अंतरिक्ष के लिए सतत जल प्रणालियों का मार्ग प्रशस्त करना: मानवता के ऑफ-वर्ल्ड भविष्य की कुंजी

वैश्विक - इख़बारी समाचार एजेंसी

अंतरिक्ष के लिए सतत जल प्रणालियों का मार्ग प्रशस्त करना: मानवता के ऑफ-वर्ल्ड भविष्य की कुंजी

अंतरिक्ष का अन्वेषण और उसे बसाने की मानवता की महत्वाकांक्षी खोज में, एक मौलिक चुनौती सामने आती है: स्वच्छ, पीने योग्य पानी के एक विश्वसनीय स्रोत का प्रावधान। चाहे चंद्रमा या मंगल पर आवासों में, या पृथ्वी से दूर स्थित कक्षीय स्टेशनों में, पानी केवल जीवित रहने की आवश्यकता नहीं है, बल्कि सभी जीवन समर्थन प्रणालियों की रीढ़ है। मनुष्य पानी के बिना तीन दिनों से अधिक जीवित नहीं रह सकते, और यह ऑक्सीजन उत्पादन, खाद्य पौधों की सिंचाई और स्वच्छता के लिए भी आवश्यक है। यह वास्तविकता बंद-लूप जल प्रणालियों पर एक अनिवार्य आवश्यकता रखती है जो निरंतर पुनःपूर्ति के बिना महीनों से वर्षों तक स्वच्छ पानी प्रदान करने में सक्षम हों।

जल संसाधन अनुसंधान में प्रकाशित एक हालिया अध्ययन, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) पर पर्यावरणीय नियंत्रण और जीवन समर्थन प्रणाली (ECLSS) को इस क्षेत्र में की जा रही प्रगति के एक प्रमुख उदाहरण के रूप में उजागर करता है। ECLSS ने मूत्र, पसीने और नमी के माध्यम से अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा खोए गए 93% पानी को पुनः प्राप्त करने की उल्लेखनीय क्षमता प्रदर्शित की है। हालांकि, लेखक – पूर्वी लंदन विश्वविद्यालय के डेविड बामिडेले ओलावाडे, इबादान विश्वविद्यालय के जेम्स ओ. इजिवाडे और हमद बिन खलीफा विश्वविद्यालय के ओजिमा ज़ेचरिया वाडा – ध्यान देते हैं कि महत्वपूर्ण चुनौतियां बनी हुई हैं। उनका व्यापक समीक्षा पत्र स्थायी जल प्रणालियों (SWS) को साकार करने के लिए कई दृष्टिकोणों की पड़ताल करता है जो ऊर्जा-कुशल, टिकाऊ और स्वच्छ पानी की स्थिर आपूर्ति प्रदान करने में सक्षम हैं।

हालांकि ISS का ECLSS बंद-लूप जल पुनर्ग्रहण के लिए एक खाका प्रदान करता है, लेकिन इसके आगे के भविष्य के अनुप्रयोगों पर विचार करते समय इसकी सीमाएं स्पष्ट हो जाती हैं। ISS को कुछ ही घंटों में पानी से पुनःपूर्ति की जा सकती है, फिर भी तार्किक चुनौतियां काफी हैं। आधिकारिक अनुमानों से पता चलता है कि इस प्रक्रिया में प्रति किलोग्राम दसियों हज़ार डॉलर खर्च हो सकते हैं, और अधिक दूर के मिशनों के लिए लागत तेजी से बढ़ती है। अत्यधिक खर्च के अलावा, सीमित पेलोड क्षमता से भी मामले और जटिल हो जाते हैं, जो पुनःपूर्ति मिशनों द्वारा ले जा सकने वाले कार्गो को गंभीर रूप से प्रतिबंधित करता है।

ECLSS जैसी वर्तमान प्रणालियाँ निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO) से परे उपयोग के लिए बहुत अधिक बिजली-गहन हैं और अनिश्चित काल तक टिकाऊ रहने के लिए पर्याप्त कुशल नहीं हैं। इसके अलावा, पृथ्वी से दूर स्थानों पर संसाधनों के निष्कर्षण में सूक्ष्मगुरुत्वाकर्षण, निर्वात की स्थिति, अत्यधिक तापमान में उतार-चढ़ाव, वजन की सीमाएं और जटिल विश्लेषण और संचार मुद्दों जैसी अनूठी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव या गहरे अंतरिक्ष जैसे दूरस्थ वातावरण में, जहाँ सौर ऊर्जा तक पहुँच लंबे समय तक अंधेरे के कारण सीमित होती है, वैकल्पिक और अभिनव ऊर्जा स्रोतों को विकसित किया जाना चाहिए।

रखरखाव का एक महत्वपूर्ण मुद्दा भी है। पारंपरिक जल पुनर्चक्रण प्रणालियाँ समय के साथ संक्षारण और टूट-फूट के अधीन होती हैं। लंबी अवधि के मिशनों पर, नियमित रखरखाव करने की क्षमता गंभीर रूप से सीमित होती है, जिससे सिस्टम की स्थायित्व सर्वोपरि हो जाता है। इन दुर्जेय चुनौतियों का समाधान करने के लिए, ओलावाडे और उनके सहयोगियों ने निस्पंदन प्रणालियों, कीटाणुशोधन विधियों और स्वायत्त प्रौद्योगिकियों में हाल की प्रगति पर विचार किया। वे जोर देते हैं कि भविष्य की प्रणालियों को काफी अधिक ऊर्जा-कुशल होना चाहिए और विशेष रूप से संक्षारण और अन्य यांत्रिक मुद्दों का प्रतिरोध करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए।

