भविष्य के चंद्र मिशनों को एक मूलभूत चुनौती का सामना करना पड़ता है: पृथ्वी से सामग्री की उच्च लागत और कठिन परिवहन। अब, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ईएसए) द्वारा समर्थित एक नई परियोजना यह प्रदर्शित करेगी कि कैसे चंद्रमा की मिट्टी – रॉकेट प्रणोदन के लिए अपनी ऑक्सीजन और अंतरिक्ष यात्रियों के लिए संभावित हवा छोड़ने के बाद – को धातु-समृद्ध यौगिकों में भी परिवर्तित किया जा सकता है जो बिजली का संचालन कर सकते हैं। इस यौगिक को या तो इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को प्रिंट करने के लिए स्याही में या बड़े घटकों की 3डी प्रिंटिंग के लिए पाउडर में बदला जा सकता है।
डेनिश टेक्नोलॉजिकल इंस्टीट्यूट इस परियोजना का नेतृत्व कर रहा है, जो प्रवाहकीय सामग्रियों को संश्लेषित करने और प्रिंट करने योग्य स्याही और धातु पाउडर तैयार करने में अपनी विशेष विशेषज्ञता का उपयोग कर रहा है – और यूके स्थित मेटालिसिस के साथ काम कर रहा है, जो ऑक्सीजन और उसके घटक तत्वों में चंद्र रेजोलिथ की कमी में एक वैश्विक नेता है, जो प्रयोगों के लिए नकली और डी-ऑक्सीजनयुक्त चंद्र मिट्टी की आपूर्ति कर रहा है।
डेनिश टेक्नोलॉजिकल इंस्टीट्यूट के वरिष्ठ सलाहकार क्रिश्चियन डेल्सगार्ड कहते हैं, “परियोजना का प्राथमिक नवाचार चंद्र मिट्टी के प्रवाहकीय भाग, जिसे रेगोलिथ भी कहा जाता है, को डिजिटल रूप से प्रिंट करने योग्य सामग्री में परिवर्तित करना है। यह भविष्य के अंतरिक्ष मिशनों के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स के ऑफ-अर्थ विनिर्माण के लिए पूरी तरह से नए अवसर खोलता है।”
इस परियोजना को एयरोस्पेस और रक्षा प्रौद्योगिकी के प्रमुख उत्पादकों का समर्थन प्राप्त है, जो प्रौद्योगिकी में काफी संभावनाएं देखते हैं। इन-सीटू संसाधन उपयोग (आईएसआरयू) के माध्यम से चंद्रमा या मंगल पर सीधे कार्यात्मक इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम का उत्पादन करने की क्षमता वास्तव में टिकाऊ और लचीले अंतरिक्ष अन्वेषण की दिशा में एक महत्वपूर्ण और परिवर्तनकारी कदम का प्रतिनिधित्व करती है।
धातु और इलेक्ट्रॉनिक्स की छपाई के लिए उपयोग करने से पहले रेगोलिथ सिमुलेंट को हार्ड मिलिंग गेंदों का उपयोग करके बारीक रूप से चूर्णित किया जाना चाहिए।
रेगोलिथ में 40-45 प्रतिशत ऑक्सीजन होता है – जो रासायनिक रूप से रेगोलिथ के भीतर बंधा होता है, मेटालिसिस की पेटेंट प्रक्रिया – पिघला हुआ नमक इलेक्ट्रोलिसिस का उपयोग करके, कैल्शियम क्लोराइड इलेक्ट्रोलाइट को 800-1000 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, जिसमें इलेक्ट्रोड के बीच वोल्टेज लगाया जाता है जिससे ऑक्सीजन मुक्ति शुरू हो जाती है।
इस ऑक्सीजन को रॉकेट प्रणोदन में उपयोग के लिए कैप्चर किया जा सकता है और तदनुसार 2019 से मेटालिसिस यूके अंतरिक्ष एजेंसी और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के साथ चंद्र रेजोलिथ से ऑक्सीजन निष्कर्षण पर ध्यान केंद्रित करने वाली कई पहलों पर काम कर रहा है।
