મ નુષ્યનું હાલ નજીકનું ટાર્ગેટ મંગળ ગ્રહ છે. ૨૮ જાન્યુઆરી ગુરૂવારના રોજ ઈલોન મસ્કની કંપની સ્પેસ-એક્સ દ્વારા મહત્વકાંક્ષી રોકેટ પ્રોજેક્ટ 'સ્ટારશિપ'નું લોન્ચિંગ કેન્સલ કરવામાં આવ્યું હતું. રોકેટ લોન્ચિંગ કેન્સલ કરવા બાબતને ઈલોન મસ્કએ ટ્વિટર ઉપર ટ્વીટ કરીને રજૂ કરી હતી. અમેરિકાની ફેડરલ એવિએશન એડમિનિસ્ટ્રેશન (ખછછ) ઉપર માછલાં ધોતાં તેમણે કહ્યુંકે 'મંગળ ઉપર જવાનો મનુષ્યજાતનો માર્ગ, ફેડરલ એવિએશન એડમિનિસ્ટ્રેશન (ખછછ) રોકી રહી છે. ફેડરલ એવિએશન એડમિનિસ્ટ્રેશન ટેસ્ટ ફ્લાઇટ માટે મંજૂરી નહીં આપેતો, સંસ્થાના નીતિનિયમોના કારણે, આપણે ક્યારેય મંગળ ઉપર જઈ શકીશું નહીં. એક બાજુ સ્પેસ-એક્સ મનુષ્યનો મંગળ પર પહોંચવાનો માર્ગ કઠિન હોવાનું જણાવી રહી છે ત્યારે, બીજી બાજુ, અમેરિકાની એક મહિલા વૈજ્ઞાાનિકે, નવતર શૈલીનું પ્લાઝમા એન્જિન તૈયાર કર્યું છે.આ રોકેટ એન્જિનનો ઉપયોગ કરી મનુષ્ય પ્રજાતિ, મંગળ ગ્રહ પર ખૂબ જ ઝડપથી પહોંચી શકે તેમ છે. પ્લાઝમા આખરે શું છે? જે મનુષ્યજાતને વધારે સલામતીથી અને વધારે ઝડપથી મંગળ ઉપર પહોંચાડી શકે તેમ છે. પ્લાઝમા એન્જિન તૈયાર કરનાર મહિલા કોણ છે? તેના પ્લાઝમા થ્રસ્ટર રોકેટ એન્જિનની ખાસિયતો શું છે?
પ્લાઝમા આખરે શું છે?
પદાર્થને સામાન્ય રીતે આપણે ત્રણ સ્વરૂપમાં નિહાળી શકીએ છીએ. ઘન, પ્રવાહી અને વાયુ. પ્લાઝમાને વાયુ સ્વરૂપનું એક પેટા-સ્વરૂપ માનવામાં આવે છે. કેટલાક વૈજ્ઞાાનિકો તેને પદાર્થની ચોથી અવસ્થા પણ કહે છે. પ્લાઝમાએ પદાર્થનું ખુબ જ ઊંચા તાપમાનનું અનોખું સ્વરૂપ માનવામાં આવે છે. જેમાં પરમાણુમાંથી ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત થઈને છૂટાછવાયા ફરે રાખે છે. જ્યારે તેનું નાભિકેન્દ્ર વીજભાર ધરાવતા વાયુ સ્વરૂપે રહેલું હોય છે. બ્રહ્માંડનો ૯૯% દ્રશ્યમાન પદાર્થ આ સ્વરૂપમાં જોવા મળે છે. રાત્રીના આકાશમાં પ્લાઝમા, તારા સ્વરૂપે, નિહારિકા સ્વરૂપે અને કેટલીક વાર પૃથ્વી ઉપર, ઉત્તર અને દક્ષિણ ધુ્રવમાં ધુ્રવ જ્યોતિ તરીકે પ્રકાશિત થયેલ જોવા મળે છે. જ્યારે વીજળી થાય છે ત્યારે જે તેજ લીસોટો જોવા મળે છે, તે પણ પ્લાઝ્મા ધરાવે છે. શહેરની જાહેરાતોના સાઈન બોર્ડ માં વપરાતી નિયોન લાઈટસ અને લાઈટ ચાલુ હોય ત્યારે,ઘરમાં વપરાતી ટયુબલાઈટમાં પણ પદાર્થ પ્લાઝ્મા સ્વરૂપમાં રહેલો હોય છે.
