சீனாவின் சூரிய ஆற்றலில் இயங்கும் நிலவுச் செங்கல் தயாரிப்பு இயந்திரம்: நிலவு நகரங்களுக்கு வழிவகுக்கிறது

சீனாவின் புதிய சாதனை: நிலவுத் தூசியை கட்டுமானச் செங்கற்களாக மாற்றுதல்

விண்வெளி ஆய்வு மற்றும் பூமிக்கு அப்பாலான வாழ்வின் எதிர்காலத்தை மறுவரையறை செய்யக்கூடிய முன்னேற்றமாக, நிலவின் மண்ணை உறுதியான கட்டுமானச் செங்கற்களாக மாற்றும் சூரிய ஆற்றலில் இயங்கும் இயந்திரத்தை சீன விஞ்ஞானிகள் அறிமுகப்படுத்தியுள்ளனர். ஹெஃபேயில் உள்ள ஆழ்வெளி ஆய்வு ஆய்வகத்தில் (DSEL) உருவாக்கப்பட்ட இந்தப் புதுமை, சூரிய ஒளியையும் நிலவின் சொந்த வளங்களையும் மட்டுமே பயன்படுத்தி அங்கு நிலையான கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதற்கான முக்கியமான படியாகும். 3D அச்சுப்பொறியைப் போல இயங்கும் இந்தச் சாதனம், சூரிய ஆற்றலைக் குவித்து நிலவின் ரெகோலித்தை (நிலவின் தூசி படிந்த மண்) உருக்கி, அடர்த்தியான, நீடித்த செங்கற்களாக மாற்றுகிறது. இந்த அணுகுமுறை நிலவில் தளங்கள் அமைப்பதற்கான செலவையும் சிக்கலையும் கணிசமாகக் குறைத்து, கனமான கட்டுமானப் பொருட்களை பூமியிலிருந்து எடுத்துச் செல்ல வேண்டிய தேவையை நீக்கக்கூடும்.

நிலவுச் செங்கல் இயந்திரம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது?

இந்தத் தொழில்நுட்பத்தின் மையமாக இருப்பது சூரிய ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் அதன் புதுமையான முறை. சூரிய ஒளியைப் பிடித்து ஒருமுகப்படுத்தும் வளைந்த கண்ணாடியான பெரிய பரவளைய பிரதிபலிப்பானை இந்த அமைப்பு பயன்படுத்துகிறது. பின்னர், ஒருமுகப்படுத்தப்பட்ட ஒளி ஒளியிழைக் கற்றைகள் வழியாகச் செலுத்தப்பட்டு, பூமியில் கிடைக்கும் இயல்பான சூரிய ஒளியுடன் ஒப்பிடும்போது ஆற்றல் 3,000 மடங்குக்கும் அதிகமாகத் தீவிரப்படுத்தப்படுகிறது. குவியப் புள்ளியில் வெப்பநிலை 1,300°C (2,372°F)-ஐத் தாண்டுகிறது; இது நிலவின் ரெகோலித்தை உருக்கப் போதுமானது.

உருகியதும், 3D அச்சிடும் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி ரெகோலித் செங்கற்களாக வடிவமைக்கப்படுகிறது. இயந்திரத்தின் வடிவமைப்பு எளிமையானதாகவும் அதேவேளை மிகவும் செயல்திறன் மிக்கதாகவும் உள்ளது: இதற்கு தண்ணீரோ, வேதிப்பிணைப்புப் பொருட்களோ, சேர்க்கைப் பொருட்களோ தேவையில்லை; நிலவின் மண்ணும் சூரிய ஒளியும் மட்டுமே போதும். இதன் மூலம் சாலைகள், தரையிறங்கும் தளங்கள், உபகரண மேடைகள் மற்றும் முக்கியமாக, நிலவு வாழிடங்களுக்கான பாதுகாப்பு வெளிக்கூடுகள் கட்டுவதற்கு ஏற்ற அடர்த்தியான, வலுவான செங்கற்கள் கிடைக்கின்றன.

