चंद्रमा पर परमाणु शक्ति की दौड़ आखिरकार वास्तविक हो रही है

20वीं सदी के मध्य में, दुनिया ने परमाणु ऊर्जा को घरेलू उपकरणों से लेकर शहर-व्यापी ग्रिड तक, हर बिजली समस्या के अंतिम उत्तर के रूप में देखा। हालांकि विज्ञान कथाओं के परमाणु वैक्यूम क्लीनर कभी नहीं आए, लेकिन परमाणु-संचालित अन्वेषण का सपना प्रयोगशाला अनुसंधान की पृष्ठभूमि में जीवित रहा। आज, वह शोध लॉन्च पैड की ओर बढ़ रहा है। नासा (NASA) और अमेरिकी ऊर्जा विभाग (DOE) के बीच हालिया समझौता प्रायोगिक भौतिकी से औद्योगिक बुनियादी ढांचे की ओर बदलाव का प्रतीक है। "एक्सेलेरेटिंग अमेरिकन लीडरशिप इन स्पेस न्यूक्लियर पावर एंड प्रोपल्शन" (Accelerating American Leadership in Space Nuclear Power and Propulsion) शीर्षक वाले ज्ञापन पर हस्ताक्षर करके, नासा प्रशासक जेरेड इसाकमैन और ऊर्जा सचिव क्रिस राइट ने चंद्र सतह पर एक रिएक्टर लगाने के लिए एक विशिष्ट समयरेखा के लिए प्रतिबद्धता जताई है।

ऐतिहासिक रूप से, अंतरिक्ष एजेंसियां अपनी मशीनों को चालू रखने के लिए सौर पैनलों और रासायनिक बैटरी पर निर्भर रही हैं। यह कक्षा में उपग्रहों या धूप वाले मंगल ग्रह के मैदानों में रोवर के लिए अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन यह स्थायी मानव उपस्थिति की जरूरतों को पूरा करने में विफल रहता है। नया सौदा दो प्राथमिक तकनीकों पर केंद्रित है: भारी-भरकम शक्ति के लिए परमाणु विखंडन (nuclear fission) और नाजुक गर्मी के लिए रेडियोआइसोटोप सिस्टम। बड़ी तस्वीर को देखते हुए, यह केवल झंडा गाड़ने के बारे में नहीं है। यह एक ऐसी जगह पर पावर ग्रिड बनाने के बारे में है जहां सूरज एक बार में 14 दिनों के लिए अस्त हो जाता है।

चंद्रमा की सतह पर सौर ऊर्जा क्यों विफल हो जाती है

औसत उपयोगकर्ता के लिए, सौर ऊर्जा एक असीमित संसाधन की तरह लगती है। पृथ्वी पर, हमारे पास एक वायुमंडल है जो प्रकाश को फैलाता है और एक अपेक्षाकृत छोटा रात्रि चक्र होता है। चंद्रमा अलग है। एक चंद्र रात्रि लगभग 354 घंटे तक चलती है। यदि कोई अंतरिक्ष यात्री सौर पैनलों पर निर्भर है, तो उन्हें दो सप्ताह की बिजली स्टोर करने के लिए विशाल, भारी बैटरी भी लानी होगी। यह एक रॉकेट में महत्वपूर्ण वजन जोड़ता है, और अंतरिक्ष उड़ान में, वजन लागत का प्राथमिक चालक होता है।

अंधेरे के अलावा, चंद्र ध्रुवों के पास स्थायी रूप से छाया वाले क्षेत्र हैं। इन क्षेत्रों में पानी की बर्फ है, जो भविष्य के ईंधन उत्पादन के लिए सबसे मूल्यवान संसाधन है। इन अंधेरे क्रेटरों में सौर पैनल बेकार हैं। परमाणु विखंडन रिएक्टर दिन के समय या स्थान की परवाह किए बिना बिजली का एक स्थिर, पूर्वानुमेय प्रवाह प्रदान करके इसे हल करते हैं। अनिवार्य रूप से, एक रिएक्टर एक उच्च-आउटपुट भट्टी है जिसे चलाने के लिए ऑक्सीजन या धूप की आवश्यकता नहीं होती है। यह एक चंद्र आधार को पृथ्वी पर एक छोटे शहर के समान विश्वसनीयता के साथ संचालित करने की अनुमति देता है।

