अंतरिक्ष
अंतरिक्ष कचरे का समाधान: एक परिपत्र कक्षीय अर्थव्यवस्था के साथ
TL;DR
- अंतरिक्ष मलबा तेजी से बढ़ रहा है और उपग्रहों, संचार तथा भविष्य के अंतरिक्ष मिशनों के लिए खतरा बन गया है।
- एक परिपत्र कक्षीय अर्थव्यवस्था, उपग्रहों और मलबे पर कम करो, पुन: उपयोग करो और रीसायकल करो के सिद्धांत लागू करती है।
- सरे विश्वविद्यालय के शोधकर्ता परित्यक्त उपग्रहों को कक्षा में ही सामग्री के रूप में उपयोग करने का प्रस्ताव रखते हैं।
- Rocket Lab और अन्य कंपनियाँ पुन: प्रयोज्य रॉकेट और मलबा समाधानों में प्रगति कर रही हैं।
अंतरिक्ष स्थिरता के लिए अब एक परिपत्र कक्षीय अर्थव्यवस्था की आवश्यकता क्यों है
पुन: प्रयोज्य रॉकेटों और कक्षा तक पहुँचने की लागत में गिरावट के कारण, SpaceX, Blue Origin, Rocket Lab, Relativity Space, साथ ही चीनी रॉकेटों की बदौलत, एक नए अंतरिक्ष युग की शुरुआत हो रही है।
लेकिन हम जितना अधिक द्रव्यमान अंतरिक्ष में भेजते हैं, अंतरिक्ष कचरा उतनी ही बड़ी समस्या बनता जाता है। क्योंकि कक्षा में सामग्री दशकों तक वहाँ रह सकती है, या अधिक दूर की कक्षाओं के लिए सदियों तक, इसका मतलब है कि टनों पुराने उपग्रह अभी भी आकाश में मौजूद हैं।
इससे भी अधिक समस्याजनक बात यह है कि ये उपग्रह कभी-कभी एक-दूसरे से टकरा जाते हैं और गोली जैसे असंख्य टुकड़ों में बिखर जाते हैं। और गोली की उपमा भी इसकी गंभीरता को पूरी तरह नहीं दर्शाती, क्योंकि औसत अंतरिक्ष मलबे की गति 28,000 किमी/घंटा (17,500 मील प्रति घंटा) होती है, जो किसी भी बंदूक द्वारा दागे गए गोला-बारूद से कहीं अधिक तेज है।
इसलिए सबसे छोटा मलबा भी जब किसी कार्यशील उपग्रह से टकराता है तो विनाशकारी परिणाम हो सकते हैं।
“केसलर सिंड्रोम” के रूप में सिद्धांतित श्रृंखला अभिक्रिया के मामले में इसके और भी बुरे परिणाम हो सकते हैं: एक उपग्रह और अंतरिक्ष कचरे के बीच टक्कर से अधिक मलबा पैदा होता है, जिससे अधिक टक्करें और अधिक मलबा पैदा होता है, और एक श्रृंखला अभिक्रिया बन जाती है जो पृथ्वी की कक्षा में मौजूद सभी वस्तुओं को नष्ट कर देती है।
ऐसी टक्करें पहले से ही लगभग 2/3rd अंतरिक्ष मलबे का कारण हैं, जबकि सेवामुक्त अंतरिक्ष यान दूसरा प्रमुख स्रोत हैं।
स्रोत: Chem Circularity
वर्तमान में, केसलर सिंड्रोम बहुत हानिकारक होगा, जो दूरसंचार, अंतरिक्ष-आधारित इमेजरी, विज्ञान, साथ ही परमाणु हथियार पहचान की प्रारंभिक चेतावनी प्रणालियों को तबाह कर देगा।
यह इसलिए एक बहुत ही वास्तविक जोखिम है, क्योंकि नए उपग्रह नक्षत्र अब तक प्रक्षेपित सभी उपग्रहों की संयुक्त संख्या से अधिक हैं। और यह इससे पहले है कि हम चंद्र आधार, मंगल कॉलोनियाँ, या GW-स्केल कक्षीय सौर सरणियाँ बनाना शुरू करें।
स्रोत: Our World In Data
अब तक, अंतरिक्ष मलबे से छुटकारा पाने का एकमात्र विकल्प यह था कि उन्हें पृथ्वी पर गिराकर वायुमंडल में जलाया जाए, या उन्हें कक्षा से पूरी तरह बाहर निकाल दिया जाए। इसलिए कई पुराने उपग्रहों को “कब्रिस्तान कक्षाओं” में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जबकि अन्य भटकते हुए कक्षीय मलबा बन जाते हैं जो सक्रिय प्रणालियों के संचालन में बाधा डाल सकते हैं।
“जैसे-जैसे अंतरिक्ष गतिविधि तेज हो रही है, उपग्रहों के मेगा-नक्षत्रों से लेकर भविष्य के चंद्र और मंगल मिशनों तक, हमें यह सुनिश्चित करना होगा कि अन्वेषण पृथ्वी पर की गई गलतियों को न दोहराए।
