Wood and seagrass fibre-based materials including TPSea on hot sounding rocket structures
यह अध्ययन साउंडिंग रॉकेट थर्मल प्रोटेक्शन सिस्टम के लिए लकड़ी और समुद्री घास फाइबर-आधारित सामग्रियों का मूल्यांकन करता है, जिसमें यह पाया गया है कि जहाँ अनुपचारित ठोस लकड़ियाँ क्षरण के कारण अनुपयुक्त हैं, वहीं TPSea-C जैसे इंजीनियर वुड फाइबर कंपोजिट फिन लीडिंग एड्ज के लिए टिकाऊ, उच्च-प्रदर्शन वाले विकल्पों के रूप में महत्वपूर्ण संभावना दर्शाते हैं।
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कल्पना कीजिए कि आप एक रॉकेट बना रहे हैं जिसे आसमान में ऊपर जाने, अपना काम करने और फिर वापस पृथ्वी पर गिरने के लिए डिज़ाइन किया गया है। रॉकेट का अधिकांश हिस्सा एक डिस्पोजेबल कॉफी कप की तरह एक ही उड़ान के बाद फेंक देने के लिए बनाया जाता है। हालाँकि, रॉकेट के पंखों (fins) के बिल्कुल सामने वाले हिस्से (वे "कान" जो इसे स्थिर रखते हैं) अविश्वसनीय रूप से गर्म हो जाते हैं—इतने गर्म कि वे धातु को भी पिघला सकते हैं—क्योंकि सुपरसोनिक गति से हवा में उड़ने के कारण वहां घर्षण (friction) होता है।
वर्तमान में, इंजीनियर इन गर्म स्थानों की सुरक्षा के लिए भारी स्टील या विशेष ग्लास-फाइबर प्लास्टिक का उपयोग करते हैं। लेकिन ये सामग्रियां भारी हैं और पर्यावरण के अनुकूल भी नहीं हैं। इस शोध पत्र के शोधकर्ताओं ने एक सरल प्रश्न पूछा: क्या हम रॉकेट की सुरक्षा के लिए लकड़ी और समुद्री घास (seagrass) का उपयोग कर सकते हैं?
यहाँ उनके प्रयोग की कहानी है, जिसे सरल तरीके से समझाया गया है:
1. विचार: अंतरिक्ष में प्रकृति को लाना
टीम चाहती थी कि यह देखा जाए कि क्या "हरित" (green) सामग्रियां भारी, औद्योगिक चीजों की जगह ले सकती हैं। उन्होंने लकड़ी पर आधारित दो प्रकार के उम्मीदवारों को देखा:
- ठोस लकड़ी (Solid Wood): बिल्कुल वैसी ही लकड़ी जैसी आपकी डाइनिंग टेबल में होती है (जैसे ओक, बर्च, लार्च)।
- लकड़ी के रेशे वाली सामग्रियां (Wood Fiber Materials): इन्हें आप "लकड़ी की लुगदी" (wood pulp) समझ सकते हैं जिसे मिलाकर मजबूत बोर्डों में दबाया गया है। एक विशेष रेसिपी, जिसे TPSea कहा गया, समुद्री घास (जो आप समुद्र तटों पर पाते हैं) को लकड़ी के रेशों और कुछ प्राकृतिक अग्नि-रोधी सामग्रियों के साथ मिलाकर बनाई गई थी।
2. "पकाने" का परीक्षण (विंड टनल)
यह देखने के लिए कि क्या ये सामग्रियां रॉकेट की उड़ान झेल सकेंगी, शोधकर्ताओं ने अभी तक असली रॉकेट लॉन्च नहीं किया। इसके बजाय, उन्होंने एक विशाल, शक्तिशाली मशीन का उपयोग किया जिसे आर्क-हीटेड विंड टनल (arc-heated wind tunnel) कहा जाता है।
- उपमा: एक सुपर-पावर्ड हेयर ड्रायर की कल्पना करें जो ध्वनि की गति से 8 गुना तेज़ हवा फेंकता है, लेकिन वह हवा हजारों डिग्री तक गर्म होती है।
- उन्होंने अपनी लकड़ी और समुद्री घास की सामग्रियों के छोटे ब्लॉकों को इस "सुपर हेयर ड्रायर" में दो मिनट के लिए रखा। इसने उस तीव्र गर्मी का अनुकरण किया जिसका सामना एक रॉकेट फिन को अपनी उड़ान के शिखर पर करना पड़ता है।
