अंतरिक्ष यान विद्युत प्रणोदन

अंतरिक्ष यान विद्युत प्रणोदन (या सिर्फ विद्युत प्रणोदन) अंतरिक्ष यान प्रणोदन तकनीक का एक प्रकार है जो बड़े पैमाने पर उच्च गति में तेजी लाने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक या विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है और इस प्रकार कक्षा में अंतरिक्ष यान के वेग को संशोधित करने के लिए जोर उत्पन्न करता है। प्रणोदन प्रणाली को बिजली के इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

इलेक्ट्रिक थ्रस्टर आमतौर पर रासायनिक रॉकेट की तुलना में बहुत कम प्रणोदक का उपयोग करते हैं क्योंकि उनके पास रासायनिक रॉकेट की तुलना में उच्च निकास गति (उच्च विशिष्ट आवेग पर काम करती है) होती है। सीमित विद्युत शक्ति के कारण रासायनिक रॉकेट की तुलना में जोर बहुत कमजोर होता है, लेकिन विद्युत प्रणोदन लंबे समय तक जोर दे सकता है।

विद्युत प्रणोदन का पहली बार नासा द्वारा सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया था और अब यह अंतरिक्ष यान पर एक परिपक्व और व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है। अमेरिका और रूसी उपग्रहों ने दशकों से विद्युत प्रणोदन का उपयोग किया है। रेफरी>, पूरे सौर मंडल में संचालित विद्युत प्रणोदन के साथ अंतरिक्ष यान की सूची कक्षीय स्टेशन-रखरखाव, कक्षा उत्थान, या प्राथमिक प्रणोदन के लिए विद्युत प्रणोदन का उपयोग करती है। भविष्य में, सबसे उन्नत इलेक्ट्रिक थ्रस्टर्स का डेल्टा-सीी प्रदान करने में सक्षम हो सकते हैं 100 km/s, जो एक अंतरिक्ष यान को सौर मंडल के बाहरी ग्रहों (परमाणु शक्ति के साथ) तक ले जाने के लिए पर्याप्त है, लेकिन अंतरतारकीय यात्रा के लिए अपर्याप्त है। एक बाहरी शक्ति स्रोत के साथ एक इलेक्ट्रिक रॉकेट (अंतरिक्ष यान पर सौर पैनलों पर लेज़र के माध्यम से संचरित) इंटरस्टेलर यात्रा के लिए एक सैद्धांतिक संभावना है। हालांकि, विद्युत प्रणोदन पृथ्वी की सतह से प्रक्षेपण के लिए उपयुक्त नहीं है, क्योंकि यह बहुत कम बल प्रदान करता है।

मंगल ग्रह की यात्रा पर, एक विद्युत चालित जहाज अपने प्रारंभिक द्रव्यमान का 70% गंतव्य तक ले जाने में सक्षम हो सकता है, जबकि एक रासायनिक रॉकेट केवल कुछ प्रतिशत ही ले जा सकता है।

इतिहास
अंतरिक्ष यान के लिए विद्युत प्रणोदन का विचार 1911 में कॉन्स्टेंटिन त्सोल्कोवस्की द्वारा पेश किया गया था। इससे पहले, रॉबर्ट गोडार्ड (वैज्ञानिक) ने अपनी व्यक्तिगत नोटबुक में ऐसी संभावना का उल्लेख किया था। 15 मई 1929 को, सोवियत संघ अनुसंधान प्रयोगशाला गैस डायनेमिक्स प्रयोगशाला (GDL) ने इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन का विकास शुरू किया। वैलेंटाइन ग्लुशको के नेतृत्व में, 1930 के दशक की शुरुआत में उन्होंने अंतरिक्ष यान विद्युत प्रणोदन#टाइप रॉकेट इंजन का दुनिया का पहला उदाहरण बनाया।  जीडीएल द्वारा यह प्रारंभिक कार्य लगातार जारी रखा गया है और 1960 के दशक में वोसखोद 1 अंतरिक्ष यान और जोंड -2 वीनस जांच पर इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन का उपयोग किया गया था। रेफरी नाम = ग्लुशको>

