அறிவியல் கட்டுரை: விண்வெளியில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் எரிபொருள் தயாரித்த சீனா – ஏற்காடு இளங்கோ

“விண்வெளியில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் எரிபொருள் தயாரித்த சீனா” அறிவியல் கட்டுரை

பூமியில் காற்று இருக்கிறது. ஆகவே நாம் தொடர்ந்து சுவாசிக்க ஆக்ஸிஜன் கிடைக்கிறது. நாம் ஆக்ஸிஜனை உள்ளெழுத்து கார்பன் டை ஆக்சைடை வெளியிடுகிறோம். தாவரங்கள் பகல் பொழுதில் ஒளிச்சேர்க்கையின் மூலம் உணவு தயாரிக்கிறது. இந்த செயல்பாட்டின் போது தாவரங்கள் கார்பன் டை ஆக்சைடை எடுத்துக் கொண்டு ஆக்ஸிஜனை வெளியிடுகிறது. இப்படி ஒரு சுழற்சி தொடர்ந்து நடந்து கொண்டே இருக்கிறது.

பூமியில் உயிர்கள் நிலைத்து வாழ்வதற்கு ஆக்ஸிஜன் இன்றியமையாதது. மேலும் இது ஜவுளி உற்பத்தி, எஃகு தயாரிப்பு, கழிவுநீர் சுத்திகரிப்பு, உலோகம் வெட்டுதல் மற்றும் வெட்டுதல் போன்ற பல்வேறு தொழில் துறைகளில் பயன்படுகிறது. ராக்கெட்டின் உந்துவிசைக்கு திரவ ஆக்ஸிஜன் முக்கிய எரிபொருளாக இருக்கிறது. மருத்துவ சிகிச்சை, விமானங்கள், நீர்மூழ்கிக் கப்பல்கள், விண்வெளிப் பயணம் மற்றும் நீச்சலில் உள்ள உயிர் காக்கும் அமைப்புகள் ஆகியவற்றில் ஆக்ஸிஜன் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

விண்வெளி

பூமியில் மனிதர்கள் சுவாசிப்பதற்கு காற்று உள்ளது. ஆனால் விண்வெளியில் காற்று கிடையாது. விண்வெளி என்பது உண்மையில் ஒரு வெற்றிடம் ஆகும். அதாவது 99.99 சதவீதம் வெறுமையாக உள்ளது. மீதி 0.01 சதவீதம் மட்டுமே ஹைட்ரஜன், ஹீலியம் மற்றும் தூசி துகள்களைக் கொண்டுள்ளது. அது கோள்களுக்கும், நட்சத்திரங்களுக்கும் இடையில் மிகக் குறைந்த அடர்த்தியில், சிதறி உள்ளது.

பூமியின் வளிமண்டலத்தின் பெரும்பகுதியை அதன் மேற்பரப்பிற்கு அருகில் வைத்திருக்க புவியீர்ப்பு விசை உதவுகிறது. உயரம் அதிகரிக்க, அதிகரிக்க புவியீர்ப்பு விசையின் ஈர்ப்பு விசை படிப்படியாகக் குறைகிறது. இதனால் காற்று மூலக்கூறுகள் விலகிச் செல்கின்றன. அவை 100 கிலோ மீட்டருக்கு அப்பால் முழுவதும் இல்லாமல் போகின்றன.

விண்வெளி வாழ்க்கை

மனித விண்வெளிப் பயணம் என்பது 1961 ஆம் ஆண்டில் தொடங்கியது. பெரும்பாலான விண்கலங்கள் தங்களுக்கு தேவையான ஆக்ஸிஜனை தாங்களே எடுத்துச் செல்கின்றன. இந்த விண்கலங்களின் பயணங்கள் சில நாட்கள் முதல் இரண்டு வாரங்கள் மட்டுமே நீடிக்கின்றன. ஆனால் விண்வெளி நிலையங்கள் நீண்ட காலம் விண்வெளி ஆராய்ச்சிக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

சர்வதேச விண்வெளி நிலையம் (ISS) 1998 ஆம் ஆண்டு முதல் பூமியின் சுற்றுப்பாதையில் உள்ளது. அங்கு விண்வெளி வீரர்கள் தங்கி ஆய்வுகளைச் செய்து வருகின்றனர். விண்வெளி உடை, பாதுகாப்பு உபகரணங்கள் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் இல்லாமல் விண்வெளியில் மனித வாழ்வு சாத்தியம் இல்லை. ஆக்ஸிஜன் இல்லாமல் விண்வெளி நிலையத்தில் சுவாசிக்கவோ, தங்கள் கடமைகளைச் செய்யவோ முடியாது. ஆகவே விண்வெளியில் ஆக்சிஜனை உற்பத்தி செய்கின்றனர்.

