वेन स्मिथ द्वारा
जैसा कि नासा ने मनुष्यों के चंद्रमा पर लौटने और अंततः मंगल ग्रह का पता लगाने की योजना बनाई है, हंट्सविले, अलबामा में नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर और कोलंबस में ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी के बीच एक लेजर बीम वेल्डिंग सहयोग का उद्देश्य अंतरिक्ष में विनिर्माण को प्रोत्साहित करना है।
बहु-वर्षीय प्रयास चंद्र सतह पर वेल्डिंग की भौतिक प्रक्रियाओं को समझने का प्रयास करता है, जैसे संयुक्त वैक्यूम और कम गुरुत्वाकर्षण वातावरण में लेजर बीम वेल्डिंग के प्रभावों की जांच करना। लक्ष्य संभावित रूप से बड़ी संरचनाओं को इकट्ठा करने या चंद्रमा पर मरम्मत करने के लिए अंतरिक्ष में विनिर्माण की क्षमताओं को बढ़ाना है, जो मानवता की अगली विशाल छलांग को सूचित करेगा मंगल ग्रह पर अंतरिक्ष यात्री और इसके बाद में।
“लंबे समय से, हमने उन संरचनाओं को रखने के लिए फास्टनरों, रिवेट्स या अन्य यांत्रिक साधनों का उपयोग किया है जिन्हें हम अंतरिक्ष में एक साथ जोड़ते हैं,” मार्शल सामग्री वैज्ञानिक एंड्रयू ओ’कॉनर ने कहा, जो सहयोगात्मक प्रयास के समन्वय में मदद कर रहे हैं और नासा के तकनीकी विशेषज्ञ हैं परियोजना के लिए नेतृत्व. “लेकिन हम यह महसूस करना शुरू कर रहे हैं कि अगर हम वास्तव में मजबूत जोड़ चाहते हैं और अगर हम चाहते हैं कि चंद्र सतह पर इकट्ठे होने पर संरचनाएं एक साथ रहें, तो हमें अंतरिक्ष में वेल्डिंग की आवश्यकता हो सकती है।” अंतरिक्ष में संरचनाओं को वेल्ड करने की क्षमता रिवेट्स और अन्य सामग्रियों के परिवहन की आवश्यकता को भी खत्म कर देगी, जिससे अंतरिक्ष यात्रा के लिए पेलोड कम हो जाएगा। इसका मतलब यह सीखना है कि वेल्ड अंतरिक्ष में कैसा प्रदर्शन करेगा।
प्रयास को वास्तविकता में बदलने के लिए, शोधकर्ता सिम्युलेटेड अंतरिक्ष स्थितियों, जैसे तापमान और वैक्यूम में गर्मी हस्तांतरण के तहत वेल्डिंग पर डेटा एकत्र कर रहे हैं; लेजर बीम के नीचे पिघले हुए क्षेत्र का आकार और आकार; जमने के बाद वेल्ड क्रॉस-सेक्शन कैसा दिखता है; और चंद्रमा की सतह की नकल करने वाली पर्यावरणीय परिस्थितियों में किए गए वेल्ड के यांत्रिक गुण कैसे बदलते हैं।
ओ’कॉनर ने कहा, “एक बार जब आप पृथ्वी छोड़ देते हैं, तो यह परीक्षण करना अधिक कठिन हो जाता है कि वेल्ड कैसा प्रदर्शन करता है, इसलिए हम अंतरिक्ष में वेल्डिंग की भविष्यवाणी करने के लिए प्रयोगों और कंप्यूटर मॉडलिंग दोनों का लाभ उठा रहे हैं।”
अगस्त 2024 में, ओहियो राज्य के वेल्डिंग इंजीनियरिंग और बहुविषयक कैपस्टोन प्रोग्राम और मार्शल की सामग्री और प्रक्रिया प्रयोगशाला की एक संयुक्त टीम ने एक वाणिज्यिक विमान पर उच्च शक्ति वाले फाइबर लेजर बीम वेल्डिंग का प्रदर्शन किया, जिसने कम गुरुत्वाकर्षण का अनुकरण किया। विमान ने प्रदर्शन किया परवलयिक उड़ान स्तर की उड़ान में शुरू होने वाले युद्धाभ्यास को 8,000 फीट की ऊंचाई तक खींचा गया, और एक परवलयिक चाप के शीर्ष पर धकेल दिया गया, जिसके परिणामस्वरूप यात्रियों और प्रयोगों के लिए लगभग 20 सेकंड का गुरुत्वाकर्षण कम हो गया।
