एमआईटी: एक बिजली का नक्शा भविष्य के हवाई जहाजों को बचा सकता है

हर दिन सत्तर विमान टकराते हैं। यह कोई युद्ध बुलेटिन नहीं है, यह एक मानक वाणिज्यिक विमानन आँकड़ा है: बिजली विमान को ढूँढ़ लेती है, उसके एक सिरे से चिपक जाती है, और लगभग एक सेकंड तक चिपकी रहती है, जबकि विमान हवा में तेज़ी से उड़ता रहता है। उस सेकंड में, विद्युत उत्सर्जन धातु की सतह को "झाड़ू" लगाता है, बाहर निकलने का रास्ता ढूँढ़ता है, तीव्रता बदलता है, और जहाँ भी उसे सही रास्ता मिलता है, वहाँ फिर से चिपक जाता है।

यात्रियों को कुछ भी महसूस नहीं होता, क्योंकि धड़ फैराडे पिंजरे की तरह काम करता है। लेकिन विमान ज़रूर महसूस करता है: गलत जगहों पर, करंट नुकसान पहुँचा सकता है। सौभाग्य से, दशकों की उड़ान ने हमें सिखाया है कि कवच कहाँ लगाना है। समस्या यह है कि भविष्य के विमान अब आज के विमानों जैसे नहीं रहे।

जब स्वरूप बदलता है, तो ऐतिहासिक डेटा पर्याप्त नहीं होता

विमानन उद्योग संभावनाएं तलाश रहा है नई ज्यामितियाँ: शरीर में एकीकृत पंख (मिश्रित-पंख निकाय), ट्रस-ब्रेस्ड पंख, और वज़न और ईंधन की खपत कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए विन्यास। इन डिज़ाइनों पर किसी ने भी इतने घंटे उड़ान नहीं भरी है कि यह जान सके कि बिजली कहाँ गिरना पसंद करती है। और, ज़ाहिर है, उड़ान शुरू होने के बाद कोई भी यह जानना नहीं चाहता।

कारमेन गुएरा-गार्सिया, एसोसिएट प्रोफेसर एमआईटी, इसे स्पष्ट रूप से समझाते हैं:

"हम ऐसे विमानों का डिज़ाइन तैयार कर रहे हैं जो हमारे द्वारा इस्तेमाल किए जाने वाले विमानों से बहुत अलग हैं। हम ऐतिहासिक आंकड़ों से जो जानते हैं उसे इन नए विन्यासों पर ठीक से लागू नहीं कर सकते क्योंकि वे बहुत अलग हैं।"

गुएरा-गार्सिया की टीम ने विकसित किया भौतिकी-आधारित दृष्टिकोण, पर प्रकाशित आईईईई प्रवेश, जो भविष्यवाणी करता है कि बिजली किसी भी आकार के विमान पर कैसे फैलेगी। यह प्रणाली वास्तविक मानचित्र तैयार करती है जो प्रोटोटाइप के बनने से पहले ही विमान के संवेदनशील हिस्सों को उजागर कर देती है।

एमआईटी मॉडल कैसे काम करता है

यह प्रणाली विमान की ज्यामिति से शुरू होती है। शोधकर्ता द्रव गतिकी का अनुकरण करते हैं: एक निश्चित गति, ऊँचाई और पिच कोण पर धड़ के चारों ओर हवा कैसे बहती है। फिर वे अपने पिछले मॉडल को एकीकृत करते हैं, जो बिजली के शुरुआती प्रहार बिंदुओं का पूर्वानुमान लगाता है। यहीं से, वास्तविक अनुकरण शुरू होता है।

प्रत्येक आक्रमण बिंदु के लिए, टीम अनुकरण करती है हजारों संभावित विद्युत चाप, अलग-अलग कोणों पर। बिजली गिरने और हवाई जहाज़ों, हवाई जहाज़ों और बिजली गिरने की अंतहीन श्रृंखला। मॉडल यह गणना करता है कि प्रत्येक बिजली गिरने पर हवाई जहाज़ की सतह पर हवा का प्रवाह कैसा होगा, और परिणाम एक सांख्यिकीय निरूपण है: बिजली कहाँ प्रवाहित होती है, कहाँ रुकती है, और कहाँ नुकसान पहुँचा सकती है। इसके बाद इस आंकड़े को प्रत्येक विमान के लिए एक “कस्टम” क्षेत्र मानचित्र में परिवर्तित कर दिया जाता है, जिसमें भेद्यता के स्तर को क्रमबद्ध किया जाता है।

"हमारे पास एक भौतिकी-आधारित उपकरण है जो हमले की संभावना और जैसे मेट्रिक्स प्रदान करता है प्रवास समयगुएरा-गार्सिया कहते हैं, "अर्थात, एक चाप एक विशिष्ट बिंदु पर कितनी देर तक रुकता है।"

"हम इन मेट्रिक्स को ज़ोनिंग मानचित्रों में परिवर्तित करते हैं: यदि आप लाल क्षेत्र में हैं, तो बिजली का आर्क लंबे समय तक बना रहेगा, इसलिए उस क्षेत्र को अत्यधिक संरक्षित करने की आवश्यकता है।"

हवाई जहाज और बिजली, सुरक्षा का भार

नथानेल जेनकिंसडॉक्टरेट के छात्र और अध्ययन के प्रथम लेखक, ने बिल्कुल सही कहा है:

