शोधकर्ता अंतरिक्ष के लिए स्थायी जल प्रणालियों को प्राप्त करने के तरीकों की जांच करते हैं

यूनाइटेड किंगडम - इख़बारी समाचार एजेंसी

शोधकर्ता अंतरिक्ष के लिए स्थायी जल प्रणालियों को प्राप्त करने के तरीकों की जांच करते हैं

जैसे-जैसे मानवता की महत्वाकांक्षाएं अंतरिक्ष में एक स्थायी उपस्थिति स्थापित करने की ओर बढ़ रही हैं, स्वच्छ, विश्वसनीय पीने के पानी की आपूर्ति एक मौलिक आवश्यकता के रूप में उभर रही है। चाहे वह चंद्रमा पर आवासों के लिए हो, मंगल पर ठिकानों के लिए हो, या दूरस्थ अंतरिक्ष स्टेशनों के लिए हो, पानी केवल एक आराम नहीं बल्कि अस्तित्व का सार है। यह आवश्यकता अंतरिक्ष अन्वेषण की कठोर वास्तविकताओं से बढ़ जाती है, जहां संसाधन दुर्लभ हैं और पुन: आपूर्ति मिशन निषेधात्मक रूप से महंगे, समय लेने वाले या दोनों हैं। निरंतर जल आपूर्ति के लिए पृथ्वी पर निर्भर रहना लंबी अवधि के अंतरिक्षीय प्रयासों के लिए एक अस्थिर मॉडल है।

पानी पर मानव शरीर की पूर्ण निर्भरता, बिना इसके तीन दिनों तक ही जीवित रहने की क्षमता के साथ, इसकी महत्वपूर्ण भूमिका को रेखांकित करती है। व्यक्तिगत जलयोजन से परे, पानी विद्युत विश्लेषण के माध्यम से सांस लेने योग्य ऑक्सीजन उत्पन्न करने, नियंत्रित वातावरण में खाद्य पौधों को उगाने और बंद आवासों के भीतर आवश्यक स्वच्छता मानकों को बनाए रखने के लिए अनिवार्य है। इन बहुआयामी मांगों को पूरा करने के लिए, परिष्कृत बंद-लूप सिस्टम (Closed-Loop Systems) का विकास सर्वोपरि है - ऐसे सिस्टम जो बाहरी पुनःपूर्ति के बिना, महीनों, यहां तक कि वर्षों तक लगातार स्वच्छ पानी प्रदान करने में सक्षम हों।

इस क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण योगदान हाल ही में *वॉटर रिसोर्सेज रिसर्च* में प्रकाशित एक अध्ययन से आया है। यह पत्र की गई प्रगति की जांच करता है, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) पर पर्यावरण नियंत्रण और जीवन समर्थन प्रणाली (ECLSS) को एक प्रमुख उदाहरण के रूप में उद्धृत करता है। ECLSS ने उल्लेखनीय दक्षता का प्रदर्शन किया है, जो अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा मूत्र, पसीने और श्वसन के माध्यम से खोए गए पानी का लगभग 93% पुनर्प्राप्त करता है। हालांकि, अध्ययन के लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि इस प्रगति के बावजूद, महत्वपूर्ण चुनौतियां बनी हुई हैं। वे वास्तव में स्थायी जल प्रणालियों (Sustainable Water Systems - SWS) को साकार करने के लिए कई नवीन दृष्टिकोणों की खोज की वकालत करते हैं जो न केवल अत्यधिक ऊर्जा-कुशल और टिकाऊ हैं, बल्कि अंतरिक्षीय वातावरण में पीने योग्य पानी की एक स्थिर, विश्वसनीय आपूर्ति देने में भी सक्षम हैं।

इस व्यापक समीक्षा का नेतृत्व डेविड बामिडेले ओलावाद ने किया, जो पूर्वी लंदन विश्वविद्यालय, मेडवे एनएचएस फाउंडेशन ट्रस्ट और यॉर्क सेंट जॉन विश्वविद्यालय से जुड़े एक सार्वजनिक स्वास्थ्य शोधकर्ता हैं। उनके साथ नाइजीरिया के इबादान विश्वविद्यालय के पर्यावरण विज्ञान और नैनो प्रौद्योगिकी शोधकर्ता जेम्स ओ. इजिवाडे और कतर में हमद बिन खलीफा विश्वविद्यालय में जल प्रबंधन और पर्यावरण जैव प्रौद्योगिकी में विशेषज्ञता रखने वाले पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता ओजिमा ज़ेकारिया वाडा भी शामिल थे। उनकी सामूहिक विशेषज्ञता अंतरिक्ष में जल स्थिरता की जटिलताओं पर एक बहु-विषयक परिप्रेक्ष्य प्रदान करती है।

