माइन क्राफ्ट: इन-स्पेस मैन्युफैक्चरिंग के लिए भीड़ के अंदर

हम अंतरिक्ष में विनिर्माण के कितने करीब हैं और इसके क्या संभावित फायदे हो सकते हैं?

आइए उन प्रश्नों को एक-एक करके लें।

वर्षों से, अंतरिक्ष, जिसका अर्थ है अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (आईएसएस) और निम्न पृथ्वी कक्षा में अन्य मानवयुक्त प्रयोगशालाएँ, बड़े पैमाने पर छोटे पैमाने के प्रयोगों (चूहों और मछलियों से लेकर बैक्टीरिया तक के जानवरों पर) और ऑफ-वर्ल्ड कृषि और वायु और जल पुनर्चक्रण के प्रयासों का स्थान रहा है, इसका अधिकांश भाग अंततः अंतर-ग्रहीय यात्रा पर केंद्रित है।

लेकिन जैसे-जैसे आईएसएस युग ख़त्म होने वाला है(इस वैश्विक प्रयास को कैसे निष्क्रिय किया जा रहा है, इस पर Wknd विशेष देखें)और जैसे-जैसे निजी कंपनियां प्रयोगशालाओं, होटलों और अन्य मनोरंजन और अनुसंधान स्थानों की योजनाओं के साथ LEO की ओर बढ़ रही हैं, एक नई आवश्यकता उभर रही है: ऑन-साइट निर्माण की।

अगर हर बोल्ट और स्क्रू को पृथ्वी से वहां भेजा जाए तो कीमतों को कम रखने या वास्तव में परिक्रमा प्रयोगशालाओं और होटलों को व्यवहार्य बनाए रखने का कोई तरीका नहीं होगा। यही कारण है कि इन-स्पेस मैन्युफैक्चरिंग (आईएसएम) के प्रयास तेज हो गए हैं।

दूसरा प्रमुख कारण: नई सामग्रियों से लेकर कृत्रिम अंगों के निर्माण तक के क्षेत्रों में सूक्ष्म-गुरुत्वाकर्षण के शानदार फायदे हो रहे हैं।

सबसे पहले, एक त्वरित पुनर्कथन. सतह से लगभग 400 किमी दूर, पृथ्वी का खिंचाव जमीन की तुलना में लगभग 90% अधिक मजबूत है। इसका मतलब यह है कि वहां मंडराने वाली कोई भी चीज़ नीचे खींची जा रही है, और लगातार फ्रीफॉल में है। स्थायी फ्रीफ़ॉल में रहने की यह स्थिति (बूस्टर निश्चित रूप से प्रत्येक अंतरिक्ष स्टेशन को वास्तव में गिरने से बचाती है) गुरुत्वाकर्षण के परिचित प्रभावों को प्रभावी ढंग से मिटा देती है, और लोग, वस्तुएं और पदार्थ तैरने लगते हैं।

पानी अब नहीं गिरता; धूल नहीं जमती; जब इस पर काम किया जाता है तो सामग्री निलंबित रहती है।

इससे यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के शोधकर्ताओं को आईएसएस पर “असंभव” मिश्र धातु बनाने में मदद मिली है। इनमें से एक में सीसा के साथ मिश्रित एल्यूमीनियम होता है। पृथ्वी पर, ये दोनों सामग्रियां तेल और पानी की तरह असंगत हैं, भारी सीसा नीचे तक डूब जाता है। अंतरिक्ष में, अत्यधिक गरम करने और फिर ठंडा करने पर, वे जमते समय समान रूप से मिश्रित होते हैं। इस नई सामग्री को अल-पीबी कहा जा रहा है और इसकी स्व-चिकनाई, घर्षण-विरोधी प्रवृत्तियों से भविष्य के जेट इंजनों की दक्षता में वृद्धि होने की उम्मीद है।

