जुपिटर की ओर जाते समय मार्ग समायोजित करने और ईंधन बचाने के लिए जुइस प्रोब पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण का उपयोग करती है

जैसा कि अंतरिक्ष अन्वेषण पर पिछली श्रृंखला में बताया गया था, मानवता चंद्र सतह पर लौटने के करीब है, संभवतः अगले कुछ वर्षों में एक चंद्र बेस स्थापित करेगी। हालांकि, मंगल ग्रह तक पहुंचना अभी भी दशकों ले सकता है, क्योंकि वर्तमान प्रौद्योगिकियों के साथ लाल ग्रह की मानवयुक्त यात्रा में उच्च जोखिम शामिल हैं।

अधिक दूर के गंतव्यों तक पहुंचने के लिए, बेहतर थ्रस्ट उत्पन्न करना अनिवार्य है। ब्रह्मांडीय यात्राओं के संदर्भ में, यह थ्रस्ट उन इंजनों से आता है जो मानवता को गहरे अंतरिक्ष में ले जा सकते हैं।

हालांकि पहले से ही दूर के ग्रहों या यहां तक कि सौर मंडल से परे उपग्रहों को भेजने की तकनीकें मौजूद हैं, जैसे वॉयजर, जिन्होंने लगभग पचास साल बाद अंतरतारकीय अंतरिक्ष तक पहुंच प्राप्त की, लेकिन मनुष्यों को गहरे अंतरिक्ष में ले जाना एक अलग चुनौती है। मानव मिशनों के लिए केवल गंतव्य तक पहुंचना ही पर्याप्त नहीं है; यात्रा की अवधि के लिए भोजन, पानी, उपकरण और सभी महत्वपूर्ण संसाधनों की आपूर्ति करने की आवश्यकता होती है।

गंतव्य जितना बड़ा होगा, यात्रा का समय उतना ही लंबा होगा और परिणामस्वरूप, संसाधनों की आवश्यकता उतनी ही अधिक होगी। इसलिए, लंबी मानवयुक्त यात्राओं को व्यवहार्य बनाने के लिए, उन्हें तेजी से किया जाना चाहिए, जिसके लिए नए प्रणोदन तरीकों के विकास की आवश्यकता है।

पारंपरिक रॉकेट अभी भी सत्तर साल पुरानी तकनीक वाले इंजनों पर निर्भर करते हैं। वे गर्म गैसों को उच्च गति से बाहर निकालकर ईंधन जलाकर काम करते हैं। न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, निष्कासन बल एक प्रतिक्रिया बल उत्पन्न करता है जो रॉकेट को आगे बढ़ाता है। यह सिद्धांत, हालांकि सरल है, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण से बचने, पृथ्वी की कक्षा में जाने, चंद्रमा तक पहुंचने और सौर मंडल का पता लगाने के लिए महत्वपूर्ण था।

हालांकि, ये इंजन ईंधन के अत्यधिक उपभोक्ता हैं। हालांकि वे टेकऑफ़ के लिए प्रभावी हैं, लंबी यात्राओं में उनकी स्वायत्तता सीमित है। अधिक ईंधन ले जाने की आवश्यकता बड़े रॉकेटों की ओर ले जाती है, जिन्हें बदले में और अधिक ईंधन की आवश्यकता होती है, जिससे एक पुनरावर्ती चक्र बनता है जो क्रांतिकारी प्रणोदन की तात्कालिकता की ओर इशारा करता है।

एक मौजूदा विकल्प आयन प्रणोदन है, जो न्यूटन के तीसरे नियम का पालन भी करता है, लेकिन प्रणोदक की अधिक बचत के साथ। जहां रासायनिक इंजन बड़ी मात्रा में तेज गैस छोड़ते हैं, वहीं आयन इंजन आवेशित कणों को बहुत अधिक गति से त्वरित करते हैं। इसके परिणामस्वरूप कम शक्ति वाला इंजन होता है, लेकिन यह बहुत कम प्रणोदक के साथ महीनों या वर्षों तक संचालित हो सकता है, जो होंडा बिज़ की दक्षता के समान है।

