دفاعی مواد کے شعبے میں، دعوے بہت زیادہ ہیں لیکن توثیق نایاب ہے۔ ڈاکٹر BEL کے مواد نے وہ حاصل کیا ہے جس کا زیادہ تر ڈیپ ٹیک بانی صرف وعدہ کرتے ہیں: وان ایلن بیلٹس کے بیرونی زون میں کم زمینی مدار میں 13 ماہ کا مسلسل آپریشن—انسانی انجینئرنگ کے لیے قابل رسائی سب سے سخت تابکاری ماحول۔
خلائی ہارڈویئر کی توثیق حتمی ڈی رسکنگ سگنل کی نمائندگی کرتی ہے۔ مواد کو لانچ کمپن (14g تک)، ویکیوم آؤٹ گیسنگ، تھرمل سائیکلنگ (-150°C سے +120°C)، ایٹمی آکسیجن فلوئینس، الٹرا وائلٹ انحطاط، اور مسلسل کائناتی تابکاری کے بہاؤ سے بچنا ضروری ہے۔ کوئی بھی زمینی نقلی ماحول اس ماحولیاتی دباؤ کے امتزاج کو نقل نہیں کر سکتا۔
ISS/JAXA-Kibo تجربہ نہ صرف تابکاری کے تحت مواد کی کارکردگی کی توثیق کرتا ہے بلکہ مینوفیکچرنگ کی مستقل مزاجی، فارمولیشن کی استحکام، اور آپریشنل حالات میں ساختی سالمیت کی بھی توثیق کرتا ہے۔ جو مواد خلا سے فعال حالت میں واپس آتے ہیں ان کے پاس ایسی قابلیت کی سند ہوتی ہے جو کسی بھی زمینی لیبارٹری میں نقل کرنا ناممکن ہے۔
تجربے کی ترتیب
| پلیٹ فارم | بین الاقوامی خلائی اسٹیشن (ISS) |
|---|---|
| ماڈیول | Kibo جاپانی تجرباتی ماڈیول |
| سہولت | بے نقاب سہولت (JEM-EF) |
| ہارڈویئر | ایکسپوزڈ ایکسپیرمنٹ ہینڈریل اٹیچمنٹ میکانزم (ExHAM) |
| تجربہ نمبر | 8071 |
| نمائش کا دورانیہ | 13 ماہ (نومبر 2018 – دسمبر 2019) |
| مداری بلندی | ~400 کلومیٹر (کم زمینی مدار) |
| تابکاری ماحول | وان ایلن بیلٹ بیرونی زون، جنوبی اٹلانٹک بے ضابطگی |
مواد کا نظام
بنیادی مواد: PMMA/Colemanite (Ca2B6O11·5H2O) نینو کمپوزٹ
فن تعمیر: بوران آکسائڈ نینو پارٹیکل سے مضبوط پولیمر میٹرکس
فنکشن: نیوٹران تھرملائزیشن اور اعلیٰ بوران کراس سیکشن کے ذریعے گاما کمی کے ذریعے تابکاری شیلڈنگ
ماحولیاتی نمائش
- ویکیوم: <10⁻⁶ Torr مسلسل
- تھرمل سائیکلنگ: -150°C سے +120°C (90 منٹ کی مداری مدت)
- ایٹمی آکسیجن فلوئینس: ~2×10²⁰ ایٹم/سینٹی میٹر² (1+ سال LEO کے برابر)
- کائناتی تابکاری: وان ایلن بیلٹ پروٹون، کہکشاں کی کائناتی شعاعیں، شمسی ذرات کے واقعات
- UV تابکاری: غیر فلٹرڈ شمسی UV بشمول ویکیوم UV <200nm
تصدیق شدہ کارکردگی کے نتائج
| کارکردگی کا پیمانہ | تصدیق شدہ نتیجہ |
|---|---|
| گاما شعاع شیلڈنگ میں بہتری | بیس لائن PMMA کے مقابلے میں 11.1% بہتری |
| نیوٹران شیلڈنگ میں اضافہ | بیس لائن PMMA کے مقابلے میں 38.56% اضافہ |
| بیٹا کمی کی کارکردگی | وان ایلن بیلٹ پروٹون/الیکٹران ماحول میں تصدیق شدہ |
| مواد کی ساختی سالمیت | 13 ماہ کی نمائش میں برقرار—کوئی ڈیلیمینیشن، کریکنگ، یا نمایاں وزن میں کمی نہیں |
| نظری خصوصیات کا تحفظ | نمائش کے بعد ٹرانسمیٹنس خصوصیات محفوظ |
| ایٹمی آکسیجن مزاحمت | LEO مشن کی مدت کے لیے قابل قبول پیرامیٹرز میں سطح کی کمی |
