Tech News: દેશની રાજધાની દિલ્હીમાં બેસીને, કોઈ વ્યક્તિ કોફી પૂરી કર્યા વિના દુબઈ પહોંચી શકે છે. જ્યારે આ કોઈ વિજ્ઞાન સાહિત્ય ફિલ્મનું દ્રશ્ય લાગે છે, ત્યારે વિશ્વભરના વૈજ્ઞાનિકો તેને વાસ્તવિકતા બનાવવા માટે કામ કરી રહ્યા છે. અમે હાઇપરસોનિક મુસાફરી (Hypersonic Travel) વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ – એક ફ્લાઇટ જે અવાજની ગતિ કરતા પાંચ ગણી ઝડપી હશે. આનો અર્થ એ છે કે દિલ્હીથી દુબઈની મુસાફરી તમારા મોબાઇલ ફોન પર બે કે ત્રણ રીલ જોવા જેટલો જ સમય લઈ શકે છે. પરંતુ વાર્તા ફક્ત ગતિ વિશે નથી. વાસ્તવિક પડકાર આગ, ગરમી અને દબાણમાં રહેલો છે જે આ ગતિએ વિમાનને હવામાં ઓગાળી શકે છે. હવે, વૈજ્ઞાનિકો આ અશક્ય લાગતા પડકારને શક્ય બનાવવા માટે પ્રયાસ કરી રહ્યા છે.
ખરેખર, વૈજ્ઞાનિકો સામાન્ય માણસ માટે હાઇપરસોનિક મુસાફરીને વાસ્તવિકતા બનાવવા માટે અથાક મહેનત કરી રહ્યા છે. જો સફળ થાય, તો તે વિશ્વભરમાં મુસાફરી કરવાની રીતને સંપૂર્ણપણે બદલી શકે છે. લાંબી ફ્લાઇટ્સમાં ભારે ઘટાડો થશે, કાર્ગો ડિલિવરી ઝડપી થશે, અને કટોકટી સહાય પહેલા કરતાં વધુ ઝડપથી પહોંચશે. અહેવાલો સૂચવે છે કે હાઇપરસોનિક મુસાફરી (Hypersonic Travel) ન્યૂ યોર્કથી લોસ એન્જલસ સુધીની આશરે 4,400 કિમીની મુસાફરીને ફક્ત 15 મિનિટમાં આવરી શકે છે.
વૈજ્ઞાનિકો માટે આ સ્વપ્નને વાસ્તવિકતામાં ફેરવવું સરળ નથી, તેમ છતાં જાપાને આ દિશામાં એક પગલું આગળ વધાર્યું છે. આનાથી વૈશ્વિક મુસાફરી પ્રણાલી સંપૂર્ણપણે બદલાઈ શકે છે. તેની રોજિંદા જીવન પર ઊંડી અસર પડશે. તો ચાલો જાણીએ કે હાઇપરસોનિક મુસાફરી (Hypersonic Travel) શું છે અને તેના પડકારો શું છે.
હાઇપરસોનિક મુસાફરી (Hypersonic Travel) શું છે?
થોડા દાયકા પહેલા, કોનકોર્ડ વિમાનોને વિશ્વની સૌથી ઝડપી પેસેન્જર ફ્લાઇટ્સમાં ગણવામાં આવતા હતા. આ વિમાનો મેક 2 ની ઝડપે ઉડી શકતા હતા, જે ધ્વનિની ગતિ કરતા લગભગ બમણી હતી. ઓરડાના તાપમાને સૂકી હવામાં ધ્વનિની ગતિ આશરે 1,225 કિમી/કલાક (અથવા આશરે 343 મીટર પ્રતિ સેકન્ડ) છે. આ ઝડપે, ધ્વનિ 1 કિલોમીટર મુસાફરી કરવામાં લગભગ 2.9 સેકન્ડ લે છે. પરંતુ હાઇપરસોનિક ઉડાન (Hypersonic Travel) તેનાથી ઘણી વધારે છે. જ્યારે વિમાનની ગતિ મેક 5 કે તેથી વધુ પહોંચે છે, એટલે કે ધ્વનિની ગતિ કરતા ઓછામાં ઓછી પાંચ ગણી હોય છે ત્યારે તેને હાઇપરસોનિક માનવામાં આવે છે.
