यह कैसे काम करता है
मुख्य घटक
सुरंग, एयरलॉक, GATES, ऊर्जा प्रणाली और AstroLiner शटल की व्यवस्था।
- लंबाई. ~2050 किमी.
- अनुप्रस्थ काट. दीर्घवृत्ताकार (~17.5 × 12.5 m), शटल के वायुगतिकीय आकार और स्थिर चुंबकीय लेविटेशन की व्यवस्था के लिए अनुकूलित।
- सुरंग बिछाने की गहराई. ~8 किमी तक। यदि भूवैज्ञानिक और तापीय परिस्थितियाँ अनुमति दें तो इससे अधिक गहराई भी संभव है। त्वरक सुरंग की स्वीकार्य गहराई का सटीक निर्धारण केवल विस्तृत भूवैज्ञानिक अन्वेषण के बाद किया जा सकता है: मार्ग के साथ बोरहोल ड्रिलिंग, तापमान प्रोफ़ाइल तैयार करना, शैल-द्रव्यमान की तनाव-अवस्था, दरारों और जलभूविज्ञान का आकलन। गहरी परतों का तापमान और ऊष्मा प्रवाह जितना कम होगा (लगभग ~200–250 °C तक), इंजीनियरिंग की दृष्टि से व्यवहार्य गहराइयों का दायरा उतना ही बड़ा होगा और मार्ग की ज्यामिति (वक्रता त्रिज्याएँ और संक्रमण खंड) को अनुकूलित करने की स्वतंत्रता उतनी ही अधिक होगी; इससे लक्ष्य गति बनाए रखते हुए सुरंग में चरम अधिभार और गतिशील भार कम किए जा सकते हैं।
- संरचना. संयुक्त। प्रारंभिक खंड (~330 किमी) एक हल्की ढाल वाली भूमिगत सीधी सुरंग है, जो त्वरण को सरल बनाने के लिए सीधी रेखा में नीचे की ओर निकास-गेटवे की दिशा में जाती है। मुख्य भाग तापीय स्थिरता, निर्वात पृथक्करण और सुरक्षा के लिए गहराई में स्थित या पूर्णतः भूमिगत सुरंग है।
- ट्रैक की ज्यामिति. ~330 किमी के बाद से एक क्षेत्र पर S-आकार का धनुष।
- नीचे की धनुष. ~6300 किमी का त्रिज्या, आवश्यक कोण बनाने के लिए सुरंग को गहराई तक आसानी से ले जाता है।
- ऊर्ध्वगामी चाप. इसकी त्रिज्या 2500–3500 किमी है और यह सुरंग को क्षितिज से लगभग ~5–6° के कोण पर निकास-गेटवे तक ले जाती है। त्रिज्याएँ इस प्रकार निर्धारित की गई हैं कि हाइपरसोनिक वेग पर अभिकेंद्रीय त्वरण 4g से अधिक न हो।
- वैक्यूम प्रणाली. खंडित। प्रत्येक खंड (~50 km) स्वायत्त है और उसके अपने वैक्यूम पंप, सेंसर तथा आपातकालीन वाल्व हैं।
त्वरण प्रणाली
शटल का त्वरण और स्थिरीकरण उसके ऑनबोर्ड अतिचालक चुंबकों तथा सुरंग में लगाए गए वितरित रैखिक विद्युतचुंबकीय ड्राइवों (वाइंडिंगों) की परस्पर क्रिया से सुनिश्चित होता है। ये ड्राइव सामान्य चालकों (तांबा, एल्युमिनियम) से बनी खंडित निष्क्रिय वाइंडिंगें हैं और इन्हें क्रायोजेनिक शीतलन की आवश्यकता नहीं होती।
- सुरंग के प्रारंभिक भाग (0-330 किमी). ड्राइव मुख्यतः ट्रैक के नीचे लगाए जाते हैं और लेविटेशन, 4g के प्रारंभिक त्वरण तथा गुरुत्वाकर्षण के सक्रिय प्रतिपूरण के लिए चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं।
- सुरंग के मध्य भाग में (330-2000 किमी), विशेषकर S-वक्र में. ड्राइव सुरंग की पूरी परिधि को घेरते हैं और सटीक त्वरण, हाइपरसोनिक वेगों पर शटल को बलपूर्वक सुरंग के केंद्र में बनाए रखने तथा मोड़ों में दिशा स्थिर करने का कार्य करते हैं। सुरंग के अंतिम भाग में, जहाँ रेडियल त्वरण अधिक होता है, फर्श की ओर संरचनात्मक रूप से अतिरिक्त और प्रबलित वाइंडिंग सामग्री प्रयुक्त होती है। 330-2000 किमी खंड पर त्वरण वक्र के अनुसार आरंभ में 4g से घटकर अंत में 0g हो जाता है, और पथ के अंत तक अंतिम वेग ~11 किमी/सेकंड प्राप्त होता है।
- सुरंग के अंतिम भाग (2000-2050 किमी). अंतिम 50 किमी वायुमंडलीय गेटवे से वायुमंडल में प्रवेश करने से पहले स्थिरीकरण और केंद्रीकरण के लिए निर्धारित हैं। इस खंड में कोई त्वरण नहीं होता।
GATES उपकेंद्रों से पल्स ऊर्जा शटल की स्थिति के साथ कड़ाई से समकालिक करके वाइंडिंग के निर्धारित खंडों में दी जाती है, जिससे गतिशील चुंबकीय क्षेत्र बनता है। यह क्षेत्र ऑनबोर्ड चुंबकों के क्षेत्र से परस्पर क्रिया करके शटल को त्वरित करता है। यह वास्तुकला सुरंग की जटिलता को न्यूनतम रखती है, उसे रखरखाव योग्य बनाती है और उच्च-प्रौद्योगिकी घटकों को पुन: प्रयोज्य शटल पर स्थानांतरित करती है।
अंतिम मील की समस्या को दूर करता है
स्थान और संरचना
एयरलॉक परिसर डीआर कांगो में मोही पर्वत की चोटी के पठार (~3400 मीटर) पर स्थित है। भविष्य में विस्तार के लिए दक्षिण में 16 किमी दूर एक विशाल दक्षिणी पठार आरक्षित है, जहाँ दर्जनों समानांतर एयरलॉक बनाए जा सकते हैं। यह एक विशाल स्थिर संरचना है, जिसमें मुख्य यांत्रिक शटर और गैस-गतिशील अवरोध बनाने वाली प्रणालियाँ हैं। वस्तुतः यह भूमि पर स्थित एक स्थिर जेट इंजन जैसा है, जिसमें आकाश की ओर कोण पर निर्देशित तीन-वलयी नोज़ल है; इसका उद्देश्य किसी पिंड को गति देना नहीं, बल्कि वायुमंडलीय गैस को हटाना और शटल के वायुमंडल में प्रवेश करते समय एक बफर बनाना है।
गैस गतिशील बाधा
मुख्य कार्यकारी तत्व। शटल के निकट आने पर, कुछ सेकंड पहले, सुरंग की धुरी के साथ बाहर की ओर निर्देशित शंक्वाकार सुपरसोनिक गैस प्रवाह बनाया जाता है।
- स्रोत और संरचना. गैस-गतिशील अवरोध तीन स्वतंत्र समकेंद्रीय वलयी जेट इंजनों (बेल्टों) द्वारा, या इसी प्रकार की त्रि-बेल्ट व्यवस्था वाले समकक्ष हाइपरसोनिक रैमजेट इंजनों द्वारा बनाया जाता है। ये एयरलॉक के निकास तल के चारों ओर लगे होते हैं और वायु-हाइड्रोजन ईंधन मिश्रण पर काम करते हैं। हाइड्रोजन स्थल पर ही विद्युत अपघटन से बनाया जाता है। यह त्रि-स्तरीय अतिरेक विफलता-सहिष्णुता देता है: प्रभावी अवरोध बनाने के लिए किसी भी दो बेल्टों का काम करना पर्याप्त है, इसलिए तीन में से एक के विफल होने पर भी प्रणाली कार्यशील रहती है। प्रत्येक बेल्ट की अपनी ईंधन-आपूर्ति, नियंत्रण और प्रज्वलन प्रणाली होती है। बेल्ट एयरलॉक के बाहरी भाग के चारों ओर एक-दूसरे के पीछे सीढ़ीनुमा विस्थापन के साथ लगे हैं, छोटे बेल्ट से बड़े बेल्ट की ओर पीछे हटते हुए; यांत्रिक द्वार बेल्टों की श्रृंखला के पीछे एयरलॉक के भीतर स्थित है। इससे यांत्रिक द्वार को पहले खोले बिना बेल्टों को चालू किया जा सकता है।
- मुख्य कार्य.
