जबकि चंद्रमा से हीलियम -3 खनन भविष्य के ऊर्जा समाधानों के लिए अपार और रोमांचक संभावनाएं प्रस्तुत करता है, अभी तक यह एक जटिल और चुनौतीपूर्ण प्रयास है जिसमें महत्वपूर्ण तकनीकी, तार्किक, वित्तीय, कानूनी और नैतिक विचार आधारित अनुसंधान नहीं किया गया है।
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| Helium on Moon : Image Credit. Internet |
यह अवधारणा अभी भी काफी हद तक सैद्धांतिक है और इसे व्यावहारिक पैमाने पर लागू नहीं किया गया है। और यह माना जाता है कि बढ़ते चंद्रमा मिशन चंद्रमा पर हीलियम 3 की प्रचुर मात्रा में उपलब्धता के कारण हैं, आइए जानते हैं हीलियम 3 और चंद्रमा पर इसके खनन की संभावनाओं के बारे में
हीलियम 3 क्या है?
हीलियम-3 (He-3) एक रासायनिक तत्व, हीलियम का एक दुर्लभ आइसोटोप है। यह दो प्रोटॉन और एक न्यूट्रॉन से बना है, जिससे इसका कुल परमाणु द्रव्यमान 3 होता है। जबकि हीलियम के अधिक सामान्य आइसोटोप, हीलियम-4 (He-4) में दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन होते हैं, जो इसे थोड़ा भारी बनाते हैं।
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| Image Credit : Quora, Helium 3 |
हीलियम-3 पृथ्वी पर अपेक्षाकृत दुर्लभ है, लेकिन हीलियम के प्राकृतिक स्रोतों, जैसे कुछ प्राकृतिक गैस भंडार और खनिजों में एक ट्रेस तत्व के रूप में कम मात्रा में पाया जा सकता है। हालाँकि, माना जाता है कि हीलियम-3 की सबसे महत्वपूर्ण मात्रा चंद्रमा की सतह पर मौजूद है, जो लाखों वर्षों से सौर हवा द्वारा वहां जमा हुई है। हीलियम-3 ने कई संभावित अनुप्रयोगों के लिए रुचि पैदा की है।
परमाणु संलयन: हीलियम-3 को परमाणु संलयन के लिए एक संभावित ईंधन माना जाता है, एक ऐसी प्रक्रिया जिसमें दो परमाणु नाभिक मिलकर जबरदस्त मात्रा में ऊर्जा छोड़ते हैं। ड्यूटेरियम और ट्रिटियम जैसे पारंपरिक संलयन ईंधन के विपरीत, हीलियम -3 नाभिक का संलयन कम हानिकारक विकिरण और रेडियोधर्मी अपशिष्ट पैदा करता है। हालाँकि, आवश्यक उच्च तापमान और दबाव के कारण हीलियम-3 से जुड़ी व्यावहारिक संलयन प्रतिक्रियाओं को प्राप्त करना और बनाए रखना वर्तमान में चुनौतीपूर्ण है।
अंतरिक्ष प्रणोदन: हीलियम-3 को अंतरिक्ष अन्वेषण में उन्नत प्रणोदन प्रणालियों के लिए संभावित ईंधन के रूप में प्रस्तावित किया गया है। हीलियम-3 का संलयन कुशल और उच्च-जोर प्रणोदन उत्पन्न कर सकता है, जिससे हमारे सौर मंडल के भीतर तेजी से यात्रा संभव हो सकेगी।
न्यूट्रॉन का पता लगाना: हीलियम-3 का उपयोग कुछ न्यूट्रॉन का पता लगाने वाले उपकरणों में किया जाता है, जैसे कि परमाणु रिएक्टरों, सुरक्षा स्कैनर और अनुसंधान अनुप्रयोगों में नियोजित उपकरण। हीलियम-3 के अद्वितीय गुण इसे न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए उपयुक्त बनाते हैं, जो एक प्रकार के उपपरमाण्विक कण हैं।
मेडिकल इमेजिंग: कुछ चिकित्सा अनुप्रयोगों में, इमेजिंग गुणवत्ता में सुधार के लिए चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) में हीलियम -3 का उपयोग किया गया है।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि जबकि हीलियम -3 में विभिन्न क्षेत्रों में आशाजनक क्षमता है, वर्तमान में तकनीकी और व्यावहारिक चुनौतियाँ हैं जिन्हें बड़े पैमाने पर इन अनुप्रयोगों को संभव बनाने के लिए दूर करने की आवश्यकता है। इसके अतिरिक्त, पृथ्वी पर हीलियम-3 की कमी और चंद्रमा या अन्य स्रोतों से निष्कर्षण की जटिलताएँ भी महत्वपूर्ण बाधाएँ पैदा करती हैं।
May be one Reason for Moon missions : जीवाश्म ईंधन खत्म होने और वैश्विक ऊर्जा मांग बढ़ने के साथ, वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों की आवश्यकता स्पष्ट है। हीलियम-3 का उपयोग करके परमाणु संलयन एक समाधान हो सकता है। हीलियम-3 पृथ्वी पर एक दुर्लभ आइसोटोप है, लेकिन चंद्रमा पर यह प्रचुर मात्रा में है।