મૅક 1 થી મૅક 5 ની ગતિ
આટલી ઊંચી ઝડપે ઉડવું અત્યંત મુશ્કેલ છે. જ્યારે કોઈ વિમાન આટલી ઊંચી ઝડપે હવામાં કાપ મૂકે છે, ત્યારે તેની સામેની હવા ભારે દબાણ બનાવે છે. આનાથી જબરદસ્ત ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે, જે 1900 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી પહોંચી શકે છે. આ તાપમાન એટલું ઊંચું છે કે તે વિમાનના શરીર, એન્જિન અને અન્ય ઘટકોને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે. વધુમાં, તકનીકી ખામીની ઉચ્ચ સંભાવના છે.
સૌથી મોટો પડકાર શું છે?
વિજ્ઞાનીઓ સામે સૌથી મોટો પ્રશ્ન એ છે કે આવી ગરમી અને ઊંચી ઝડપે વિમાનને કેવી રીતે સુરક્ષિત રાખવું. સામાન્ય જેટ એન્જિન ટેકઓફ કરતા પહેલા હવાને ધીમું કરે છે, પરંતુ હાઇપરસોનિક (Hypersonic Travel) ઝડપે આ શક્ય નથી. આ કારણોસર, વૈજ્ઞાનિકો સ્ક્રેમજેટ એન્જિન પર કામ કરી રહ્યા છે, જેમાં એન્જિનની અંદર પણ સુપરસોનિક ઝડપે હવા વહેતી રહે છે.
પરંતુ ફક્ત ઝડપી એન્જિન વિકસાવવાનું પૂરતું નથી. આવી ઝડપે, હવાનો પ્રવાહ અસ્થિર બની જાય છે. આ અસ્થિર હવાનો પ્રવાહ વિમાન નિયંત્રણ સાથે ચેડા કરી શકે છે. વૈજ્ઞાનિકો હવે એવા એન્જિન વિકસાવવા માટે પ્રયત્નશીલ છે જે સ્થિર રહી શકે, યોગ્ય રીતે કાર્ય કરી શકે અને વિમાનને સુરક્ષિત રાખી શકે.
હાયપરસોનિક મુસાફરી વિમાનના શરીર પર ભારે દબાણ લાવે છે. તેથી, વૈજ્ઞાનિકોને એવી સામગ્રી વિકસાવવાની જરૂર છે જે મજબૂત અને હલકી બંને હોય. સમસ્યા એ છે કે મજબૂત સામગ્રી ઘણીવાર ભારે હોય છે, અને વધુ વજન વિમાનની ગતિ ઘટાડે છે. આ જ કારણ છે કે વૈજ્ઞાનિકો સતત નવી સામગ્રી અને તકનીકો શોધી રહ્યા છે. તેમને એક સંતુલન બનાવવું પડશે જે વિમાનને મજબૂત રાખે અને તેની ગતિ ઘટાડે નહીં.
પરીક્ષણ પણ સરળ નથી
હાયપરસોનિક તકનીકનું પરીક્ષણ પણ વૈજ્ઞાનિકો માટે એક મહત્વપૂર્ણ પડકાર ઉભો કરે છે. સામાન્ય વિમાનોનું પરીક્ષણ કરવા માટે પવન ટનલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, પરંતુ હાઇપરસોનિક (Hypersonic Travel) ફ્લાઇટ દરમિયાન બનાવેલા તાપમાન, દબાણ અને ગતિ એટલી ઊંચી હોય છે કે પરંપરાગત પવન ટનલ તેમનું સંપૂર્ણ અનુકરણ કરી શકતી નથી. જ્યારે વિશિષ્ટ સંશોધન સુવિધાઓ અસ્તિત્વમાં છે, ત્યારે તેઓ ફક્ત થોડીક સેકન્ડ માટે પરિસ્થિતિઓનું અનુકરણ કરી શકે છે. તેથી, વૈજ્ઞાનિકો હવે કમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશનનો આશરો લઈ રહ્યા છે. કમ્પ્યુટર મોડેલો અને વાસ્તવિક દુનિયાના પરીક્ષણોને જોડીને આ ટેકનોલોજીને આગળ વધારવામાં આવી રહી છે.