1) बाहर की ओर निर्देशित दबाव बनाना ताकि शटल के गुजरने के दौरान सुरंग का निर्वात सुरक्षित रहे;
2) वायुमंडलीय हवा को पहले से विस्थापित और गर्म करना ताकि एयरलॉक के आगे निकास क्षेत्र में सुरंग के निर्वात और वायुमंडल की सीमा पर एक ग्रेडिएंट बने और दोनों माध्यमों के बीच क्रमिक संक्रमण तैयार हो।
गैस-गतिशील अवरोध शटल की वायुगतिकीय ढाल नहीं है और उसे वायुमंडल से अलग नहीं करता। इसका कार्य दो माध्यमों के बीच संक्रमण को समय में फैलाना है: ठंडी स्थिर हवा से संपर्क के समय लगभग तात्कालिक (माइक्रोसेकंड) आघात भार को गर्म, समान दिशा में बहने वाली धारा से संपर्क के दौरान वितरित मिलीसेकंड भार में बदलना। इससे कुल वायुगतिकीय बल कम नहीं होते, लेकिन झटका-परिवर्तन दर (jerk) और भार का उच्च-आवृत्ति घटक बहुत घटता है, जिससे स्थानीय संरचनात्मक क्षति और तापीय आघात का जोखिम कम होता है।
- प्रवाह का आकार. दीर्घवृत्ताकार अनुप्रस्थ काट वाला शंकु, जो सुरंग और शटल के अनुप्रस्थ काट के अनुरूप है। यह वायुमंडलीय एयरलॉक के जेट बेल्टों की तीन पंक्तियों में लगे वलयाकार नोज़लों से बाहर की ओर निकलते हुए दसियों से सैकड़ों मीटर तक लंबा होता है।
वायुमंडलीय एयरलॉक के गैस-गतिशील अवरोध के लिए ज्यामितीय रूप से पूर्ण, स्थिर या कड़ाई से अक्षसममित शंकु बनाना आवश्यक नहीं है। इसकी कार्यावस्था मूलतः गतिशील है और प्रवाह के आकार, घनत्व तथा वेग में समयगत और स्थानिक उतार-चढ़ाव स्वीकार करती है।
एयरलॉक की कार्यक्षमता की निर्णायक और एकमात्र कठोर शर्त यह है कि शटल के पूरे निकास के दौरान दबाव और संवेग का धनात्मक (बाहर की ओर निर्देशित) ग्रेडिएंट बना रहे, जो वायुमंडलीय हवा को सुरंग में प्रवेश करने से पूरी तरह रोके; साथ ही निकास क्षेत्र के वायुमंडल की पूर्व गैस-गतिशील और तापीय तैयारी भी की जाए। इससे प्रणाली की विश्वसनीयता और व्यावहारिक कार्यान्वयन क्षमता काफी बढ़ती है।
इस प्रकार प्रवाह के आकार को लक्ष्य मान नहीं, बल्कि अनुकूली पैरामीटर माना जाता है और इसे वास्तविक समय में समग्र विशेषताओं (दबाव, द्रव्यमान प्रवाह दर और संवेग) के आधार पर अनुकूलित किया जाता है, न कि किसी कठोर पूर्वनिर्धारित ज्यामिति के अनुसार।
- स्केलेबिलिटी और परीक्षण. हजार किलोमीटर लंबे त्वरक के विपरीत, एयरलॉक की संरचना मॉड्यूलर है और आसानी से स्केल की जा सकती है। मुख्य तकनीकें — स्थिर सुपरसोनिक गैस-गतिशील शंकु बनाना, समकालिकता और जेट बेल्टों का संचालन — 1:5 या 1:10 पैमाने के पूर्ण-कार्यात्मक भौतिक परीक्षण स्टैंडों पर पूरी तरह विकसित की जा सकती हैं, जिससे मुख्य मार्ग का पूर्ण-स्तरीय निर्माण शुरू होने से पहले परियोजना के प्रमुख तकनीकी जोखिम कम किए जा सकते हैं।
सुरक्षा प्रणाली
हाइड्रोजन के साथ काम करने पर विस्फोट और अग्नि सुरक्षा की आवश्यकताएँ बढ़ जाती हैं। पूरे एयरलॉक अवसंरचना को इसी अनुसार बनाया गया है: हाइड्रोजन रिसाव का पता लगाने वाली दोहराई गई प्रणालियाँ, नाइट्रोजन से पाइपलाइनों की निष्क्रिय पर्जिंग, विस्फोट-रोधी उपकरण, इलेक्ट्रोलिसिस इकाइयों, भंडारण सुविधाओं और इंजन बेल्टों का भौतिक पृथक्करण, तथा संभावित उत्सर्जनों को सेवा कर्मियों और महत्वपूर्ण अवसंरचना से दूर वातावरण में सुरक्षित रूप से निकालने के लिए निर्देशित वेंटिलेशन चैनल।
आयाम और प्रक्षेपण द्रव्यमान
लंबाई ~150 m, दीर्घवृत्ताकार अनुप्रस्थ काट ~10x15 m। आकृति — एक हाइपरसोनिक वेज, जिसे वायुमंडल को भेदते समय प्रतिरोध और तापीय भार न्यूनतम रखने के लिए अनुकूलित किया गया है।
- इष्टतम प्रक्षेपण द्रव्यमान। ~15 000 टन।
15 000 टन का शटल द्रव्यमान इंजीनियरिंग-आर्थिक इष्टतम बिंदु की खोज का परिणाम है, जो भौतिक सीमाओं और कार्यान्वयन की संभावनाओं के बीच “स्वर्ण मध्य” में स्थित है।
| मापदंड | निचली सीमा (< 8 000 – 10 000 t) | अधिकतम (15 000 t) | ऊपरी सीमा (> 20 000 – 25 000 t) |
|---|---|---|---|
| एरोडिनैमिक्स और ओवरलोडिंग | वायुमंडल हावी है। Fd = ρ·A·v2 प्रतिरोध बल उच्च अधिभार का निर्माण करता है a = Fd/m, जटिल सक्रिय स्थिरता की आवश्यकता होती है और चरम गर्मी के भार का कारण बनता है। | जड़त्व प्रधान रहता है। वायुमंडलीय प्रतिरोध प्रारंभिक अल्पकालिक (5 sec तक) ~3–6g अधिभार उत्पन्न करता है, जिससे सरल आघात-अवशोषण प्रणालियों और तापीय सुरक्षा का उपयोग संभव होता है। | ओवरलोडिंग में थोड़ी कमी आती है, लेकिन लाभ अन्य कारकों से मेल खाते हैं। |
| गर्मी का शासन | कम गर्मी की मात्रा. छोटा द्रव्यमान m तीव्र तापमान ΔT = Q·t / (m·c) के तेजी से बढ़ने का कारण बनता है, जिससे सक्रिय शीतलन के चरम प्रणालियों की आवश्यकता होती है। | उच्च गर्मी की गति। एक विशाल संरचना वायुमंडल के अल्पकालिक प्रवेश की चोटी की गर्मी को अवशोषित और विखेरती है, जिससे निष्क्रिय और सक्रिय गर्मी संरक्षण का संयोजन उपयोग किया जा सकता है। | गर्मी की मात्रा बढ़ रही है, लेकिन बड़े पैमाने पर संरचना से गर्मी निकालना एक अलग समस्या बन जाती है। |
| प्रक्षेपण ऊर्जा | आवश्यक ऊर्जा E = ½·m·v² स्वीकार्य है, लेकिन यह कमियों की भरपाई नहीं करती। | GATES — बुद्धिमान संतुलन 11 किमी / सेकंड तक के लिए विघटन ऊर्जा ~9×10¹⁴ जे (~252 GWt·h) है, जो वितरित प्रणाली और संचय की क्षमताओं के अनुरूप है। | ऊर्जा की खपत में रैखिक वृद्धि होती है, जिससे बैटरी की क्षमता और क्षमता में असमान वृद्धि की आवश्यकता होती है, जो कि आर्थिक रूप से अप्रभावी है। |
| संरचना और रसद | व्यवहार्य है, लेकिन यह एक इनरशनल तारन का महत्वपूर्ण लाभ नहीं देता है। | वर्तमान प्रौद्योगिकियों के साथ संगत है। गबैरियों और द्रव्यमान आधुनिक जहाज निर्माण डॉक, वेल्डिंग और परिवहन की विधियों की क्षमताओं के अनुरूप हैं। | डिजाइन कठोरता खो रहा है, स्वयं के उतार-चढ़ाव, इकट्ठा, स्टार्टअप स्थान पर वितरण की समस्याएं पैदा हुई हैं। लागत अल्ट्रा-लाइन बढ़ रही है। |
| StarRoad दर्शन | यह एक हल्के उपकरण की प्रतिमान में रहता है जो वातावरण के प्रति कमजोर है। | इंटरशनल तारन के आदर्श को लागू करता हैः वातावरण कोई बाधा नहीं है, बल्कि एक अल्पकालिक गुस्सा है जिसे द्रव्यमान और स्थायित्व के कारण दूर किया जा सकता है। | यह उद्योग के लिए एक कठिन काम बन जाता है, जो पैमाने पर बचत को समाप्त कर देता है। |
- शारीरिक रूप से सीमा (~10 000 t) से ऊपर है, जिसके बाद गतिशीलता वायुगत प्रभाव पर हावी होने लगती है।
- ऊर्जा के मामले में बुनियादी ढांचे के लिए आवश्यकताओं में तेजी से वृद्धि नहीं होती है।
- तकनीकी रूप से बड़े पैमाने पर औद्योगिक प्रथाओं (नौका निर्माण, भारी मशीनरी निर्माण) के दायरे में रहता है।
- आर्थिक रूप से स्केल के हिसाब से निकासी को सस्ता करने और पूंजीगत व्यय को सीमित करने के बीच संतुलन रखता है।
इस प्रकार, यह पैरामीटर एक गणनात्मक अधिकतम है जो StarRoad अवधारणा को भौतिक रूप से व्यवहार्य और आर्थिक रूप से उचित बनाता है।
संरचना और प्रणाली
पूरी आंतरिक वास्तुकला को बहु-स्तरीय चौड़ाई संरचना के रूप में डिजाइन किया गया है जिसमें कॉर्पोस की ऊंचाई पर कार्यात्मक विभाजन है।
- नीचे की ओर और शरीर के पीछे की भाग पूरी तरह से ऊर्जा और शक्ति प्रणालियों के लिए अलग किया गया हैः बोर्ड रिएक्टर, गर्मी एक्सचेंजर, सक्रिय शीतलन के मोड़, शक्ति परिवर्तक, ऊर्जा संचय, गर्मी वाहक के मार्ग और समुद्री शक्ति संयंत्र के तत्व। इस तरह की स्थिति से वेलुक के द्रव्यमान का केंद्र कम हो जाता है, जिससे हाइपरसोनिक उड़ान, योजना और ड्राइविंग में स्थिरता बढ़ जाती है, साथ ही ऊपरी खंडों की गर्मी और विकिरण संरक्षण को सरल बनाया जाता है।