स्पेस रिएक्टर-1 फ्रीडम के लिए रोडमैप

इस नए समझौते के तहत एक विशिष्ट परियोजना है जिसे स्पेस रिएक्टर-1 फ्रीडम (SR-1) के रूप में जाना जाता है। 2028 के लॉन्च के लिए निर्धारित, SR-1 परमाणु प्रणोदन को सिद्धांत से उड़ान तक ले जाने में पहला बड़ा कदम है। यह मिशन उन तकनीकों के लिए एक परीक्षण स्थल के रूप में कार्य करता है जो अंततः मनुष्यों को मंगल की ओर धकेलेंगी। रासायनिक रॉकेट जमीन से ऊपर उठने के लिए उत्कृष्ट हैं, लेकिन वे सौर मंडल के माध्यम से लंबी दूरी की यात्रा के लिए अक्षम हैं। परमाणु थर्मल प्रणोदन मंगल की यात्रा के समय को आधा कर सकता है, जिससे चालक दल के लिए विकिरण जोखिम कम हो जाता है।

SR-1 मिशन के बाद, एजेंसियों ने लूनर रिएक्टर-1 (LR-1) तैनात करने की योजना बनाई है। यह 40 किलोवाट बिजली प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक विखंडन सतह शक्ति प्रणाली है—जो कई घरों या एक परिष्कृत वैज्ञानिक चौकी को बिजली देने के लिए पर्याप्त है। लॉन्च के लिए तैयार रिएक्टर के लिए 2030 का लक्ष्य आक्रामक है, लेकिन यह घरेलू परमाणु-अंतरिक्ष औद्योगिक आधार स्थापित करने के व्यापक प्रयास के अनुरूप है। इन डिजाइनों को अब मानकीकृत करके, सरकार एक ऐसा खाका तैयार कर रही है जिसका उपयोग निजी कंपनियां अंततः अपने स्वयं के चंद्र हार्डवेयर बनाने के लिए कर सकती हैं।

विखंडन रेडियोआइसोटोप शक्ति से कैसे भिन्न है

नासा-डीओई सौदे में उल्लिखित दो प्रकार की परमाणु तकनीक के बीच अंतर करना सहायक है। विखंडन (Fission) वह प्रक्रिया है जिसका उपयोग पृथ्वी पर बिजली संयंत्रों में किया जाता है। इसमें भारी मात्रा में गर्मी पैदा करने के लिए परमाणुओं को विभाजित करना शामिल है, जिसे बाद में बिजली में बदल दिया जाता है। यही आवासों और रोवर्स को शक्ति प्रदान करेगा। दूसरी तकनीक, रेडियोआइसोटोप शक्ति, एक बहुत लंबे समय तक चलने वाली, गर्म बैटरी की तरह है।

नासा ने दशकों से वोयाजर और क्यूरियोसिटी जैसे मिशनों पर मल्टी-मिशन रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर (MMRTGs) का उपयोग किया है। ये प्रणालियाँ स्थिर बिजली और गर्मी की एक छोटी मात्रा उत्पन्न करने के लिए प्लूटोनियम-238 के प्राकृतिक क्षय का उपयोग करती हैं। शनि के चंद्रमा, टाइटन के लिए आगामी ड्रैगनफ्लाई मिशन, एक ऐसी दुनिया में गर्म रहने के लिए इस तकनीक का उपयोग करेगा जहां तापमान -290 डिग्री फारेनहाइट रहता है। जबकि विखंडन भारी उद्योग के लिए शक्ति प्रदान करता है, रेडियोआइसोटोप इकाइयाँ वह गर्मी प्रदान करती हैं जो नाजुक इलेक्ट्रॉनिक्स को अंतरिक्ष की गहरी ठंड में जमने से बचाती हैं।

घरेलू परमाणु आपूर्ति श्रृंखला को मजबूत करना

शेयर बाजार अक्सर अंतरिक्ष को एक सट्टा खेल के मैदान के रूप में देखता है, लेकिन डीओई की भागीदारी आधुनिक जीवन की अदृश्य रीढ़ के रूप में भारी उद्योग पर ध्यान केंद्रित करने का संकेत देती है। इन रिएक्टरों के लिए आवश्यक विशिष्ट प्रकार के ईंधन का उत्पादन करने के लिए विशेष सुविधाओं की आवश्यकता होती है जो वर्षों से बड़े पैमाने पर मौजूद नहीं हैं। नया समझौता यह सुनिश्चित करने के लिए दोनों एजेंसियों के बीच ईंधन उत्पादन और परीक्षण का समन्वय करता है कि आपूर्ति श्रृंखला लचीली हो।

व्यावहारिक रूप से, इसका मतलब है कि अमेरिका हाई-एसे लो-एनरिच्ड यूरेनियम (HALEU) उत्पादन में पुनर्निवेश कर रहा है। यह ईंधन अंतरिक्ष रिएक्टरों और पृथ्वी पर उपयोग के लिए विकसित किए जा रहे छोटे मॉड्यूलर रिएक्टरों (SMRs) की अगली पीढ़ी दोनों के लिए आवश्यक है। परिणामस्वरूप, चंद्रमा के लिए किया गया कार्य संभवतः दूरस्थ स्थलीय स्थानों में स्वच्छ ऊर्जा परियोजनाओं के लिए तकनीकी बाधाओं को कम करेगा। अंतरिक्ष परमाणु तकनीक में निवेश स्थलीय औद्योगिक आधुनिकीकरण के लिए एक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है।