अपनी समीक्षा में, लेखकों ने यथास्थान संसाधन उपयोग (ISRU) के immense महत्व पर जोर दिया है, जो भविष्य के चंद्र और मंगल अन्वेषण के सभी योजनाओं का एक महत्वपूर्ण पहलू है। आर्टेमिस कार्यक्रम के तहत, नासा चंद्रमा के दक्षिणी ध्रुव-ऐटकेन बेसिन में एक चंद्र आधार स्थापित करने की योजना बना रहा है, जो संभावित जल बर्फ से समृद्ध एक भारी क्रेटर वाला क्षेत्र है। चीन के अंतर्राष्ट्रीय चंद्र अनुसंधान स्टेशन (ILRS) और यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी की अंतर्राष्ट्रीय चंद्रमा गांव बनाने की योजनाओं को भी यही रणनीतिक विचार सूचित करता है। यह गंतव्य दक्षिणी ध्रुवीय क्षेत्र में क्रेटरों में — जिसे स्थायी रूप से छायांकित क्षेत्र (PSRs) भी कहा जाता है — में स्थित प्रचुर जल बर्फ के कारण अत्यधिक अनुकूल है।

इसी तरह के विचार मंगल पर भविष्य के मिशनों की योजना का मार्गदर्शन करते हैं। वर्षों से, रोबोटिक मिशनों ने विशेष रूप से मध्य-अक्षांशों में पानी के स्रोतों के लिए सतह का सर्वेक्षण किया है। हालांकि, अलौकिक पानी का निष्कर्षण और शुद्धिकरण अपनी तकनीकी और तार्किक चुनौतियों का एक समूह प्रस्तुत करता है। इनमें रेगोलिथ में दबे पानी के भंडार तक पहुंचने और संसाधित करने के लिए विशेष उपकरणों की आवश्यकता शामिल है। मंगल पर, उपसतह जल की गुणवत्ता का एक अतिरिक्त प्रश्न है, जिसमें परक्लोरेट और अन्य हानिकारक कार्बनिक यौगिकों के उच्च स्तर को देखते हुए, उन्नत उपचार के बिना इसे मानव उपभोग के लिए अनुपयुक्त बना सकता है।

ऐसी मांग वाली परिस्थितियों के लिए उन्नत निष्कर्षण और शुद्धिकरण प्रणालियों की आवश्यकता होती है जो इन जल स्रोतों को मानव उपभोग और जीवन-समर्थन के लिए स्वीकार्य बना सकें। उन्हें ऐसी शक्ति प्रणालियों की भी आवश्यकता होती है जो समान रूप से स्थायी, टिकाऊ और अत्यधिक, अलग-थलग वातावरण के लिए उपयुक्त हों। निष्कर्षण और शुद्धिकरण प्रणालियों की महत्वपूर्ण ऊर्जा मांगों को पूरा करने के लिए, लेखकों ने विभिन्न सौर और सौर-तापीय ऊर्जा अनुप्रयोगों पर विचार किया। ऐसी प्रणालियाँ पंपिंग, विलवणीकरण (रिवर्स ऑस्मोसिस या इलेक्ट्रोडायलिसिस के माध्यम से), और फोटोकैटलिसिस और निस्पंदन जैसी शुद्धिकरण विधियों को शक्ति प्रदान करने के लिए स्वच्छ ऊर्जा प्रदान कर सकती हैं। वे विकेन्द्रीकृत, वितरित प्रणालियों के लिए भी अत्यधिक उपयुक्त हैं, जो अलौकिक वातावरण में आवासों के लिए आदर्श हैं जहाँ पारंपरिक बिजली संयंत्र और केंद्रीकृत ग्रिड सिस्टम बस अव्यवहारिक हैं।

इसके अलावा, फोटोथर्मल सिस्टम सौर विकिरण को गर्मी में परिवर्तित करते हैं, जिसका उपयोग सौर आसवन से विलवणीकरण तक की प्रक्रियाओं के लिए किया जा सकता है। हाइब्रिड फोटोवोल्टिक-थर्मल (पीवी-थर्मल) समाधान पंपों और फिल्टरों के लिए एक साथ विद्युत शक्ति उत्पन्न करते हुए जल आपूर्ति को विलवणीकृत और कीटाणुरहित करके अतिरिक्त दक्षता प्रदान करते हैं। हालांकि, चंद्रमा के ध्रुवीय क्षेत्रों जैसे वातावरण में सौर ऊर्जा लंबी अवधि के अंधेरे के कारण सीमाओं का सामना करती है, और मंगल को आम तौर पर कम सौर विकिरण प्राप्त होता है, जिसके लिए उन्नत ऊर्जा भंडारण समाधान या वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों की आवश्यकता होती है। ओलावाडे, इजिवाडे और वाडा द्वारा चल रहा शोध इन आत्मनिर्भर अंतरिक्ष चौकियों के लिए एक मार्ग तैयार करने में महत्वपूर्ण है, यह सुनिश्चित करते हुए कि ब्रह्मांड में मानवता की पहुंच पानी की मूलभूत आवश्यकता से सीमित न हो।

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