अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा

अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा बाहरी अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा का उपयोग है, आमतौर पर बिजली या गर्मी के लिए या तो छोटे परमाणु विखंडन सिस्टम या रेडियोधर्मी क्षय। एक अन्य उपयोग वैज्ञानिक अवलोकन के लिए है, जैसे मोसबाउर स्पेक्ट्रोमीटर में। सबसे आम प्रकार एक रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर है, जिसका उपयोग कई अंतरिक्ष जांचों और चालक दल के चंद्र मिशनों पर किया गया है। पृथ्वी अवलोकन उपग्रहों के लिए छोटे विखंडन रिएक्टर, जैसे कि टोपाज़ परमाणु रिएक्टर, भी उड़ाए गए हैं। एक रेडियोआइसोटोप हीटर इकाई रेडियोधर्मी क्षय द्वारा संचालित होती है और संभावित रूप से कई दशकों तक घटकों को कार्य करने के लिए अत्यधिक ठंडा होने से बचा सकती है। संयुक्त राज्य अमेरिका ने 1965 में 43 दिनों के लिए अंतरिक्ष में SNAP-10A परमाणु रिएक्टर का परीक्षण किया, अंतरिक्ष उपयोग के लिए परमाणु रिएक्टर पावर सिस्टम का अगला परीक्षण 13 सितंबर 2012 को किलोपावर रिएक्टर के फ्लैटटॉप विखंडन (डीयूएफएफ) परीक्षण का उपयोग करके होने वाले प्रदर्शन के साथ होगा। प्रायोगिक 1965 रोमाश्का रिएक्टर के जमीनी-आधारित परीक्षण के बाद, जिसमें यूरेनियम और प्रत्यक्ष ताप विद्युत  रूपांतरण का उपयोग बिजली में किया गया था, यूएसएसआर ने लगभग 40 परमाणु-इलेक्ट्रिक अमेरीका को अंतरिक्ष में भेजा, जो ज्यादातर बीईएस-5 रिएक्टर द्वारा संचालित थे। अधिक शक्तिशाली TOPAZ-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 थर्मल रॉकेट है, जिसका एनईआरवीए कार्यक्रम में जमीनी परीक्षण किया गया था। परमाणु पल्स प्रणोदन प्रोजेक्ट ओरियन (परमाणु प्रणोदन) का विषय था।

विनियमन और खतरे की रोकथाम
1967 में बाह्य अंतरिक्ष संधि द्वारा अंतरिक्ष के सैन्यीकरण पर 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 में परमाणु ऊर्जा स्रोतों के उपयोग के लिए प्रासंगिक सिद्धांतों (1992) को अपनाने के लिए प्रेरित किया है, विशेष रूप से प्रक्षेपण और अंतरिक्ष यातायात प्रबंधन के लिए सुरक्षा सिद्धांतों को पेश किया है।

लाभ
जबकि सौर ऊर्जा का उपयोग आमतौर पर अधिक किया जाता है, परमाणु ऊर्जा कुछ क्षेत्रों में लाभ प्रदान कर सकती है। सौर सेल, हालांकि कुशल हैं, केवल उन कक्षाओं में अंतरिक्ष यान को ऊर्जा की आपूर्ति कर सकते हैं जहां सौर प्रवाह पर्याप्त रूप से अधिक है, जैसे कि कम पृथ्वी की 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 के 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 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 हैं:


 * रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर
 * रेडियोआइसोटोप हीटर इकाई
 * रेडियोआइसोटोप पीजोइलेक्ट्रिक जनरेटर
 * रेडियोआइसोटोप रॉकेट
 * परमाणु थर्मल रॉकेट
 * परमाणु नाड़ी प्रणोदन
 * परमाणु विद्युत रॉकेट

रेडियोआइसोटोप सिस्टम
पचास से अधिक वर्षों से, रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (आरटीजी) अंतरिक्ष में संयुक्त राज्य अमेरिका का मुख्य परमाणु ऊर्जा स्रोत रहे हैं। आरटीजी कई लाभ प्रदान करते हैं; वे अपेक्षाकृत सुरक्षित और रखरखाव-मुक्त हैं, कठोर परिस्थितियों में लचीले हैं, और दशकों तक काम कर सकते हैं। आरटीजी 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 बिजली देने के लिए दर्जनों आरटीजी लागू किए गए हैं, जिनमें से कुछ 20 से अधिक वर्षों से काम कर रहे हैं। अंतरिक्ष मिशनों पर विश्व स्तर पर (मुख्य रूप से यूएस और यूएसएसआर) 40 से अधिक रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर का उपयोग किया गया है।

उन्नत [[स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जनरेटर]] (एएसआरजी, स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जनरेटर (एसआरजी) का एक मॉडल) परमाणु ईंधन की प्रति इकाई आरटीजी की लगभग चार गुना विद्युत शक्ति का उत्पादन करता है, लेकिन स्टर्लिंग प्रौद्योगिकी पर आधारित उड़ान-तैयार इकाइयां 2028 तक अपेक्षित नहीं हैं। संदर्भ नाम='बैठक 2015'> नासा ने सुदूर भविष्य में टाइटन (चंद्रमा) का पता लगाने के लिए दो एएसआरजी का उपयोग करने की योजना बनाई है।