नए परमाणु युग में सुरक्षा मानक

परमाणु प्रौद्योगिकी के बारे में सार्वजनिक धारणा अक्सर ऐतिहासिक दुर्घटनाओं से आकार लेती है, लेकिन अंतरिक्ष-आधारित रिएक्टरों के लिए सुरक्षा आवश्यकताएं अद्वितीय हैं। इन प्रणालियों को लॉन्च चरण के दौरान निष्क्रिय और गैर-रेडियोधर्मी रहने के लिए डिज़ाइन किया गया है। रिएक्टर तभी सक्रिय होता है जब वह एक सुरक्षित कक्षा या चंद्र सतह पर पहुंच जाता है। यह सुनिश्चित करता है कि लॉन्च विफलता की स्थिति में भी, परमाणु संदूषण का कोई खतरा नहीं है।

नासा और डीओई कठोर मानकों को पूरा करने के लिए लॉन्च एकीकरण और परीक्षण पर समन्वय कर रहे हैं। इसका लक्ष्य पारदर्शी सुरक्षा रिकॉर्ड बनाए रखते हुए परमाणु लॉन्च के लिए एक सुव्यवस्थित अनुमोदन प्रक्रिया बनाना है। चूंकि ये रिएक्टर वैक्यूम में काम करते हैं, इसलिए वे पृथ्वी आधारित संयंत्रों की तुलना में अलग शीतलन विधियों का उपयोग करते हैं। वे अक्सर गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए तरल धातुओं या गैस का उपयोग करते हैं—एक ऐसा डिज़ाइन विकल्प जो उन्हें सरल बनाता है और पानी से ठंडे होने वाले सिस्टम में पाए जाने वाले दबाव-संबंधी मुद्दों के प्रति कम संवेदनशील बनाता है।

रोजमर्रा के उपभोक्ता के लिए इसका क्या अर्थ है

पहली नज़र में, चंद्रमा पर एक परमाणु रिएक्टर दैनिक जीवन से दूर लगता है। हालांकि, अंतरिक्ष अन्वेषण का इतिहास बताता है कि बुनियादी ढांचे की सफलताएं अंततः उपभोक्ता स्तर तक पहुंचती हैं। कॉम्पैक्ट, विश्वसनीय विखंडन रिएक्टरों का विकास संभवतः यहां पृथ्वी पर छोटे मॉड्यूलर रिएक्टरों की तैनाती में तेजी लाएगा। ये अंततः डेटा केंद्रों, दूरस्थ खनन कार्यों या शून्य-कार्बन ऊर्जा वाले छोटे शहरों को भी बिजली दे सकते हैं।

बाजार की दृष्टि से, यह सौदा अंतरिक्ष अर्थव्यवस्था के प्रति दीर्घकालिक प्रतिबद्धता का संकेत देता है। जैसे-जैसे चंद्रमा पर बिजली की लागत गिरती है, वैज्ञानिक डेटा और संभावित संसाधन निष्कर्षण की लागत भी गिरती है। ज़ूम आउट करते हुए, हम अंतरिक्ष को एक ऐसी जगह से बदलता हुआ देख रहे हैं जहाँ हम जाते हैं, एक ऐसी जगह के रूप में जहाँ हम काम करते हैं। लब्बोलुआब यह है कि ऊर्जा मानवीय गतिविधि पर प्राथमिक बाधा है। चंद्रमा पर ऊर्जा की समस्या को हल करके, नासा और डीओई एक बहु-ग्रहीय अर्थव्यवस्था की सबसे बड़ी बाधा को दूर कर रहे हैं।

अंततः, "परमाणु नासा" युग की ओर बदलाव सौर ऊर्जा और रासायनिक ईंधन की सीमाओं के लिए एक व्यावहारिक प्रतिक्रिया है। बैटरी केमिस्ट्री में किसी ऐसी सफलता की प्रतीक्षा करने के बजाय जो शायद कभी न आए, एजेंसियां विज्ञान के लिए ज्ञात सबसे ऊर्जा-सघन ईंधन का उपयोग कर रही हैं। यह कदम सुनिश्चित करता है कि जब मनुष्य चंद्रमा पर लौटेंगे, तो उनके पास रुकने की शक्ति होगी।

स्रोत:

• NASA Press Release: NASA and DOE Sign Memorandum of Understanding on Space Nuclear Power
• Department of Energy: Office of Nuclear Energy Progress Report
• NASA Space Reactor-1 Freedom Mission Overview
• Science: A Golden Age Summit Proceedings
• Dragonfly Mission Fact Sheet