تکنیکی اہمیت
38.56% نیوٹران شیلڈنگ میں اضافہ خلائی ایپلیکیشنز کے لیے خاص طور پر اہم ہے۔ نیوٹران تابکاری—بنیادی طور پر کہکشاں کی کائناتی شعاعوں کی خلائی جہاز کی ساختوں کے ساتھ تعامل سے—انسانی خلائی پرواز میں سب سے مشکل شیلڈنگ مسئلہ کی نمائندگی کرتی ہے۔ بوران-10 کا اعلیٰ نیوٹران کیپچر کراس سیکشن (تھرمل نیوٹرانز کے لیے 3,840 بارنز) روایتی پولی ایتھیلین موڈریٹرز کی وزن کی سزا کے بغیر مؤثر تھرملائزیشن اور جذب کو قابل بناتا ہے۔
11.1% گاما شعاع میں بہتری یہ ظاہر کرتی ہے کہ کولمینائٹ نینو پارٹیکل بکھراؤ میٹرکس کی فوٹون کمی کی خصوصیات کو سمجھوتہ کرنے کی بجائے بڑھاتا ہے—کثیر تابکاری ماحولیاتی ایپلیکیشنز کے لیے ایک اہم توثیقی نقطہ۔
خلائی ماحول کے چیلنجز
خلائی قابلیت مواد کی توثیق میں سونے کے معیار کی نمائندگی کرتی ہے
تابکاری ماحول
ISS وان ایلن تابکاری بیلٹس کے اندر اور نیچے مدار میں گھومتا ہے، مسلسل نمائش کا تجربہ کرتا ہے:
- پھنسے ہوئے پروٹون (200-600 کلومیٹر پر چوٹی کا بہاؤ)
- پھنسے ہوئے الیکٹران (اندرونی اور بیرونی بیلٹ)
- کہکشاں کی کائناتی شعاعیں (لوہے تک بھاری آئنز)
- شمسی توانائی والے ذرات
- جنوبی اٹلانٹک بے ضابطگی سے گزرنا
حرارتی انتہا
ISS روزانہ 16 طلوع آفتاب اور غروب آفتاب کا تجربہ کرتا ہے۔ بے نقاب سہولت پر مواد ہر 90 منٹ میں تقریباً -150°C (گہن) اور +120°C (براہ راست سورج کی روشنی) کے درمیان چکر لگاتے ہیں۔
یہ تھرمل سائیکلنگ—13 ماہ کے مشن کے دوران 5,000 سے زیادہ چکر—مواد کی تھکن، انٹرفیس پر CTE کی عدم مطابقت، اور ساختی سالمیت کو ایسے طریقوں سے جانچتا ہے جو زمینی طور پر نقل کرنا ناممکن ہے۔
ایٹمی آکسیجن
کم زمینی مدار میں کافی کثافت (~10⁸ ایٹم/سینٹی میٹر³ 400 کلومیٹر پر) پر بقایا ایٹمی آکسیجن ہوتا ہے جو نامیاتی مواد کی سطح کے کٹاؤ کا سبب بنتا ہے۔
پولیمرز جو حفاظتی کوٹنگز کے بغیر LEO نمائش سے بچ جاتے ہیں ان میں آکسیڈیٹیو انحطاط کے خلاف موروثی مزاحمت ہوتی ہے—طویل مدتی ایپلیکیشنز کے لیے ایک قیمتی خصوصیت۔
تعاون کرنے والی تنظیمیں
جاپان ایرو اسپیس ایکسپلوریشن ایجنسی (JAXA)
کردار: Kibo ماڈیول آپریشنز، ExHAM ہارڈویئر فراہمی، نمونہ واپسی کی لاجسٹکس، تجربے کی رہنمائی
شراکت: ISS بیرونی نمائش پلیٹ فارم تک رسائی، پرواز کے بعد نمونے کے تجزیے کی معاونت
ترکی کی خلائی ایجنسی (TUA)
کردار: قومی رابطہ کاری، ریگولیٹری معاونت، بین الاقوامی معاہدے کی سہولت کاری
شراکت: حکومت سے حکومت خلائی تعاون کا فریم ورک جو ترک تحقیق کو ISS سہولیات تک رسائی فراہم کرتا ہے
استنبول ٹیکنیکل یونیورسٹی (ITU)
کردار: تعلیمی مرکزی ادارہ، سہولیات تک رسائی، مواد کی خصوصیات
شعبے: انرجی انسٹی ٹیوٹ، میٹریلز انجینئرنگ
شراکت: پرواز سے پہلے کی تیاری، پرواز کے بعد تابکاری کی خصوصیات، مقالے کی نگرانی
یونیورسٹی ٹیکنالوجی PETRONAS (ملائیشیا)