- अतिचालक लेविटेशन और स्थिरता प्रणाली यह जहाज के बोर्डों के साथ एकीकृत है और यह नीचे से भी है। सुपरकंडक्टिव मॉड्यूल सीधे बाहरी आवरण और एक गर्मी संरक्षण परत के पीछे तय किए गए हैं, जो चुंबकीय क्षेत्र और टनेल के निष्क्रिय आवरण के बीच की खाई को कम करता है।
- बोर्डों के साथ पूरे शरीर की लंबाई, जिसमें ऊपरी और मध्य क्षेत्र शामिल हैं, जो कि डिस्पोजेबल स्ट्रिप्स की रेखा तक है;
- तल के मध्य और पीछे के भाग में;
- मुख्य पंखों और यांत्रिक घोंसला के बाहर निकलने वाले क्षेत्रों को छोड़कर।
इस तरह का वितरण एक समान चुंबकीय क्षेत्र, उच्च ध्वनि गति पर स्थिरता और स्थानीय क्षति के दौरान विफलता प्रतिरोधीता प्रदान करता है।
- कॉर्पस का मध्य भाग मुख्य पंखों को शरीर के अंदर से हटाया जाता है और ऊर्जा और लोड सेक्शन से अलग किया जाता है। नाक के मध्य क्षेत्र का सामने का हिस्सा छोटे चल रहे नियंत्रण पंखों को रखने के लिए उपयोग किया जाता है, जो संक्रमण मोड पर ट्रैकटोरिया को सुधारने और स्थिर करने के लिए उपयोग किया जाता है।
- कॉर्पस का ऊपरी भाग उपयोगिता भार के एक सार्वभौमिक प्रतिस्थापन मॉड्यूल को रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। मॉड्यूल आकार, माप बिंदु, द्रव्यमान और गुरुत्वाकर्षण केंद्र की अनुमत स्थिति के अनुसार मानक है और इसे लोड, टैंकर, यात्री या मिश्रित के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। मॉड्यूल को स्थापित करना और निकालना प्रक्षेपण से पहले डॉक में किया जाता है, और ऊपरी तारों को खोलने के बाद कक्षा में भी संभव है। माल ढुलाई के डिब्बे में एक अंतर्निहित हाइड्रोलिक या विद्युत यांत्रिक लिफ्ट और निर्देशक हैं जो चालक दल की भागीदारी के बिना माइक्रोग्रविटी की स्थिति में मॉड्यूल को स्वचालित रूप से आगे बढ़ाने और निकालने का प्रावधान करते हैं।
- उपरी ढक्कन वे एक शक्ति के ढांचे के लिए एक वाहक तत्व नहीं हैं और वायुमंडलीय परिभ्रमण और कक्षा तक पहुंच के कार्यों को करते हैं। पैनलों को पूरी तरह से खोलने और फिक्स्ड करने के बाद पैनलों को स्वचालित रूप से खोला जाता है, जिसके बाद उन्हें अतिरिक्त गर्मी को वैक्यूम में फेंकने के लिए एक कोल्ड एजेंट दिया जाता है।
- नाविक का नाक भाग बहुस्तरीय कार्यात्मक संरचना हैः
- ऊपरी नाक क्षेत्र पुल, नियंत्रण, नेविगेशन और संचार प्रणाली;
- छोटे चलती पंखों और नियंत्रण सतहों के तंत्रों का मध्य नाक क्षेत्र;
- निचला नाक क्षेत्र क्रिओजेन ईंधन और शीतल पदार्थ वाले टैंकों, वायुमंडल के प्रवेश के दौरान नाक के हिस्से के सक्रिय शीतलन प्रणालियों के लिए न्यूनतम हाइड्रोलिक प्रतिरोध और शीतलन वातावरण की अधिकतम त्वरित पहुंच सुनिश्चित करते हैं।
इस तरह की संरचना से छोटे गर्मी और हाइड्रोलिक मोड़ सुनिश्चित होते हैं, नाक की गर्मी की गति कम होती है और उड़ान के सबसे अधिक लोड किए गए क्षेत्र में गर्मी संरक्षण प्रणालियों की विश्वसनीयता बढ़ जाती है। सामान्य तौर पर, नाव की संरचना एक कठोर रूप से संरचित, स्केलेबल और मॉड्यूलर वास्तुकला है, जो हाइपरसोनिक स्टार्ट, कक्षा संचालन के लिए अनुकूलित है, बिना गहराई से ओवरबोल्ड किए स्वायत्त तैराकी और कई बार उपयोग करना।
कोरस की थर्मोप्रोटेक्शन
नाविक का नाक और नीचे बहुपरत धातु-संयोजक थर्मोप्रूफेंस प्रणाली से लैस है, जो हाइपरध्वनि उड़ान और बाद में ड्राइविंग के दौरान चरम गर्मी और गतिशील भार पर आधारित है। संरचना में निष्क्रिय और सक्रिय तत्व शामिल हैंः
- बाहरी गर्मी प्रतिरोधी परत, हजारों डिग्री के अल्पकालिक तापमान और तीव्र रेडिएशनल हीटिंग के प्रतिरोधी;
- यांत्रिक और कंपन भार को महसूस करने वाली ताकत वाली धातु की तह;
- सक्रिय शीतलन के कन्टूर, जो सबसे अधिक भारित क्षेत्रों से गर्मी को निकालने की सुविधा प्रदान करते हैं, पहली बार नाक के हिस्से और तल के सामने के किनारे;
- स्थानीय महत्वपूर्ण क्षेत्रों में प्रतिस्थापन करने योग्य अपवर्तन तत्व, जो मुख्य संरचना को नुकसान पहुंचाए बिना नियंत्रित उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
थर्मोप्रोटेक्शन सिस्टम को समुद्र में उतरने पर गर्म शरीर के संपर्क में गर्मी के झटके को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें तेज तापमान ग्रेडिएंट और चक्रवात गर्मी तनाव शामिल हैं। वास्तुकला में अनुसूचित सेवा के दौरान सबसे अधिक लोड किए गए तत्वों को खंडित करना और मॉड्यूलर प्रतिस्थापन करना शामिल है, जिससे मरम्मत की क्षमता और कई बार उपयोग करने का संसाधन बढ़ जाता है।
पंख
बेलन को दो जोड़े के प्रमोशन पंखों से लैस किया जाता है, जो स्थिरता, योजना और लैंडिंग के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
- सामने के पंखों की जोड़ी प्रक्षेपपथ सुधार, पिच और रोल स्थिरीकरण तथा गतिशील विक्षोभों के अवमंदन का कार्य करती है। ग्लाइडिंग के लिए विरल वायुमंडलीय परतों में पहुँचने के बाद इन्हें खोला जाता है।
प्रत्येक सामने के पंख के पैरामीटरः
- लंबाई (मूल से दूरी): ~35 मीटर;
- जड़ / समाप्ति पर चौड़ाईः ~14 / 7 मीटर;
- क्षेत्रफल: ~360–400 मी2
- पंखों की पिछली जोड़ी यह नाविक की मुख्य वायुगतिकीय सतह है।
प्रत्येक पंख के पैरामीटरः
- लंबाई (मूल से दूरी): ~100 मीटर;
- जड़ / समाप्ति पर चौड़ाईः ~14 / 7 मीटर;
- क्षेत्रफल: ~1000–1100 मी2
पंखों का कुल क्षेत्रफल लगभग 2800–2900 m² है। फ्यूज़लाज का लिफ्टिंग-बॉडी आकार अतिरिक्त लिफ्ट देता है और प्रभावी वायुगतिकीय क्षेत्रफल को लगभग 20–30% बढ़ाता है।
ध्वनि के बाद की स्थिति में, कुल विन्यास एक ओरियंटिव वायुगतिकीय गुणवत्ता L/D ≈ 9–13 प्रदान करता है, जो स्थिर योजना और नियंत्रण योग्य लैंडिंग बिंदु चयन को लागू करने की अनुमति देता है। नियोजन और बहाव की विशिष्ट गति का मूल्यांकन 90–120 मी/स (≈ 320–430 किमी/घंटा) के दायरे में किया जाता है। ऐसी गति पर लैंडिंग की सुरक्षा पूर्ण क्षैतिज गति से नहीं, बल्कि स्पर्श की लंबवत गति, हमले के कोण और ग्लाइस्डा की प्रोफाइल से निर्धारित होती है।
पैराशूट सिस्टम
लैंडिंग की अनुमति देने वाली खिड़की को लाने और बढ़ाने के लिए, नौकाएं एक बार में कई बार पैराशूट-पैराफॉइल प्रणाली से लैस होती हैं, जो एक नरम लैंडिंग के संवैधानिक-राज्य रूप में काम करती हैं।
- वास्तुकला और स्थान. सिस्टम में दो पैराफाइल स्थिति शामिल हैंः
- एक ऊपरी पश्च भाग में;
- एक ऊपरी अग्र भाग में (नाक वाले भाग के तुरंत पीछे)।
प्रत्येक स्थिति योजना के अनुसार पूरी की गई है N+1 (मुख्य + आरक्षित पैराफॉइल) स्वतंत्र तह और खिंचाव रेखाओं के साथ। समोच्च बंधन रेखा जो लोड के स्थानीय पीक को कम करता है और टैंक और क्रेन की स्थिरता बढ़ाता है। गुंबदों की जगहें पारदर्शी धुरी पर फैली हुई हैं, आपसी प्रभाव और झुकने को छोड़कर।
- कार्यक्षेत्र और कार्यप्रणाली. पैराफॉइल्स उपकरण के वजन को पूरी तरह से रखने के लिए नहीं, बल्कि अंतिम क्षेत्र में ऊर्ध्वाधर गति को डंप करने और चिकनी स्पर्श के चरण को बनाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
- एक मुख्य पैराफाइल का क्षेत्रफलः ~4500–6000 m2;
- दो पैराफॉइलों के काम के समय कुल सक्रिय क्षेत्रफलः ~9000–12 000 m2.
स्पर्श के समय ऊर्ध्वाधर गति का लक्ष्य मान Vz≈1 मी/स.