इस भारहीन वातावरण में तैरते समय, टीम के सदस्यों ने कम पृथ्वी की कक्षा और चंद्र गुरुत्वाकर्षण दोनों के समान एक अनुरूपित वातावरण में लेजर वेल्डिंग प्रयोग किए। परीक्षणों के दौरान सेंसर के नेटवर्क द्वारा एकत्र किए गए डेटा के विश्लेषण से शोधकर्ताओं को वेल्डिंग प्रक्रिया और वेल्डेड सामग्री पर अंतरिक्ष वातावरण के प्रभावों को समझने में मदद मिलेगी।
ओहियो स्टेट वेल्डिंग इंजीनियरिंग के छात्र विल मैकऑले ने कहा, “उड़ानों के दौरान हमने माइक्रोग्रैविटी और चंद्र गुरुत्वाकर्षण स्थितियों में 70 में से 69 वेल्ड को सफलतापूर्वक पूरा किया, जिससे एक पूरी तरह से सफल उड़ान अभियान का एहसास हुआ।”
मार्शल द्वारा आंशिक रूप से वित्त पोषित और दो साल से अधिक समय तक चलने वाले इस काम में ओहियो राज्य के स्नातक और स्नातक छात्र और प्रोफेसर और कई नासा केंद्रों के इंजीनियर शामिल हैं। मार्शल कर्मियों ने विश्वविद्यालय टीम के साथ प्रशिक्षण लिया, उड़ान हार्डवेयर को संचालित करना सीखा और पिछले परवलयिक उड़ान प्रयोगों से मूल्यवान सबक साझा किए। नासा का लैंगली रिसर्च सेंटर हैम्पटन, वर्जीनिया में, परीक्षण प्रयासों का समर्थन करने के लिए एक पोर्टेबल वैक्यूम कक्ष विकसित किया गया।
आखिरी बार नासा ने अंतरिक्ष में वेल्डिंग का प्रदर्शन किसके दौरान किया था स्काईलैब 1973 में मिशन। तब से कम शक्ति वाले लेजर का उपयोग करके अन्य परवलयिक परीक्षण किए गए हैं। अंतरिक्ष अर्थव्यवस्था को विकसित करने के लिए व्यावहारिक वेल्डिंग और जोड़ने के तरीकों और एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सहित संबद्ध प्रक्रियाओं की आवश्यकता होगी। ये प्रक्रियाएं महत्वपूर्ण अंतरिक्ष बुनियादी ढांचे का पुनरुद्धार और मरम्मत करेंगी और वर्तमान लॉन्च पेलोड वॉल्यूम में फिट होने के लिए बहुत बड़ी संरचनाओं का निर्माण कर सकती हैं। अंतरिक्ष में वेल्डिंग से पृथ्वी की निचली कक्षा में बड़े आवासों के निर्माण में तेजी आ सकती है, अंतरिक्ष यान संरचनाएं जो भविष्य के मिशनों पर अंतरिक्ष यात्रियों को सुरक्षित रखती हैं, और भी बहुत कुछ।
यह कार्य यह समझने के लिए भी प्रासंगिक है कि पृथ्वी पर लेजर बीम वेल्डिंग कैसे होती है। उद्योग वेल्डिंग प्रक्रियाओं को सूचित करने के लिए डेटा का उपयोग कर सकते हैं, जो कारों और रेफ्रिजरेटर से लेकर गगनचुंबी इमारतों तक कई निर्मित वस्तुओं के लिए महत्वपूर्ण हैं।
ओ’कॉनर ने कहा, “हम लेजर बीम वेल्डिंग को लेकर वास्तव में उत्साहित हैं क्योंकि यह हमें विभिन्न वातावरणों में काम करने की सुविधा देता है।”
एंड्रयू ओ’कॉनर
मार्शल स्पेस फ़्लाइट सेंटर सामग्री वैज्ञानिक
यह प्रयास नासा मार्शल के अनुसंधान और विकास निधि, एजेंसी के विज्ञान मिशन निदेशालय के जैविक और भौतिक विज्ञान प्रभाग, और नासा के अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी मिशन निदेशालय, जिसमें नासा उड़ान अवसर भी शामिल है, द्वारा प्रायोजित है।
नासा के मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर के बारे में अधिक जानकारी के लिए यहां जाएं:
जोएल वालेस
मार्शल स्पेस फ्लाइट सेंटर, हंट्सविले, अलबामा
256.544.0034
joel.w.wallace@nasa.gov