एक वास्तव में स्थायी अंतरिक्ष भविष्य तकनीकों, सामग्रियों और प्रणालियों के एक साथ काम करने से शुरू होता है।”
यह बदल सकता है, सरे विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा सभी उपग्रहों और अंतरिक्ष मलबे को रीसायकल करने के प्रस्ताव के साथ। उन्होंने अपना कार्य वैज्ञानिक पत्रिका Chem Circularity1 में, ” Resource and material efficiency in the circular space economy” शीर्षक के तहत प्रकाशित किया।
एक परिपत्र अंतरिक्ष अर्थव्यवस्था का निर्माण
पहली नज़र में, ऐसा लग सकता है कि अंतरिक्ष में एक परिपत्र अर्थव्यवस्था की “3R” नींव – कम करो, पुन: उपयोग करो और रीसायकल करो – को लागू करना मुश्किल होगा, क्योंकि हम इसे धरती पर ही मुश्किल से लागू कर पाते हैं।
स्रोत: Chem Circularity
लेकिन साथ ही, केसलर सिंड्रोम का भविष्य का खतरा एक बड़ी प्रेरणा हो सकता है, क्योंकि यह लगभग किसी भी भविष्य के अंतरिक्ष यात्रा को असंभव बना देगा।
एक अन्य कारक यह है कि कक्षा में कोई भी द्रव्यमान भेजने में बहुत अधिक धन खर्च होता है, इसलिए स्थल पर उपलब्ध सामग्री बहुत सस्ती होनी चाहिए। वास्तव में, यह अंतरिक्ष मलबे और परित्यक्त उपग्रहों को रीसायकलिंग के लिए सबसे मूल्यवान सामग्री बना देगा।
वर्तमान में, यह लागत निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO) में रखे गए द्रव्यमान के लिए सबसे अच्छे पुन: प्रयोज्य रॉकेटों के साथ लगभग $2,500 से $10,000 प्रति किलोग्राम है, और उच्च कक्षाओं के लिए या छोटे रॉकेटों से भेजे जाने पर और भी अधिक कीमतें हैं।
यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA) का अनुमान है कि वर्तमान में कक्षा में लगभग 6,000 मीट्रिक टन परित्यक्त सामग्री मौजूद है। अंतरिक्ष कचरे से जुड़े जोखिमों को कम करने के लाभ को नज़रअंदाज करते हुए भी, यह सिद्धांत रूप में, कक्षा में पहले से मौजूद सामग्री की लॉन्च लागत के रूप में $10B तक का प्रतिनिधित्व करता है।
स्क्रॉल करने के लिए स्वाइप करें →
| दृष्टिकोण | लाभ | चुनौतियाँ |
|---|---|---|
| कम करो (Reduce) | अधिक समय तक चलने वाले उपग्रह, कम प्रक्षेपण, सुरक्षित कक्षाएँ | नए मानकों, ईंधन भरने के केंद्रों, मॉड्यूलर डिजाइनों की आवश्यकता |
| पुन: उपयोग (Reuse) | हार्डवेयर का पुन: उपयोग, कम लागत, मिशन मूल्य का विस्तार | विकिरण क्षति दीर्घकालिक पुन: उपयोग को सीमित करती है |
| रीसायकल (Recycle) | मूल्यवान सामग्रियों की पुनर्प्राप्ति, मलबे में कमी, कक्षीय विनिर्माण को सक्षम करना | जटिल विखंडन, माइक्रोग्रैविटी धातुकर्म अभी भी प्रायोगिक |
3R अंतरिक्ष पर कैसे लागू होते हैं: कम करो, पुन: उपयोग करो, रीसायकल करो
कम करो (Reduce)
अधिकांश स्थिरता दृष्टिकोणों का पहला कदम कम करने वाला घटक है, जिसका अर्थ है संसाधनों या आवश्यक सामग्री की मांग को कम करना।
इस कदम को ऐसे उपग्रहों और अंतरिक्ष यान बनाकर संबोधित किया जा सकता है जो अधिक समय तक चलें और अंतरिक्ष में आसानी से मरम्मत किए जा सकें।
यहाँ एक महत्वपूर्ण बात यह है कि अधिकांश उपग्रहों का जीवनकाल उनके खराब होने से नहीं, बल्कि अपनी कक्षा को स्थिर रखने के लिए ईंधन समाप्त होने से निर्धारित होता है।
इसलिए, बड़ा ईंधन भंडारण जो द्रव्यमान की लागत लगाता है (कक्षीय प्रक्षेपण लागत घटने के साथ यह कम दबाव वाला विचार है) या एक “अंतरिक्ष टैंकर” से ईंधन भरने की प्रणाली, अंतरिक्ष कचरे के उत्पादन को मूल