परमाणु रिएक्टर के साथ विद्युत संचालित प्रणोदन पर डोनाल्ड ए. मार्टिन ने 1973 में इंटरस्टेलर ट्रैवल प्रोजेक्ट डेडलस के लिए विचार किया था, लेकिन इसके थ्रस्ट प्रोफाइल, परमाणु ऊर्जा को बिजली में बदलने के लिए आवश्यक उपकरण के वजन और इसके परिणामस्वरूप एक दृष्टिकोण के कारण दृष्टिकोण को अस्वीकार कर दिया गया था। छोटा त्वरण, जिसे वांछित गति प्राप्त करने में एक शताब्दी लगेगी। रेफरी>

विद्युत प्रणोदन का पहला प्रदर्शन नासा SERT-1 (स्पेस इलेक्ट्रिक रॉकेट टेस्ट) अंतरिक्ष यान पर सवार एक आयन इंजन था। रेफ नाम='आयन 1964'> यह 20 जुलाई 1964 को लॉन्च हुआ और 31 मिनट तक चला। 3 फरवरी 1970, SERT-2 को एक अनुवर्ती मिशन शुरू किया गया। इसमें दो आयन प्रणोदक लगे थे, जिनमें से एक पांच महीने से अधिक समय तक और दूसरा लगभग तीन महीने तक संचालित रहा। 2010 के प्रारंभ तक, कई उपग्रह निर्माता अपने उपग्रहों पर विद्युत प्रणोदन विकल्पों की पेशकश कर रहे थे - ज्यादातर ऑन-ऑर्बिट अंतरिक्ष यान रवैया नियंत्रण के लिए - जबकि कुछ वाणिज्यिक संचार उपग्रह संचालक पारंपरिक रासायनिक रॉकेट अपॉजी किक मोटर के स्थान पर भू-समकालिक कक्षा सम्मिलन के लिए उनका उपयोग करने लगे थे।.

आयन और प्लाज्मा ड्राइव
इस प्रकार के रॉकेट जैसे प्रतिक्रिया इंजन प्रणोदक से प्रणोद प्राप्त करने के लिए विद्युत ऊर्जा का उपयोग करते हैं। रॉकेट इंजनों के विपरीत, इस प्रकार के इंजनों को रॉकेट नोजल की आवश्यकता नहीं होती है, और इसलिए इन्हें वास्तविक रॉकेट नहीं माना जाता है। अंतरिक्ष यान के लिए विद्युत प्रणोदन थ्रस्टर्स को प्लाज्मा के आयनों को गति देने के लिए प्रयुक्त बल के प्रकार के आधार पर तीन परिवारों में बांटा जा सकता है:

इलेक्ट्रोस्टैटिक
यदि त्वरण मुख्य रूप से कूलम्ब बल (अर्थात् त्वरण की दिशा में एक स्थिर विद्युत क्षेत्र का अनुप्रयोग) के कारण होता है, तो डिवाइस को इलेक्ट्रोस्टैटिक माना जाता है। प्रकार:


 * ग्रिडेड आयन थ्रस्टर
 * नासा सौर प्रौद्योगिकी अनुप्रयोग तैयारी (NSTAR)
 * हाई पावर इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन
 * ग्रिडेड आयन थ्रस्टर
 * हॉल-इफेक्ट थ्रस्टर, इसके उपप्रकार स्टेशनरी प्लाज्मा थ्रस्टर (एसपीटी) और थ्रस्टर विद एनोड लेयर (टीएएल) सहित
 * कोलाइड थ्रस्टर
 * क्षेत्र-उत्सर्जन विद्युत प्रणोदन
 * नैनो-कण क्षेत्र निष्कर्षण थ्रस्टर