जबकि ISS का ECLSS बंद-लूप जल पुनर्प्राप्ति के लिए एक मूल्यवान खाका के रूप में कार्य करता है, भविष्य के गहरे अंतरिक्ष मिशनों के लिए इसकी सीमाएं स्पष्ट हैं। ISS पृथ्वी से अपेक्षाकृत तेजी से पुन: आपूर्ति क्षमताओं से लाभान्वित होता है, लेकिन लॉजिस्टिक और वित्तीय बोझ भारी हैं। आधिकारिक अनुमान बताते हैं कि केवल एक किलोग्राम पानी के परिवहन में दसियों हज़ार डॉलर खर्च हो सकते हैं, और अधिक दूर के खगोलीय पिंडों के मिशनों के लिए लागत तेजी से बढ़ती है। अंतरिक्ष यान की सीमित पेलोड क्षमता के साथ मिलकर यह वित्तीय बाधा, ले जाए जा सकने वाले पानी सहित कार्गो की मात्रा को गंभीर रूप से प्रतिबंधित करती है।

इसके अलावा, ECLSS जैसी वर्तमान प्रणालियां काफी ऊर्जा-गहन हैं, जो उन्हें निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO) से परे उपयोग के लिए अव्यावहारिक बनाती हैं। उनकी दक्षता का स्तर अनिश्चित स्थिरता के लिए भी अपर्याप्त है। ऑफ-वर्ल्ड स्थानों में संसाधनों का निष्कर्षण सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण, निर्वात की स्थिति, अत्यधिक तापमान में उतार-चढ़ाव, वजन की बाधाओं और डेटा विश्लेषण और संचार में कठिनाइयों सहित अद्वितीय बाधाओं के एक सेट को प्रस्तुत करता है। दूरस्थ वातावरण में, जैसे कि चंद्र ध्रुवों या गहरे अंतरिक्ष में, जहां लंबे समय तक अंधेरे के कारण सौर ऊर्जा की उपलब्धता रुक-रुक कर होती है, वैकल्पिक और विश्वसनीय ऊर्जा स्रोतों का विकास महत्वपूर्ण है।

रखरखाव एक और महत्वपूर्ण विचार है। पारंपरिक जल पुनर्चक्रण प्रणालियां समय के साथ क्षरण और टूट-फूट के शिकार होती हैं। लंबी अवधि के मिशनों के लिए, नियमित रखरखाव करने की क्षमता गंभीर रूप से सीमित है, जिससे सिस्टम की स्थायित्व और दीर्घायु सर्वोपरि हो जाती है। इन बाधाओं को दूर करने के लिए, ओलावाद और उनके सहयोगियों ने निस्पंदन प्रौद्योगिकियों, उपन्यास कीटाणुशोधन विधियों और स्वायत्त प्रणाली प्रबंधन में हाल की प्रगति की जांच की। ISS का ECLSS एक आधार प्रदान करता है, लेकिन भविष्य के सिस्टम को उच्च ऊर्जा दक्षता और कठोर अंतरिक्ष वातावरण में गिरावट के खिलाफ बढ़ी हुई प्रतिरोध के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

शोधकर्ताओं ने इन-सीटू संसाधन उपयोग (ISRU) के महत्व पर जोर दिया है - साइट पर पाए जाने वाली सामग्रियों के स्रोत और उपयोग का अभ्यास। ISRU भविष्य के चंद्र और मंगल अन्वेषण की योजनाओं का एक आधारशिला है। उदाहरण के लिए, नासा का आर्टेमिस कार्यक्रम, कई क्रेटरों की विशेषता वाले संसाधन-समृद्ध दक्षिण ध्रुव-एटकेन बेसिन में एक चंद्र आधार स्थापित करने का लक्ष्य रखता है। चीन का अंतर्राष्ट्रीय चंद्र अनुसंधान स्टेशन (ILRS) और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी की अंतर्राष्ट्रीय चंद्र ग्राम की दृष्टि भी इस क्षेत्र को लक्षित करती है, मुख्य रूप से स्थायी रूप से छाया वाले क्षेत्रों (PSRs) में प्रचुर मात्रा में पानी की बर्फ की पुष्टि की उपस्थिति के कारण।

