ پاور جنریٹرز میں شامل ہیں: ایس این اے پی-19، ایس این اے پی-27 (نیوکلیئر معاون طاقت کے نظام) ایم ایچ ڈبلیو-آر ٹی جی جی پی ایچ ایس-آر ٹی جی ایم ایم آر ٹی جی اے ایس آر جی (ایڈوانسڈ سٹرلنگ ریڈیوآئیسوٹوپ جنریٹر) ریڈیوآئیسوٹوپ ہیٹر یونٹس (آر ایچ یو) بھی خلائی جہاز پر سائنسی آلات کو مناسب درجہ حرارت پر گرم کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں تاکہ وہ مؤثر طریقے سے کام کر سکیں۔ آر ایچ یو کا ایک بڑا ماڈل جسے جنرل پرپز ہیٹ سورس (جی پی ایچ ایس) کہا جاتا ہے، آر ٹی جی اور اے ایس آر جی کو طاقت دینے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ کثیر دہائی کی عمر کے ساتھ انٹرسٹیلر تحقیقات پر استعمال کے لیے انتہائی سست رفتار سے ختم ہونے والے ریڈیوآئیسوٹوپس کی تجویز پیش کی گئی ہے۔ 2011 تک، ترقی کی ایک اور سمت ایک آر ٹی جی تھی جس میں ذیلی اہم جوہری رد عمل کی مدد کی گئی تھی۔ فشن سسٹم فشن پاور سسٹم کو خلائی جہاز کے ہیٹنگ یا پروپلشن سسٹم کو طاقت دینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ حرارتی ضروریات کے لحاظ سے، جب خلائی جہاز کو بجلی کے لیے 100 کلو واٹ سے زیادہ کی ضرورت ہوتی ہے، تو فشن سسٹم آر ٹی جی کے مقابلے میں بہت زیادہ سرمایہ کاری مؤثر ہوتے ہیں۔ 1965 میں، امریکہ نے ایک خلائی ری ایکٹر، ایس این اے پی-10 اے لانچ کیا، جسے ایٹمکس انٹرنیشنل نے تیار کیا تھا، جو اس وقت نارتھ امریکن ایوی ایشن کا ایک ڈویژن تھا۔ پچھلی چند دہائیوں کے دوران، کئی فشن ری ایکٹر تجویز کیے گئے ہیں، اور سوویت یونین نے 1967 اور 1988 کے درمیان تھرمو الیکٹرک کنورٹرز کا استعمال کرتے ہوئے اپنے آر او آر ایس اے ٹی سیٹلائٹ میں 31 بی ای ایس-5 لو پاور فشن ری ایکٹر لانچ کیے۔ 1960 اور 1970 کی دہائیوں میں، سوویت یونین نے ٹوپاز ری ایکٹر تیار کیے، جو اس کے بجائے تھرمیونک کنورٹرز کا استعمال کرتے ہیں، حالانکہ پہلی آزمائشی پرواز 1987 تک نہیں تھی۔ 1983 میں، ناسا اور دیگر امریکی سرکاری ایجنسیوں نے جنرل الیکٹرک اور دیگر کے ساتھ معاہدہ کرتے ہوئے اگلی نسل کے خلائی ری ایکٹر، ایس پی-100 کی ترقی شروع کی۔ 1994 میں، ایس پی-100 پروگرام کو منسوخ کر دیا گیا، بڑی حد تک سیاسی وجوہات کی بنا پر، روسی ٹوپاز-II ری ایکٹر سسٹم میں منتقلی کے خیال کے ساتھ۔ اگرچہ کچھ ٹوپاز-II پروٹو ٹائپز کا زمینی تجربہ کیا گیا تھا، لیکن اس نظام کو کبھی بھی امریکی خلائی مشنوں کے لیے تعینات نہیں کیا گیا تھا۔ 2008 میں، ناسا نے چاند اور مریخ کی سطح پر ایک چھوٹے سے فشن پاور سسٹم کو استعمال کرنے کے منصوبوں کا اعلان کیا، اور اسے کامیاب بنانے کے لیے "کلیدی" ٹیکنالوجیز کی جانچ شروع کی۔ مجوزہ فشن پاور سسٹم خلائی جہاز اور ایکسپلوریشن سسٹم میں ایس پی-100، جیمو نیوکلیئر الیکٹرک پروپلشن، اور فشن سرفیس پاور شامل ہیں۔ مائیکرو نیوکلیئر ری ایکٹر کی متعدد اقسام تیار کی گئی ہیں یا خلائی ایپلی کیشنز کے لیے تیار کی جا رہی ہیں: آر اے پی آئی ڈی-ایل کلوزڈ سائیکل میگنیٹو ہائیڈروڈائنامک (سی سی ایم ایچ ڈی) پاور جنریشن سسٹم ایس پی-100 الکالی میٹل تھرمو الیکٹرک کنورٹر (اے ایم ٹی ای سی) کلو پاور نیوکلیئر تھرمل پروپلشن سسٹم (این ٹی آر) فشن ری ایکٹر کی ہیٹنگ پاور پر مبنی ہوتے ہیں، جو کیمیائی رد عمل سے چلنے والے سے زیادہ موثر پروپلشن سسٹم پیش کرتے ہیں۔ موجودہ تحقیق پہلے سے ہی خلا میں موجود خلائی جہاز کو آگے بڑھانے کے لیے زور فراہم کرنے کے لیے طاقت کے ذریعہ کے طور پر جوہری برقی نظاموں پر زیادہ توجہ مرکوز کرتی ہے۔ خلائی گاڑیوں کو طاقت دینے کے لیے دیگر خلائی فشن ری ایکٹرز میں سیف-400 ری ایکٹر اور ہومر-15 شامل ہیں۔ 2020 میں، روسکوسموس (روسی وفاقی خلائی ایجنسی) جوہری طاقت سے چلنے والے پروپلشن سسٹم (کیلڈیش ریسرچ سینٹر میں تیار کردہ) کا استعمال کرتے ہوئے ایک خلائی جہاز لانچ کرنے کا ارادہ رکھتی ہے، جس میں 1 میگاواٹ کے ساتھ ایک چھوٹا گیس کولڈ فشن ری ایکٹر شامل ہے۔ ستمبر 2020 میں، ناسا اور محکمہ توانائی (ڈی او ای) نے قمری جوہری توانائی کے نظام کے لیے تجاویز کے لیے ایک باضابطہ درخواست جاری کی، جس میں 2021 کے آخر تک مکمل ہونے والے ابتدائی ڈیزائنوں کو کئی ایوارڈز دیے جائیں گے، جبکہ دوسرے مرحلے میں، 2022 کے اوائل تک، وہ 2027 میں چاند پر رکھے جانے والے 10 کلو واٹ کے فشن پاور سسٹم کو تیار کرنے کے لیے ایک کمپنی کا انتخاب کریں گے۔ 2002 میں ناسا نے جوہری نظام تیار کرنے کے لیے ایک پہل کا اعلان کیا، جسے بعد میں پروجیکٹ پرومیتھیس کے نام سے جانا گیا۔ پرومیتھیس پروجیکٹ کا ایک بڑا حصہ سٹرلنگ ریڈیوآئیسوٹوپ جنریٹر اور ملٹی مشن تھرمو الیکٹرک جنریٹر تیار کرنا تھا، جو دونوں قسم کے آر ٹی جی ہیں۔ اس منصوبے کا مقصد طویل عرصے سے استعمال ہونے والے آر ٹی جیز کی جگہ خلائی جہاز کی طاقت اور پروپلشن کے لیے ایک محفوظ اور دیرپا خلائی فشن ری ایکٹر سسٹم تیار کرنا بھی تھا۔ بجٹ کی رکاوٹوں کے نتیجے میں پروجیکٹ کو مؤثر طریقے سے روک دیا گیا، لیکن پروجیکٹ پرومیتھیس کو نئے نظاموں کی جانچ کرنے میں کامیابی حاصل ہوئی ہے۔ اس کی تخلیق کے بعد، سائنس دانوں نے ایک ہائی پاور الیکٹرک پروپلشن (ایچ آئی پی ای پی) آئن انجن کا کامیابی سے تجربہ کیا، جس نے ایندھن کی کارکردگی، تھرسٹر لائف ٹائم، اور تھرسٹر کی کارکردگی میں دیگر طاقت کے ذرائع کے مقابلے میں کافی فوائد پیش کیے۔ بصری خلائی جوہری توانائی کے نظام کی تصاویر کی ایک گیلری۔ خلا میں جوہری توانائی کے نظاموں کی یو ایس-اے فہرست بھی دیکھیں۔ خلا میں ریڈیوآئیسوٹوپ تھرمو الیکٹرک generator#Nuclear پاور سسٹمز آسٹیر مریخ پر انسانی مشن نیوکلیئر پلس پروپلشن نیوکلیئر تھرمل راکٹ نیوکلیئر الیکٹرک راکٹ خلا میں بیٹریاں خلائی جہاز پر شمسی پینل حوالہ جات بیرونی روابط KRUSTY-کلومیٹر پاور ری ایکٹر یوزنگ سٹرلنگ ٹیکنالوجی سمال فشن پاور سسٹم فزیبلٹی اسٹڈی نیوکلیئر پاور ان اسپیس-آفس آف نیوکلیئر انرجی-یو ایس ڈیپارٹمنٹ آف انرجی (پی ڈی ایف) سیف-400 پیپر (فشن ری ایکٹر) نیوکلیئر ری ایکٹر سے چلنے والے مارس روور ڈیوڈ پوسٹن کے لیے ڈیزائن تصور، "اسپیس نیوکلیئر پاور: فشن ری ایکٹرز" ڈیزائن اینڈ ٹیسٹنگ آف سمال نیوکلیئر (پی ڈی ایف فائل)