Comments

ધરતી પર અંતરિક્ષમાંથી વીજળીનું અવતરણ

આપણા ઉદ્યોગો ધમધમતા રાખવા માટે સૈકાઓથી આપણે અશ્મીય ઈંધણનો ઉપયોગ કરીએ છીએ. આ ઈંધણ એટલે કે કોલસા, પ્રાકૃતિક ગેસ અને તેલે (પેટ્રોલ, ડીઝલ વગેરે) પર્યાવરણને સારું એવું નુકસાન પહોંચાડ્યું છે, જેને લીધે પૃથ્વીનું હવામાન બદલાવા લાગ્યું છે-બદલાઈ ગયું છે. તેને કારણે વાતાવરણમાં કાર્બન-ડાયોક્સાઇડનું પ્રમાણ વધતું જાય છે. આ પ્રકારની વાતો સતત થતી રહે છે અને આપણને પ્રતીતિ થઈ ગઈ છે કે પૃથ્વી પર માનવજાતને જ ટકી રહેવું હશે તો કાર્બન ઉત્સર્જન ઘટાડવું પડશે – બંધ કરવું પડશે. આ માટે વેકલ્પિક ઊર્જાસ્રોત તરફ નજર દોડાવી. પૃથ્વી પર મળતા સૂર્યપ્રકાશ, પવન, વહેતું પાણી, સમુદ્રની ભરતી-ઓટ જેવા વિવિધ સ્રોતોમાંથી આપણે સહેલાઈથી ઉપયોગ કરી શકીએ તેવી વીજઊર્જા મેળવવાના પ્રયત્નો શરૂ થયા. તેમાં પણ સૌર ઊર્જા અગ્રેસર રહી.

વર્ષ ૧૯૪૧ માં આઇઝેક સિમોવલિખિત વિજ્ઞાનકથા “Reason’માં તેમણે પૃથ્વી પર સ્વચ્છ સૌર ઊર્જા મેળવવા માટે એક નવી જ પ્રણાલીની કલ્પના કરી હતી. ત્યાર પહેલાં ૧૮૯૧ થી ૧૯૦૧ દરમિયાન અમેરિકન વિજ્ઞાની અને ઈજનેર નિકોલા ટેસ્લાએ (૧૮પ૬ -૧૯૪૩) બિનતારીય વીજળીના પ્રસારણ અંગે કેટલાક પ્રયોગો કર્યા હતા. ટેસ્લા લાંબા અંતર સુધી બિનતારીય વીજપ્રસારણ માટે સફળ થયા ન હતા. આ પ્રસારણ માટે તેઓએ વીજચુંબકીય તરંગોનો માધ્યમ તરીકે ઉપયોગ કર્યો હતો. અહીં વીજ અથવા વીજળી એટલે આપણે જે ઘર ઘરમાં વાપરીએ છીએ તે ઈલેક્ટ્રિસિટીની વાત છે.

હા, આપણે જે તરંગો દ્વારા રેડિયો સાંભળીએ છીએ કે પછી ટી.વી. કાર્યક્રમ માણીએ છીએ તેને પ્રસારિત ક૨તા તરંગો વીજચુંબકીય તરંગોની કક્ષામાં આવે છે. ગયે મહિને સમાચાર હતા કે ‘ચીન અવકાશમાં વીજળી ઉત્પન્ન કરી ત્યાંથી તેને તારા વિના પૃથ્વી પર મોકલશે.’ આ પ્રકલ્પની સફળતાથી અંતરિક્ષ ઉપયોગમાં એક નવું પરિમાણ ઉમેરાશે. જો કે આ અંગે શિરસ્થ વિજ્ઞાનીઓ અને ઈજનેરોમાં પણ મતમતાંતર છે. પ્રયોગશીલ ઇજનેર ઇલોન મસ્કનું કહેવું છે કે વીજવિતરણની આ રીતમાં વીજળીનો ખૂબ જ બગાડ થશે માટે તે વ્યવહારુ ક્યારેય નહીં બની શકે.