रेडियोआइसोटोप बिजली जनरेटर में शामिल हैं:
 * SNAP-19, SNAP-27 (परमाणु सहायक ऊर्जा के लिए सिस्टम)
 * एमएचडब्ल्यू-आरटीजी
 * जीपीएचएस-आरटीजी
 * एमएमआरटीजी
 * उन्नत स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जनरेटर (उन्नत स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जनरेटर)

वैज्ञानिक उपकरणों को उचित तापमान पर गर्म करने के लिए अंतरिक्ष यान में रेडियोआइसोटोप हीटर इकाइयों (आरएचयू) का भी उपयोग किया जाता है ताकि वे कुशलतापूर्वक काम करें। आरएचयू का एक बड़ा मॉडल जिसे सामान्य प्रयोजन ऊष्मा स्रोत (जीपीएचएस) कहा जाता है, का उपयोग आरटीजी और एएसआरजी को बिजली देने के लिए किया जाता है।

बहु-दशकों के जीवनकाल वाले अंतरतारकीय जांचों पर उपयोग के लिए अत्यधिक धीमी गति से क्षय करने वाले रेडियोआइसोटोप का प्रस्ताव किया गया है।

2011 तक, विकास की एक और दिशा सबक्रिटिकल परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा सहायता प्राप्त आरटीजी थी। रेफरी>

विखंडन प्रणाली
किसी अंतरिक्ष यान की हीटिंग या प्रणोदन प्रणाली को शक्ति प्रदान करने के लिए विखंडन शक्ति प्रणालियों का उपयोग किया जा सकता है। हीटिंग 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, संयुक्त राज्य अमेरिका की संघीय सरकार ने एक अंतरिक्ष रिएक्टर, SNAP-10A लॉन्च किया, जिसे एटॉमिक्स इंटरनेशनल द्वारा विकसित किया गया था, जो उस समय 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 करके अपने यूएस-ए उपग्रहों में 31 बीईएस-5 कम बिजली विखंडन रिएक्टर लॉन्च किए।

1960 और 1970 के दशक में, सोवियत संघ ने TOPAZ परमाणु रिएक्टर विकसित किया, जो इसके बजाय थर्मिओनिक कन्वर्टर्स का उपयोग करता था, हालांकि पहली परीक्षण उड़ान 1987 तक नहीं थी।

1983 में, नासा और अन्य अमेरिकी सरकारी एजेंसियों ने जनरल इलेक्ट्रिक और अन्य के साथ अनुबंध करके अगली पीढ़ी के अंतरिक्ष रिएक्टर, एसपी-100 का विकास शुरू किया। 1994 में, रूसी TOPAZ परमाणु रिएक्टर#TOPAZ-II|TOPAZ-II रिएक्टर प्रणाली में परिवर्तन के विचार के साथ, SP-100 कार्यक्रम को मुख्यतः राजनीतिक कारणों से रद्द कर दिया गया था। हालाँकि कुछ TOPAZ-II प्रोटोटाइप का जमीनी परीक्षण किया गया था, लेकिन सिस्टम को अमेरिकी अंतरिक्ष अभियानों के लिए कभी भी तैनात नहीं किया गया था। 2008 में, नासा ने चंद्रमा और मंगल की सतह पर एक छोटी विखंडन ऊर्जा प्रणाली का उपयोग करने की योजना की घोषणा की, और इसे सफल बनाने के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियों का परीक्षण शुरू किया। प्रस्तावित विखंडन शक्ति प्रणाली अंतरिक्ष यान और अन्वेषण प्रणालियों में SP-100, JIMO परमाणु विद्युत प्रणोदन, और विखंडन सतह शक्ति शामिल है। अंतरिक्ष अनुप्रयोगों के लिए कई सूक्ष्म परमाणु रिएक्टर प्रकार विकसित किए गए हैं या विकास में हैं:
 * रैपिड-एल (परमाणु रिएक्टर)|रैपिड-एल
 * बंद चक्र मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक (सीसीएमएचडी) बिजली उत्पादन प्रणाली
 * एसपी-100
 * क्षार-धातु क्षार-धातु थर्मल से विद्युत कनवर्टर| क्षार धातु थर्मोइलेक्ट्रिक कनवर्टर (AMTEC)
 * किलोपावर

परमाणु थर्मल प्रणोदन प्रणाली (एनटीआर) एक विखंडन रिएक्टर की ताप शक्ति पर आधारित होती है, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा संचालित प्रणोदन प्रणाली की तुलना में अधिक कुशल प्रणोदन प्रणाली की पेशकश करती है। वर्तमान अनुसंधान पहले से ही अंतरिक्ष में मौजूद अंतरिक्ष यान को आगे बढ़ाने के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में परमाणु विद्युत प्रणालियों पर अधिक ध्यान केंद्रित करता है।