- समावेशीकरण मानदंड. पैराशूट-पैराफॉइल प्रणाली का उपयोग किया जाता है केवल जब आवश्यक हो. लैंडिंग एल्गोरिथ्म में कुल अधिभार (एयरॉइडिनैमिक, इनेरशन और हाइड्रोडिनैमिक घटकों की वेक्टर राशि):
- यदि स्पर्श करने पर अनुमानित कुल भार 4g से अधिक नहीं, लैंडिंग किया जाता है उपयोग किए बिना पैराफाइल (पंखों पर);
- जब जोखिम अधिकता 4g सिस्टम को सक्रिय किया जाता है और लैंडिंग को नरम ग्लिसिंग मोड में बदलकर लंबवत गति को लक्ष्य मूल्य तक कम कर देता है।
- बहुवारता. पैराफॉइल, स्ट्राप सिस्टम और बंधन के नोड्स को कई बार उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें अनुसूचित सेवा (निरीक्षण, सुखाने, तेजी से चलने वाले तत्वों को बदलने) के बिना, शरीर के बल के ढांचे को तोड़ना है।
स्वायत्त शक्ति और मोटर स्थापना
यह पूरी तरह से स्वतंत्र ऊर्जा गतिशील प्रणाली से लैस है, जो पूरे मिशन चक्र के लिए डिज़ाइन की गई हैः कक्षा में मैन्युअल से लेकर कई महीनों के स्वतंत्र तैराकी तक।
- मूल स्रोत ऊर्जाः एक बोर्ड पर परमाणु रिएक्टर।
- प्रकारः नमक पिघलने पर कॉम्पैक्ट तेज़ रिएक्टर (जीएमएसआर) या अगली पीढ़ी का उच्च तापमान गैस ठंडा रिएक्टर (वीटीजीआर) । भविष्य में कॉम्पैक्ट थर्मोन्यूक्लियर मॉड्यूल (जैसे, Helion Energy की तरह, एक क्षेत्र संपीड़न योजना के आधार पर) ।
- क्षमताः विद्युत 10-20 मेगावाट, ताप 50-100 मेगावाट।
- उद्देश्यः सभी बोर्ड सिस्टम, जो कि मैग्नीटोलेविटेशन प्रणाली के अतिवाहक तत्व हैं, को ऊर्जा से प्रदान करना, विद्युत चुम्बकीय प्लाज्मा इंजन (ईएमपीडी), सक्रिय शीतलन प्रणाली और स्वायत्त तैरने के लिए चालक. रिएक्टर को चेनक के पूरे जीवनकाल (5-10 वर्ष) के दौरान ईंधन को फिर से शुरू किए बिना काम करने के लिए बनाया गया है ।
- एक बोर्ड पर लेविटेशन और स्थिरता प्रणाली। जहाज के पूरे कॉर्पस के साथ उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर (वीटीएसपी) के आधार पर बोर्ड सिस्टम से तरल नाइट्रोजन या हाइड्रोजन से ठंडा होने वाले सुपरकंडक्टर मैग्नेट के साथ क्रिओजेन मॉड्यूल एकीकृत हैं। ये चुंबक लेविटेशन और सक्रिय स्थिरता के लिए एक शक्तिशाली मुख्य चुंबकीय क्षेत्र (चुंबकीय लंबक प्रणाली) बनाते हैं। वे एक चहलक को टनेल के बाहरी बिजली को पूरी तरह से बंद करने के बावजूद लेविटेशन बनाए रखने की अनुमति देते हैं, निष्क्रिय घुमावदार-रेल के साथ इंडक्शन के कारण (मग्नेटिक दर्पण प्रभाव) ।
स्थिरता प्रबंधन प्रणाली पदानुक्रम सिद्धांत के अनुसार बनाई गई हैः
- निष्क्रिय कन्टूर (माइक्रोसेकंड): सुरंग के ढक्कन के साथ सुपरकंडक्टरों का इंडक्शन कनेक्शन इलेक्ट्रॉनिक्स की भागीदारी के बिना किसी भी बदलाव पर स्वचालित रूप से लौटने वाली शक्ति बनाता है।
- उपकरण का कटाक्ष (मिसिस सेकंड माइक्रोसेकंड): विशेषित स्कीम (FPGA, ASIC) असंतुलन का पता लगाने और कठिन एल्गोरिदम के अनुसार अनुभागों को स्विच करने की सुविधा प्रदान करते हैं।
- कार्यक्रम का रूपरेखा (मिलिस सेकंड दसियों मिलीसेकंड): बोर्ड कंप्यूटर (सीमित आईआई के समर्थन के साथ) नैनोसेकंड के दायरे में प्रतिक्रिया की आवश्यकता के बिना धीमी ड्रेफ और स्थानीय असंतुलन की भरपाई के लिए सुपरकंडक्टर अनुभागों के बीच टोक़ को फिर से वितरित करता है।
इस तरह की वास्तुकला को गुस्से पर प्रतिक्रिया करने के लिए मिलीसेकंड का समय प्रदान करता है, जो हाइपरसोनिक गति पर 15 000 टन के वजन वाले नौका के लिए स्थिरता की आवश्यकता से अधिक है।
- मुख्य इंजन: उच्च तन्यता वाले विद्युत चुम्बकीय प्लाज्मा इंजन (ईएमपीडी) ।
- सिद्धांतः मैग्नेटोप्लाज़ोडिनैमिक (एमपीडी) इंजन या एजिमुटल स्ट्रीम (VASIMR) इंजन, जो बोर्ड रिएक्टर से संचालित होते हैं।
- थ्रस्ट: स्पंदित मोड में 50–100 kN (5–10 टन-बल) तक, जो कक्षा सुधार, कक्षा से उतरने और कक्षाओं के बीच स्थानांतरण के लिए पर्याप्त है।
- कार्यकारी निकाय: तरल क्सेनॉन, अर्गोन या हाइड्रोजन (जो शीतलन प्रणालियों के लिए भी उपयोग किया जाता है) का भंडार।
- स्वायत्तता: इंजनों को बोर्ड एआई द्वारा संचालित किया जाता है, जो कि कक्षा स्टेशनों के साथ कनेक्ट करने, उतारने और वापस जाने के लिए स्वतंत्र रूप से गणना और अभ्यास करने में सक्षम है।
- गर्मी प्रणाली प्रबंधन:
- चलती रेडिएटर. अंतरिक्ष में विकसित होने वाले तरल कन्टूर वाले पैनल, जो रिएक्टर और उपकरण से अतिरिक्त गर्मी को वैक्यूम में फेंकते हैं।
- चरण ताप बैकुलेटर (TA). महत्वपूर्ण तत्व नाक के हिस्से और महत्वपूर्ण नोड्स में स्थित हैं। वे स्टार्ट और इनपुट पर वातावरण के प्रवेश पर पीक गर्मी (मेगाजॉली) को अवशोषित करते हैं, जिससे संरचना अतिगर्म हो जाती है। अंतरिक्ष या महासागर में गर्मी धीरे-धीरे रेडिएटर या पर्यावरण में फेंक दी जाती है।
- सक्रिय शीतलन प्रणाली. गर्मी संरक्षण स्क्रीन और उड़ान में महत्वपूर्ण तत्वों को तत्काल ठंडा करने के लिए तरल हेलियम / हाइड्रोजन के साथ बंद क contor।
- आरक्षण और सुरक्षाः दोहरे रिएक्टर नियंत्रण प्रणाली, स्वतंत्र शीतलन लाइनें, आपातकालीन गर्मी विसारक उपकरण। डिजाइन समुद्र में गिरने सहित किसी भी परिदृश्य में सुरक्षा सुनिश्चित करता है।
स्वायत्त पौधाड़ी और समुद्री प्रणाली
अटलांटिक के एक विशिष्ट क्षेत्र में बाढ़ आने के बाद, नाव पूरी तरह से स्वायत्त समुद्री जहाज के मोड में बदल जाती है। इसके लिए उपयोग किया जाता हैः
- प्रणोदन प्रणाली। दो वापस खींचे जा सकने वाले अज़िमुथ थ्रस्टर यूनिट या वॉटरजेट प्रणोदक कम गति पर उच्च गतिशीलता प्रदान करते हैं।
- जलतरण के लिए ऊर्जा. मोटर और बोर्ड प्रणालियों के लिए विद्युत ऊर्जा प्रदान करता है बोर्ड पर स्थित परमाणु/थर्मोक्यूलर रिएक्टरसक्रिय क्षेत्र का भंडार कई महीनों के स्वायत्त संक्रमण के लिए पर्याप्त है।
- नेविगेशन और कनेक्शन. उपग्रह (GPS/GLONASS), स्थैतिक नेविगेशन, रडार और सतह की स्थिति का पता लगाने के लिए लीडर। भूस्थिर उपग्रहों के माध्यम से स्थिर संचार।
- अंतिम ब्रेक प्रणाली. शेष गति (100-150 किमी/घंटा) को जल को छूने से पहले बुझाने के लिए एक मिश्रित प्रणाली का उपयोग किया जाता हैः छोटे क्षेत्र के ब्रेक पैराशूट (स्थिरता और प्रारंभिक ब्रेक के लिए) और मार्श प्लाज्मा इंजनों का छोटा इंपल (चौकी गति को सटीक रूप से बुझाने के लिए) । पैराशूट बाढ़ के बाद चला जाता है।
यह कॉन्फ़िगरेशन नाव को लैंडिंग के बाद तुरंत सहायता की आवश्यकता के बिना खुद को रजिस्ट्रेशन पोर्ट या ड्रैक्टर के साथ मिलने के बिंदु पर जाने की अनुमति देता है। यह तूफान की लहर पर अपने आप पकड़ सकता है, लंबी यात्राएं कर सकता है और निर्धारित समय पर सेवा के लिए एक नियोजित डॉक पर पहुंच सकता है, अंतरिक्ष यान से एक रोबोट समुद्री जहाज में बदल सकता है।
AstroLiner-S: स्टार्ट / सरलीकृत संस्करण
StarRoad के कार्यान्वयन के प्रारंभिक चरणों में, तथा आधारभूत, तकनीकी रूप से सरल और परिचालन की दृष्टि से अधिक रूढ़िवादी विन्यास के रूप में, शटल के प्रारंभिक संस्करण — AstroLiner-S (Simplified / Start) — का उपयोग प्रस्तावित है।
यह संशोधन एक कार्यात्मक रूप से पूर्ण, लेकिन ऊर्जा और प्रणालीगत रूप से सरल AstroLiner संस्करण है, जिसे मुख्य मार्ग, प्रारंभिक लोड और मानवयुक्त प्रक्षेपण के लिए डिज़ाइन किया गया है। और सिस्टम के तकनीकी, परिचालन और नियामक जोखिमों को चरणबद्ध रूप से कम करने के लिए।