इलेक्ट्रोथर्मल
इलेक्ट्रोथर्मल श्रेणी समूह उपकरण जो थोक प्रणोदक के तापमान को बढ़ाने के लिए प्लाज्मा (भौतिकी) उत्पन्न करने के लिए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उपयोग करते हैं। प्रणोदक गैस को प्रदान की जाने वाली तापीय ऊर्जा को ठोस सामग्री या चुंबकीय क्षेत्र के नोक द्वारा गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। इस प्रकार की प्रणाली के लिए कम आणविक भार वाली गैसें (जैसे हाइड्रोजन, हीलियम, अमोनिया) पसंदीदा प्रणोदक हैं।

एक इलेक्ट्रोथर्मल इंजन गर्मी को रैखिक गति में परिवर्तित करने के लिए एक नोजल का उपयोग करता है, इसलिए यह एक वास्तविक रॉकेट है, भले ही गर्मी पैदा करने वाली ऊर्जा बाहरी स्रोत से आती है।

विशिष्ट आवेग (आईएसपी) के मामले में इलेक्ट्रोथर्मल सिस्टम का प्रदर्शन 500 से ~ 1000 सेकेंड है, लेकिन ठंडा गैस थ्रस्टर, मोनोप्रोपेलेंट रॉकेट्स और यहां तक ​​​​कि सबसे बाइप्रोपेलेंट रॉकेट से भी अधिक है। यूएसएसआर में, इलेक्ट्रोथर्मल इंजन ने 1971 में उपयोग में प्रवेश किया; सोवियत संघ उल्का (उपग्रह) | उल्का-3, उल्का-प्रिरोडा, Resurs-O उपग्रह श्रृंखला और रूसी इलेक्ट्रो उपग्रह उनसे सुसज्जित हैं। Aerojet (MR-510) द्वारा इलेक्ट्रोथर्मल सिस्टम वर्तमान में लॉकहीड मार्टिन A2100 उपग्रहों पर एक प्रणोदक के रूप में हाइड्राज़ीन का उपयोग करके उपयोग किया जाता है।


 * रेसिस्टोजेट रॉकेट
 * आर्कजेट रॉकेट
 * आयन_थ्रस्टर#माइक्रोवेव_इलेक्ट्रोथर्मल_थ्रस्टर्स
 * चर विशिष्ट आवेग मैग्नेटोप्लाज्मा रॉकेट (VASIMR)

विद्युत चुम्बकीय
इलेक्ट्रोमैग्नेटिक थ्रस्टर आयनों को या तो लोरेंत्ज़ बल द्वारा या विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के प्रभाव से गति देते हैं जहाँ विद्युत क्षेत्र त्वरण की दिशा में नहीं है। प्रकार:


 * इलेक्ट्रोडलेस प्लाज्मा थ्रस्टर
 * मैग्नेटोप्लाज्माडायनामिक थ्रस्टर
 * स्पंदित आगमनात्मक थ्रस्टर
 * स्पंदित प्लाज्मा थ्रस्टर
 * हेलिकॉन डबल लेयर थ्रस्टर

फोटोनिक
एक फोटोनिक ड्राइव केवल फोटॉन के साथ इंटरैक्ट करता है।

इलेक्ट्रोडायनामिक तार
इलेक्ट्रोडायनामिक टीथर लंबे समय तक चलने वाले तार होते हैं, जैसे कि एक टीथर उपग्रह से तैनात किया जाता है, जो विद्युत चुम्बकीय सिद्धांतों पर विद्युत जनरेटर के रूप में काम कर सकता है, अपनी गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके, या विद्युत मोटर के रूप में, विद्युत ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से इसकी गति से एक प्रवाहकीय तार में विद्युत क्षमता उत्पन्न होती है। इलेक्ट्रोडायनामिक टेदर में उपयोग किए जाने वाले धातु विद्युत कंडक्टर की पसंद विद्युत चालकता और घनत्व जैसे कारकों द्वारा निर्धारित की जाती है। आवेदन के आधार पर द्वितीयक कारकों में लागत, शक्ति और गलनांक शामिल हैं।