इस तकनीक का उपयोग डॉन और डार्ट जैसे उपग्रहों के साथ-साथ कक्षीय सुधार के लिए स्टारलिंक्स जैसे उपग्रहों में किया जाता है। हालांकि, थ्रस्ट की कम शक्ति के लिए त्वरण के लंबे समय की आवश्यकता होती है, जो मानवयुक्त मिशनों के लिए मुख्य बाधा है।

मंगल या अन्य स्थानों की ओर तेजी से बढ़ने के लिए, एक ऐसे इंजन की आवश्यकता है जो ओपाला की शक्ति को होंडा बिज़ की स्वायत्तता के साथ जोड़ता हो। थर्मोन्यूक्लियर प्रणोदन एक संभावित समाधान के रूप में उभरता है। यह तरल प्रणोदक, जैसे हाइड्रोजन को गर्म करने के लिए एक परमाणु रिएक्टर का उपयोग करता है। गर्म प्रणोदक को बाहर निकाला जाता है, जिससे सामान्य रासायनिक रॉकेट की तुलना में दो से तीन गुना अधिक थ्रस्ट उत्पन्न होता है। हालांकि यह ओपाला की पूरी शक्ति या बिज़ की स्वायत्तता प्रदान नहीं करता है, यह मंगल की यात्रा को साढ़े आठ महीने से घटाकर केवल तीन से चार महीने कर सकता है, और यह एक परीक्षण में तकनीक है।

एक अन्य विकल्प इलेक्ट्रॉन्यूक्लियर प्रणोदन है, जहां रिएक्टर सीधे प्रणोदक को गर्म नहीं करता है, बल्कि आयन प्रणोदन प्रणाली को बिजली देने के लिए बिजली उत्पन्न करता है। यह वर्तमान सौर पैनलों की तुलना में अधिक कुशल ऊर्जा स्रोत प्रदान करेगा, जिससे अधिक मजबूत इंजन संभव होंगे।

मैग्नेटोप्लाज्मा प्रणोदन एक और आशाजनक तकनीक है। आयन इंजनों की तरह, प्रणोदक को आयनित किया जाता है और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों द्वारा त्वरित किया जाता है, लेकिन इस मामले में, आयनित गैस को लगभग दस लाख डिग्री सेल्सियस तक अतितापित किया जाता है। यह प्रक्रिया गैस को प्रति सेकंड दर्जनों किलोमीटर तक त्वरित करती है, जिससे वर्तमान रासायनिक प्रणोदकों की तुलना में बीस से तीस गुना अधिक थ्रस्ट उत्पन्न होता है।

मैग्नेटोप्लाज्मा इंजनों के थ्रस्ट को गतिशील रूप से समायोजित किया जा सकता है, जिससे लॉन्च पर अधिक शक्ति या लंबी यात्राओं में अधिक स्वायत्तता मिल सकती है। हालांकि, उच्च विद्युत ऊर्जा खपत के कारण, वे केवल एक परमाणु रिएक्टर के साथ व्यवहार्य होंगे, और उच्च तापमान इंजीनियरिंग की एक महत्वपूर्ण चुनौती प्रस्तुत करता है। इसके बावजूद, उन्हें गहरे अंतरिक्ष के लिए एक मजबूत संभावना माना जाता है।

यह अभी भी ज्ञात नहीं है कि मानवता मंगल या अधिक दूर की दुनियाओं के लिए अपनी सीमाओं का विस्तार कब करेगी, न ही इस समय किस तकनीक का उपयोग किया जाएगा। हालांकि, यह निश्चित है कि प्रगति करने के लिए, अधिक थ्रस्ट की आवश्यकता है, और ब्रह्मांड के ज्ञान के लिए मानवीय आकांक्षाएं अधिक उन्नत समाधानों की खोज को प्रेरित करती हैं।

प्रणोदन की नई प्रौद्योगिकियां महत्वपूर्ण हैं, लेकिन गहरे अंतरिक्ष तक पहुंचने में एकमात्र बाधा नहीं हैं, क्योंकि पार किए जाने वाले अन्य चुनौतियां भी हैं।