જાપાને એક મોટી સફળતા મેળવી છે
જાપાને આ દિશામાં એક મોટી સફળતા મેળવી છે. મૈનીચીના અહેવાલ મુજબ, જાપાને મેક 5 અથવા ધ્વનિની ગતિ કરતા પાંચ ગણી ઝડપે ઉડવા માટે સક્ષમ વિમાન માટે રચાયેલ રેમજેટ એન્જિનનું ગ્રાઉન્ડ પરીક્ષણ સફળતાપૂર્વક હાથ ધર્યું છે. આ પરીક્ષણ હાઇપરસોનિક મુસાફરી (Hypersonic Travel) અને ફરીથી વાપરી શકાય તેવા અવકાશયાન ટેકનોલોજી માટે મહત્વપૂર્ણ માનવામાં આવે છે. આ પરીક્ષણ જાપાનની અવકાશ એજન્સી, JAXA દ્વારા વાસેડા યુનિવર્સિટી, ટોક્યો યુનિવર્સિટી અને કેઇઓ યુનિવર્સિટીના સહયોગથી હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. આ સમગ્ર પ્રયોગ મિયાગી પ્રીફેક્ચરમાં JAXA ના કાકુડા સ્પેસ સેન્ટર ખાતે થયો હતો.
વૈજ્ઞાનિકોએ એક વિશિષ્ટ રેમજેટ એન્જિન પરીક્ષણ સુવિધામાં લગભગ બે મીટર લાંબા પ્રાયોગિક વાહનને મેક 5 જેવી પરિસ્થિતિઓમાં આધીન કર્યું. વિમાન ઉડ્યું નહીં, પરંતુ અત્યંત ખતરનાક પરિસ્થિતિઓનો સફળતાપૂર્વક સામનો કર્યો. વાહનને વાસ્તવિક હાઇપરસોનિક ફ્લાઇટ દરમિયાન આવતી પરિસ્થિતિઓ જેવી જ પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરવો પડ્યો. હાઇપરસોનિક (Hypersonic Travel) ગતિએ, વિમાનની આસપાસનું તાપમાન આશરે 1000 ડિગ્રી સેલ્સિયસ (1832 ડિગ્રી ફેરનહીટ) સુધી પહોંચે છે. વિમાનના શરીર અને ધાતુના ભાગોને નુકસાન થતું અટકાવવા માટે, જાપાની વૈજ્ઞાનિકોએ આ પરીક્ષણમાં ખાસ ગરમી-પ્રતિરોધક સામગ્રી અને થર્મલ પ્રોટેક્શન કવચનો ઉપયોગ કર્યો. આ ટેકનોલોજીએ ખાતરી કરી કે વિમાન આ કૃત્રિમ અગ્નિ જેવા વાતાવરણમાં સુરક્ષિત રહે.
હાઇપરસોનિક વિમાન (Hypersonic Travel) માટે સૌથી મોટો પડકાર એન્જિન અને એરફ્રેમ વચ્ચે સંકલન છે. સામાન્ય વિમાનમાં, એન્જિનને અલગથી ડિઝાઇન અને ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે. જો કે, હાઇપરસોનિક (Hypersonic Travel) ઉડાનમાં, વિમાનનું શરીર અને એન્જિન એક જ સિસ્ટમ તરીકે કામ કરે છે. આનું કારણ એ છે કે વિમાનની આસપાસ વહેતી હવા સીધી એન્જિનમાં પ્રવેશ કરે છે, જે તેના પ્રદર્શનને અસર કરે છે. આ જ કારણ છે કે વિશ્વના ખૂબ ઓછા દેશો અદ્યતન હાઇપરસોનિક ટેકનોલોજી પર સતત કામ કરી શકે છે.