ஆக்ஸிஜன் உருவாக்கம்

விண்வெளியில் ஆக்ஸிஜனை உருவாக்க பல்வேறு முறைகளைப் பின்பற்றுகின்றனர். ஆக்ஸிஜன் ஜெனரேட்டர்கள், அழுத்தப்பட்ட ஆக்சிஜன் தொட்டிகள் மற்றும் திட எரிபொருள் ஜெனரேட்டர்கள் ஆகிய வழிகளில் ஆக்ஸிஜனை உருவாக்க முடியும். சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்தில் காற்றை மறுசுழற்சி செய்வதற்காக சுற்றுச்சூழல் கட்டுப்பாடு மற்றும் உயிர் ஆதரவு அமைப்பு (ECLSS) பயன்படுத்துகிறது. இது மின்னாற்பகுப்பு (Electrolysis) மூலம் நீரை ஆக்ஸிஜனாகப் பிரிக்கிறது.

விண்வெளி நிலையத்தின் சூரியத் தகடுகளில் இருந்து வரும் மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்தி, மின்னாற்பகுப்பு முறையில் நீரை, ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் வாயுவாகப் பிரிக்கப்படுகிறது. பிறகு ஆக்ஸிஜன் விண்வெளி நிலையத்தின் உள்ளே சுழற்சி செய்யப்படுகிறது. எஞ்சிய ஹைட்ரஜன் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடை மீண்டும் தண்ணீராக மாற்றும் அமைப்பு (Sabtier System) மூலம் நீராக மாற்றப்படுகிறது. மேலும் மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட நீர் மற்றும் கழிவு நீரிலிருந்து தொடர்ந்து ஆக்ஸிஜன் உருவாக்கப்படுகிறது.

பூமியிலிருந்தும் விண்வெளி நிலையத்திற்கு ஆக்சிஜன் கொண்டு வரப்படுகிறது. மனித விண்கலங்கள் மற்றும் தானியங்கி சுமை பரிமாற்ற விண்கலங்கள் ஆகியவை விண்வெளி நிலையத்திற்கு வந்து சேரும் போது, ஆக்ஸிஜன் அழுத்தப்பட்ட தொட்டிகளுக்குள் செலுத்தப்படுகிறது. பின்னர் அது நிலையத்தின் உள்ளே சுழற்சி செய்யப்படுகிறது.

அவசரகாலப் பயன்பாட்டிற்காக ஆக்சிஜன் ஜெனரேட்டர்களைப் பயன்படுத்தி ஆக்ஸிஜன் உருவாக்கப்படுகிறது. இந்தக் கருவிகள் சோடியம் குளோரைடு அல்லது லித்தியம் பெர்குளோரேட் போன்ற பிற சேர்மங்களைப் பயன்படுத்தி வேதிவினைகள் மூலம் ஆக்ஸிஜனை உருவாக்குகிறது. இந்த வினைகளின் மூலம் உருவாகும் ஆக்ஸிஜன் ஒரு துணை விளைபொருளாக விண்வெளி வீரர்கள் சேமித்துப் பயன்படுத்துகின்றனர்.

சீனா

சீனாவின் விண்வெளி நிலையம் தியாங்காங் (Tiangong) ஆகும். இது 2021 ஆம் ஆண்டு முதல் பூமியைச் சுற்றி வருகிறது. இது ஒரு நிரந்தர ஆட்கள் தங்கும் விண்வெளி நிலையம் ஆகும். இது தாழ் புவி சுற்றுப் பாதையில் சுமார் 400 முதல் 450 கிலோமீட்டர் உயரத்தில் அமைந்துள்ளது. இது நவீன வடிவமைப்பில் மூன்று பேர் கொண்ட குழுவுடன் இயங்குகிறது. இந்த விண்வெளி நிலையம் சீனாவின் ஒரு முக்கிய, நீண்ட கால தேசிய ஆய்வாகமாகச் செயல்படுகிறது.