જ્યારે પ્રવાહીને પુષ્કળ ઊર્જા આપવામાં આવે ત્યારે તે વાયુ સ્વરૂપમાં ફેરવાઈ જાય છે. બસ આ જ રીતે જ વાયુને પુષ્કળ ઊર્જા આપવામાં આવે ત્યારે તે પ્લાઝમા સ્વરૂપમાં ફેરવાઈ જાય છે. પ્લાઝમા સ્વરૂપના સૂપમાં, ધન વીજભારિત ધરાવતા વાયુના કણો અને ણ વીજભાર ધરાવતા ઇલેક્ટ્રોનનું મિશ્રણ હોય છે. સામાન્ય રીતે બ્રહ્માંડનો મોટો ભાગ પ્લાઝમાથી બનેલ છે તેથી, વૈજ્ઞાાનિકો પ્લાઝમા સ્વરૂપ ઉપર સૌથી વધારે સંશોધન કરી રહ્યા છે. તારામાં ફ્યુઝન / સંલયન પ્રક્રિયા દ્વારા મુક્ત ઉર્જા સમયે પદાર્થ પ્લાઝ્મા સ્વરૂપમાં હોય છે. પ્લાઝમાનો ઉપયોગ, કોમ્પ્યુટરની ચિપ બનાવવા માટે, રોકેટ એન્જિનને ધક્કો આપવા માટે, પર્યાવરણને સ્વચ્છ કરવા માટે, જૈવિક જોખમી કચરાનો નાશ કરવા માટે, શરીર પરના જખમને રૂઝ આપવા માટે અને અન્ય ઘણી ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયામાં તેનો ઉપયોગ થાય છે. પૃથ્વી ઉપર જો અવિરત ઉર્જા એટલે કે વિદ્યુત મેળવવી હોય તો, નાભિકીય ભઠ્ઠી, એટલે કે ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં, સૂર્યમાં થતી પ્રક્રિયાનું અનુકરણ કરવું પડે. વૈજ્ઞાાનિકો હાલમાં આ પ્રકારના પ્રયોગો કરી રહ્યા છે. આ પ્રકારની પરમાણુ ભઠ્ઠી ''ટોકામાંક'' તરીકે ઓળખાય છે.
પ્લાઝમા એન્જિન તૈયાર કરનાર મહિલા કોણ છે?
ડો.ફાતિમા ઇબ્રાહિમી એક મહિલા વૈજ્ઞાાનિક છે. ૨૦૦૩માં તેમણે યુનિવર્સિટી ઓફ વિસ્કોન્સિન-મેડિસનમાંથી પ્લાઝમા ફિઝિક્સમાં ડોક્ટરેટની ડિગ્રી મેળવી છે. ડોક્ટરેટની ડિગ્રી મેળવ્યા પછી તેમણે સ્વીડનની આલ્ફવન લેબોરેટરી, રોયલ ઇન્સ્ટિટયૂટ ઓફ ટેકનોલોજીમાં એક વર્ષ કામ કર્યું હતું. ત્યારબાદ તેમણે વિસ્કોન્સિન યુનિવસટીના નેશનલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન (એનએસએફ) ફ્રન્ટીયર સેન્ટર ફોર મેગ્નેટિક સેલ્ફ ઓર્ગેનાઇઝેશન ઈન લેબોરેટરી એન્ડ એસ્ટ્રોફિઝિકલ પ્લાઝ્માસમાં સંશોધક તરીકેની સેવાઓ આપી હતી. ૨૦૧૩માં પ્રિન્સટન યુનિવસટીમાં મુખ્ય સંશોધક તરીકે નિમણૂક થઇ, તે પહેલા તેઓ ન્યૂ હેમ્પશાયર યુનિવર્સિટીમાં આસિસ્ટન્ટ પ્રોફેસર તરીકે કામ કરતા હતા.
