भारतीय अंतरिक्ष अनुसंधान संगठन की रॉकेट प्रोपल्शन सिस्टम में आत्मनिर्भरता की ओर कदम

ISRO की LOX-Methane इंजन प्रौद्योगिकी में क्रांति

भारतीय अंतरिक्ष एजेंसी (ISRO) ने अपने भविष्य के रॉकेटों के लिए LOX-Methane इंजन प्रौद्योगिकी के विकास में महत्वपूर्ण प्रगति की है। इसरो ने अपने नेक्स्ट जनरेशन लॉन्च वाहन और भविष्य के हेवी लिफ्ट लॉन्च वाहन के लिए LOX-Methane इंजन विकसित करने के लिए स्वच्छ संचालन और कम रखरखाव के लाभों का उपयोग करके LOX-Methane इंजन विकसित करने की शुरुआत की है।

लिक्विड प्रोपल्शन गतिविधियों की शुरुआत ISRO ने SLV-3 और सेकेंडरी इंजेक्शन थ्रस्ट वेक्टर कंट्रोल (SITVC) सिस्टम के लिए छोटे थ्रस्टर्स के विकास और आपूर्ति के साथ की थी। एजेंसी ने बाद में ASLV के लिए समान नियंत्रण प्रणाली की आपूर्ति की। लिक्विड प्रोपल्शन में एक क्वांटम स्प्रिंग आईएसआरओ के सहयोगी विकास के माध्यम से 800केएन विकास इंजन के माध्यम से, जो आज ISRO का काम करने वाला लिक्विड इंजन है जो PSLV, GSLV & LVM3 में उपयोग किया जाता है।

ISRO ने क्रायोजेनिक प्रोपल्शन को भी मास्टर किया है, जिसमें GSLV और LVM3 लॉन्च वाहनों के लिए स्वदेशी क्रायोजेनिक इंजन और चरण विकसित करने के माध्यम से देश को संचार उपग्रहों को लॉन्च करने में आत्मनिर्भर बनाया गया है। इसी तरह, उपग्रह के मामले में, ISRO ने मोनोप्रोपेलेंट थ्रस्टर्स के विकास और आपूर्ति के साथ शुरुआत की, INSAT संचार उपग्रहों के लिए बाइप्रोपेलेंट लिक्विड अपोजी मोटर्स (LAM) के लिए आगे बढ़ा, जो चंद्रयान-3 लैंडर मिशन के लिए थ्रोटल-एबल प्रोपल्शन प्रणालियों के विकास के माध्यम से चंद्रमा के दक्षिण ध्रुव के पास एक अंतरिक्ष यान को उतारने के लिए देश को पहला बनाया।

वैश्विक स्तर पर, लिक्विड प्रोपल्शन प्रणालियों ने LOX-Methane इंजनों की ओर एक स्थानांतरण का अनुभव किया है, जो स्वच्छ संचालन, कम रखरखाव (पुनर्चक्रण के लिए उपयोगी) और मार्स पर CO2 और बर्फ के आइस से सिंथेसाइज़ करने की क्षमता (बुद्धिमान मार्स मिशनों और मानव बस्तियों के लिए उपयोगी) के कारण है। इस संदर्भ में, ISRO ने अपने नेक्स्ट जनरेशन लॉन्च वाहन (NGLV) और भारतीय कर्मियों के चंद्र भ्रमण मिशन के लिए आवश्यक भविष्य के हेवी लिफ्ट लॉन्च वाहन के लिए LOX-Methane इंजनों को मुख्य प्रोपल्शन प्रणाली के रूप में पहचाना है।

LOX-Methane प्रोपल्शन प्रणालियों के भविष्य के लॉन्च वाहनों में संभावनाओं को ध्यान में रखते हुए, ISRO ने 2019 में इस क्षेत्र में विकास गतिविधियों की शुरुआत की, इंजन संचालन पर लिक्विड ऑक्सीजन-लिक्विड मिथेन (LOX-मिथेन) प्रोपेलेंट्स संयोजन के महत्वपूर्ण पहलुओं को समझने के लिए। 20 टन थ्रस्ट टेक्नोलॉजी डेमोन्स्ट्रेटर इंजन, LM20-टीडी, का विकास और परीक्षण किया गया है, जो आईएसआरओ के लिए रॉकेट प्रोपल्शन प्रणालियों में आत्मनिर्भरता में एक महत्वपूर्ण कदम है।

डेमोन्स्ट्रेटर इंजन ने गैस जेनरेटर साइकल पर संचालन किया और मुख्य उप-विभाजनों में शामिल थे, जैसे कि थ्रस्ट चैंबर, ईंधन संतुलित गैस जेनरेटर, ईंधन टर्बोपंप, LOX टर्बोपंप, इग्नाइटर, शुरुआत प्रणाली, नियंत्रण घटक, फ्लो नियंत्रण तत्व और इलेक्ट्रिक ड्राइव वाली मिश्रण अनुपात नियंत्रण वाल्व। सभी उप-विभाजनों की डिज़ाइन संतुष्टि को सैद्धांतिक विश्लेषण के माध्यम से मूल्यांकित किया गया था और विकास परीक्षणों से पहले। परीक्षण क्रम एक घरेलू विकसित गणितीय मॉडल के माध्यम से निर्धारित किया गया था।