इसी तरह की रणनीतिक बातें मंगल मिशनों की योजना बनाने में मार्गदर्शन करती हैं। रोबोटिक खोजकर्ताओं ने मंगल की सतह पर, विशेष रूप से मध्य-अक्षांशों में, संभावित जल स्रोतों की पहचान करने में वर्षों बिताए हैं। हालांकि, अंतरिक्षीय जल का निष्कर्षण और शुद्धिकरण महत्वपूर्ण तकनीकी और लॉजिस्टिक चुनौतियां प्रस्तुत करता है। इसमें मंगल के रेगोलिथ के नीचे संभावित रूप से दबे पानी के भंडार तक पहुंचने और उन्हें संसाधित करने में सक्षम विशेष उपकरण विकसित करना शामिल है। इसके अलावा, मंगल पर भूजल की गुणवत्ता एक चिंता का विषय है, जिसमें परक्लोरेट्स और अन्य संभावित हानिकारक कार्बनिक यौगिकों की उच्च सांद्रता को मानव उपभोग और जीवन समर्थन प्रणालियों के लिए सुरक्षित बनाने के लिए उन्नत शुद्धिकरण तकनीकों की आवश्यकता होती है।

नतीजतन, उन्नत निष्कर्षण और शुद्धिकरण प्रणालियों के साथ-साथ समान रूप से टिकाऊ, टिकाऊ और चरम अंतरिक्षीय परिस्थितियों के अनुकूल ऊर्जा प्रणालियों की आवश्यकता होती है। संक्षेप में, अंतरिक्ष-आधारित जल प्रणालियों को बंद-लूप, अत्यधिक कुशल, मजबूत और न्यूनतम बिजली-निर्भर होना चाहिए। निष्कर्षण और शुद्धिकरण प्रणालियों की महत्वपूर्ण ऊर्जा मांगों को पूरा करने के लिए, अध्ययन विभिन्न सौर और सौर-तापीय ऊर्जा अनुप्रयोगों की पड़ताल करता है। ये जल पम्पिंग, विलवणीकरण (रिवर्स ऑस्मोसिस या इलेक्ट्रोडायलिसिस जैसी विधियों का उपयोग करके), और शुद्धिकरण (फोटोकैटलिसिस या उन्नत निस्पंदन के माध्यम से) जैसी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को शक्ति प्रदान कर सकते हैं। ऐसी विकेन्द्रीकृत प्रणालियाँ अंतरिक्षीय आवासों के लिए आदर्श हैं जहाँ बड़े पैमाने पर बिजली संयंत्र अव्यावहारिक हैं।

सौर विकिरण को गर्मी में परिवर्तित करने वाली फोटोथर्मल प्रणालियाँ, सौर आसवन से लेकर विलवणीकरण तक विभिन्न अनुप्रयोग प्रदान करती हैं। हाइब्रिड फोटोवोल्टिक-थर्मल (PV-T) समाधान, पंपों और फिल्टरों के लिए बिजली उत्पन्न करते हुए और पानी के उपचार के लिए गर्मी का उत्पादन करते हुए दक्षता को और बढ़ा सकते हैं। फिर भी, सौर ऊर्जा पर निर्भरता सीमाओं का सामना करती है, खासकर लंबे समय तक अंधेरे वाले चंद्र ध्रुवीय क्षेत्रों में और मंगल पर, जो पृथ्वी की तुलना में काफी कम सौर विकिरण प्राप्त करता है (लगभग 43% से 60%)। इन ऊर्जा चुनौतियों को कम करने के लिए, शोधकर्ता छोटे मॉड्यूलर परमाणु रिएक्टरों की क्षमता का भी पता लगाते हैं। ये वर्तमान में नासा के KRUSTY कार्यक्रम द्वारा उदाहरणित, भविष्य के चंद्र और मंगल ठिकानों के लिए विचाराधीन हैं।

यह अध्ययन बायो-रिएक्टरों और आनुवंशिक इंजीनियरिंग में हाल की प्रगति पर भी विचार करता है, जो अंतरिक्ष में जल प्रसंस्करण और अपशिष्ट प्रबंधन के लिए नवीन समाधान प्रदान कर सकते हैं। इन परस्पर जुड़े क्षेत्रों में प्रगति, पृथ्वी से परे स्थायी मानव आवास को सक्षम करने और भविष्य के अंतरिक्ष यात्रियों की भलाई सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

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