“हमारी प्रक्रिया मूल रूप से टाइटेनियम उत्पादन के लिए एक वैकल्पिक विधि के रूप में डिजाइन की गई थी। प्रौद्योगिकी आवर्त सारणी में लगभग 50 तत्वों पर लागू होती है, और यह फीडस्टॉक अज्ञेयवादी है – इसलिए यह चंद्र रेजोलिथ को संसाधित कर सकती है। हमारा तत्काल ध्यान इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र के लिए उच्च चार्ज टैंटलम पाउडर और एल्यूमीनियम स्कैंडियम मिश्र धातुओं पर है, “मेटालिसिस के एमडी और मुख्य वैज्ञानिक डॉ. इयान मेलर बताते हैं।
एक बार जब रेजोलिथ से ऑक्सीजन निकाल ली जाती है, तो धातु मिश्र धातुओं का मिश्रण बच जाता है, जिसका उपयोग मरम्मत और निर्माण के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, यह धातु-समृद्ध अवशेष भी प्रवाहकीय है, इसलिए परियोजना का लक्ष्य इसे मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए स्याही और प्रवाहकीय 3 डी प्रिंटिंग के लिए पाउडर में बदलना है – इन दोनों का उपयोग ऑफ-अर्थ वातावरण में किया जा सकता है।
यह परियोजना आधुनिक अंतरिक्ष अन्वेषण में एक प्रमुख मुद्दे को संबोधित करती है: पृथ्वी से सामग्री के परिवहन की उच्च लागत और तार्किक जटिलता।
“हर बार जब आप एक किलो अंतरिक्ष में भेजना चाहते हैं, तो आपको इसे ले जाने के लिए 15 किलो ईंधन की आवश्यकता होती है। इसलिए, चंद्रमा पर उपलब्ध स्थानीय सामग्रियों का उपयोग करने में सक्षम होने में एक बड़ा फायदा है, उदाहरण के लिए महत्वपूर्ण भागों की मरम्मत के लिए,” क्रिश्चियन डेल्सगार्ड बताते हैं।
चंद्रमा या मंगल ग्रह पर स्थानीय स्तर पर इलेक्ट्रॉनिक घटकों का निर्माण करने में सक्षम होने से भविष्य के मिशनों को अधिक स्वायत्तता प्राप्त करने और पृथ्वी से आपूर्ति पर निर्भरता कम करने की अनुमति मिलती है।
यह साबित करने के लिए कि अवधारणा काम करती है, डेनिश टेक्नोलॉजिकल इंस्टीट्यूट और मेटालिसिस डी-ऑक्सीजनेटेड सिम्युलेटेड रेजोलिथ से प्रवाहकीय कच्चे माल का उत्पादन करेंगे और मुद्रित इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए इसके उपयोग का प्रदर्शन करेंगे – इस तरह से जिसे चंद्रमा पर दोहराया जा सकता है।
डेनिश टेक्नोलॉजिकल इंस्टीट्यूट के 3डी प्रिंटिंग विशेषज्ञ एंड्रियास वेजे लार्सन कहते हैं, “इस तरह, हम प्रवाहकीय स्याही और पाउडर का उत्पादन करते हैं और परीक्षण करते हैं कि इसका उपयोग प्रवाहकीय तार के टुकड़े को जोड़ने के लिए किया जा सकता है। ऐसा करके, हम प्रदर्शित करते हैं कि प्रवाहकीय पाउडर का उपयोग सीधे चंद्रमा पर एंटेना बनाने के लिए किया जा सकता है।”
परियोजना में विकसित सामग्रियों का व्यापक अनुप्रयोग है – ग्रहों के रोबोटों और आवासों में विद्युत प्रतिष्ठानों के रखरखाव से लेकर चंद्रमा और मंगल पर संचार नेटवर्क के निर्माण तक। इसके अलावा, प्रौद्योगिकी यह सुनिश्चित करके वैज्ञानिक अनुसंधान का समर्थन कर सकती है कि उपकरणों और प्रणालियों की स्थानीय स्तर पर मरम्मत या अनुकूलन किया जा सकता है।
€155,000 की परियोजना एक तथाकथित प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट है और डेनिश टेक्नोलॉजिकल इंस्टीट्यूट से कई नई परियोजनाओं और पहलों की शुरुआत होने की उम्मीद है जहां विशेषज्ञ विद्युत घटकों के लिए कच्चे माल के रूप में रेजोलिथ की विशाल क्षमता को अनलॉक करने में मदद करेंगे।
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