தியாங்காங் விண்வெளி நிலையத்திற்கு ஷென்சோ-19 (Shenzho-19) என்ற விண்கலம் 2024 ஆம் ஆண்டு அக்டோபர் 29 அன்று ஏவப்பட்டது. இது 2025 ஆம் ஆண்டு ஏப்ரல் 30 அன்று பூமிக்குத் திரும்பியது. இது 14 ஆவது மனித விண்வெளிப் பயணமாகும். இதில் காய் சூஷே, சாங் லிங்டாங் மற்றும் வாங் ஹாஸ் ஆகிய 3 விண்வெளி வீரர்கள் பயணம் செய்தனர். வாங் ஹாஸ் என்பவர் விண்வெளிக்குச் சென்ற சீனாவின் மூன்றாவது பெண் வீரர் ஆவார். இவர்கள் ஆறு மாதம் தங்கி ஆய்வுகளை மேற்கொண்டனர்.

ஆக்ஸிஜன் தயாரிப்பு

சீனாவின் விண்வெளி நிலையத்திற்குச் சென்ற இந்தக் குழுவினர், மின்னாற்பகுப்பு மூலம் ஆக்ஸிஜன் தயாரிக்கும் முறைக்கு மாற்றாக வேறொரு புதிய பரிசோதனையை மேற்கொண்டனர். தாவரங்கள் சூரிய ஒளி, தண்ணீர் மற்றும் கார்பன் டை ஆக்சைடு ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி குளுக்கோஸ் மற்றும் ஆக்ஸிஜனைத் தயாரிக்கிறது. இந்த முறைக்கு ஒளிச்சேர்க்கை என்று பெயர்.

இது இயற்கையில் நடைபெறும் ஒரு தொழில்நுட்பம் ஆகும். இந்த அறிவியல் செயல்பாட்டை அடிப்படையாகக் கொண்டு செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை (Artificial Photosynthesis) முறையில் பல சோதனைகளை நடத்தினர். செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை என்பது இயற்கையான செயல்முறையை உயிரியல் ரீதியாகப் பின்பற்றும் ஒரு வேதியியல் செயல்முறையாகும். இது சூரிய ஒளியிலிருந்து ஆற்றலைப் பிடித்து, பின்னர் ஒரு எரிபொருளை, குறிப்பாக ஒரு சூரிய எரிபொருளை உற்பத்தி செய்வதன் மூலம் சேமிக்கும் எந்தவொரு திட்டத்தையும் குறிக்கிறது.

விண்வெளி வீரர்கள் குறைக்கடத்தி வினையூக்கிகள் பொருத்தப்பட்ட, இழுப்பறை வடிவிலான (Drawer-Shaped Device Equipped) ஒரு சிறப்பு சாதனத்தைப் பயன்படுத்தினர். இந்த சிறிய ஆய்வகத்திற்குள் அவர்கள் கார்பன்-டை-ஆக்சைடு மற்றும் நீரை பயன்படுத்தினர். அது “செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை”யின் ஒரு புதுமையான வடிவம் மூலம் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் எத்திலீனை உற்பத்தி செய்தது.

விண்வெளியில் முதல்முறையாக செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை என்னும் மிகவும் வலிமையான ஒரு தொழில்நுட்பத்தை விண்வெளி வீரர்கள் பயன்படுத்தினர். அது கார்பன் டை ஆக்சைடு மற்றும் நீரிலிருந்து சுவாசிக்கக் கூடிய ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஹைட்ரோகார்பன் எத்திலீனை உற்பத்தி செய்தது. இதில் ஆக்ஸிஜனுக்கு அடுத்து இரண்டாவது துணை விளைபொருளாக எத்திலீன் கிடைத்தது.
எத்திலீன் என்பது ராக்கெட் எரிபொருளுக்கான ஒரு மூலப் பொருள் ஆகும். எத்திலீனைப் பதப்படுத்தி ராக்கெட் எரிபொருளாக மாற்ற முடியும். விண்வெளி நிலையத்தில் செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கையைப் பயன்படுத்தி முதன்முறையாக ஆக்சிஜன் மற்றும் ராக்கெட் எரிபொருள் ஆகிய இரண்டையும் வெற்றிகரமாக சீனா வீரர்கள் உற்பத்தி செய்தனர். இது விண்வெளி வரலாற்றில் ஒரு புதிய சாதனையாகும்.