अंतरिक्ष वाहनों को शक्ति देने के लिए अन्य अंतरिक्ष विखंडन रिएक्टरों में सुरक्षित किफायती विखंडन इंजन|SAFE-400 रिएक्टर और HOMER-15 शामिल हैं। 2020 में, रोस्कोस्मोस (रूसी संघीय अंतरिक्ष एजेंसी) ने परमाणु-संचालित प्रणोदन प्रणाली (क्लेडीश रिसर्च सेंटर में विकसित) का उपयोग करके 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 संयुक्त राज्य अमेरिका के ऊर्जा विभाग (डीओई) ने चंद्र परमाणु ऊर्जा प्रणाली के प्रस्तावों के लिए एक औपचारिक अनुरोध जारी किया, जिसमें 2021 के अंत तक पूरा किए गए प्रारंभिक डिजाइनों को कई पुरस्कार दिए जाएंगे, जबकि दूसरे चरण में 2022 की शुरुआत तक, वे 2027 में चंद्रमा पर स्थापित की जाने वाली 10-किलोवाट विखंडन बिजली प्रणाली विकसित करने के लिए एक कंपनी का चयन करेंगे।



प्रोजेक्ट प्रोमेथियस
2002 में, नासा ने परमाणु प्रणाली विकसित करने की दिशा में एक पहल की घोषणा की, जिसे बाद में प्रोजेक्ट प्रोमेथियस के रूप में जाना गया। प्रोमेथियस प्रोजेक्ट का एक प्रमुख हिस्सा स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जेनरेटर और मल्टी-मिशन थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर, दोनों प्रकार के आरटीजी विकसित करना था। इस परियोजना का लक्ष्य अंतरिक्ष यान की शक्ति और प्रणोदन के लिए लंबे समय से उपयोग किए जाने वाले आरटीजी की जगह एक सुरक्षित और लंबे समय तक चलने वाले अंतरिक्ष विखंडन रिएक्टर सिस्टम का उत्पादन करना भी है। बजट की कमी के कारण परियोजना को प्रभावी ढंग से रोकना पड़ा, लेकिन प्रोजेक्ट प्रोमेथियस को नई प्रणालियों का परीक्षण करने में सफलता मिली है। इसके निर्माण के बाद, वैज्ञानिकों ने उच्च शक्ति विद्युत प्रणोदन  (HiPEP) आयन इंजन का सफलतापूर्वक परीक्षण किया, जिसने अन्य बिजली स्रोतों की तुलना में ईंधन दक्षता, थ्रस्टर जीवनकाल और थ्रस्टर दक्षता में पर्याप्त लाभ प्रदान किया।

दृश्य
अंतरिक्ष परमाणु ऊर्जा प्रणालियों की छवियों की एक गैलरी।  File:Fueling of the MSL MMRTG 001.jpg|मंगल विज्ञान प्रयोगशाला एमएमआरटीजी के अंदर प्लूटोनियम युक्त लाल-गर्म खोल परमाणु क्षय से गुजर रहा है। एमएसएल को 2011 में लॉन्च किया गया था और अगस्त 2012 में मंगल ग्रह पर उतरा। File:Msl-MMRTG.jpg|एमएसएल एमएमआरटीजी बाहरी। सफेद एप्टेक 2711 कोटिंग सूर्य के प्रकाश को प्रतिबिंबित करती है और साथ ही मंगल ग्रह के वातावरण में गर्मी भी पहुंचाती है File:SNAP 10A Space Nuclear Power Plant.jpg| SNAP-10A अंतरिक्ष परमाणु ऊर्जा संयंत्र, जिसे यहां पृथ्वी पर परीक्षणों में दिखाया गया है, 1960 के दशक में कक्षा में लॉन्च किया गया था। Image:Jupiter Icy Moons Orbiter 2.jpg|बृहस्पति बर्फ़ीला चंद्रमा ऑर्बिटर। एक लंबा बूम रिएक्टर को कुछ दूरी पर रखता है, जबकि एक विकिरण छाया ढाल अंतरिक्ष यान_थर्मल_कंट्रोल#रेडिएटर पंखों की सुरक्षा करती है 

यह भी देखें

 * अमेरीका
 * अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा प्रणालियों की सूची
 * रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर#अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा प्रणाली
 * मंगल ग्रह पर कठोर मानव मिशन
 * परमाणु नाड़ी प्रणोदन
 * परमाणु प्रणोदन
 * परमाणु थर्मल रॉकेट
 * परमाणु विद्युत रॉकेट
 * अंतरिक्ष में बैटरियाँ
 * अंतरिक्ष यान पर सौर पैनल

बाहरी संबंध

 * KRUSTY - Kilopower Reactor Using Stirling Technology
 * Small Fission Power System Feasibility Study
 * Nuclear Power in Space - Office of Nuclear Energy - U.S. Department of Energy(.pdf)
 * SAFE-400 paper (fission reactor)
 * Design Concept for a Nuclear Reactor-Powered Mars Rover
 * David Poston, "Space Nuclear Power: Fission Reactors"
 * Design and Testing of Small Nuclear (.pdf file)
 * Overview of NASA and nuclear power in space
 * NASA Seeks Nuclear Power for Mars (December 2017)