தொழில்நுட்பத் தடைகளைத் தாண்டுதல்

இரண்டு ஆண்டுகள் நீடித்த இந்தத் தொழில்நுட்ப மேம்பாட்டுப் பயணம் சவால்கள் இல்லாததாக இருக்கவில்லை. இடத்துக்கு இடம் நிலவின் மண்ணின் கலவை மாறுபடுவதால், நிலவின் இயற்கையான பன்முகத்தன்மையை இயந்திரம் கையாள்வதை உறுதிசெய்ய DSEL குழு பல்வேறு உருவகப்படுத்தப்பட்ட ரெகோலித் மாதிரிகளை உருவாக்கியது. சூரிய ஆற்றலைத் திறம்படச் செலுத்தி ஒருமுகப்படுத்துவதும் மற்றொரு பெரிய சவாலாக இருந்தது. இதற்குப் பிரதிபலிப்பான் மற்றும் ஒளியிழை அமைப்புகள் இரண்டிலும் துல்லியமான பொறியியல் தேவைப்பட்டது. உருவகப்படுத்தப்பட்ட நிலவு மண் மற்றும் செயற்கை சூரிய ஒளியைக் கொண்டு நடத்தப்பட்ட விரிவான ஆய்வகச் சோதனைகள், தேவையான வலிமையும் நீடித்த தன்மையும் கொண்ட செங்கற்களை இந்தச் செயல்முறை நம்பகமாகத் தயாரிக்க முடியும் என்பதை உறுதிப்படுத்தின.

நிலவின் ரெகோலித்தைப் பயன்படுத்தி ஏன் கட்ட வேண்டும்?

பூமியிலிருந்து நிலவுக்கு கட்டுமானப் பொருட்களைக் கொண்டுசெல்வது தாங்க முடியாத அளவுக்குச் செலவு மிகுந்ததும், தளவாட ரீதியாகச் சிக்கலானதுமாகும். விண்வெளிக்குச் செலுத்தப்படும் ஒவ்வொரு கிலோகிராமும் கணிசமான செலவையும் இடரையும் சேர்க்கிறது. உள்ளூர் பொருட்களைப் பயன்படுத்தும் உத்தி எனப்படும் இடத்திலேயே வளங்களைப் பயன்படுத்துதல் (ISRU) மூலம், விண்வெளி அமைப்புகள் திட்டச் செலவுகளைப் பெருமளவில் குறைத்து, நீண்டகால நிலவு குடியிருப்புகளின் சாத்தியத்தை அதிகரிக்க முடியும்.

நிலவின் மேற்பரப்பை மூடியுள்ள நுண்ணிய, தூள் போன்ற மண்ணான ரெகோலித் ஏராளமாகக் கிடைக்கிறது; அதை உருக்கும்போது திடமான கட்டமைப்புகளாக வடிவமைக்க முடியும். எந்தச் சேர்க்கைப் பொருட்களும் இறக்குமதி செய்யப்பட்ட பொருட்களும் இன்றி ரெகோலித்தைப் பயன்படுத்தும் சீன இயந்திரத்தின் திறன், ISRU தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு பெரிய முன்னேற்றமாகும்.

முன்மாதிரிகளிலிருந்து நிலவு நகரங்கள் வரை: சோதனைகளும் எதிர்காலத் திட்டங்களும்

இந்தத் தொழில்நுட்பத்தை நிலவில் பயன்படுத்துவதற்கு முன்பு, செங்கற்களின் செயல்திறனைச் சீன விஞ்ஞானிகள் விண்வெளியில் கடுமையாகச் சோதித்து வருகின்றனர். 2024 நவம்பரில், உருவகப்படுத்தப்பட்ட நிலவுச் செங்கற்கள் தியான்சோ-8 சரக்குக் கலம் மூலம் சீனாவின் தியான்கோங் விண்வெளி நிலையத்துக்குக் கொண்டுசெல்லப்பட்டன. விண்வெளியின் கடுமையான நிலைமைகளான அதீத வெப்பநிலை மாற்றங்கள், கதிர்வீச்சு மற்றும் நுண் ஈர்ப்புக்கு விண்வெளி வீரர்கள் இந்தச் செங்கற்களை உட்படுத்தி, அவற்றின் இயந்திர வலிமை, வெப்ப எதிர்ப்புத் திறன், கதிர்வீச்சுத் தடுப்புத் திறன் ஆகியவற்றை மதிப்பிடுவார்கள்.