3. परिणाम: कच्ची लकड़ी बनाम विशेष मिश्रण
परिणाम बहुत स्पष्ट थे, लगभग एक पॉपसिकल (बर्फ की कुल्फी) और एक आग प्रतिरोधी ईंट के बीच की दौड़ की तरह।
- ठोस लकड़ी (द पॉपसिकल): साधारण ओक और लार्च लकड़ी के ब्लॉक टिक नहीं सके। वे पिघल गए, टूट गए और बिखर गए। गर्मी ने उन्हें इतनी तेज़ी से खा लिया कि उनका वजन 60% से अधिक कम हो गया और उनका आकार पूरी तरह से बिगड़ गया। यह मक्खन से ढाल बनाने की कोशिश करने जैसा था; यह बिल्कुल काम नहीं आया।
- लकड़ी के रेशे वाले बोर्ड (द फायरप्रूफ ब्रिक): दबे हुए लकड़ी के पदार्थों ने बहुत बेहतर प्रदर्शन किया। वे उतनी तेज़ी से नहीं पिघले।
- विजेता (TPSea-C): विशेष मिश्रण जिसमें समुद्री घास शामिल थी, वह असली सितारा था।
- क्यों? समुद्री घास स्वाभाविक रूप से नमक और खनिजों (जैसे रेत और नमक जो आप समुद्र तट पर पाते हैं) से भरी होती है। जब गर्मी इस सामग्री से टकराई, तो इन खनिजों ने एक प्राकृतिक "अग्नि कंबल" की तरह काम किया। वे जलकर खत्म नहीं हुए; इसके बजाय, उन्होंने बाहर एक सख्त, सुरक्षात्मक परत (crust) बना ली जिसने गर्मी को गहराई तक जाने से रोक दिया।
- परिणाम: इस सामग्री ने सबसे कम वजन खोया (केवल लगभग 36-47%) और अपना आकार सबसे अच्छी तरह से बनाए रखा। यह साधारण लकड़ी की तरह नहीं बिखरा और मजबूत बना रहा।
4. रॉकेट के लिए इसका क्या अर्थ है
शोधकर्ताओं ने पाया कि हालांकि आप रॉकेट की सुरक्षा के लिए पेड़ की टहनी का उपयोग नहीं कर सकते, लेकिन आप लकड़ी के रेशों और समुद्री घास से बनी एक हाई-टेक सामग्री का उपयोग कर सकते हैं।
- हल्के रॉकेट: क्योंकि लकड़ी और समुद्री घास उन स्टील और ग्लास-फाइबर सामग्रियों की तुलना में हल्की होती हैं जिनका वर्तमान में उपयोग किया जाता है, इस चीज़ से बना रॉकेट कम वजन का होगा। हल्का रॉकेट उड़ने के लिए कम ईंधन की आवश्यकता होती है, जिससे पैसा बचता है और प्रदूषण कम होता है।
- पर्यावरण के अनुकूल: ये सामग्रियां नवीकरणीय (renewable) हैं। यदि रॉकेट के हिस्सों को एक उड़ान के बाद फेंक दिया जाता है, तो वे उन चीजों से बने होते हैं जो वापस उग सकते हैं, उन प्लास्टिक और धातुओं के विपरीत जिनका हम आमतौर पर उपयोग करते हैं।
निचोड़
शोध पत्र निष्कर्ष निकालता है कि साधारण लकड़ी रॉकेट के सबसे गर्म हिस्सों के लिए बहुत कमजोर है। हालांकि, समुद्री घास के साथ मिश्रित लकड़ी के रेशे एक बहुत ही आशाजनक नई सामग्री है। यह एक प्राकृतिक, हल्के वजन वाले कवच की तरह काम करती है जो अंतरिक्ष उड़ान की गर्मी को झेल सकती है।
शोधकर्ता कहते हैं कि यह तो बस पहला कदम है। उन्होंने अभी तक इससे रॉकेट नहीं उड़ाया है, लेकिन उन्होंने यह सिद्ध कर दिया है कि यह सामग्री परीक्षण कक्ष में गर्मी झेल सकती है। यह एक ऐसे भविष्य के द्वार खोलता है जहाँ रॉकेट उन सामग्रियों से बनाए जा सकते हैं जो जंगलों और महासागरों से आती हैं, जिससे एक स्वच्छ और अधिक टिकाऊ अंतरिक्ष उद्योग बनाने में मदद मिलेगी।
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