ஆற்றல்

விண்வெளி நிலையத்தில் உள்ள இழுப்பறை ஒன்றில் இந்த சோதனை 2025 ஆம் ஆண்டு ஜனவரி 18 அன்று நடைபெற்றது. இந்த அமைப்பு அறை வெப்பநிலை மற்றும் சாதாரண வளிமண்டல அழுத்தத்தில் இயங்கியது. இது ஒரு முக்கியமான முன்னேற்றம் ஆகும். ஏனெனில் இது பொதுவாக உயர் வெப்பநிலை அல்லது உயர் அழுத்த வேதியியல் தொகுப்புடன் தொடர்புடைய பெரும் ஆற்றல் தேவைகளைக் கணிசமாகக் குறைக்கிறது.

சர்வதேச விண்வெளி நிலையம் மின்னாற்பகுப்பு முறையைச் சார்ந்துள்ளது. இந்த முறையில் ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி செய்ய அதிக ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது. ஆனால் இதற்கு மாறாக சீனாவின் செயற்கை ஒளிச்சேர்க்கை அமைப்புக்கு மிகக் குறைந்த ஆற்றலே தேவைப்படுகிறது. எனவே இது நீண்ட தூரப் பயணங்களுக்கு மிகவும் பொருத்தமானதாக அமைகிறது.

எரிபொருள் நிரப்புதல்

ஷிஜியான்-25 (Shijian-25) என்ற செயற்கைக்கோளை 2025 ஆம் ஆண்டு ஜனவரி 6 அன்று சீனா விண்வெளியில் ஏவியது. இது பூமியின் சுற்றுப்பாதையில் எரிபொருள் நிரப்பும் பணியை மேற்கொண்டது. இது ஷிஜியான்-21 என்ற செயற்கைக்கோளுக்கு அருகில் சென்று அதற்கு எரிபொருளை நிரப்பியது. அது எந்த நாடும் சாதிக்காத ஒரு மகத்தான வரலாற்று சிறப்புமிக்க சாதனையாகும்.

தியாங்காங் விண்வெளி நிலையத்தில் எரிபொருள் தயாரிக்க முடிகிறது. பூமியின் சுற்றுப் பாதையில் எரிபொருள் நிரப்பும் பணியும் வெற்றிகரமாக நடந்து முடிந்துள்ளது. ஆகவே விண்வெளி நிலையம், செயற்கை கோள்களுக்கான எரிபொருள் சேமிப்பு நிலையமாகச் செயல்படும் ஒரு சூழல் உருவாகியுள்ளது.

நீண்டகாலம் தங்குதல்

விண்வெளிப் பயணத்தின் இரண்டு மிகப்பெரிய சவால்களான சுவாசிக்கக் கூடிய காற்று மற்றும் உந்து விசைக்கான எரிபொருள் ஆகியவற்றை சீனா விண்வெளியில் தயாரித்து விட்டது. ஆகவே பூமிக்கு அப்பால் மனிதர்கள் நீண்ட காலம் தங்குவதற்கு இது வழிவகுக்கிறது. மேலும் சந்திரன் மற்றும் செவ்வாய் போன்ற பயணங்களில் விண்வெளி வீரர்களுக்கு ஆதரவு அளிப்பதே இந்தத் தொழில்நுட்பத்தின் நோக்கமாக உள்ளது.

இது விண்வெளியில் ஒரு நிலையான சுழற்சியை உருவாக்குகிறது. இதில் கழிவான கார்பன் டை ஆக்சைட்டிலிருந்து ஆக்ஸிஜன் மற்றும் எரிபொருள் போன்ற வளங்களை உற்பத்தி செய்ய முடியும். இது பூமியிலிருந்து மீண்டும் ஆக்சிஜன் மற்றும் எரிபொருட்களை வழங்கும் பயணங்களின் தேவையைக் குறைக்கும். 2030 ஆம் ஆண்டுக்கு முன்னர் ஒரு சர்வதேச சந்திர ஆராய்ச்சி நிலையத்தை அமைத்து விண்வெளி வீரர்களை நிலவில் தரையிறக்க சீனா திட்டமிட்டுள்ளது. அதற்கு இந்தத் தொழில்நுட்பம் துணை புரியும் என நம்பப்படுகிறது.

📚 எழுதியவர்:

ஏற்காடு இளங்கோ

Reference

1.Wikipedia
2.Chinese Space Station Archives First Ever Oxygen and Rocket Fuel Production Using Artificial Photosynthesis – Tibi Puiu

******************************************************************************