- मुख्य विचार: AstroLiner-S। AstroLiner-S StarRoad की मूल अवधारणा — जड़त्व के बल पर वायुमंडल को पार करना — लागू करता है, लेकिन ऑनबोर्ड परमाणु या ताप-नाभिकीय ऊर्जा स्रोत का उपयोग किए बिना और मुख्य संस्करण की प्रारंभिक द्रव्यमान तथा आयामी विशेषताओं को पूरी तरह बनाए रखते हुए।
सभी ऊर्जा से चरम संचालन (विखंडन, लेविटेशन, सुरंग में स्थिरता) पूरी तरह से भूमिगत बुनियादी ढांचे में लाए गए हैं।
AstroLiner-S चेन निम्नलिखित है:
- एक स्वायत्त परिवहन यंत्र द्वारा,
- पूरी तरह से बहुक्रियाशील,
- जो अपने आप को कक्षा में ले जा सकता है, उससे उतर सकता है और वापस जा सकता है,
- लेकिन केवल सुरंग के बाहर रासायनिक तड़प का उपयोग करते हुए,
- जिसमें उच्च शक्ति वाले आयनकारी विकिरण स्रोतों का कोई भी समावेश नहीं है।
- ऊर्जा और अतिवाहक प्रणाली. AstroLiner-S कॉन्फ़िगरेशन में निम्नलिखित पूरी तरह से बाहर हैं:
- परमाणु और थर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा संयंत्र,
- उन से जुड़े विकिरण, गर्मी और दुर्घटना के जोखिम,
- सुरंग और प्रवेश द्वार के अवरूद्ध प्रदूषण के परिदृश्य।
लेविटेशन, स्थिरता और ट्रैसा के साथ बातचीत के अतिवाहक तत्वः
- स्टार्ट होने से पहले विद्युत को पूर्व-पंप किया जाता है,
- स्थायी मोड में स्थानांतरित हो जाते हैं,
- एक दूसरे से अलग हैं और बोर्ड सिस्टम द्वारा नियंत्रित हैं।
बोर्ड इलेक्ट्रॉनिक्स, नियंत्रण और सुरक्षा प्रणालियों का पोषण समय के आधार पर भंडारण के साथ पूर्ण सुरंग विघटन चक्र के लिए गणना किए गए बैटरी और इनरशन संचय (महागाड़ियों) के खाते में किया जाता है।
विघटन प्रक्रिया में अतिचालक रूपरेखाओं का सक्रिय प्रबंधन छोटे समायोज्य धाराओं और दुर्घटना मोडों से सीमित है, जो बोर्ड पर उच्च शक्ति वाले निरंतर ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता को समाप्त करता है।
कक्षा के दौरान सक्रिय ऊर्जा स्रोत के रूप में फोल्डेबल सौर पैनलों का उपयोग किया जाता है।
- सुरंग के बाहर की मोटर स्थापना
AstroLiner-S के सभी कक्षा संचालन रासायनिक धक्का का उपयोग करके किए जाते हैं।
चेन निम्नलिखित से सुसज्जित होता हैः
- मध्यम तन्यता के मार्श केमिकल इंजन (LOX/LH₂ या LOX/LCH₄ वर्ग),
- दोहरी अभिविन्यास और दुर्घटना प्रबंधन (RCS) प्रणालियों द्वारा।
मोटर स्थापना सुनिश्चित करती हैः
- वायुमंडल से बाहर निकलने के बाद लक्षित कक्षा में ले जाना,
- कक्षा पैरामीटरों को सुधारना,
- कक्षा से उतरना,
- वायुमंडल में प्रवेश और वापसी।
इस संस्करण में विद्युत प्रतिक्रियाशील और मैग्नो-प्लाज्मा इंजनों से इनकार करने के कारण बोर्ड पर उच्च शक्ति वाले बिजली स्रोत की कमी है और इसे समग्र प्रणाली की वास्तुशिल्प सीमा के रूप में नहीं माना जाता है।
- वापसी और बहुवारता
AstroLiner-S के लिए सक्षम हैः
- ऑर्बिट से स्वतंत्रा निस्कने,
- वायुमंडल में नियंत्रण योग्य प्रवेश,
- वायुगतिकीय नियोजन,
- पंखों और पैराशूट-पैराफॉइल प्रणाली का उपयोग करके समुद्र में उतरना।
रिएक्टर की अनुपस्थिति काफी सरल हैः
- समुद्री उपयोग,
- विनियमन सेवा,
- अपर-शैतू में लगने के बाद यंत्र को बहाल करना।
- भूमिका AstroLiner-S व विकास StarRoad
AstroLiner-S को निम्न के रूप में माना जाता हैः
- StarRoad शटल का पहला श्रृंखलाबद्ध उत्पादन संस्करण,
- प्रक्षेपण और विफलता के आंकड़े एकत्र करने के लिए एक मंच,
- प्रणाली को जल्दी से चालू करने का साधन,
- प्रारंभिक कक्षा बुनियादी ढांचे के लिए आधारभूत परिवहन।
जैसे-जैसे परियोजना विकसित होती है, उच्च शक्ति वाले कॉम्पैक्ट ऊर्जा स्रोतों की उपस्थिति होती है और परिचालन अनुभव जमा होता है, AstroLiner-S को पूर्ण-कार्यशील AstroLiner संस्करण के साथ विकसित किया जा सकता है, यह उच्च शक्ति वाले बोर्ड ऊर्जा संयंत्रों और विद्युत चुम्बकीय प्लाज्मा इंजनों से लैस है।
इस प्रकार, AstroLiner-S कोई समझौता नहीं है, बल्कि प्रणाली का तार्किक प्रारंभिक स्तर है, जो मुख्य लाइन की मूलभूत वास्तुकला बदले बिना StarRoad का संचालन पहले, अधिक सुरक्षित रूप से और कम प्रणालीगत जोखिम के साथ शुरू करने देता है।
उद्देश्य और सिद्धांत
परियोजना में Enhanced Geothermal Systems (EGS) संशोधित तकनीक के आधार पर अपनी एकीकृत ऊर्जा और गिगावाट वर्ग की जलवायु बुनियादी ढांचा बनाना शामिल है। कार्यशील शरीर के रूप में वायुमंडल से सीधे कब्जा (Direct Air Capture, DAC) के माध्यम से प्राप्त सुपर क्रिटिकल कार्बन डाइऑक्साइड (sCO₂) का उपयोग किया जाता है। प्रणाली तीन महत्वपूर्ण कार्यों को जोड़ती हैः 1) त्वरण सुरंग की थर्मल स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए भूतापीय गर्मी क्षेत्र का सक्रिय प्रबंधन; 2) आधार विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करना; 3) दीर्घकालिक उपयोगिता वायुमंडलीय CO₂.
GATES — गॅटेस भूमिगत वास्तुकला
तापीय स्थिरता, ऊर्जा-स्वतंत्रता और दीर्घायु सुनिश्चित करने के लिए प्रत्येक त्वरण सुरंग के साथ छोटे व्यास की सात सेवा सुरंगों का एक परिसर होता है, जो एकीकृत GATES प्रणाली बनाता है:
- छह मुख्य कलेक्टर-ऊर्जा सुरंगें (व्यास 2 m). ये त्वरण सुरंग के फर्श से 30 m नीचे स्थित हैं और इनके अक्षों के बीच 7 m का समान अंतर है। ये जोड़ों में प्रतिवर्ती मोड में अत्यधिक उपशीतित (+5°C) सुपरक्रिटिकल CO₂ का परिसंचरण करती हैं। यह विन्यास त्वरक के पूरे अनुप्रस्थ क्षेत्र के नीचे >15 m से अधिक मोटी निरंतर शीतित परत बनाता है और तापीय पुलों को समाप्त करता है।
- एक तकनीकी सेवा सुरंग (व्यास 3 m). यह त्वरण सुरंग के समान स्तर पर, उससे 3 m बगल में स्थित है। यह यातायात रोके बिना निरंतर निदान और मरम्मत पहुँच प्रदान करती है। GATES सुरंगों का ढाँचा उच्च आंतरिक दबाव (25 MPa तक), शैल-दाब और गतिशील भार के संयुक्त प्रभाव के लिए अभिकल्पित है। सात सुरंगों वाले पूरे परिसर की खुदाई पूर्णतः रोबोटिक माइक्रो-टनल बोरिंग मशीनों (micro-TBM) के बेड़े से की जाती है। GATES ऊर्जा अवसंरचना को परिवहन अवसंरचना से भौतिक और कार्यात्मक रूप से अलग करता है, जिससे उच्च विश्वसनीयता और मरम्मत-योग्यता मिलती है।
शीतलन प्रणाली और डीटीएमसी
- GATES — गहरी शीतलन के रूपरेखा। त्वरण सुरंग के नीचे गैटेस के कोलेक्टर-ऊर्जा सुरंग हैं, जिनके माध्यम से कामकाजी शरीर घने उच्च दबाव या अति-आलोचनात्मक मोड में CO₂ के आधार पर सर्किट करता है। गहरे कलेक्टरों में प्रवेश करने से पहले ठंड प्रवाह का लक्ष्य तापमान सीमा सामान्य निम्न तापमान के दौरान लगभग +5...+15°C है। भूतापीय गर्मी को चुनने और गहरे क्षेत्र के माध्यम से गुजरने के बाद CO₂ गहरे स्थान, गर्मी प्रवाह और ऊर्जा उत्पादन के अनुसार +100°C से ऊपर गर्म हो सकता है। कंटूर भूतापीय गर्मी को अलग करता है, मुख्य सुरंग के नीचे एक ठंडा क्षेत्र बनाता है और लगभग 5–8 किमी की गहराई पर सुरक्षित रूप से मास्टरल को रखने की अनुमति देता है।