सिर्फ एक और उदाहरण में, रेडवायर जैसी कंपनियां 2019 से आईएसएस पर हृदय जैसे अंगों सहित कृत्रिम ऊतकों की बायोप्रिंटिंग कर रही हैं। सूक्ष्म-गुरुत्वाकर्षण में, 3 डी मुद्रित ऊतक अपना आकार बनाए रखता है। फिर इसे पृथ्वी पर उपयोग के लिए वापस भेजा जा सकता है (वर्तमान में सभी प्रोटोटाइप अभी भी परीक्षण चरण में हैं)।

बेहतर दवा वितरण के लिए उन्नत अर्धचालक, निर्मित स्टेम सेल और जटिल क्रिस्टल का प्रयोग सूक्ष्म-गुरुत्वाकर्षण के अधिक स्थिर वातावरण में किया जा रहा है।

एक बड़ा दृष्टिकोण

अब तक, 3डी-प्रिंटिंग ने अधिकांश प्रयासों का नेतृत्व किया है, जिसकी शुरुआत 2014 में रैचेट रिंच से हुई थी। प्रौद्योगिकी ने कुछ निरंतर रखरखाव में मदद करने के लिए आईएसएस बोर्ड पर उपकरण बनाए हैं, जिसने उस जहाज को ऊंचा रखा है।

अब, यह बदल रहा है. शाब्दिक बिल्डिंग ब्लॉक ग्रह से हटकर आकार ले रहे हैं।

अमेरिका के नेशनल एयरोनॉटिक्स एंड स्पेस एडमिनिस्ट्रेशन (NASA) और भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन (ISRO) सहित शोधकर्ता, “स्पेस ब्रिक्स” और “बायो सीमेंट” बनाने के लिए सिम्युलेटेड चंद्र रेजोलिथ या चंद्रमा की धूल का उपयोग करने के लिए काम कर रहे हैं, जो मानव मूत्र से बैक्टीरिया और यूरिया को मिलाकर कैल्शियम कार्बोनेट का उत्पादन करेगा।

इनका उपयोग संभावित रूप से चंद्रमा पर आवास और अन्य बुनियादी ढांचे के निर्माण के लिए किया जा सकता है।

सेंट्रल फ्लोरिडा विश्वविद्यालय में स्टीफन डब्ल्यू हॉकिंग सेंटर फॉर माइक्रोग्रैविटी रिसर्च एंड एजुकेशन के ग्रह वैज्ञानिक और निदेशक फिलिप मेट्ज़गर कहते हैं, कंपनियां चंद्रमा पर बर्फ जैसे संभावित ऊर्जा स्रोतों से रॉकेट ईंधन बनाने के लिए चंद्र और क्षुद्रग्रह खनन पर भी काम कर रही हैं। चंद्र मिट्टी का उपयोग डेटा सेंटर और सौर पैनल जैसी बड़ी संरचनाओं के निर्माण के लिए धातु बनाने के लिए किया जा सकता है।

“चूंकि दुर्लभ पृथ्वी खनन जंगलों को नष्ट कर देता है, जो अफ्रीका में खुले गड्ढे खनन में सबसे अधिक देखा जाता है, अब हम क्षुद्रग्रहों की ओर रुख करने में सक्षम हो सकते हैं, जो संभावित रूप से लिथियम और दुर्लभ पृथ्वी खनिजों से समृद्ध हैं, ”भारतीय विज्ञान संस्थान (आईआईएससी), बेंगलुरु में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर आलोक कुमार कहते हैं।

हीलियम एक अन्य संसाधन है जिसे चंद्रमा से वापस लाया जा सकता है, जो चिकित्सा निदान और विकिरण का पता लगाने के लिए महत्वपूर्ण गैस है। यह भविष्य में क्रायोजेनिक रूप से ठंडा करने वाले क्वांटम कंप्यूटरों के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है, जिनके सिस्टम महत्वपूर्ण गर्मी उत्पन्न करते हैं।

मेट्ज़गर कहते हैं, “मुझे लगता है कि आईएसएम पृथ्वी के पर्यावरण के लिए महत्वपूर्ण होगा।” “उदाहरण के लिए, संसाधन-गहन कृत्रिम बुद्धिमत्ता डेटा केंद्रों के युग में, ब्लू ओरिजिन और यहां तक ​​कि Google जैसी कंपनियों ने इसके बजाय कक्षा में सुविधाएं स्थापित करने का प्रस्ताव दिया है।”