நிலவில் கட்டுமானம் செய்வதற்கு இந்தச் செங்கற்கள் ஏற்றவை என்பதை உறுதிப்படுத்த இந்தச் சோதனைகள் முக்கியமானவை. சோதனைகள் வெற்றி பெற்றால், அடுத்த கட்டமாகச் செங்கல் தயாரிப்பு இயந்திரத்தை ரோபோ கட்டுமான அமைப்புகளுடன் ஒருங்கிணைத்து, நிலவு உள்கட்டமைப்பைத் தானியக்க முறையில் பெரிய அளவில் அமைக்கத் திட்டமிடப்பட்டுள்ளது. இலக்கு லட்சியமானது: ரோபோக்களின் அணிகள் பெருமளவில் செங்கற்களைத் தயாரித்து, அவற்றை ஒன்றுசேர்த்து சாலைகள், தரையிறங்கும் தளங்கள், வாழிடக் கூறுகளுக்கான பாதுகாப்பு வெளிக்கூடுகள் ஆகியவற்றை உருவாக்கும். இது நிரந்தர நிலவு தளங்களுக்கும் இறுதியில் முழுமையான நிலவு நகரங்களுக்கும் அடித்தளமிடும்.

வரம்புகளும் பொறியியல் தீர்வுகளும்

இந்தச் செங்கற்கள் அடர்த்தியாகவும் உறுதியாகவும் இருந்தாலும், நிலவின் வெற்றிடத்திலும் குறைந்த ஈர்ப்பிலும் உள்ளக வளிமண்டல அழுத்தத்தைத் தக்கவைக்க முடியாது. அதற்குப் பதிலாக, உறுதியான அல்லது ஊதிப் பெரிதாக்கக்கூடிய கூறுகளால் செய்யப்பட்ட அழுத்தம் தாங்கும் வாழிடங்களின் வெளிப்புறப் பாதுகாப்பு அடுக்குகளாக அவை பயன்படுவதற்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. அடுக்கு முறையிலான இந்த அணுகுமுறை பல நன்மைகளை வழங்குகிறது:

• கதிர்வீச்சுத் தடுப்பு: தீங்கு விளைவிக்கும் அண்டக் கதிர்கள் மற்றும் சூரியக் கதிர்வீச்சிலிருந்து செங்கற்கள் முக்கியமான பாதுகாப்பை வழங்குகின்றன.
• நுண்விண்கல் தாக்குதலிலிருந்து பாதுகாப்பு: அடர்த்தியான வெளிப்புறக் கூடு, அதிக வேகத்தில் மோதும் நுண்விண்கற்களிலிருந்து வாழிடங்களைப் பாதுகாக்க உதவுகிறது.
• வெப்பக் காப்பு: நிலவின் மேற்பரப்பில் ஏற்படும் கடுமையான வெப்பநிலை மாற்றங்களைக் கட்டுப்படுத்த செங்கற்கள் உதவுகின்றன. அங்கு இரவில் வெப்பநிலை -173°C ஆகவும் பகலில் 127°C ஆகவும் இருக்கலாம்.

சீனாவின் விரிவான நிலவுத் திட்டங்கள்

நிலவுச் செங்கல் இயந்திரம் என்பது நிலவு ஆய்வு மற்றும் குடியேற்றத்துக்கான சீனாவின் விரிவான திட்டத்தின் ஒரு பகுதிதான். சீன தேசிய விண்வெளி நிர்வாகம் (CNSA), அன்ஹுய் மாகாண அரசு மற்றும் சீன அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகம் இணைந்து நிறுவிய தேசிய ஆய்வு மையமான DSEL, ஆழ்வெளித் தொழில்நுட்ப மேம்பாட்டில் முன்னணியில் உள்ளது. நிலவு மற்றும் செவ்வாய் பயணங்களுக்கான ஆற்றல் சேகரிப்பு, நீர் பிரித்தெடுத்தல், உள்கட்டமைப்புத் திட்டமிடல் உள்ளிட்ட துறைகளுக்கும் அதன் கவனம் விரிவடைகிறது.

சீனாவின் சர்வதேச நிலவு ஆராய்ச்சி நிலைய (ILRS) திட்டம் இந்த லட்சியங்களுக்கு ஓர் எடுத்துக்காட்டு. இரண்டு கட்டங்களாகத் திட்டமிடப்பட்டுள்ள ILRS, 2035ஆம் ஆண்டுக்குள் நிலவின் தென் துருவத்தில் அடிப்படை ஆய்வு நிலையத்தை நிறுவவும், 2040களில் அதை விரிவுபடுத்தவும் இலக்கு கொண்டுள்ளது. 2025 ஏப்ரல் நிலவரப்படி, 17 நாடுகளும் 50-க்கும் மேற்பட்ட சர்வதேச ஆய்வு நிறுவனங்களும் ILRS முன்னெடுப்பில் இணைந்துள்ளன. இது நிலவு ஆய்வில் உலகளாவிய ஆர்வம் அதிகரித்து வருவதைப் பிரதிபலிக்கிறது.