પરીક્ષણ કેવું હતું?
પરીક્ષણ દરમિયાન વિમાનની અંદરનું તાપમાન સામાન્ય રહ્યું. આનાથી વિમાનની ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ્સ અને નિયંત્રણ ઉપકરણોનું યોગ્ય કાર્ય સુનિશ્ચિત થયું. ભવિષ્યમાં વધુ સારી હાઇપરસોનિક (Hypersonic Travel) ડિઝાઇન વિકસાવવા માટે વૈજ્ઞાનિકોએ વિમાનની સપાટી પર બદલાતા તાપમાન વિતરણનું પણ માપન કર્યું. આ પરીક્ષણમાં હાઇડ્રોજન-ઇંધણવાળા રેમજેટ એન્જિનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. વૈજ્ઞાનિકોએ એન્જિનમાંથી નીકળતા એક્ઝોસ્ટ તાપમાનનો પણ અભ્યાસ કર્યો. ઉદ્દેશ્ય એ સમજવાનો હતો કે ભવિષ્યમાં હાઇપરસોનિક એન્જિન પર્યાવરણ પર કેવી અસર કરી શકે છે.
રેમજેટ એન્જિન શું છે?
સામાન્ય જેટ એન્જિનમાં, મોટા પંખા બ્લેડ હવા ખેંચે છે અને તેને સંકુચિત કરે છે. પરંતુ રેમજેટ એન્જિન સંપૂર્ણપણે અલગ તકનીકનો ઉપયોગ કરે છે. તેમાં કોઈ ગતિશીલ ભાગો નથી. આ એન્જિન આવતી હવાને સંકુચિત કરવા માટે તેની ઉચ્ચ ગતિનો ઉપયોગ કરે છે. પછી આ હવાને આંતરિક દહન પ્રક્રિયા શરૂ કરવા માટે બળતણ સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે. આ જ કારણ છે કે રેમજેટ એન્જિન ખૂબ જ ઊંચી ઝડપે વધુ અસરકારક હોય છે.
આ ચોક્કસ પરીક્ષણમાં, જાપાની વૈજ્ઞાનિકોએ હાઇડ્રોજન-ઇંધણવાળા રેમજેટ એન્જિનનો ઉપયોગ કર્યો કારણ કે હાઇડ્રોજન ઊંચા તાપમાને ખૂબ જ ઝડપથી બળે છે. તેથી, મેક 5 જેવી પરિસ્થિતિઓમાં સતત દહન જાળવવા માટે તેને શ્રેષ્ઠ બળતણ માનવામાં આવે છે.
હાઇપરસોનિક મુસાફરી (Hypersonic Travel) ફક્ત ઝડપથી ઉડાન ભરવા વિશે નથી. વાસ્તવિક પડકાર એ છે કે વિમાન આવી આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓનો સામનો કરી શકે. વૈજ્ઞાનિકોને એન્જિન, સામગ્રી, નિયંત્રણ પ્રણાલી અને સલામતી સહિત અનેક મુદ્દાઓ પર ધ્યાન આપવું પડી રહ્યું છે. નિષ્ણાતો માને છે કે જ્યારે માણસો 15 મિનિટમાં ન્યૂ યોર્કથી લોસ એન્જલસની મુસાફરી કરી શકશે, ત્યારે દુનિયા ક્યારેય પહેલા જેવી નહીં રહે. લાંબા અંતરની મુસાફરી અનંત ટૂંકી થશે, અને દુનિયા પહેલા કરતાં વધુ નજીક લાગશે.
