विमान की त्वचा के नीचे सूक्ष्म कंपन: क्या ईंधन बचेगा?

यात्री विमान जब क्रूज़िंग गति पर करीब 640 मील प्रति घंटे की रफ़्तार से उड़ता है, तो उसके पंख अपनी सतह के साथ अशांत हवा से गुज़रते हैं। इससे घर्षण बढ़ता है, उड़ान कम कारगर होती है, और ज़्यादा ईंधन खर्च होता है। कोलोराडो बोल्डर विश्वविद्यालय के ऐन एंड एच.जे. स्मीड एयरोस्पेस इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफ़ेसर महमूद आई. हुसैन इस हवा प्रवाह को नियंत्रित करने का एक अलग तरीका खोज रहे हैं। विमान का बाहरी आकार बदलने के बजाय, उनका तरीका त्वचा के नीचे मौजूद कृत्रिम पदार्थों से पैदा होने वाले सूक्ष्म कंपन पर आधारित है। एक व्यावसायिक विमान अकेले एक क्रॉस-कंट्री उड़ान में 10,000 गैलन से ज़्यादा जेट ईंधन जला सकता है, इसलिए मामूली दक्षता सुधार भी एयरलाइनों के लिए बड़ी बचत ला सकता है।

फ़िज़िकल रिव्यू एक्स और प्रोसीडिंग्स ऑफ़ द रॉयल सोसाइटी ए में हुसैन और उनके सहयोगियों ने शोधपत्र छापे हैं। इनमें वे दो प्रगतियों का वर्णन करते हैं, जो 'फ़ोनोनिक सबसरफ़ेस' नाम की इस अवधारणा को व्यावहारिक इस्तेमाल के करीब लाती हैं। हुसैन ने कहा, 'विमानन की शुरुआत से ही चला आ रहा तरीका सिर्फ़ वाहन को आकार देकर घर्षण नियंत्रित करना रहा है'। उन्होंने आगे कहा, 'अब हमारे पास हवा के प्रवाह के साथ गतिशील रूप से जुड़ने वाले पदार्थों का इस्तेमाल कर सतह के घर्षण को प्रभावित करने का एक नया तरीका है'। यह तरीका फ़ोनॉन पर आधारित है, यानी किसी पदार्थ के भीतर होने वाले सूक्ष्म कंपन, न कि पूरी संरचना की गति। हुसैन ने 2015 में फ़ोनोनिक सबसरफ़ेस पेश किए थे, यानी सतह के नीचे रखे गए ऐसे इंजीनियर्ड पदार्थ जो निष्क्रिय रूप से ऐसे कंपन नियंत्रित करते हैं, लेकिन पुराने डिज़ाइन सिर्फ़ एक ही आवृत्ति पर काम करते थे।

हुसैन जिसे 'सुपर रेज़ोनेंस' कहते हैं, वह पहली प्रगति कुंडलीदार फ़ोनोनिक सबसरफ़ेस का इस्तेमाल कर उनके असर को आवृत्तियों की एक व्यापक रेंज तक बढ़ाती है, जो असली अशांति में मिलने वाली कई आवृत्तियों से मेल खाती है। 'स्कैटरलेस इंटरफ़ेरेंस' नाम की दूसरी प्रगति कई फ़ोनोनिक सबसरफ़ेस को एक ग्रिड में लगाकर उनका असर पंख या धड़ जैसी बड़ी सतह पर और आगे तक पहुंचाती है। हुसैन ने कहा, 'डाउनस्ट्रीम नियंत्रण और ब्रॉडबैंड नियंत्रण, ये दोनों इस तकनीक के आने के एक दशक से भी ज़्यादा समय से मुख्य सीमाएं रही हैं'। उन्होंने आगे कहा, 'हमने दोनों को हल कर लिया है।'

फ़िलहाल नतीजे कम्प्यूटेशनल हैं, लेकिन यह अवधारणा अब पूरी तरह सैद्धांतिक नहीं रह गई है। दुनिया भर के शोध समूहों ने काम करने वाले भौतिक प्रोटोटाइप बना लिए हैं और अब पवन-सुरंग परीक्षणों की ओर बढ़ रहे हैं। हुसैन ने कहा, 'फ़ोनोनिक सबसरफ़ेस के साथ, पंख या धड़ अपना आकार और चिकनापन बनाए रख सकता है और निष्क्रिय रह सकता है। इसके साथ ही, उसके नीचे का पदार्थ हवा के प्रवाह के साथ बेहद लक्षित तरीके से जुड़ने के लिए इंजीनियर किया जाता है'। हाइपरसोनिक प्रवाह की भी जांच करने वाले इस जारी शोध को अमेरिकी रक्षा विभाग के नेवल रिसर्च कार्यालय से 7.5 मिलियन डॉलर का पांच साल का अनुदान मिला है।