தானியக்கக் கட்டுமானமும் ரோபோ ஒருங்கிணைப்பும்

நிலவுக் கட்டுமானத்துக்கு தானியக்க ரோபோக்களைப் பயன்படுத்துவதே சீனாவின் தொலைநோக்குப் பார்வையின் மையமாகும். செங்கல் தயாரிப்பு இயந்திரம், செங்கற்களைப் பெருமளவில் தயாரித்து, எடுத்துச் சென்று, தொகுதிக் கட்டமைப்புகளாக ஒன்றுசேர்க்கக்கூடிய ரோபோ அமைப்புகளுடன் இணைந்து செயல்படும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த அணுகுமுறை நிலவின் அபாயகரமான சூழலில் மனித உழைப்பின் தேவையைக் குறைத்து, வேகமாகவும் பெரிய அளவிலும் கட்டுமானம் செய்ய உதவுகிறது.

இந்தத் திட்டத்தின் மூத்த பொறியாளரான யாங் ஹொங்லுன், விரிவான நோக்கத்தை இவ்வாறு விளக்கினார்:

நிலவின் மேற்பரப்பில் முழுமையாகத் தானியக்கக் கட்டுமானச் செயல்முறையை உருவாக்குவதே எங்கள் இலக்கு. அதில், உள்ளூர் வளங்களையும் சூரிய ஆற்றலையும் மட்டுமே பயன்படுத்தி ரோபோக்கள் கட்டுமானத் தொகுதிகளைத் தயாரித்து ஒன்றுசேர்க்கும். இது நிலவில் மனிதர்கள் நிரந்தரமாகத் தங்குவதற்கு வழிவகுக்கும்.

உலகளாவிய பின்னணி: நிலவுக் கட்டுமானத்துக்கான போட்டி

நிலவுக் கட்டுமானத் தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்குவதில் சீனா மட்டும் ஈடுபடவில்லை. அமெரிக்காவும் நாசாவின் ஆர்டெமிஸ் திட்டத்தின் மூலம், வாழிடங்கள் மற்றும் உள்கட்டமைப்புகளை உருவாக்க நிலவின் ரெகோலித்தைப் பயன்படுத்தும் முறைகளை உருவாக்கி வருகிறது. இருப்பினும், சீனாவின் விரைவான முன்னேற்றமும் சூரிய ஆற்றலில் இயங்கும் சேர்க்கை உற்பத்தி அமைப்பை வெற்றிகரமாகச் செயல்படுத்திக் காட்டியதும், இந்தத் துறையில் அதை முன்னணியில் நிறுத்தியுள்ளன.

பிற சீன ஆய்வுக் குழுக்கள், ரெகோலித்தை ஒன்றாகப் பிணைக்கப் பிணைப்புப் பொருட்களைப் பயன்படுத்துதல் அல்லது ரோபோ கொத்தனார்களைக் கொண்டு நிலவு மண்ணைச் சூடேற்றி செங்கற்களாக மாற்றுதல் போன்ற மாற்று வழிகளையும் ஆராய்ந்துள்ளன. இயற்கையாக உள்ள நிலவின் சுரங்கங்களை (எரிமலைக் குழாய்கள்) தங்குமிடங்களாகப் பயன்படுத்தலாம் என்றும் சிலர் முன்மொழிந்துள்ளனர். இந்தப் பல்வேறு முயற்சிகள் ISRU-வின் மூலோபாய முக்கியத்துவத்தையும், நிலவில் தடம் பதிப்பதற்கான தீவிர சர்வதேசப் போட்டியையும் எடுத்துக்காட்டுகின்றன.

விண்வெளிக் கொள்கை மற்றும் ஆய்வுக்கான விளைவுகள்

நிலவில் நிரந்தரமாகத் தங்குவது தொழில்நுட்பச் சவால் மட்டுமல்ல; அதற்குப் புவிசார் அரசியல் மற்றும் அறிவியல் சார்ந்த விளைவுகளும் உள்ளன. நிலையான நிலவு தளத்தை முதலில் கட்டும் நாடு, விண்வெளியில் வளங்களைப் பயன்படுத்துதல், நிர்வாகம் மற்றும் சர்வதேச ஒத்துழைப்பு ஆகியவற்றுக்கு முக்கியமான முன்னுதாரணங்களை உருவாக்கக்கூடும். மேலும் பல நாடுகளும் அமைப்புகளும் நிலவுத் திட்டங்களில் இணைவதால், ஒத்துழைப்புக்கும் போட்டிக்கும் புதிய களமாக நிலவு மாறி வருகிறது.