کردار: بین الاقوامی تحقیقی تعاون
شراکت: مقناطیسی خصوصیات کے لیے وائبریٹنگ نمونہ میگنیٹومیٹری (VSM)، مالیکیولر ڈھانچے کے تجزیہ کے لیے رامن سپیکٹروسکوپی
a regional space forum بین الاقوامی پریزنٹیشن
ڈاکٹر طیفون BEL نے 26ویں ایشیا پیسیفک ریجنل اسپیس ایجنسی فورم (a regional space forum)، خلائی ماحول کے استعمال ورکنگ گروپ، ناگویا کنونشن ہال، جاپان، 26 نومبر 2019 میں "ISS-KIBO کا ترک تجربہ" پیش کیا۔
اجلاس میں ڈاکٹر BEL کو ان کے ساتھ وفود کے ساتھ رکھا گیا:
جاپان
امریکہ
جمہوریہ کوریا
تھائی لینڈ
انڈونیشیا
ترکی
خلائی ورثہ سے دفاعی مصنوعات تک
ISS کے ذریعے تصدیق شدہ مواد کی سائنس کی بصیرتیں براہ راست Belvyon کی تجارتی مصنوعات کی معلومات فراہم کرتی ہیں
VELON-G اسمارٹ میٹریل کینوپی
ISS ورثہ کے ذریعے تابکاری اور تھرمل سائیکلنگ کے تحت پولیمر میٹرکس کی استحکام کی توثیق۔ وہی PMMA پر مبنی فن تعمیر—اب گرافین-ITO میٹا میٹریل شمولیت کے ساتھ بہتر—فائٹر کینوپی ایپلیکیشنز کے لیے طویل مدتی آپریشنل بقا میں اعتماد کا مظاہرہ کرتا ہے۔
مزید جانیںSYNAPLEX نیورومورفک سبسٹریٹ
کولمینائٹ نینو کمپوزٹ کی توثیق کے ذریعے تابکاری برداشت کی بنیادیں قائم کی گئیں۔ SYNAPLEX کا فلوروپولیمر فن تعمیر خلائی قابلیت والے پولیمر فارمولیشنز سے ڈیزائن کے اصول وراثت میں لیتا ہے، خلائی AI ایپلیکیشنز کے لیے >500 kGy کل خوراک برداشت کو نشانہ بناتا ہے۔
مزید جانیںTOPSPOT بیلسٹک آرمر
تابکاری شیلڈنگ کمپوزٹس سے پولیمر سرامک انٹرفیس انجینئرنگ کے اصول بیلسٹک تحفظ پر لاگو۔ FGM (فنکشنلی گریڈڈ میٹریل) فن تعمیر ISS مواد کے نظام کی اصلاح کے ذریعے تیار کردہ میٹرکس فارمولیشن کی مہارت سے فائدہ اٹھاتا ہے۔
مزید جانیںہم مرتبہ جائزہ شدہ اشاعتیں
بنیادی اشاعت
Bel, T., Mehranpour, S., Sengul, A.V., Camtakan, Z., Baydogan, N. "Electron beam penetration of poly (methyl methacrylate)/colemanite composite irradiated at low earth orbit space radiation environment." Wiley Journal — ISS/JAXA-Kibo ExHAM تجربے کے نتائج۔
متعلقہ اشاعتیں
[1] Bel, T., Arslan, C., Baydogan, N. "Radiation Shielding Properties of Poly (Methyl Methacrylate) / Colemanite Composite for the use in Mixed Irradiation Fields of Neutrons and Gamma Rays." Materials Chemistry and Physics (SCI), DOI: 10.1016/j.matchemphys.2018.09.014, September 2018.
[2] Bel, T., Cakar, H., Yahya, N., Arslan, C., Baydogan, N. "Investigation of the Bubble Effect in Lightweight PMMA Polymer." Defect and Diffusion Forum, Vol. 380, pp. 227-231, 2017.
[3] Bel, T., Baydogan, N., Cimenoglu, H. "Chapter 18: Effect of Curing Time on Poly(methacrylate) Living Polymer." Energy Systems and Management, Springer, 2015, pp. 193-198.