પૃથ્વી સુધી આવતી સૌર ઊર્જામાંથી ૩૦ ટકા ઊર્જા તો વાતાવરણ પરથી પરાવર્તિત થાય છે. વળી ધરીભ્રમણને લીધે પૃથ્વી પર દિવસ-રાત હોય છે માટે પૃથ્વી પરના કોઈ પણ સ્થળે હંમેશાં સૌર ઊર્જા મળતી નથી. સૌર ઊર્જાને વીજળીમાં પરિવર્તિત કરવાની પદ્ધતિ દિવસે જ કાર્યરત હોય છે. પૃથ્વીના વાતાવરણમાં રહેલાં વાદળો, ધૂળના ૨જકણો વગેરે વાતાવરણીય તત્ત્વો સૂર્યપ્રકાશ માટે બાધક બને છે. વળી રજકણથી સૌર પેનલ ગંદી થવાથી તેની કાર્યક્ષમતા ઓછી થઈ જાય છે માટે તેને સમયાન્તરે સાફ કરતાં રહેવી પડે છે. કોઈ એવી જગ્યાએ સૌર પૈનલ ગોઠવવી જોઈએ, જ્યાં પૃથ્વીના વાતાવરણ અને તેની પરિસ્થિતિને લીધે સમસ્યા સર્જાતી ન હોય. આ પ્રકારનું સ્થાન છે તે અંતરિક્ષ અથવા આકાશ. અંતરિક્ષમાં સૂર્ય વધુ પ્રકાશિત અને હંમેશાં ઉપલબ્ધ હોય છે. ત્યાં દિવસ-રાત હોતા જ નથી. અરે! ત્યાં તો હંમેશાં બપોર જ હોય છે. ધરતી કરતાં અંતરિક્ષમાં ૧૪૪ % વધુ તીવ્ર સૂર્યપ્રકાશ હોય છે.

ઉપગ્રહ ટેક્નૉલૉજીના વિકાસને પગલે અંતરિક્ષમાં સૌર ઊર્જા મેળવીને પૃથ્વી પર મોકલવાના વિચારને અમલમાં મૂકવા માટે ૧૯૭૦ થી ચક્રો ગતિમાન થયાં. પણ તેમાં ટેકનિકલ મુશ્કેલી હતી. પૃથ્વીથી ઉપગ્રહ સુધી વીજળીના તાર તો નાખી ન શકાય. સૌર પેનલ દ્વારા અંતરિક્ષમાં વીજળી ઉત્પન્ન કરીને તેને માઇક્રોવેવ વીજચુંબકીય તરંગોમાં અથવા તો લેસર કિરણોમાં પરિવર્તિત કરી કેન્દ્રિત (focused) તરંગપુંજ (beam) દ્વારા ધરતી સુધી મોકલવાની યોજના વિચારવામાં આવી. ધરતી પર તેને રેક્ટેના (Rectenna) દ્વારા મેળવી તેને ફરી પાછા વીજતરંગોમાં (અથવા તો DC વીજપ્રવાહ) પરાવર્તિત કરવાની દરખાસ્ત રજૂ કરવામાં આવી.

રેક્ટેના (Rectifying Antenna) – કિરણો ઝીલતું એક ખાસ પ્રકારનું એન્ટેના છે. તેનો ઉપયોગ વીજચુંબકીય ઊર્જાને વીજળીના DC પ્રવાહમાં પરિવર્તિત કરવા માટે કરવામાં આવે છે. આપણે ડિશ એન્ટેના વડે જે રીતે ટી.વી. સિગ્નલ મેળવીએ છીએ તે પદ્ધતિને આ પદ્ધતિ મૂળભૂત રીતે મળતી આવે છે. આપણી ઊર્જાભૂખ ખૂબ વધારે છે માટે અંતરિક્ષમાં પણ અતિ વિશાળ વિસ્તારમાં સૌર પેનલ ગોઠવીને સૂર્યપ્રકાશની લણણી કરવી જોઈએ. અનંત બ્રહ્માંડમાં જગ્યાની કમી નથી, પણ આ કાળા માથાના માનવી માટે અતિ વિશાળ વિસ્તારમાં સૌર પૈનલ ગોઠવવી એ દુષ્કર કામ છે.

આપણે જાણીએ છીએ કે ધરતીના કોઈ એક સ્થળ સાથે સતત સંપર્ક ભૂ-સ્થિત ઉપગ્રહ જ રાખી શકે છે. આ ઉપગ્રહ લગભગ છત્રીસ હજાર કિલોમીટરની ભૂ-સંક્રમિત ભ્રમણ કક્ષામાં હોય છે. હવે મૂળ વાત પર આવીએ તો સૌર ઊર્જા મેળવતો ઉપગ્રહ ભૂ-સંક્રમિત ભ્રમણકક્ષામાં ગોઠવવાની યોજના છે. આપણા એક શહેર જેટલા વિશાળ વિસ્તારમાં અંતરિક્ષમાં સૌર પેનલ ગોઠવવી પડે. આ કાર્ય અંતરિક્ષમાં જ કરવું પડે. પૃથ્વી પરથી સૌર પૈનલ અને અન્ય સામગ્રી અંતરિક્ષમાં લઈ જઈને ત્યાં જ એકત્ર કરવાં જોઈએ.