पूरे अंतरिक्ष समुदाय में चंद्र हीलियम-3 को अक्सर चंद्रमा पर लौटने का एक प्रमुख कारण बताया जाता है। चंद्र हीलियम-3 खनन की क्षमता के बावजूद, पूर्ण एंड-टू-एंड मिशन पर बहुत कम शोध किया गया है। यह सार डेल्फ़्ट यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी के छात्रों द्वारा किए गए व्यवहार्यता अध्ययन के परिणाम प्रस्तुत करता है। अध्ययन का लक्ष्य यह आकलन करना था कि क्या चंद्रमा पर हीलियम-3 का खनन करने और इसे पृथ्वी पर वापस लाने के लिए एक निरंतर एंड-टू-एंड मिशन भविष्य के ऊर्जा बाजार के लिए एक व्यवहार्य विकल्प है।
प्रतिनिधि एंड-टू-एंड मिशन के लिए निर्धारित आवश्यकताओं को वर्ष 2040 में वैश्विक ऊर्जा मांग का 10% प्रदान करना था। मिशन तत्वों को रूढ़िवादी और उपन्यास दोनों अवधारणाओं के बीच कई ट्रेड-ऑफ के साथ चुना गया है। प्रत्येक परिवहन खंड (एलईओ, स्थानांतरण, चंद्र सतह) के लिए एकाधिक वियुग्मित तत्वों वाला एक मिशन आर्किटेक्चर सबसे अच्छा विकल्प पाया गया। यह पाया गया कि सबसे महत्वपूर्ण तत्व चंद्र खनन कार्य ही है।
2040 में वैश्विक ऊर्जा मांग का 10% आपूर्ति करने के लिए प्रति वर्ष 200 टन हीलियम-3 की आवश्यकता होगी। चंद्र रेजोलिथ में 20 पीपीबी हीलियम-3 की आशावादी सांद्रता के आधार पर, परिणामी रेजोलिथ खनन दर 630 टन प्रति सेकंड होगी।
विस्कॉन्सिन विश्वविद्यालय के मार्क खनिक का उपयोग करने पर 1,700 से 2,000 हीलियम-3 खनन वाहनों की आवश्यकता होगी। यदि दिन और रात दोनों समय खनन किया जाए तो आवश्यक तापन शक्ति बढ़कर 39 गीगावॉट हो जाएगी। चंद्र संचालन के लिए परिणामी बिजली प्रणाली का द्रव्यमान 60,000 से 200,000 टन के क्रम में होगा। कक्षा स्थानांतरण के लिए तीन चंद्र आरोहण/उतरने वाले वाहनों और 22 निरंतर-जोर वाले वाहनों के बेड़े की आवश्यकता होगी।
मिशन तत्वों की लागत अपेक्षित जीवनकाल तक फैली हुई है। हीलियम-3 संलयन से परिणामी लाभ की गणना 2040 में अनुमानित न्यूनतम ऊर्जा मूल्य 30.4 यूरो/मेगावाट का उपयोग करके की गई थी। वार्षिक लागत 427.7 से 1,347.9 बिलियन यूरो के बीच है, वार्षिक अपेक्षित लाभ -724.0 से 260.0 बिलियन यूरो के बीच है।
मिशन के बड़े पैमाने के कारण, 2040 में वैश्विक ऊर्जा मांग का 0.1% और 1% प्रदान करने के लिए भी इसका मूल्यांकन किया गया है। 1% के लिए, वार्षिक लागत 45.6 से 140.3 बिलियन यूरो है और अपेक्षित वार्षिक लाभ -78.0 है। 23.1 बिलियन यूरो तक। 0.1% के लिए, वार्षिक लागत 7.7 से 20.5 बिलियन यूरो है। वार्षिक अपेक्षित मुनाफा -14.3 से -0.8 बिलियन यूरो है। व्यवहार्यता को तीन पहलुओं में संबोधित किया गया है।
तकनीकी रूप से यह मिशन बेहद चुनौतीपूर्ण और जटिल है। हालाँकि, अधिकांश आवश्यक प्रौद्योगिकियाँ मौजूद हैं या उचित समय अवधि के भीतर विकसित की जा सकती हैं। राजनीतिक और कानूनी दृष्टिकोण से, वर्तमान अंतर्राष्ट्रीय संधियाँ चंद्र खनन अभियान के लिए शायद ही कोई रूपरेखा प्रदान करती हैं।
वित्तीय रूप से, मिशन केवल सबसे अच्छे मामले में शुद्ध लाभ पैदा करता है, और केवल मध्यम से बड़े पैमाने के संचालन के लिए, जिसके लिए बहुत बड़े प्रारंभिक निवेश की आवश्यकता होती है।
चंद्र हीलियम-3 के उपयोग को संभव बनाने के लिए, आगे के शोध को खनन संचालन और संलयन संयंत्रों की लागत पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, क्योंकि उनका प्रभाव अन्य सभी मिशन तत्वों से कहीं अधिक है। फिर भी विभिन्न परिवहन अवधारणाओं की जांच की जा सकती है।
हीलियम-3 खनन से संबंधित कई – न केवल तकनीकी – चुनौतियों का अभी भी समाधान किया जाना बाकी है। हालांकि यह आगे की जांच के लिए केवल एक शुरुआती बिंदु है, यह अध्ययन दिखाता है कि, लोकप्रिय दावों के बावजूद, चंद्र हीलियम -3 2040 में वैश्विक ऊर्जा मांग का एक महत्वपूर्ण प्रतिशत प्रदान करने के लिए अनुपयुक्त है।