स्पेसएक्स चंद्र संसाधनों का उपयोग करके डेटा केंद्र बनाने के लिए चंद्रमा पर कारखाने बनाने की भी योजना बना रहा है। मेट्ज़गर जैसे विशेषज्ञों का अनुमान है कि हालाँकि, इसमें 20 साल से अधिक का समय लग सकता है।

इस बीच, कुछ स्पष्ट प्रश्न सामने आते हैं। जैसे, अंतरिक्ष में एक डेटा सेंटर को असेंबल करने में कितने इंजीनियरों की आवश्यकता होती है? समस्या लागत तक सीमित हो गई है। शिपिंग, स्टाफिंग, रखरखाव, और संचालन की स्पष्ट दूरी।

मेट्ज़गर कहते हैं, “अंतरिक्ष में विनिर्माण के लिए सबसे बड़ी बाधा, सीधे तौर पर, पैसा है।”

हालाँकि, कुछ अपवाद भी हैं, जैसे कि चंद्रमा पर पानी की बर्फ की खोज, जिससे बहुत जल्द बड़ा लाभ हो सकता है। यही कारण है कि इसरो, नासा और जापान एयरोस्पेस एक्सप्लोरेशन एजेंसी जैसी एजेंसियां ​​चंद्रयान-5 मिशन में सहयोग करते हुए महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

इस बीच, पर्यावरणीय प्रभाव एक महत्वपूर्ण अज्ञात बना हुआ है।

विनिर्माण को अंतरिक्ष में ले जाने का मतलब आपूर्ति श्रृंखलाओं का निर्माण करना हो सकता है जिसमें बहुत बड़े माल ले जाने वाले लॉन्चरों द्वारा परिवहन शामिल है, जो प्रदूषक उत्पन्न करते हैं और ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन करते हैं। पृथ्वी के निकट की कक्षाओं में संचालन से भीड़भाड़ बढ़ेगी और संभावित रूप से अधिक मलबा पैदा होगा।

“आईआईटी-बॉम्बे में खगोल भौतिकी के प्रोफेसर वरुण भालेराव कहते हैं, ”फिलहाल किसी प्रक्षेपण का कार्बन पदचिह्न सैकड़ों टन CO2 है, अन्य प्रकार के उत्सर्जन को न भूलें जो वायुमंडल की कमजोर परतों में जमा हो जाते हैं।”

संसाधन उपयोग की अतिरिक्त समस्या भी है, जो यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी को अंतरिक्ष मिशनों की फिर से जांच करने के लिए मजबूर कर रही है।

जब हम हार्डवेयर को पुन: उपयोग किए बिना लॉन्च और निपटान करते हैं, तो हम उपकरण, ईंधन और कच्चे माल को बर्बाद करते हैं। “ईएसए के क्लीन स्पेस और सर्कुलर इकोनॉमी कार्यालय के प्रमुख टियागो सोरेस कहते हैं, “विनिर्माण उत्सर्जन की निगरानी की जानी चाहिए और इसे कम किया जाना चाहिए, और वायुमंडल और महासागरों पर लॉन्च और पुनः प्रवेश के प्रभाव को समझने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है।”

एक दृष्टिकोण ईएसए की जीवन चक्र मूल्यांकन पद्धति है, जो मिशनों के लिए एक पर्यावरणीय ऑडिट है जो कच्चे माल के खनन से लेकर अंतरिक्ष प्रदूषण की निगरानी तक, उपग्रह पुन: प्रवेश के दौरान जहरीली गैसों की रिहाई सहित हर चरण में व्यापार-बंद का मूल्यांकन करता है।

“जैसा कि हम इस क्षेत्र में औद्योगीकरण और बड़े पैमाने पर उत्पादन के युग में प्रवेश कर रहे हैं, यह जरूरी है कि नीति और विनियमन इस पर प्रतिक्रिया करने के बजाय बदलाव का पूर्वानुमान लगाएं,” सोरेस कहते हैं।