- हाइड्रो-थर्मल मेन कैनाल (HTMC)। StarRoad मार्ग के साथ, सेवा राजमार्ग, विद्युत पारेषण लाइन और संचार के समानांतर, हाइड्रो-थर्मल मेन कैनाल — HTMC — बनाई जाती है। यह टर्मिनलों को एकीकृत सतही ऊष्मा-निष्कासन प्रणाली में जोड़ती है।
जीटीएमके एक पानी का चैनल है जिसकी चौड़ाई लगभग 5–8 मीटर और गहराई 2–3 मीटर है। चैनल के नीचे कई स्वतंत्र उच्च-पोश पाइप-स्मेयविख हैं, जिनके माध्यम से CO₂ पड़ोसी टर्मिनलों के बीच स्थानांतरित होता है। पानी एक गर्मी बफर और एक मध्यवर्ती गर्मी वाहक के रूप में कार्य करता है।
टर्बाइन, गर्मी विनिमय या कंप्रेसर नोड्स के बाद CO₂ तापमान के साथ सर्पियों में लगभग +50...+80°C तक पहुंचता है। लगभग 50 किमी की लंबाई वाले इंटरटर्मिनल क्षेत्र में यह पानी को गर्म करता है, मौसम, हवा की आर्द्रता, वर्षा की तीव्रता के आधार पर लगभग +22...+35°C तक ठंडा होता है, रात में रेडिएशन शीतलन और चैनल के कामकाज के लिए।
सामान्य रूप से, जीटीएमसी में पानी का तापमान लगभग +22...+32°C के दायरे में रहता है, गर्म क्षेत्रों में स्थानीय रूप से +35...+45°C तक बढ़ता है। गर्म प्रवाह के प्रवेश द्वार के पास कुछ क्षेत्रों में +50...+80°C तक पानी को गर्म करना संभव है, जो आंशिक रूप से जैविक गतिविधि को कम कर सकता है, लेकिन पानी को शुद्ध किए बिना पीने योग्य नहीं बनाता है।
ऊपर से चैनल को हल्के सेलेक्टिव प्लेटों से बंद किया जाता है जो सूर्य के विकिरण को प्रतिबिंबित करते हैं और इन्फ्रारेड रेंज में गर्मी को फैलाने की अनुमति देते हैं।
- टर्मिनल शीतलन। प्रत्येक टर्मिनल पर कूलिंग टावर, हीट एक्सचेंजर, पंप, बूस्टर कंप्रेसर, टर्बोएक्सपैंडर और बैकअप चिलर लगाए जाते हैं। सामान्य संचालन में अधिकांश निम्न-ग्रेड ऊष्मा HTMC के माध्यम से निष्क्रिय रूप से बाहर निकाली जाती है।
ग्रिडिन और टर्मिनल गर्मी एक्सचेंजर लगभग +22...+35°C से +15...+25°C तक डीटीएमसी के बाद CO₂ प्रवाह को संचालित करते हैं। यदि आवश्यक हो तो रिज़र्व चिल्लर को गहराई से कलेक्टरों में डालने से पहले तापमान को -5...+5°C तक कम करना चाहिए। चिलर का उपयोग मुख्य स्थायी मोड के रूप में नहीं किया जाता है, बल्कि पीक, आपातकालीन या मौसमी रिजर्व के रूप में किया जाता है।
- बूस्टर कंप्रेशन और टर्बोडेटेंडर। अगले टर्मिनल CO₂ को ठंडा किया जाता है, लेकिन उच्च दबाव के तहत। फिर यह टर्बोडेटेंडर पर निर्देशित किया जा सकता है, जहां संपीड़न ऊर्जा का एक हिस्सा पुनः प्राप्त होता है, और दबाव के आधार पर दबाव के आधार पर को बढ़ाकर को लगभग -10...+5°C तक बढ़ाया जाता है, लागत और आवश्यक चरण मोड।
GATES — इसके बाद CO₂ को आवश्यक तापमान, दबाव और चरण की स्थिति के साथ गैटेस के कलेक्टर सुरंगों में डाला जाता है। यह चक्र मुफ्त ऊर्जा का स्रोत नहीं हैः कंप्रेसर काम करता है, चैनल संपीड़न गर्मी को छोड़ देता है, और टर्बोटेन्डर केवल आंशिक रूप से खर्च की गई ऊर्जा को वापस करता है। उपयोगी परिणाम सक्रिय शीतलन संयंत्रों पर कम लोड पर अधिक ठंडा प्रवाह।
- अतिरिक्तता और द्विदिशता। कॉइल पाइपलाइनों को दोहरी और द्विदिश बनाया जाता है। किसी एक परिपथ के क्षतिग्रस्त होने पर प्रवाह को बैकअप पाइपलाइन या पड़ोसी टर्मिनल के माध्यम से पुनर्वितरित किया जाता है। CO₂ के प्रवाह की दिशा तापीय भार, आपात मोड और अलग-अलग खंडों की स्थिति के अनुसार बदली जा सकती है।
- मरम्मत-योग्यता। HTMC को लगभग हर किलोमीटर पर द्वारों से खंडों में बाँटा जाता है। किसी खंड के क्षतिग्रस्त होने पर उसे अलग किया जाता है और पंपों से जलस्तर न्यूनतम परिचालन स्तर तक घटाया जाता है, या खंड को आंशिक रूप से खाली किया जाता है। दबाव हटाने के बाद मरम्मत दल या रोबोटिक प्रणालियाँ पूरी मुख्य लाइन रोके बिना कॉइल तक पहुँच सकती हैं। मरम्मत के दौरान बैकअप परिपथों, प्रवाह-दिशा बदलने, पड़ोसी टर्मिनलों के माध्यम से ऊष्मा-विनिमय बढ़ाने और चिलरों को अस्थायी रूप से चालू करने से शीतलन बनाए रखा जाता है।
- सीमित जल प्रबंधन कार्य। एक जीटीएमसी एक द्वितीयक जल-पालन कार्य कर सकता है। पूर्व से पश्चिम की ओर लगातार झुकाव के साथ, यह जल के धीमे स्वचालन, अनुभागों के धोने और विनियमित अतिप्रवाह को बनाए रखने में सक्षम है।
रात की भूमध्य रेखा की बारिश को जल निकासी, जलरोधक, फिल्टर और बहाव के माध्यम से नहर भरने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। चूंकि पानी CO₂ के साथ सीधे संपर्क नहीं करता है, स्थानीय निस्पंदन के बाद इसे सीमित सिंचाई, टर्मिनल के तकनीकी पानी की आपूर्ति, अग्निशमन भंडार और हरे सुरक्षात्मक क्षेत्रों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
GATES — यह कार्य द्वितीयक रहता हैः पानी का चयन केवल उन सीमाओं में किया जाता है जो जीटीएमसी के मुख्य कार्य को नहीं तोड़ते हैं ठंडा CO₂ और जीएटीईएस की गर्मी स्थिरता को बनाए रखना।
- के लिए महत्व StarRoad. गहरे कलेक्टर, जीटीएमसी, टर्मिनल शीतलक, ग्रेड्रिणी, बूस्टर-कंप्रेसर, टर्बोडेटेंडर और रिजर्व चिल्लर एक एकीकृत वितरित गर्मी नियंत्रण प्रणाली बनाते हैं। यह स्थानीय शीतलक मशीनों पर निर्भरता को कम करता है, ब्रेकअप प्रतिरोध को बढ़ाता है, टर्मिनलों के बीच गर्मी प्रवाह को पुनः वितरित करने की अनुमति देता है और गहरी त्वरण सुरंग को अधिक यथार्थवादी बनाता है।
सतह शीतलन प्रणाली ने StarRoad के आर्थिक महत्व को भी बढ़ाया हैः ट्रैक के साथ-साथ टर्मिनलों, सेवा मार्गों, ऊर्जा केंद्रों, जल चैनल की एक लाइन बेल्ट बनाई गई है, औद्योगिक क्षेत्रों और सिंचाई वाले कृषि क्षेत्रों में।
तकनीकी सुरंगों और भूमिगत टर्मिनलों के साथ एकीकरण
- GATES — गॅटईएस के साथ एकीकरण। प्रत्येक झुकाव सुरंग के नीचे, अतिरिक्त 10-20 मीटर की गहराई पर, निर्माण चरण और बाद में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए पूर्व-मुद्रीकरण और चट्टान को स्थिर करने के लिए गैटेस के कलेक्टर सुरंग गुजरते हैं।
- एक भूमिगत टर्मिनल परिसर। सतह पर प्रत्येक झुकाव सुरंग को एक बहुक्रियाशील भूमिगत टर्मिनल द्वारा समाप्त किया जाता है। 40 टर्मिनल में से प्रत्येक एक स्वतंत्र नोड है जिसमें शामिल हैंः
- वेंटिलेशन और गैस क्लीनर का परिसर सुरंग में वायु व्यवस्था बनाए रखने और अपव्यय वायु को हटाने के लिए।
- निर्माण आधार मॉड्यूल, मिट्टी और निर्माण सामग्री को जमा करने, अधिभारित करने और समय के लिए भंडारण के लिए स्थल के साथ।
- प्रशासनिक-आर्थिक भवन बदलते कर्मियों (डिस्पेटर्स, अवकाश कक्ष, कार्यशालाएं, गोदाम) को रखने के लिए।
- GATES — भूतापीय विद्युत स्टेशन और शीतलन यंत्र, गहरे कलेक्टर सुरंगों का उपयोग करने वाले और गर्मी वाहक को नियंत्रित करने वाले डीएटीईएस के सामान्य नेटवर्क में एकीकृत।
- पकड़ और प्रसंस्करण स्टेशन CO₂ (DAC) वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड (Direct Air Capture) को सीधे पकड़ने की स्थापना। GATES का एक बंद चक्र सुनिश्चित करता हैः निकाला गया CO₂ तरल होता है, साफ किया जाता है और गर्मी वाहक के रूप में गहरे कलेक्टर सुरंगों में दिया जाता है।
- बाहरी ऊर्जा नेटवर्क और संचार से कनेक्शन बिंदु (बैकअप पावर, वाइडबैंड चैनल)
रणनीतिक महत्व