நிலவைத் தாண்டி: நிலையான விண்வெளிக் குடியேற்றத்தை நோக்கி

சீனாவின் நிலவுச் செங்கல் இயந்திரத்தின் பின்னணியில் உள்ள கொள்கைகள் நிலவைத் தாண்டியும் பயன்படக்கூடும். சூரிய ஆற்றலில் இயங்கும், உள்ளூரிலேயே உற்பத்தி செய்யும் இதே நுட்பங்களைச் செவ்வாய் மற்றும் பிற விண்பொருள்களுக்கும் ஏற்ப மாற்றலாம்; அங்கு பூமியிலிருந்து பொருட்களைக் கொண்டுசெல்வது இன்னும் அதிகச் செலவுடையதாக இருக்கும். உள்ளூர் வளங்களையும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலையும் பயன்படுத்துவதன் மூலம், எதிர்கால விண்வெளிப் பயணங்கள் அதிக தற்சார்பை அடைந்து, சூரியக் குடும்பத்தில் நிலையான குடியேற்றத்துக்கு வழிவகுக்கலாம்.

மேலும், உயர் வெப்பநிலை சூரியக் குவிப்பு, தானியக்க 3D அச்சிடுதல், ரோபோ ஒன்றுசேர்ப்பு போன்ற நிலவுக் கட்டுமானத்துக்காக உருவாக்கப்படும் தொழில்நுட்பங்கள் பூமியிலும் பயன்படக்கூடும்; குறிப்பாகத் தொலைதூர அல்லது வளங்கள் குறைந்த சூழல்களில்.

சுருக்கமாக

• சீன விஞ்ஞானிகள், சூரிய ஒளியையும் உள்ளூர் வளங்களையும் மட்டுமே பயன்படுத்தி நிலவு மண்ணை வலுவான கட்டுமானச் செங்கற்களாக மாற்றும் சூரிய ஆற்றலில் இயங்கும் இயந்திரத்தை உருவாக்கியுள்ளனர்.
• பரவளைய பிரதிபலிப்பானும் ஒளியிழைகளும் சூரிய ஆற்றலைக் குவித்து, ரெகோலித்தை 1,300°C-க்கும் அதிகமான வெப்பத்தில் உருக்கி, 3D அச்சிடுதல் மூலம் வடிவமைக்க இந்தத் தொழில்நுட்பம் உதவுகிறது.
• தயாரிக்கப்படும் செங்கற்கள் அடர்த்தியாகவும் உறுதியாகவும் உள்ளன. சாலைகள், மேடைகள், நிலவு வாழிடங்களுக்கான பாதுகாப்பு வெளிக்கூடுகள் ஆகியவற்றுக்கு அவை ஏற்றவை; ஆனால் அவற்றால் மட்டுமே உள்ளக அழுத்தத்தைத் தக்கவைக்க முடியாது.
• நீடித்த தன்மையையும் நிலவின் நிலைமைகளுக்கு அவை ஏற்றவையா என்பதையும் மதிப்பிட, உருவகப்படுத்தப்பட்ட செங்கற்கள் சீனாவின் தியான்கோங் விண்வெளி நிலையத்தில் சோதிக்கப்படுகின்றன.
• நிலவில் மனிதர்கள் நிரந்தரமாகத் தங்குவதற்கு உதவும், தானியக்க முறையில் ரோபோக்களால் ஒன்றுசேர்க்கப்படும் உள்கட்டமைப்பை உருவாக்கும் சீனாவின் விரிவான திட்டத்தின் ஒரு பகுதியாக இந்தப் புதுமை உள்ளது.
• இடத்திலேயே வளங்களைப் பயன்படுத்துதல் (ISRU) துறையில் சீனாவின் முன்னேற்றம், நிலவுக் கட்டுமானத்துக்கான உலகளாவிய போட்டியில் அதை முன்னணியில் நிறுத்துகிறது. இது எதிர்காலச் செவ்வாய் பயணங்களுக்கும் நிலையான விண்வெளிக் குடியேற்றத்துக்கும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.