હાલમાં ડો.ફાતિમા ઇબ્રાહિમી હાલમાં પ્રિન્સટન યુનિવર્સિટીના પ્રિન્સટન પ્લાઝમા ફિઝિક્સ લેબોરેટરી (ઁઁઁન્)માં મુખ્ય સંશોધન અધિકારી તરીકે કાર્યરત છે. તેમના સંશોધનનો મુખ્ય વિષય મેગ્નેટો- હાઈડ્રો ડાયનેમિક્સ છે. જેના ઉપર તેઓ વધારે સંશોધન કરી રહ્યા છે. નાભિકીય ભઠ્ઠીમાં પેદા થતાં પ્લાઝમાની પ્રક્રિયા તેઓ ઊંડાણ દ્વારા સમજી રહ્યા છે, અને તેના ઉપર સંશોધન કરી રહ્યા છે. પ્લાઝમા સ્ટેટમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને વિદ્યુત ક્ષેત્રની શું અસરો થાય છે?. તેનું પૃથ્થકરણ કરવામાં આવે છે. તેમણે અનેક સંશોધન પત્ર લખ્યા છે. જે જાણીતી વિજ્ઞાાન જર્નલમાં પ્રકાશિત થયા છે. હાલના ભૌતિકશાસ્ત્ર ક્ષેત્રે તેઓ 'રાઈઝીંગ સ્ટાર' તરીકે ઓળખાય છે. ડો.ફાતિમાએ નવતર શૈલીનું ફ્યુઝન રોકેટ થ્રસ્ટર વિકસાવ્યું છે. જેના દ્વારા મનુષ્ય મંગળ અને તેનાથી પણ દૂર આવેલા ગ્રહ સુધી પહોંચી શકે તેમ છે. તેમણે વિકસાવેલ ફ્યુઝન રોકેટ થ્રસ્ટર, ન્યુટનની ગતિના બીજા અને ત્રીજા નિયમો પર કામ કરે છે. હાલમાં ઉપલબ્ધ રોકેટ એન્જિન કરતા ફ્યુઝન રોકેટ થ્રસ્ટર વડે દસ ગણી વધારે ઝડપ મેળવી શકાય તેમ છે. ડો.ફાતિમાએ શોધેલ રોકેટ એન્જિનમાં ખાસ પ્રક્રિયામાં ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ પ્રકારની પ્રક્રિયા બ્રહ્માંડમાં તારાની સપાટી ઉપર જોવા મળે છે. આપણા નજીકના તારા સૂર્ય ઉપર પણ આ પ્રકારની પ્રક્રિયા જોવા મળે છે.
રોકેટ થ્રસ્ટરનો કન્સેપ્ટ ક્યાંથી મળ્યો?
૨૦૧૭માં ડો.ફાતિમા ઇબ્રાહિમીએ કારના એકઝોસ્ટમાંથી ખૂબ જ ઝડપથી બહાર ફેંકાતા કણો નિહાળ્યા હતા. ત્યારે તેમને નવા પ્રકારના રોકેટ એન્જિન વિકસાવવાનો વિચાર આવ્યો હતો. પ્રિન્સટન પ્લાઝમા ફિઝિક્સ લેબોરેટરી ના ''નેશનલ સ્ફેરીકલ ટોરુસ એક્સપરિમેન્ટ''માં ડો. ફાતિમા ઇબ્રાહિમીએ દરમિયાન જોયું કે પરમાણુ સંલયન પ્રક્રિયામાં 'ટોકામાંક'માં ચુંબકીય પરપોટા પેદા થતા હતા. જેને ભૌતિકશાસ્ત્રની ભાષામાં 'પ્લાઝમોઈડસ' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પ્લાઝમોઈડસ સેકન્ડ ના ૨૦ કિલોમીટરની ઝડપે ગતિ કરતા હતા. ડો.ફાતિમા ઇબ્રાહિમીને લાગ્યુંકે જાણે રોકેટ એન્જિનમાંથી પ્લાઝમાના કણો બહાર ફેંકાઈ રહ્યા છે. કાર એક્ઝોસ્ટ અને 'ટોકામાંક'ના ચુંબકીય પરપોટા વાળી અવસ્થાનો સમન્વય કરી તેમણે પ્લાઝમા થ્રસ્ટર વિકસાવ્યું છે.
ડો.ફાતિમા ઇબ્રાહિમીના પ્લાઝમા થ્રસ્ટરનું કોમ્પ્યુટર મોડલ તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. જેમાં બહાર નીકળતાં કણો પ્રતિ સેકન્ડ સેંકડો કિલોમીટરની ઝડપ ધરાવતા હતા. હાલના અન્ય થ્રસ્ટર કરતા તેની ઝડપ દસ ગણી વધારે જોવા મળી છે. બાહ્ય અંતરિક્ષમાં મુસાફરી કરતા સ્પેસક્રાફ્ટને શરૂઆતમાં જ વધારે ઝડપ મળે તો, પૃથ્વીથી બહારની કક્ષામાં આવેલા સૂર્યમાળાના અન્ય ગ્રહ ઉપર ઝડપથી અંતરિક્ષ યાત્રી પહોંચી શકે તેમ છે. સામાન્ય રસાયણ આધારિત રોકેટ એન્જિનની ઝડપ ખૂબ જ ઓછી હોય છે. જેના દ્વારા અંતરિક્ષ સફરનો સમય મહિનાઓ કે વર્ષોમાં બદલાઈ જાય છે. જ્યારે પ્લાઝમા થ્રસ્ટર રોકેટ એન્જિન દ્વારા ખૂબ ટૂંકા સમયમાં અંતરિક્ષ સફર પૂરી કરી શકાય તેમ છે.