ऊर्जा आपूर्ति और तापीय स्थिरीकरण के अलावा, प्रणाली का एक प्रमुख कार्य मुख्य त्वरण सुरंग को अत्यधिक गहराई (5–8 km या अधिक) पर सुरक्षित और आर्थिक रूप से बनाना संभव करना है। तापीय क्षेत्र के सक्रिय नियंत्रण और भू-तापीय ऊष्मा-प्रवाह के निष्कासन से वे तापमान सीमाएँ हटती हैं जो अन्यथा ऐसी गहराई को अव्यावहारिक बना देतीं। इससे बड़े वक्रता-त्रिज्या वाली इष्टतम S-आकार की मार्ग-ज्यामिति संभव होती है, जिससे 2050 km लंबे मार्ग पर माल और चालक दल के लिए अनुमेय भार (~4g) बनाए रखते हुए धीरे-धीरे ऊँचाई प्राप्त की जा सकती है और शटल को क्षितिज से लगभग ~5–6° के कोण पर बाहर निकाला जा सकता है। इसलिए GATES केवल ऊर्जा प्रणाली ही नहीं, बल्कि StarRoad की पूरी बैलिस्टिक प्रक्षेपवक्र-इष्टतमीकरण का भी तकनीकी आधार है। पूरे परिसर की खुदाई पूर्णतः रोबोटिक micro-TBM बेड़े से की जाती है।
शक्ति और पैमाने
- एक 2.5 GW स्टेशन की लागत: $2.0–3.0 बिलियन।
- 40 स्टेशनों की लागतः $80–120 बिलियन।
यह मूल्यांकन रूसी GeoTES पर लागत की निचली सीमा (इटुरप के अनुसार $650/kW) और जटिल परियोजनाओं के लिए ऊपरी सीमा ($1,500/kW) द्वारा पुष्टि की जाती है।
गणना में GATES की कुल क्षमता के 100 GW के ऊपरी अनुमान को आधार माना जाता है। वास्तविक उपलब्ध क्षमता का आकलन केवल भूवैज्ञानिक अन्वेषण के बाद किया जा सकता है और यह काफी कम, यहाँ तक कि कुछ गीगावाट तक हो सकती है। ऐसी स्थिति में बची हुई धनराशि वैकल्पिक ऊर्जा उत्पादन स्रोतों के निर्माण में लगाई जाती है।
पारिस्थितिक और क्षेत्रीय कार्य
StarRoad सक्रिय पर्यावरणीय सेवा का मॉडल लागू करता है। यह परियोजना वायुमंडलीय CO₂ की दुनिया की सबसे बड़ी स्थिर उपभोक्ता प्रणाली है; सुपरक्रिटिकल अवस्था में CO₂ बंद GATES प्रणाली का स्थायी कार्यशील द्रव है। लाखों टन कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडलीय चक्र से निकालकर तकनीकी परिपथ में सदियों के लिए बंद रखी जाती है। इससे StarRoad एक शक्तिशाली जलवायु-अभियांत्रिकी उपकरण बनता है, जो पूरे औद्योगिक क्षेत्रों के कार्बन उत्सर्जन की भरपाई कर सकता है।
GATES — जीटीएमसी न केवल एक तत्व है जो गैस स्टेशन को ठंडा करने के लिए है, बल्कि यह दोहरे उद्देश्य के लिए एक ट्रांसकॉन्टिनेंटल बुनियादी ढांचा है जो क्षेत्र को लाभ पहुंचाता हैः
- सिंचाई. जल निकासी के द्वार मार्ग के साथ-साथ कृषि भूमि को सिंचाई के लिए नहर के पानी का उपयोग करने की अनुमति देते हैं, जिससे सूखे क्षेत्रों को अफ्रीका के हरे बेल्ट में बदल दिया जाता है।
- प्राकृतिक पूरक. चैनल स्वचालित रूप से लगातार भूमध्यसागरीय बारिश के कारण भर जाता है।
- गुरुत्वाकर्षण प्रवाह. प्राकृतिक झुकाव के कारण (पूर्वी में 3400 मीटर → पश्चिम में 0 मीटर), पानी नल के माध्यम से बिना पंप के अकेले चलता है, जिससे मुफ्त परिसंचरण सुनिश्चित होता है।
- सूक्ष्म-जीईएस. नहर के साथ ऊंचाई में बदलाव से स्थानीय नेटवर्क और आत्म-सुपलब्धता के लिए अतिरिक्त नवीकरणीय ऊर्जा उत्पन्न करने वाले माइक्रो-हायड्रोइलेक्ट्रोक्रीट स्टेशनों का एक कस्केट स्थापित करने की अनुमति मिलती है।
इस प्रकार, StarRoad न केवल परिवहन बल्कि कृषि और ऊर्जा मंच बन जाता है जो क्षेत्र के सतत विकास में एकीकृत होता है।
GATES — गॅटेस और बिजली स्टेशनों का नेटवर्क न केवल त्वरक को अतिरिक्त ग्रीन ऊर्जा प्रदान करता है, बल्कि आस-पास के शहरों, औद्योगिक उद्यमों और खेतों को भी प्रदान करता है।
तकनीकी पर्पेन्डिकुलर साइड टनल प्रणाली
निर्माण, वेंटिलेशन, मरम्मत और निकासी सुनिश्चित करने के लिए, मार्ग के साथ लगभग हर 50 km पर कुल 40 झुकी हुई परिवहन सुरंगें बनाई जाती हैं (झुकाव 30°, दीर्घवृत्ताकार अनुप्रस्थ काट लगभग 17.5 × 12.5 m)। इन सुरंगों की खुदाई मुख्य सुरंग के लिए प्रयुक्त उसी टनल-बोरिंग कॉम्प्लेक्स से की जाती है और वे सतह को 8 km तक की गहराई पर मुख्य लाइन से जोड़ती हैं।
- लॉजिस्टिक्स। आपातकालीन स्टॉप पर कर्मचारियों और चालक दल के लिए एक स्वतंत्र निकासी मार्ग (Alarm-2) प्रदान करते हैं। ऊर्ध्वाधर खदानों के विपरीत, एक झुकाव सुरंग एक उड़ान में दर्जनों लोगों को निकालने के लिए एक स्वयं चलने वाली तकनीक का उपयोग करने की अनुमति देता है।
- सुरक्षा। आपातकालीन स्टॉप पर कर्मचारियों और चालक दल के लिए दूसरे स्वतंत्र इवाकाशन मार्ग (Alarm-2) को सुनिश्चित करते हैं।
- स्केलेबिलिटी। झुकी हुई सुरंगें भविष्य की समानांतर StarRoad लाइनों को जोड़ने का आधार बनती हैं। इनसे नई त्वरण सुरंगों तक क्षैतिज शाखाएँ खोदी जा सकती हैं, जिससे पहुँच-सुरंगों का नेटवर्क लगातार बढ़ते परिवहन ढाँचे में बदलता है।
- GATES — गॅटईएस के साथ एकीकरण। प्रत्येक झुकाव सुरंग के नीचे, अतिरिक्त 10-20 मीटर की गहराई पर, निर्माण चरण और बाद में ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए पूर्व-मुद्रीकरण और चट्टान को स्थिर करने के लिए गैटेस के कलेक्टर सुरंग गुजरते हैं।
भूमिगत टर्मिनल परिसर
सतह पर प्रत्येक झुकाव सुरंग को एक बहुक्रियाशील भूमिगत टर्मिनल द्वारा समाप्त किया जाता है। 40 टर्मिनल में से प्रत्येक एक स्वतंत्र नोड है जिसमें शामिल हैंः
- सुरंग में वायु व्यवस्था को बनाए रखने और प्रयुक्त हवा को हटाने के लिए वेंटिलेशन और गैस क्लीनर का एक परिसर।
- निर्माण आधार जिसमें मॉड्यूल, मिट्टी और निर्माण सामग्री को जमा करने, अधिभारित करने और समय के लिए भंडारण के लिए स्थान हैं।
- कार्यरत कर्मचारियों (डिस्पेटर्स, अवकाश कक्ष, कार्यशालाएं, गोदाम) को रखने के लिए प्रशासनिक-आवासीय भवन।
- GATES — गहरे कलेक्टर सुरंगों का उपयोग करने और गर्मी वाहक को नियंत्रित करने वाले भूतापीय बिजली स्टेशन और गहन गैस स्टेशन के सामान्य नेटवर्क में एकीकृत शीतलन संयंत्र।
- CO₂ पकड़ और प्रसंस्करण स्टेशन (DAC)। यह वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड के प्रत्यक्ष पकड़ (Direct Air Capture) की स्थापना है। यह GATES का बंद चक्र सुनिश्चित करता है: पकड़ा गया CO₂ द्रवीकृत और शुद्ध किया जाता है तथा ऊष्मा-वहन द्रव के रूप में गहरी कलेक्टर सुरंगों में भेजा जाता है।
- बाहरी ऊर्जा नेटवर्क और संचार (रिज़र्व पावर, वाइड बेल्ट चैनल) से कनेक्शन बिंदु।
- क्षेत्रीय परिवहन नेटवर्क से संपर्क के लिए प्रवेश मार्ग (ऑटोमार्ग या रेल शाखा) ।
- आपातकालीन चिकित्सा सहायता और हेलीकॉप्टर स्थल से सुसज्जित निकासी बिंदु (सतह पर निकलने के लिए) ।
कानूनी और पर्यावरणीय लचीलापन
तकनीकी सुरंगों की झुकी हुई ज्यामिति सतही टर्मिनलों को संरक्षित क्षेत्रों (राष्ट्रीय उद्यान, अभयारण्य और जलग्रहण क्षेत्र) के बाहर रखने देती है, भले ही StarRoad की मुख्य लाइन उनके नीचे गहराई में गुजरती हो। इससे संरक्षित क्षेत्रों के नीचे मुख्य लाइन ले जाने की प्रमुख कानूनी बाधा दूर होती है, क्योंकि पार्क की सीमाओं के भीतर अवसंरचना बनाने की आवश्यकता नहीं रहती। प्रत्येक टर्मिनल निकटतम असंरक्षित भूमि पर रखा जा सकता है और एक झुके हुए शाफ्ट से सुरंग से जोड़ा जा सकता है, जिससे अनुमोदन सरल होते हैं, पर्यावरणीय भार घटता है और संरक्षित पारिस्थितिक तंत्र पर प्रत्यक्ष प्रभाव का जोखिम समाप्त होता है।
ऊर्जा आपूर्ति और ऊर्जा भंडारण प्रणाली
StarRoad त्वरक की ऊर्जा आपूर्ति प्रणाली तीन स्तर के नेटवर्क के रूप में बनाई गई है, जो प्रदान करती हैः
