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सामान्य अध्ययन-3: विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी—विकास और अनुप्रयोग तथा रोजमर्रा के जीवन में उनके प्रभाव।
संदर्भ: विश्व के सबसे बड़े बैटरी-इलेक्ट्रिक विमान, हार्ट एयरोस्पेस के X1 ने अपनी पहली उड़ान पूरी कर ली है। यह उपलब्धि वाणिज्यिक विमान के स्तर पर पूर्णतः विद्युत प्रणोदन की क्षमता को प्रदर्शित करती है।
हार्ट एयरोस्पेस के बैटरी-संचालित X1 के बारे में
- हार्ट एयरोस्पेस के X1 प्रदर्शनकारी विमान ने अपनी पहली उड़ान पूरी की, जो न्यूयॉर्क राज्य के अपस्टेट क्षेत्र स्थित प्लैट्सबर्ग अंतरराष्ट्रीय हवाई अड्डे से संचालित हुई।
- 27 मिनट की इस पायलट-संचालित उड़ान के दौरान विमान ने 1,100 फीट (335 मीटर) की ऊँचाई तक उड़ान भरी और इसे पूरी तरह बैटरियों से ऊर्जा प्राप्त हुई।
- 106 फीट (32 मीटर) के पंख-विस्तार, 76 फीट (23 मीटर) की लंबाई और 25,000 पाउंड (11.3 टन) से अधिक के उड़ान-भार के साथ एक्स1 अब तक उड़ाया गया सबसे बड़ा बैटरी-इलेक्ट्रिक विमान है।
- इसकी पूर्णतः विद्युत प्रणोदन प्रणाली ने उड़ान के दौरान 1 मेगावाट से अधिक शक्ति प्रदान की।
- एक्स1, हार्ट एयरोस्पेस के उत्पादन विमान ES-30 का पूर्ण-आकार का प्रदर्शनकारी मॉडल है, जिसे प्रमुख प्रौद्योगिकियों, वायुगतिकी और उड़ान प्रदर्शन को प्रमाणित करने के लिए विकसित किया गया है।
- ES-30 एक पारंपरिक स्थिर-पंख वाला, 30-सीटर संकर-विद्युत क्षेत्रीय यात्री विमान है, जिसे 2031 तक सेवा में शामिल करने का लक्ष्य है।
भारत का विद्युत विमानन परिदृश्य
- भारत ने इलेक्ट्रिक हंसा (ई-हंसा) नामक अगली पीढ़ी के दो-सीटर विद्युत प्रशिक्षण विमान के विकास की शुरुआत की है।
- इसे वैज्ञानिक तथा औद्योगिक अनुसंधान परिषद–राष्ट्रीय एयरोस्पेस प्रयोगशालाएँ (CSIR–NAL), बेंगलुरु द्वारा स्वदेशी रूप से विकसित किया जा रहा है।
- ई-हंसा, व्यापक हंसा-3 (NG) प्रशिक्षण विमान कार्यक्रम का हिस्सा है, जिसे भारत में पायलट प्रशिक्षण के लिए किफायती और स्वदेशी विकल्प के रूप में विकसित किया जा रहा है।
- यह विमान भारत के हरित विमानन लक्ष्यों तथा विमानों के संचालन में हरित अथवा स्वच्छ ऊर्जा के उपयोग की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है।
- इसका विकास प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण, सार्वजनिक-निजी भागीदारी तथा स्वदेशी अनुसंधान को बढ़ावा देने के व्यापक प्रयास से भी जुड़ा हुआ है।
विद्युत विमानन क्षेत्र का महत्व
- स्वच्छ विमानन: विद्युत विमानों का विकास कुशल, कम शोर वाले और शून्य-उत्सर्जन वाले हवाई परिवहन को संभव बनाने के लिए किया जा रहा है। इससे पारंपरिक विमानन के पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने में मदद मिलेगी।
- कम परिचालन लागत: विद्युत प्रणोदन से ऊर्जा और रखरखाव लागत को कम करने की संभावना है। हार्ट एयरोस्पेस के अनुसार, ES-30 पुराने क्षेत्रीय विमानों की तुलना में परिचालन लागत को 40% से अधिक कम कर सकता है।