ડો.ફાતિમા ઇબ્રાહિમી જણાવે છે કે તેમના નવતર શૈલીના રોકેટ થ્રસ્ટરનો કન્સેપ્ટ તેમને, તેમની સંલયનના ઉર્જા પ્રયોગમા સંશોધન કરતાં મળ્યો હતો. આ પ્રયોગમાંથી તેમને અંતરીક્ષ રોકેટના નવતર શૈલીના પ્રપલ્ઝન પ્રણાલી વિકસાવવા માટે પ્રેરણા મળી હતી. હવે તેમનું આગળનું પગલું, પ્લાઝમા રોકેટ થ્રસ્ટરનું વર્કિંગ મોડેલ વિકસાવવાનું છે. સરળ ભાષામાં કહીએ તો સિદ્ધાંતિક વાતને, હવે ઉપકરણ દ્વારા પ્રયોગાત્મક આ સ્થિતિમાં લાવવાનું છે.
પ્લાઝમા થ્રસ્ટર રોકેટ એન્જિનની ખાસિયતો શું છે?
રોકેટ એન્જિનને ફ્યુઝન પાવર દ્વારા ચલાવવાનો કન્સેપ્ટ નવો નથી. પરંતુ ડો.ફાતિમા ઇબ્રાહિમીએ આપેલ ફ્યુઝન પાવર પ્લાઝમા થ્રસ્ટરનો કન્સેપ્ટ, પ્રવર્તમાન પ્લાઝમા એન્જિન કરતાં ત્રણ પ્રકારે અલગ પડે છે.
૧. હાલના પ્લાઝમા એન્જિનમાં પ્લાઝમાને ધક્કો મારવા માટે વિદ્યુતક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જ્યારે ડો. ફાતિમા ઇબ્રાહિમીના થ્રસ્ટરમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવેલ છે. જે પુષ્કળ પ્રમાણમાં ધક્કો પેદા કરે છે.
૨. હાલના પ્લાઝમા એન્જિનમાં માત્ર પ્લાઝમા કણો બહાર ફેંકાય છે. જ્યારે ડો.ફાતિમા ઇબ્રાહિમીના થ્રસ્ટરમાં પ્લાઝમા કણો અને ચુંબકીય પરપોટા જેને 'પ્લાઝમોઈડ' કહે છે તે બહાર ફેકાય છે. પ્લાઝમોઈડ રોકેટ ની ગતિમાં વધારો કરે છે.
૩. ડો. ફાતિમા ઇબ્રાહિમીના થ્રસ્ટરમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉપર નિયંત્રણ કરી શકાય છે. અંતરિક્ષ સફર દરમિયાન અંતરિક્ષ યાત્રી રોકેટની ગતિમાં વધારો કે ઘટાડો કરી શકે તેમ છે. વિદ્યુતક્ષેત્રમાં નિયંત્રણ કરી, હાલના રોકેટ એન્જિનમાં ગતિ ઉપર નિયંત્રણ મેળવવું સરળ નથી.
વૈજ્ઞાાનિકોના મત પ્રમાણે, પ્લાઝમા રોકેટ એન્જિનમાં ચુંબકીય ક્ષેત્ર વાપરવાથી એક અનોખો બદલાવ અને નવા યુગના રોકેટ એન્જિનની શરૂઆત થાય તેમ છે. હાલના પ્લાઝમા થ્રસ્ટરમાં ભારે વાયુના જેવા કે 'ઝેનોન'ના પરમાણુ વાપરવામાં આવે છે. જ્યારે નવા પ્લાઝમા થ્રસ્ટરમાં કોઈપણ પ્રકારના વાયુ વાપરી શકાય છે. વૈજ્ઞાાનિકો અહીં હલકા વાયુનો ઉપયોગ કરી શકે છે. કારણકે વાયુના નાના પરમાણુ-કણોને ઓછી ઊર્જા આપી થોડા સમયમાં જ વધારે ઝડપ મેળવી શકાય છે. આગામી દાયકાઓમાં, અંતરિક્ષ સફર કરવા માટે ડો.ફાતિમા ઇબ્રાહિમીના રોકેટ થ્રસ્ટરનો વિપુલ પ્રમાણમાં ઉપયોગ થાય તેવું લાગી રહ્યું છે. જો આ નવીન શોધ સફળ થશે તો, અંતરીક્ષ સંશોધનની કાયાપલટ થઈ જશે. અંતરીક્ષનો નવો સુવર્ણયુગ શરૂ થશે.
from Magazines News - Gujarat Samachar : World's Leading Gujarati Newspaper https://ift.tt/3rrkKBS
ConversionConversion EmoticonEmoticon