आईपआरसी में मौजूदा क्रायोजेनिक इंजन परीक्षण सुविधा को LM20 डेमोन्स्ट्रेटर इंजन के परीक्षण के लिए बढ़ाया गया था और एक ठंडा प्रवाह परीक्षण और पांच गर्म परीक्षण सफलतापूर्वक किए गए थे। इन परीक्षणों से प्राप्त डेटा से ठंडा नीचे विशेषताएं, थ्रस्ट चैंबर और गैस जेनरेटर का प्रज्वलन, इंजन शुरुआत, संचयन और रोटर-डायनामिक प्रणाली प्रदर्शन के लिए महत्वपूर्ण इनपुट प्राप्त हुए।

डेमोन्स्ट्रेटर इंजन से प्राप्त इनपुटों का उपयोग आईएसआरओ द्वारा विकसित LOX-Methane इंजन के डिज़ाइन में किया गया है। 2023 में, ISRO ने 1100केएन LOX-Methane इंजन (LME1100) के लिए महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियों के विकास की शुरुआत की, जो गैस जेनरेटर साइकल (GGC) पर आधारित इंजन है जो उद्योग मित्रता और लागत प्रभावशीलता के लिए डिज़ाइन किया गया है।

LME1100 इंजन के विकास में भारतीय उद्योगों की सक्रिय भागीदारी के साथ, LME1100 इंजन के लगभग 70% घटकों को एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के माध्यम से प्राप्त किया गया है। गैस जेनरेटर (GG) एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के माध्यम से प्राप्त किया गया है और आईपीआरसी में गुणवत्ता परीक्षण के अधीन है।

सब-स्केल वेरिएंट को लैब स्तर पर विस्तृत परीक्षण के अधीन किया गया था ताकि स्पार्क टॉर्च इग्नाइटर के माध्यम से प्रज्वलन क्रम का पता लगाया जा सके और इग्निशन के दौरान एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के माध्यम से डिज़ाइन किए गए इंजेक्टर तत्वों की विशेषताएं निर्धारित की जा सकें।

पूर्ण-स्केल गैस जेनरेटर का पहला प्रज्वलन परीक्षण 9 अक्टूबर, 2026 को सफलतापूर्वक किया गया था और विभिन्न परिस्थितियों के तहत प्रदर्शन की मूल्यांकन के लिए एक श्रृंखला के समान परीक्षण की योजना बनाई गई है।

सब-स्केल थ्रस्ट चैंबर हॉट टेस्ट कैंपेन भी किया गया था। परीक्षण श्रृंखला का उपयोग पूर्ण-स्केल थ्रस्ट चैंबर में विकसित किए जाने वाले प्रौद्योगिकियों को प्रदर्शित करने के लिए किया गया था। परीक्षण श्रृंखला ने न केवल ऑप्टिमल इंजेक्टर सेटअप को निर्धारित करने में मदद की, बल्कि ऑक्सीडाइज़र संतुलित और ईंधन संतुलित स्पार्क टॉर्च इग्नाइटर के कार्य को भी प्रदर्शित किया।

LOX और मिथेन टर्बोपंप प्रणालियों को भी विभिन्न भारतीय उद्योगों द्वारा प्राप्त किया गया है और आईपीआरसी और एलपीएससी में विभिन्न स्तरों पर उप-विभाजन परीक्षण के अधीन हैं। 3डी प्रिंटेड LOX पंप इम्पेलर को एलपीएससी में रेटेड ऑपरेटिंग स्पीड तक स्पिन परीक्षण किया गया था। डायनामिक सीलिंग प्रणालियों और टर्बोपंप बियरिंग्स को भी भारतीय उद्योगों द्वारा प्राप्त किया गया है और आईपीआरसी में गुणवत्ता परीक्षण के अधीन हैं।

आईएसआरओ की LOX-Methane इंजन प्रौद्योगिकी का विकास रॉकेट प्रोपल्शन प्रणालियों में आत्मनिर्भरता में एक महत्वपूर्ण कदम है। एजेंसी के LOX-Methane इंजनों के विकास के प्रयास ने देश को संचार उपग्रहों और कर्मियों के चंद्र भ्रमण मिशन को लॉन्च करने में अधिक प्रभावशीलता और विश्वसनीयता से लॉन्च करने में सक्षम बनाया है।

मुख्य बिंदु

• आईएसआरओ ने अपने भविष्य के रॉकेटों के लिए LOX-Methane इंजन प्रौद्योगिकी के विकास में महत्वपूर्ण प्रगति की है।
• एजेंसी ने अपने नेक्स्ट जनरेशन लॉन्च वाहन और भविष्य के हेवी लिफ्ट लॉन्च वाहन के लिए LOX-Methane इंजन विकसित करने की शुरुआत की है।
• आईएसआरओ ने LOX-Methane इंजनों को मुख्य प्रोपल्शन प्रणाली के रूप में पहचाना है और उनके विकास के प्रयासों में महत्वपूर्ण प्रगति की है।
• एजेंसी ने LOX-Methane इंजनों के विकास के लिए महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकियों के विकास की शुरुआत की है, जिसमें गैस जेनरेटर साइकल पर आधारित इंजन शामिल हैं।
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