અંતરિક્ષયાત્રીને છત્રીસ હજાર કિલોમીટરની ભ્રમણકક્ષામાં યાનની બહાર નીકળવાનો અનુભવ નથી. વળી ત્યાં, કિરણોત્સર્ગનો ભય તો ખરો જ. અરે ! તેઓ આટલી ઊંચાઈએ રહ્યા પણ નથી. દરેક સૌર પેનલનો આકાર અને કદ એકસરખાં હોવાથી તેમ જ તેને સરળતાથી એકબીજા સાથે જોડી શકાય છે. આ કાર્ય માટે રોબૉટને કામે લગાડવાની યોજના છે. પૃથ્વી પર ઉપયોગમાં લેવાતી સૌર પેનલ (Photo Voltic) માટે અંતરિક્ષનું વાતાવરણ પ્રતિકૂળ છે. અંતરિક્ષમાં તે આઠ ગણી વધુ ઝડપથી ખરાબ થવા લાગે છે, જ્યારે માનવસર્જીત વિશાળ સંરચના અંતરિક્ષમાં ગોઠવવામાં આવે ત્યારે એ કામ કરતી બંધ થઈ જાય અથવા માનવીય નિયંત્રણમાં ન રહે ત્યારે તે અંતરિક્ષનો કચરો બની જાય છે અને અન્ય ઉપગ્રહો માટે ભયજનક બની જાય છે.

અલબત્ત, આ સમસ્યાના ઉકેલ માટે વિજ્ઞાનીઓ કાર્યરત છે જ. જ્યારે સંપૂર્ણ ઉપગ્રહ અથવા તો અંતરિક્ષરચના ઊર્જા એકઠી કરવા માટે નિર્મિત હોય ત્યારે સ્વાભાવિક છે કે ગરમી ઘણી ઉત્પન્ન થાય. ઉત્પન્ન થતી ગરમીના પ્રબંધન માટે ઉપગ્રહની રચના વિશિષ્ટ રીતે કરવાની જરૂર રહે છે. અત્યાર સુધી આપણે અંતરિક્ષની વાત કરી. ધરતી પર અંતરિક્ષ-વીજ અવતરણને ઝીલવા માટે લગભગ ૧૨૫ વર્ગ કિલોમીટર ઍન્ટેના – sorry…રેક્ટેના ગોઠવવું જોઈએ. ઉપલબ્ધ સાહિત્ય મુજબ ખૂબ સરળ (Dipole Antenaa) અનેક ઍન્ટેનાને સંલગ્ન કરી રેક્ટેનાનું નિર્માણ કરી શકાય છે. રેકટેનાની રચના પારદર્શક હોવાથી તે પૃથ્વીની પરિસ્થિતિમાં (Ecology) દખલ નહીં કરે તેવું અનુમાન છે.

સૈદ્ધાંતિક રીતે સરળ લાગતી આ યોજના વિજ્ઞાનીઓ અને ઇજનેરો માટે એક પડકારરૂપ છે. યોજનાના સંપૂર્ણ અમલીકરણ માટે અધધધ ધન રાશિ અને સરકાર તેમજ લોકોના સક્રિય સહકારની જરૂર રહેશે. ઉદાહરણ તરીકે પૃથ્વી પર સાનુકૂળ જગ્યાએ રેક્ટેના ગોઠવવા માટે જામનગર શહેર જેટલા વિસ્તારની જરૂર પડે જે લોકોના સહકાર સિવાય શક્ય નથી. હા, અમેરિકા કે ચીન જેવા દેશોમાં ત્યાંની ભૌગોલિક અને રાજકીય પરિસ્થિતિને લીધે તે સરળ બની શકે. અત્યારના અંતરિક્ષ-વીજળી મેળવવાના પ્રયોગો સિદ્ધાંત સ્થાપિત કરવા માટેના છે – ખાસ કરીને બિનતારીય પદ્ધતિથી અંતરિક્ષમાંથી વીજળી મેળવવાનો પ્રયોગ. વિજ્ઞાનીઓને આશા છે કે આવતા પાંચેક દાયકામાં આપણે આ ક્ષેત્રે સફળ થઈશું અને આપણી ઊર્જાભૂખ ભાંગવા માટે ધરતીમાતાના વાતાવરણ અને તેની પરિસ્થિતિને નહીં બગાડીએ. હા, કદાચ ધરતીને સાચવવા જતાં આપણે અંતરિક્ષને અન્યાય ન કરીએ તેનું પણ ધ્યાન રાખવું જોઈશે.
– ચિંતન ભટ્ટ – આ લેખમાં પ્રગટ થયેલાં વિચારો લેખકનાં પોતાના છે.

Most Popular

To Top