Electric sail
برقی سیل (جسے برقی شمسی ونڈ سیل یا ای سیل بھی کہا جاتا ہے) خلائی جہاز کے پروپلشن کی ایک مجوزہ شکل ہے جس میں شمسی ہوا کے متحرک دباؤ کو زور کے ذریعہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ چھوٹے تاروں کا استعمال کرتے ہوئے ایک برقی میدان بنانے کے لیے ایک "ورچوئل" سیل بناتا ہے جو شمسی ہوا کے پروٹونوں کو ہٹاتا ہے اور ان کی رفتار کو نکالتا ہے۔ اس خیال کا تصور سب سے پہلے 2006 میں فینیش میٹرولوجیکل انسٹی ٹیوٹ میں پیکا جانہونن نے کیا تھا۔ آپریشن اور ڈیزائن کے اصول برقی سیل کئی پتلی، لمبی اور چلنے والی ٹیچرز پر مشتمل ہوتا ہے جنہیں آن بورڈ الیکٹران گن کے ذریعے اعلی مثبت صلاحیت میں رکھا جاتا ہے۔ مثبت طور پر چارج شدہ ٹیچر شمسی ہوا کے پروٹانوں کو موڑ دیتے ہیں، اس طرح ان سے رفتار نکالتے ہیں۔ بیک وقت وہ شمسی ہوا کے پلازما سے الیکٹرانوں کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں، جس سے الیکٹران کرنٹ پیدا ہوتا ہے۔ الیکٹران گن آنے والے برقی کرنٹ کی تلافی کرتی ہے۔ ٹیچرز کو تعینات کرنے کا ایک طریقہ یہ ہے کہ خلائی جہاز کو گھمایا جائے، ان کو پھیلا کر رکھنے کے لیے سینٹرفیوگل فورس کا استعمال کیا جائے۔ انفرادی ٹیچرز کی صلاحیتوں کو ٹھیک کرنے اور اس طرح شمسی ہوا کی قوت کو انفرادی طور پر، خلائی جہاز کے رویے کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ سفر کے وقت میں صرف معمولی تغیرات کے ساتھ تقریبا کسی بھی وقت ای-سیل مشن شروع کیے جا سکتے ہیں۔ اس کے برعکس، روایتی سلنگ شاٹ مشنوں کو سیاروں کے کسی خاص صف بندی تک پہنچنے کا انتظار کرنا چاہیے۔ برقی شمسی ونڈ سیل روایتی شمسی سیل کے ساتھ بہت کم مشترک ہے۔ ای-سیل شمسی ہوا کے آئنوں سے اپنی رفتار حاصل کرتا ہے، جبکہ ایک فوٹونک سیل فوٹونوں کے ذریعے آگے بڑھتا ہے۔ اس طرح، دستیاب دباؤ فوٹون دباؤ کا صرف 1 فیصد ہے ؛ تاہم، اس کی تلافی پیمانے کی سادگی سے کی جا سکتی ہے۔ ای-سیل میں، سیل کا حصہ سیدھے کنڈکٹنگ ٹیچرز (تاروں سے بنے) کے ذریعے کھیلا جاتا ہے جو میزبان جہاز کے ارد گرد ریڈیئل طور پر رکھے جاتے ہیں۔ تار برقی طور پر چارج ہوتے ہیں اور اس طرح تاروں کے ارد گرد ایک برقی میدان پیدا ہوتا ہے۔ تاروں کا برقی میدان آس پاس کے شمسی ہوا کے پلازما میں چند درجن میٹر تک پھیلا ہوا ہے۔ دخول کا فاصلہ شمسی ہوا کے پلازما کی کثافت پر منحصر ہے اور یہ پلازما ڈیبی لمبائی کے طور پر پیمائش کرتا ہے۔ چونکہ شمسی ہوا کے الیکٹران برقی میدان کو متاثر کرتے ہیں (روایتی شمسی سیل پر موجود فوٹونوں کی طرح)، ٹیچرز کا موثر برقی رداس اس برقی میدان پر مبنی ہوتا ہے جو اصل ٹیتھر کے بجائے ٹیتھر کے ارد گرد پیدا ہوتا ہے۔ یہ حقیقت ٹیچرز کے برقی چارج کو منظم کرکے چال چلانا بھی ممکن بناتی ہے۔ ایک مکمل سائز کے جہاز میں تقریبا ہر ایک کی لمبائی کے ساتھ 50-100 سیدھے ٹیچر ہوتے ہیں۔ عکاسی کرنے والے شمسی روشنی کے جہاز کے مقابلے میں، ایک اور بغیر کسی پروپیلنٹ کے گہرے خلائی پروپلشن سسٹم، برقی شمسی ہوا کا جہاز سورج سے زیادہ فاصلے پر تیز ہوتا رہ سکتا ہے، پھر بھی زور پیدا کر سکتا ہے جب وہ بیرونی سیاروں کی طرف سفر کرتا ہے۔ جب تک یہ برف کے دیووں تک پہنچتا ہے، اس نے اتنی ہی رفتار جمع کر لی ہوگی، جو کہ نیو ہورائزنز تحقیقات کے برابر ہے، لیکن کشش ثقل کی مدد کے بغیر۔ مائکرومیٹیورائڈز سے پتلی ٹیچرز کو ہونے والے نقصان کو کم سے کم کرنے کے لیے، ٹیچرز کو متعدد تاروں سے بنایا جائے گا، 25-50 مائکرو میٹر قطر میں، باقاعدہ وقفوں پر ایک ساتھ ویلڈ کیا جائے گا۔ اس طرح، اگر ایک تار بھی کاٹ دیا جائے تو بھی، چوٹی دار تار کی پوری لمبائی کے ساتھ ایک چلنے والا راستہ اپنی جگہ پر رہے گا۔ جنوری 2013 میں ہیلسنکی یونیورسٹی میں الٹراسونک ویلڈنگ کے استعمال کی فزیبلٹی کا مظاہرہ کیا گیا۔ فن لینڈ کی ترقیاتی تاریخ اکیڈمی 2007 سے برقی سیل کی ترقی کے لیے مالی اعانت فراہم کر رہی ہے۔ ٹیکنالوجی کی جانچ کرنے کے لیے، دسمبر 2010 میں ایف ایم آئی نے یورپی یونین کی حمایت یافتہ الیکٹرک سیل اسٹڈی پروجیکٹ کا اعلان کیا تھا۔ یورپی یونین کی فنڈنگ کا حصہ 17 لاکھ یورو تھا۔ اس کا مقصد کلیدی اجزاء کے لیبارٹری پروٹوٹائپ بنانا تھا، اس میں پانچ یورپی ممالک شامل تھے اور یہ نومبر 2013 میں ختم ہوا۔ یورپی یونین کی تشخیص میں، اس منصوبے کو اپنے زمرے میں سب سے زیادہ نمبر ملے۔ اسٹونین نینو سیٹلائٹ ای ایس ٹی کیوب-1 (2013-2015) میں زمین کے نچلے مدار میں برقی جہاز کے عملی اصولوں کی جانچ کرنے کی کوشش کی گئی تھی، لیکن تکنیکی ناکامی ہوئی اور کوشش ناکام رہی۔ جہاز کو اتارنے کے لیے استعمال ہونے والی پیزو الیکٹرک موٹر ریل کو موڑنے میں ناکام رہی۔ اس کے بعد کی زمین پر مبنی جانچ میں، ناکامی کی ایک ممکنہ وجہ پھسلتے ہوئے رابطے میں پائی گئی جو ممکنہ طور پر لانچ کمپن سے جسمانی طور پر نقصان پہنچا تھا۔ ایک بین الاقوامی تحقیقی ٹیم جس میں جانہونین بھی شامل ہے، نے ناسا کے مارشل اسپیس فلائٹ سینٹر میں مزید ترقی کے لیے 2015 کے این آئی اے سی فیز II کی درخواست کے ذریعے مالی اعانت حاصل کی۔ ان کے تحقیقی منصوبے کو 'ہیلیوپاز الیکٹروسٹیٹک ریپڈ ٹرانزٹ سسٹم' (ایچ ای آر ٹی ایس) کہا جاتا ہے۔ ہیلیوپاز الیکٹروسٹیٹک ریپڈ ٹرانزٹ سسٹم (ایچ ای آر ٹی ایس) کے تصور کی فی الحال جانچ کی جا رہی ہے۔ HERTS کے لیے، 100 سے زیادہ فلکیاتی اکائیوں (15 بلین کلومیٹر) کا سفر طے کرنے میں صرف 10 سے 15 سال لگ سکتے ہیں۔ HERTS تصور میں، ایک سے زیادہ، 20 کلومیٹر یا اس سے زیادہ لمبی، 1 ملی میٹر پتلی، مثبت چارج شدہ تاروں کو گھومنے والے خلائی جہاز سے بڑھایا جائے گا۔ جون 2017 میں لانچ کیا گیا ایک نیا سیٹلائٹ، فن لینڈ کا آلٹو-1 نینو سیٹلائٹ، جو اس وقت مدار میں ہے، 2019 میں ڈیوربیٹنگ کے لیے برقی جہاز کی جانچ کرے گا۔ 2017 میں، اکیڈمی آف فن لینڈ نے سینٹر آف ایکسی لینس کو ایک ٹیم کو 2018-2025 کے لیے فنڈنگ دی جس میں جانہون اور یونیورسٹیوں کے ممبران شامل ہیں، تاکہ پائیدار خلا کی تحقیق میں فن لینڈ کا سینٹر آف ایکسی لینس قائم کیا جا سکے۔ اندرونی حدود زمین کے گرد چکر لگانے والے تقریبا تمام مصنوعی سیارے زمین کے مقناطیسی میدان کے اندر ہیں۔ تاہم، برقی جہاز کو سیاروں کے مقناطیسی میدانوں کے اندر استعمال نہیں کیا جا سکتا کیونکہ شمسی ہوا ان میں داخل نہیں ہوتی ہے، جس سے صرف پلازما کے بہاؤ اور مقناطیسی میدانوں کی رفتار سست ہوتی ہے۔ اس کے بجائے، سیاروں کے مقناطیسی میدان کے اندر، برقی جہاز ایک بریک کے طور پر کام کر سکتا ہے، جس سے مصنوعی سیاروں کو ڈیوربیٹنگ کی اجازت ملتی ہے۔ دیگر سولر سیل ٹیکنالوجیز کی طرح، جب کہ تھرسٹ کی سمت میں معمولی تغیر جہاز کو جھکا کر حاصل کیا جا سکتا ہے، تھرسٹ ویکٹر ہمیشہ سورج سے کم و بیش ریڈیئل طور پر باہر کی طرف اشارہ کرتا ہے۔ یہ اندازہ لگایا گیا ہے کہ زیادہ سے زیادہ آپریشنل جھکاؤ 60° ہوگا، جس کے نتیجے میں بیرونی ریڈیل سمت سے 30° کا تھرشنگ اینگل ہوگا۔ تاہم، جہاز کے جہازوں کی طرح، رفتار کو تبدیل کرنے کے لیے ٹیکنگ کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سورج کے قریب آنے والے انٹرسٹیلر جہاز بریکنگ کے لیے شمسی ہوا کے بہاؤ کا استعمال کر سکتے ہیں۔ ایپلی کیشنز چھوٹے یا معمولی پے لوڈ کے ساتھ نظام شمسی اور ہیلیوسفیر سے تیز رفتار مشن (> یا) ایک چھوٹے انٹرسٹیلر تحقیقات کے لیے ایک بریک کے طور پر جسے لیزر لائٹس جیسے کسی دوسرے ذرائع سے تیز رفتار کیا گیا ہے سورج کا قریب سے مطالعہ کرنے کے لیے اندرونی تیز رفتار مشن نظام شمسی کی اندرونی اشیاء جیسے کشودرگرہ آف-لگرینج پوائنٹ شمسی ہوا کی نگرانی کرنے والے خلائی جہاز کے لیے دو طرفہ مشن 1 گھنٹے سے زیادہ طویل انتباہی وقت کے ساتھ خلائی موسم کی پیش گوئی کے لیے سیارے یورینس جانہونین اور دیگر کے لیے تیز رفتار مشن۔ انہوں نے برقی جہاز سے چلنے والے یورینس کے لیے ایک مشن کی تجویز پیش کی ہے۔ یہ مشن تقریبا اسی وقت اپنی منزل تک پہنچ سکتا تھا جب پہلے کے گیلیلیو خلائی تحقیقات کو مشتری تک پہنچنے کی ضرورت تھی، جو کہ صرف ایک چوتھائی سے زیادہ دور تھا۔ گیلیلیو کو 1.6 بلین ڈالر کی لاگت سے جپٹر تک پہنچنے میں 6 سال لگے، جبکہ کیسینی-ہیوجینز کو سیٹرن تک پہنچنے میں 7 سال لگے اور اس پر تقریبا اتنی ہی لاگت آئی۔ توقع ہے کہ سیل 540 واٹ کا استعمال کرے گا، جس سے تقریبا 0.5 نیوٹن پیدا ہوں گے جو جہاز کو تقریبا 1 ملی میٹر/سیکنڈ 2 سے تیز کرے گا۔ یہ جہاز لانچ کے 6 سال بعد یورینس تک پہنچنے تک تقریبا 100 کلومیٹر کی رفتار تک پہنچ جائے گا۔ منفی پہلو یہ ہے کہ برقی جہاز کو بریک کے طور پر استعمال نہیں کیا جا سکتا، اس لیے جہاز کی رفتار سے پہنچتا ہے، جس سے مشن فلائی بائی یا ماحولیاتی داخلے کے مشن تک محدود ہو جاتے ہیں۔ بریکنگ کے لیے روایتی کیمیائی راکٹ کی ضرورت ہوگی۔ مجوزہ کرافٹ کے تین حصے ہیں: تاروں کو پکڑنے کے لیے سولر پینلز اور ریلوں کے ساتھ ای سیل ماڈیول ؛ مرکزی باڈی، جس میں راستے میں اور منزل پر اور مواصلاتی آلات کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے کیمیائی تھرسٹرز شامل ہیں ؛ اور یورینس کے ماحول میں داخل ہونے اور مرکزی باڈی کے ذریعے زمین پر ریلے کے لیے پیمائش کرنے کے لیے ایک تحقیقی ماڈیول۔ یہ بھی دیکھیں الیکٹروڈائنامک ٹیتھر مقناطیسی سیل حوالہ جات بیرونی روابط ہیلیوپاز الیکٹروسٹیٹک ریپڈ ٹرانزٹ سسٹم ایف ایم آئی کا آفیشل ای سیل پیج اصل سائنسی اشاعتوں کی فہرست فینیش میٹرولوجیکل انسٹی ٹیوٹ/اسپیس ریسرچ کیوبسیٹس فینیش ایجادات اسپیس کرافٹ پروپلشن سولر سیلنگ انٹرسٹیلر ٹریول