"विमान को बिजली से बचाना बहुत भारी काम है। पूरी संरचना में तांबे की जाली या धातु की पन्नी लगाने से वज़न के मामले में लागत आती है। अगर सतह के हर इंच पर उच्चतम स्तर की सुरक्षा होती, तो विमान का वज़न बहुत ज़्यादा होता। ज़ोनिंग का इस्तेमाल सिस्टम के वज़न को अनुकूलतम बनाने और उसे यथासंभव सुरक्षित रखने के लिए किया जाता है।"

वर्तमान वाणिज्यिक विमानों को निम्न प्रकारों में विभाजित किया गया है तीन मुख्य क्षेत्रविमानन उद्योग द्वारा वर्गीकृत। प्रत्येक क्षेत्र में उड़ान के लिए प्रमाणित होने के लिए आवश्यक धारा के स्तर का स्पष्ट विवरण होता है। सबसे अधिक उजागर हिस्से क्षेत्र 1 में आते हैं और उन्हें अधिक मज़बूत सुरक्षा की आवश्यकता होती है: विमान की "त्वचा" में लगी धातु की चादरें, जो धारा का संचालन करती हैं।

आज तक, इन क्षेत्रों का निर्धारण वर्षों के अध्ययन के बाद किया गया है। बिजली गिरने के बाद उड़ान निरीक्षण और प्रगतिशील समायोजन। एमआईटी पद्धति इस प्रक्रिया को उलट देती है: विमान के अस्तित्व में आने से पहले ही कमजोरियों का मानचित्रण करने के लिए भौतिकी का उपयोग किया जाता है.

विमानों और बिजली से परे: निशाने पर पवन टर्बाइन

गुएरा-गार्सिया पहले से ही विमानन से आगे की सोच रहे हैं। ब्लेड का 60% नुकसान यह बिजली गिरने के कारण होता है, और जैसे-जैसे हम समुद्र तट से दूर जाएंगे, यह और भी बदतर होता जाएगा, क्योंकि समुद्र तट पर स्थित पवन टर्बाइन और भी बड़े हो जाएंगे और ऊपर की ओर गिरने वाली बिजली के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाएंगे।”

पवन टर्बाइन, खासकर अपतटीय टर्बाइन, लगातार ऊँचे होते जा रहे हैं। और इस मामले में ऊँचाई एक समस्या है: यह बिजली को वैसे ही आकर्षित करती है जैसे चुंबक लोहे को आकर्षित करता है। जापान में हाल के प्रयोग उन्होंने महत्वपूर्ण बुनियादी ढाँचे पर बिजली गिरने से पहले ही उसे रोकने के लिए उड़ने वाले फैराडे पिंजरों वाले ड्रोन का परीक्षण किया है। जैसा कि बताया गया है, एमआईटी एक अलग दृष्टिकोण अपना रहा है: भविष्यवाणी करना, मानचित्र बनाना, सुरक्षा करना।

भविष्य में विश्वास

जेनकिंस कहते हैं, "बिजली एक ही समय में अविश्वसनीय और भयावह होती है। आज मुझे हवाई जहाज़ उड़ाने में पूरा भरोसा है, और मैं चाहता हूँ कि 20 साल बाद भी मुझे वही भरोसा रहे। इसलिए हमें हवाई जहाज़ों का मानचित्रण करने का एक नया तरीका चाहिए।"

लुईसा माइकल di बोइंग प्रौद्योगिकी नवाचारअध्ययन के सह-लेखक, पुष्टि करते हैं: "प्रोफ़ेसर गुएरा-गार्सिया के समूह द्वारा विकसित भौतिकी-आधारित विधियों के साथ, हमारे पास उद्योग मानकों को आकार देने और सिमुलेशन के माध्यम से विमान प्रमाणन के लिए दिशानिर्देश विकसित करने हेतु भौतिकी का लाभ उठाने का अवसर है। हम वर्तमान में उद्योग समितियों के साथ मिलकर इन विधियों को एयरोस्पेस अनुशंसित प्रथाओं में शामिल करने का प्रस्ताव रख रहे हैं।"

यह मॉडल बिजली गिरने को खत्म नहीं करता। यह उसे रोकता भी नहीं। यह उसे कम खतरनाक भी नहीं बनाता। लेकिन यह कुछ ज़्यादा व्यावहारिक ज़रूर करता है: यह आपको बताता है कि तांबा कहाँ लगाना है, कितना लगाना है, और वज़न के हिसाब से इसकी कीमत कितनी होगी। क्योंकि हल्का विमान कम ईंधन इस्तेमाल करता है, ज़्यादा दूरी तक उड़ता है, और कम प्रदूषण फैलाता है। और अगर भौतिकी आपको बता सकती है कि कहाँ सुरक्षा ज़रूरी है और कहाँ नहीं, तो उद्योग जान जोखिम में डाले बिना वज़न बचा सकता है।

भविष्य के विमानों पर भी, वर्तमान विमानों की तरह, हमले होते रहेंगे: लेकिन "अजीब" पंखों और पहले कभी न देखे गए आकार वाले विमानों को भी पता होगा कि कहाँ हमले की उम्मीद करनी है। और उससे कैसे बचना है।