- ईंधन पर कम निर्भरता: विद्युत प्रणोदन से विमानन कंपनियों की पारंपरिक विमानन ईंधन पर निर्भरता और वैश्विक तेल कीमतों में उतार-चढ़ाव के प्रति उनकी संवेदनशीलता को संभावित रूप से कम किया जा सकता है।
- क्षेत्रीय संपर्क: बैटरी-इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक विमान विशेष रूप से कम दूरी और क्षेत्रीय विमानन के लिए उपयोगी हैं, जहाँ वर्तमान बैटरी सीमाएँ अपेक्षाकृत कम बाधा उत्पन्न करती हैं।
- तकनीकी प्रगति: विद्युत विमानन बैटरियों, विद्युत मोटरों, विद्युत शक्ति इलेक्ट्रॉनिक्स, चार्जिंग प्रणालियों और विमान डिजाइन के क्षेत्र में तकनीकी विकास को बढ़ावा दे रहा है।
चुनौतियाँ/बाधाएँ
- कम बैटरी ऊर्जा घनत्व: बैटरी का ऊर्जा घनत्व अभी भी सबसे बड़ी सीमा है, जो पूर्णतः विद्युत विमानों के आकार और उड़ान-सीमा को सीमित करता है।
- बैटरी का भार: पारंपरिक विमानन ईंधन के विपरीत, उड़ान के दौरान बैटरियों का भार लगभग समान बना रहता है, जिससे विमान पर भार का एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त बोझ पड़ता है।
- सीमित उड़ान-सीमा: वर्तमान में पूर्णतः बैटरी-इलेक्ट्रिक विमान मुख्यतः कम दूरी की उड़ानों के लिए उपयुक्त हैं, जबकि लंबी दूरी के मार्गों के लिए हाइब्रिड या अन्य प्रणोदन प्रणालियों की आवश्यकता होती है।
- चार्जिंग अवसंरचना: विद्युत विमानों के लिए हवाई अड्डों पर उच्च-शक्ति चार्जिंग अवसंरचना की आवश्यकता होती है। इसके विकल्पों में प्लग-इन चार्जिंग, बैटरी अदला-बदली और मोबाइल चार्जिंग शामिल हैं।
- सुरक्षा एवं तापीय प्रबंधन: बैटरी सुरक्षा, तापीय प्रबंधन, उच्च-वोल्टेज प्रणालियाँ और विद्युत इन्सुलेशन के लिए महत्वपूर्ण तकनीकी विकास तथा कठोर विमानन सुरक्षा मानकों की आवश्यकता है।
आगे की राह
- बैटरी प्रौद्योगिकी को उन्नत करना: वर्तमान उड़ान-सीमा की सीमाओं को दूर करने के लिए ऐसी बैटरियों का विकास किया जाना चाहिए जिनमें अधिक विशिष्ट ऊर्जा, कम भार, लंबा चक्र जीवन और बेहतर सुरक्षा हो।
- हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक विमानों को बढ़ावा देना: हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक विमान निकट भविष्य में अधिक व्यावहारिक विकल्प हो सकते हैं। इनमें बैटरियों को दहन इंजन के साथ संयोजित करके उड़ान-सीमा बढ़ाई जा सकती है।
- चार्जिंग अवसंरचना का विकास: विद्युत विमानों को समर्थन देने के लिए हवाई अड्डों पर उच्च-शक्ति चार्जिंग अवसंरचना तथा उपयुक्त विद्युत प्रणालियों का विकास आवश्यक है।
- प्रणोदन प्रौद्योगिकियों में सुधार: विद्युत मोटरों, विद्युत शक्ति इलेक्ट्रॉनिक्स, वितरित विद्युत प्रणोदन तथा वायुगतिकीय एकीकरण में प्रगति से विमान की दक्षता बढ़ाई जा सकती है और आवश्यक बैटरी क्षमता को कम किया जा सकता है।
- चरणबद्ध दृष्टिकोण अपनाना: बैटरी-इलेक्ट्रिक विमान कम दूरी के मार्गों के लिए, हाइब्रिड-इलेक्ट्रिक विमान अपेक्षाकृत लंबी क्षेत्रीय उड़ानों के लिए तथा उन्नत बैटरी या हाइड्रोजन ईंधन-सेल प्रौद्योगिकियाँ भविष्य में लंबी दूरी की उड़ानों के लिए उपयोग की जा सकती हैं।