विवादास्पद
कुछ प्रस्तावित प्रणोदन विधियाँ स्पष्ट रूप से भौतिकी के वर्तमान-समझे गए नियमों का उल्लंघन करती हैं, जिनमें शामिल हैं:
 * क्वांटम वैक्यूम थ्रस्टर
 * आरएफ गुंजयमान गुहा थ्रस्टर

स्थिर बनाम अस्थिर
इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन सिस्टम को या तो स्थिर (एक निर्धारित अवधि के लिए निरंतर फायरिंग) या अस्थिर (एक वांछित आवेग (भौतिकी) के लिए स्पंदित फायरिंग) के रूप में चित्रित किया जा सकता है। इन वर्गीकरणों को सभी प्रकार के प्रणोदन इंजनों पर लागू किया जा सकता है।

गतिशील गुण
एक अंतरिक्ष यान में उपलब्ध सीमित विद्युत शक्ति के कारण विद्युत चालित रॉकेट इंजन परिमाण के कई आदेशों द्वारा रासायनिक रॉकेट की तुलना में कम जोर प्रदान करते हैं। एक रासायनिक रॉकेट दहन उत्पादों को सीधे ऊर्जा प्रदान करता है, जबकि एक विद्युत प्रणाली को कई चरणों की आवश्यकता होती है। हालांकि, एक ही जोर के लिए खर्च किए गए उच्च वेग और कम प्रतिक्रिया द्रव्यमान इलेक्ट्रिक रॉकेट को कम ईंधन पर चलाने की अनुमति देता है। यह विशिष्ट रासायनिक-संचालित अंतरिक्ष यान से अलग है, जहां इंजनों को अधिक ईंधन की आवश्यकता होती है, जिसके लिए अंतरिक्ष यान को अधिकतर मुक्त गति समीकरण का पालन करने की आवश्यकता होती है। किसी ग्रह के पास होने पर, कम जोर वाला प्रणोदन गुरुत्वाकर्षण बल को ऑफसेट नहीं कर सकता है। एक इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजन किसी ग्रह की सतह से यान को ऊपर उठाने के लिए पर्याप्त जोर नहीं दे सकता है, लेकिन एक लंबे अंतराल के लिए लगाया गया कम जोर एक अंतरिक्ष यान को एक ग्रह के पास पैंतरेबाज़ी करने की अनुमति दे सकता है।

यह भी देखें

 * चुंबकीय पाल, सूर्य या किसी तारे से सौर पवन द्वारा संचालित एक प्रस्तावित प्रणाली
 * विद्युत प्रणोदन वाले अंतरिक्ष यान की सूची, अतीत और प्रस्तावित अंतरिक्ष यान की सूची जिसमें विद्युत प्रणोदन का उपयोग किया गया था

बाहरी कड़ियाँ

 * NASA Jet Propulsion Laboratory
 * The technological and commercial expansion of electric propulsion - D. Lev et al. The technological and commercial expansion of electric propulsion
 * Electric (Ion) Propulsion, University Center for Atmospheric Research, University of Colorado at Boulder, 2000.
 * Distributed Power Architecture for Electric Propulsion
 * Choueiri, Edgar Y. (2009). New dawn of electric rocket
 * Robert G. Jahn and Edgar Y. Choueiri. Electric Propulsion
 * Colorado State University Electric Propulsion and Plasma Engineering (CEPPE) Laboratory
 * Stationary plasma thrusters(PDF)
 * electric space propulsion
 * Public Lessons Learned Entry: 0736
 * A Critical History of Electric Propulsion：The First Fifty Years (1906–1956) - AIAA-2004-3334
 * Aerospace America, AIAA publication, December 2005, Propulsion and Energy section, pp. 54–55, written by Mitchell Walker.