- गारंटीकृत आरक्षण (एकल तत्वों को अस्वीकार करने से रोक नहीं होती है),
- अनुकूलन देने की गति (स्टार्ट पर सेकंड से लेकर फिनिश पर माइक्रोसेकंड तक),
- शक्ति केबलों की न्यूनतम लंबाई (हानि और इंडक्टिविटी में कमी) ।
टोपोलॉजी के स्तर
स्तर 0: प्राथमिक संचय (टर्मिनल)
- 40 टर्मिनल, प्रत्येक में गुरुत्वाकर्षण संचय, एक गैस स्टेशन (कनेल पर माइक्रो-जीईएस) और एक लिथियम-आयन बैटरी (BESS) के साथ।
- टर्मिनल पर कुल क्षमताः ~5–9 GW·h (ट्रैस पर कुल ~360 GW·h) ।
- आउटपुट: मुख्य ट्रंक केबलों के माध्यम से तकनीकी सुरंग में उच्च-वोल्टेज दिष्ट धारा (100 kV तक) पहुँचाई जाती है।
स्तर 1: सेगमेंट नियंत्रक (50-किमी सेगमेंट)
- मार्ग को 41 खंडों में बाँटा गया है (प्रत्येक 50 km; अंतिम 50 km एयरलॉक तक जाता है)।
- प्रत्येक खंड में मुख्य वितरण नियंत्रक होता है जो दो आस-पास के टर्मिनलों से ऊर्जा लेता है (अधिकांश आरक्षण) ।
- खंड नियंत्रक ऊर्जा को किलोमीटर ऊर्जा ब्लॉक (प्रत्येक 1 किमी) पर वितरित करता है, उनके काम को समक्रमण करता है।
स्तर 2: किलोमीटर ऊर्जा ब्लॉक
प्रत्येक किलोमीटर ब्लॉक में एक स्थानीय नियंत्रक होता है जोः
- एक खंड नियंत्रक से ऊर्जा प्राप्त करता है,
- बफर लिथियम-आयन बैकुलेटर (मुख्य सुरंग की दीवारों के नीचे स्थित) को नियंत्रित करता है ,
- स्विच किए जा सकने वाले वाइंडिंग सेटों को नियंत्रित करता है, जो फ्लाईव्हील और सुपरकैपेसिटर से जुड़े हैं (सुरंग की दीवारों के पीछे विशेष निचों में स्थित)।
प्रत्येक किलोमीटर ब्लॉक के लिए एक खंड नियंत्रक से दो स्वतंत्र चैनल आरक्षण प्रदान करते हैं।
केबल मार्गों की वास्तुकला
- मुख्य ट्रंक केबल (स्तर 0→1): तीन-मीटर तकनीकी सुरंग (सर्विस सुरंग) में बिछाई जाती हैं, जो मुख्य सुरंग के समानांतर 3 m की दूरी पर चलती है।
- मार्ग के साथ वितरण: प्रत्येक टर्मिनल से केबल दोनों दिशाओं में 50 km तक जाती हैं (टर्मिनल से कुल 100 km), जिससे पड़ोसी टर्मिनलों के आपूर्ति क्षेत्र ओवरलैप होते हैं। इस प्रकार प्रत्येक खंड को कम-से-कम दो पड़ोसी टर्मिनलों से आपूर्ति मिलती है और 100% रिडंडेंसी प्राप्त होती है।
- मुख्य सुरंग में प्रवेशः हर 1 किमी के बाद केबल तकनीकी सुरंग से मुख्य रूप से गर्मोपाथों के माध्यम से निकाले जाते हैं और किलोमीटर ब्लॉक नियंत्रक से जुड़े होते हैं।
- ब्लॉक के भीतर वितरण: नियंत्रक के बाद विद्युत आपूर्ति दो समानांतर पथों में विभाजित होती है:
- ट्रैक ए: बफर लिथियम-आयन बैटरी (प्रति ब्लॉक क्षमता ~0.5–1 GWh, सेकंड पीक को चिकनी करने के लिए) ।
- ट्रैक बी: टनेल की दीवारों के पीछे स्थापित मखोविकी (इनरशन संचयक) और आयनस्टोर (सुपरकंडेंसर) के माध्यम से घुमाव के स्विच किए जाने वाले सेटों पर।
तीन-क्षेत्रीय रिहाई दर के अनुकूलन
नाविक के प्रक्षेपण की प्रोफाइल को इस तरह से अनुकूलित किया गया है कि एक एकल घुमावदार सेट पर पीक शक्ति सबसे अधिक शुरुआत में (जहां अति-छोटे इंपल्स की आवश्यकता नहीं है) हो, और ट्रैक के अंत तक कम हो। यह विभिन्न क्षेत्रों में विभिन्न प्रकार के संचय और स्विचिंग उपकरण का उपयोग करने की अनुमति देता हैः
| क्षेत्र | मार्ग खंड | निर्वहन विशेषताएं | भंडारण/बदलाव प्रौद्योगिकी | कारण |
|---|---|---|---|---|
| क्षेत्र I (कम गति) | 0 – 200 किमी | सेकंड से मिलीसेकंड तक | लिथियम-आयन बैटरियाँ + मानक IGBT इन्वर्टर | शटल धीमी गति से चलता है; एक किलोमीटर पार करने का समय >0.1 s है। बफ़र के बिना सीधे BESS से संचालन संभव है। |
| क्षेत्र II (मध्यम गति) | 200 – 1000 किमी | मिलीसेकंड से माइक्रोसेकंड तक | बफर लिथियम-आयन भंडारण + फ्लाईव्हील, SiC इन्वर्टर | शटल गति प्राप्त कर रहा है; तेजी से स्विचिंग की आवश्यकता है, लेकिन यांत्रिक फ्लाईव्हील अभी भी व्यवहार्य हैं। |
| क्षेत्र III (उच्च गति) | 1000 – 2000 किमी | माइक्रोसेकंड की धड़कन | आयोनिस्टर (सुपरकैपेसिटर) + तेज़ थाइरिस्टर स्विच (GTO/IGCT) | एक किलोमीटर की उड़ान का समय 0.09 से नीचे गिरता है. केवल नैनोसेकंड प्रतिक्रिया वाले सुपरकंडेनसर और आयनस्टोर impulse को स्थिर करने में सक्षम हैं। |
महत्वपूर्ण: ज़ोन III में प्रति किलोमीटर आवश्यक ऊर्जा ज़ोन I से कम है (त्वरण घटने के कारण), इसलिए अधिक डिस्चार्ज-दर की आवश्यकता के बावजूद ऊर्जा-भंडारण तत्वों पर भार कम होता है।
आरक्षित और दुर्घटना स्थिरीकरण
- नियंत्रकों को दोहराएंः प्रत्येक खंड और किलोमीटर नियंत्रक का एक गर्म भंडार (स्वतंत्र भोजनण के साथ दो समान प्लेटें) होता है ।
- आवधिक भोजनः प्रत्येक किलोमीटर का ब्लॉक न केवल अपने सेगमेंट नियंत्रक से बल्कि पड़ोसी से भी ऊर्जा प्राप्त कर सकता है (तकनीकी सुरंग में आरक्षित केबलों के माध्यम से) ।
- वाइंडिंग की स्थानीय रिडंडेंसी: प्रत्येक किलोमीटर ब्लॉक में तीन स्वतंत्र वाइंडिंग सेट होते हैं, जिन्हें बारी-बारी से स्विच किया जाता है। एक सेट क्षतिग्रस्त होने पर अन्य दो काम करते रहते हैं, जिससे कम दक्षता के साथ भी बिना रुके त्वरण जारी रहता है।
- आपातकालीन निष्क्रियताः यदि कोई छोटा बंद या अति गरम होता है तो किलोमीटर नियंत्रक अपने ब्लॉक को बिजली से काट देता है और उसे अलगाव के माध्यम से अलगावित करता है, जिससे पड़ोसी ब्लॉक प्रभावित नहीं होते हैं।
भौतिक क्रय और निष्कर्ष
| तत्व | स्थान | कार्य |
|---|---|---|
| प्राथमिक संग्रहण | सतहों पर (टर्मिनल) | ऊर्जा का दीर्घकालिक भंडारण (360 GW·h) |
| राजमार्ग केबल | तकनीकी सुरंग (3 मीटर) | टर्मिनल से आरक्षित खंडों में ऊर्जा हस्तांतरण। |
| सेगमेंट नियंत्रक | मुख्य रूप से सुरंग में निशा (प्रत्येक 50 किमी) | 10 किलोमीटर ब्लॉक पर ऊर्जा वितरण, समक्रमण। |
| बफर लिथियम-आयन बैटरी | मुख्य सुरंग की दीवारों के नीचे | क्षेत्र II में सेकंड पीक को चिकनाई। |
| फ्लाईव्हील | सुरंग की दीवारों के पीछे (जोन II) | मिलीसेकंडीय धड़कन के लिए बफर। |
| आयनिस्टर्स (सुपरकंडेंसर) | सुरंग की दीवारों के पीछे (जोन III) | माइक्रोसेकंड स्थिरता, विफलता का मुआवजा। |
| स्थानीय नियंत्रक (किलोमीटर) | निशों में हर 1 किमी | वॉल्यूम स्विचिंग, स्थिति निगरानी, बफर प्रबंधन। |
| त्वरक की कुंडलियाँ | सुरंग की आंतरिक सतह | नाव को फैलाने के लिए एक चल रहे चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण। |
ऊर्जा आपूर्ति वास्तुकला के लाभ
- भार का सुचारू वितरण। सुरंग की पूरी लंबाई पर एक साथ पीक पावर की आवश्यकता नहीं हैः शुरुआत में धीमी इंपल्स, अंत में छोटी, लेकिन कम शक्तिशाली।
- सभी स्तरों पर रिडंडेंसी। एक टर्मिनल, नियंत्रक या पूरे 50-km खंड की विफलता भी प्रणाली को नहीं रोकती — पड़ोसी टर्मिनल और खंड ऊर्जा की कमी की भरपाई करते हैं।
- स्केलिंग की लचीलापन। नए समानांतर लाइनों को जोड़ने के लिए StarRoad ऊर्जा प्रणाली को फिर से बनाने की आवश्यकता नहीं है मौजूदा तकनीकी सुरंग में अतिरिक्त मुख्य केबल डालने के लिए पर्याप्त है।
- मूल्य अनुकूलन। महंगे आयनस्टोर और माहोविकर केवल वहां उपयोग किए जाते हैं जहां उन्हें वास्तव में आवश्यकता होती है (अंतिम क्षेत्र), और ट्रैक की शुरुआत में सस्ते लिथियम-आयन बैटरी का उपयोग किया जाता है।