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प्रकाश गति के 75% पर इंटरस्टेलर सोलर सेल के सामने आई खिंचाव की समस्या

एक नए अध्ययन में पाया गया है कि इंटरस्टेलर सोलर सेल को तेज़ करने वाला वही लेज़र प्रकाश, सेल के प्रकाश गति का करीब 75% पार करते ही खिंचाव की तरह काम करने लगता है, जिससे प्रणोदन की क्षमता घटती है।

चरण दर चरण

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    लेज़र प्रकाश सेल को आगे धकेलता है

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    डॉप्लर प्रभाव धक्के को कमज़ोर करता है

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    75% प्रकाश गति पर विचलन दिखता है

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    बिखरा प्रकाश अब सेल को पीछे खींचता है

किसी दूसरे तारे तक व्यावहारिक समय में पहुंचने के लिए रासायनिक रॉकेटों से कहीं अधिक शक्तिशाली प्रणोदन चाहिए। इसके लिए प्रमुख विचारों में से एक है सोलर सेल — प्रकाश से धकेला जाने वाला एक बड़ा परावर्तक ढांचा। ऐसे सेल पर शक्तिशाली लेज़र केंद्रित किए जाएं, तो यह आज की प्रणोदन प्रणालियों से कहीं अधिक गति तक पहुंच सकता है। लेकिन एक नए अध्ययन में पाया गया है कि जब सेल पहले से ही बहुत तेज़ गति से यात्रा कर रहा हो, तो एक अप्रत्याशित समस्या सामने आती है।

हार्बिन इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के चाओ शेन और जियाज़े ली ने arXiv पर प्रकाशित अपने शोधपत्र में पाया कि सेल को धकेलने वाला वही लेज़र प्रकाश अंततः खिंचाव भी पैदा कर सकता है। शोधकर्ताओं ने सेल से टकराने वाले फोटॉन की शक्तियों को तीन भागों में बांटा है। पहला, सीधे टकराने वाले प्रकाश का मूल धक्का। दूसरा, सेल से साफ़ परावर्तित होने वाले प्रकाश का बल। तीसरा, सोखे जाकर बेतरतीब दिशाओं में फिर से उत्सर्जित होने वाले प्रकाश का सबसे कमज़ोर बल, जिसे "विसरित प्रकीर्णन" कहा जाता है।

जैसे-जैसे सेल अपने लेज़र स्रोत से दूर तेज़ी से बढ़ता है, उस तक पहुंचने वाला प्रकाश डॉप्लर प्रभाव से लगातार कम आवृत्ति का होता जाता है। इससे तीनों बल कमज़ोर पड़ते हैं। आगे की गति बढ़ाना धीरे-धीरे कम प्रभावी होता जाता है। जब सेल प्रकाश की गति के करीब 75% तक पहुंचता है, तो सापेक्षिकीय प्रकाश विचलन नाम की घटना महत्वपूर्ण हो जाती है — यानी तेज़ गति पर प्रकाश किरण की दिखने वाली दिशा बदल जाती है। पृथ्वी पर किसी पर्यवेक्षक की नज़र से, बिखरा हुआ प्रकाश आगे की ओर फेंका जाने लगता है। न्यूटन के तीसरे नियम के अनुसार, इससे सेल पर पीछे की ओर एक बल बनता है। तीनों बलों में सबसे कमज़ोर विसरित प्रकीर्णन, सेल के प्रकाश गति का करीब 75% पार करते ही खिंचाव की तरह काम करने लगता है। फिर भी लेज़र का कुल धक्का सकारात्मक ही बना रहता है।

यह अध्ययन सेल को एक आदर्श दर्पण मानकर केवल विकिरण बलों पर विचार करता है। इसमें अंतरतारकीय गैस और धूल से टकराव, असली सेल सामग्री की ऊष्मा सीमाएं, और तारों के बीच की दूरी पर अंतरिक्ष-समय की वक्रता को शामिल नहीं किया गया है। इंजीनियर पहले से ही विशेष लेज़र तरंगदैर्ध्य के लिए बनाई गई उन्नत मेटामटेरियल और फोटोनिक क्रिस्टल पर काम कर रहे हैं। शोधकर्ताओं का कहना है कि यही विचलन प्रभाव सेल को लेज़र किरण के बीच में खुद-ब-खुद स्थिर रखने में मदद कर सकता है।

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