ಹೈಡೆರಾಸೀನ್: ಘನ ಇಂಧನಕ್ಕಾಗಿ ಪೇಟೆಂಟ್ ಪಡೆದ ಬೈಂಡರ್-ವೇಗವರ್ಧಕ

Why in news?

Background

ಘನ ರಾಕೆಟ್ ಮೋಟಾರ್‌ಗಳು ಇಂಧನ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೈಜರ್ ಅನ್ನು ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಪ್ರೊಪೆಲ್ಲೆಂಟ್ (propellant) ಧಾನ್ಯದ ಒಳಗೆ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಸಂಗ್ರಹಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ತ್ವರಿತ ಸಿದ್ಧತೆ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕವಾಗಿ ಸರಳವಾದ ಮೋಟಾರ್‌ಗಳನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ; ಇದು ದಹನ, ವಯಸ್ಸಾಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ರಚನಾತ್ಮಕ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲೆ ನಿಖರವಾದ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಸಹ ಬಯಸುತ್ತದೆ.

ಸಂಯೋಜಿತ ಪ್ರೊಪೆಲ್ಲೆಂಟ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಘನ ಆಕ್ಸಿಡೈಜರ್ ಮತ್ತು ಇಂಧನ ಕಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಪಾಲಿಮರ್ ಬೈಂಡರ್ ಈ ಕಣಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಹ ಒದಗಿಸಬಹುದು; ಸೇರ್ಪಡೆಗಳು (additives) ಸಂಸ್ಕರಣೆ, ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ದಹನದ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸುತ್ತವೆ.

ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್-ಟರ್ಮಿನೇಟೆಡ್ ಪಾಲಿಬ್ಯುಟಾಡೀನ್ (Hydroxyl-terminated polybutadiene) ಸಂಯೋಜಿತ ಪ್ರೊಪೆಲ್ಲೆಂಟ್‌ಗಳಿಗೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ಬೈಂಡರ್ ಆಗಿದೆ. ಇದರ ಸಂಕ್ಷೇಪಣ, HTPB, ಪ್ರತಿ ಪಾಲಿಮರ್ ತುದಿಯಲ್ಲಿ ರಿಯಾಕ್ಟಿವ್ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ಯೂರಿಂಗ್ (curing) ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಈ ಗುಂಪುಗಳು ಕಠಿಣವಾದ ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ನೆಟ್ವರ್ಕ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತವೆ.

ಬರ್ನ್-ರೇಟ್ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಪ್ರೊಪೆಲ್ಲೆಂಟ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಎಷ್ಟು ಬೇಗನೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ; ಈ ಉದ್ದೇಶಕ್ಕಾಗಿ ಫೆರೋಸಿನ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳ ಕಬ್ಬಿಣ-ಹೊಂದಿರುವ ರಚನೆಯು ಆಕ್ಸಿಡೈಜರ್ ವಿಘಟನೆ ಮತ್ತು ದಹನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ.

What the university patented

ಪೇಟೆಂಟ್ ಭಾರತೀಯ ಪೇಟೆಂಟ್ ಸಂಖ್ಯೆ 596319 ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ; ಅದರ ಔಪಚಾರಿಕ ಶೀರ್ಷಿಕೆಯು ಫೆರೋಸಿನ್ ಪಾಲಿಥಿಲೀನ್ ಗ್ಲೈಸಿಡಿಲ್ ಕಸಿಮಾಡಿದ (grafted) HTPB ಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ತಂಡವು ರಿಂಗ್-ಓಪನಿಂಗ್ ಪಾಲಿಮರೀಕರಣದ ಮೂಲಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಿತು.

ಮುತ್ಯಾಲನಾಯ್ಡು ಗನಿವಾಡ, ಸೌರವ್ ಜಾನಾ ಮತ್ತು ತುಷಾರ್ ಜಾನಾ ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಮೂವರೂ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಸ್ಕೂಲ್ ಆಫ್ ಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿಯೊಳಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿದರು; ಹೈದರಾಬಾದ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯವನ್ನು ಪೇಟೆಂಟ್ ಎಂದು ದಾಖಲಿಸಲಾಗಿದೆ.

ಸಂಶೋಧಕರು ಹೈದರಾಬಾದ್‌ನ ನಂತರ ಉತ್ಪನ್ನಕ್ಕೆ ಹೈಡ್ರಾಸೀನ್ ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಿದರು; ಆಮದು ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಬ್ಯುಟಾಸೀನ್-ಮಾದರಿಯ (BUTACENE) ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ದೇಶೀಯ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ಅವರು ಇದನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದರು. ಹೆಸರು ಕೇವಲ ಉತ್ಪನ್ನದ ಲೇಬಲ್ ಆಗಿದೆ, ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕುಟುಂಬವಲ್ಲ.

ರಿಂಗ್-ಓಪನಿಂಗ್ ಪಾಲಿಮರೀಕರಣವು ಆವರ್ತಕ ಅಣುಗಳನ್ನು (cyclic molecules) ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಅದರ ಉಂಗುರಗಳು ಸರಪಳಿಯ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತೆರೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಇಲ್ಲಿ, ಆ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವು ಫೆರೋಸಿನ್-ಹೊಂದಿರುವ ಪಾಲಿಮರ್ ವಿಭಾಗವನ್ನು HTPB ಮೇಲೆ ಕಸಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ; ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಅಣು ವೇಗವರ್ಧಕ ಮತ್ತು ಬಂಧಿಸುವ ಪಾತ್ರಗಳನ್ನು ಲಿಂಕ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

Why combining both roles may help

ಒಂದು ಸಣ್ಣ ವೇಗವರ್ಧಕ ಅಣುವು ಶೇಖರಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪಾಲಿಮರ್ ಮೂಲಕ ವಲಸೆ ಹೋಗಬಹುದು. ಅಸಮವಾದ ವಲಸೆಯು ಸುಡುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಬಲವಾದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಲಗತ್ತು ಈ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯ ಅಪಾಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಹೈಡ್ರಾಸೀನ್ ಅನ್ನು ಬೈಂಡರ್ ರಚನೆಯೊಳಗೆ ಫೆರೋಸಿನ್ ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಉದ್ದೇಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ತಂಡವು ಆಮದು ಮಾಡಿಕೊಂಡ ಉಲ್ಲೇಖಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡಿದೆ. ಕೆಲವು ಪರೀಕ್ಷೆಗಳು ಸಾಧಾರಣ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಿವೆ ಎಂದು ವರದಿಯಾಗಿದೆ.

ಉತ್ತಮ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯು ಏಕರೂಪದ ದಹನ ಮತ್ತು ದೀರ್ಘ ಸಂಗ್ರಹಣೆಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ; ಇದು ಎರಡು ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಮೂಲಕ ಸೂತ್ರೀಕರಣವನ್ನು ಸರಳಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಈ ಅನುಕೂಲಗಳಿಗೆ ಉತ್ಪಾದನಾ ಬ್ಯಾಚ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ವಯಸ್ಸಾಗುವಿಕೆಯ (ageing) ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಾದ್ಯಂತ ದೃಢೀಕರಣದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.

ಸುಡುವ ದರವು ಮಾತ್ರ ಮೋಟಾರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವುದಿಲ್ಲ; ಒತ್ತಡದ ಸೂಕ್ಷ್ಮತೆ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆ ಸಹ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ನಿಷ್ಕಾಸ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ (Exhaust chemistry) ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕರಣಾ ಸುರಕ್ಷತೆಗೆ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ.

The path from laboratory to rocket motor

ಮುಂದಿನ ಹಂತವು ಸಮರ್ಥ ತಯಾರಕರಿಗೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸುವುದನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಪೈಲಟ್ ಬ್ಯಾಚ್‌ಗಳು ಶುದ್ಧತೆ, ಆಣ್ವಿಕ ತೂಕ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕ ಲೋಡಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಪುನರುತ್ಪಾದಿಸಬೇಕು. ಉತ್ಪಾದನಾ ವಿಧಾನಗಳಿಗೆ ಸುರಕ್ಷಿತ ನಿರ್ವಹಣೆ ಮತ್ತು ಗುಣಮಟ್ಟದ ನಿಯಂತ್ರಣಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ.

ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಆಯ್ಕೆಮಾಡಿದ ಆಕ್ಸಿಡೈಜರ್‌ಗಳು, ಲೋಹಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ಯೂರಿಂಗ್ ಏಜೆಂಟ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೊಂದಾಣಿಕೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸುತ್ತಾರೆ. ವೇಗವರ್ಧಿತ ವಯಸ್ಸಾಗುವಿಕೆಯು ಶೇಖರಣಾ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಸಣ್ಣ ಮೋಟಾರ್‌ಗಳು ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಸುಡುವಿಕೆಯ ಪ್ರೊಫೈಲ್‌ಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸುತ್ತವೆ. ದೊಡ್ಡ ನೆಲದ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳು ನಂತರ ವಾಸ್ತವಿಕ ಉಷ್ಣ ಒತ್ತಡಗಳನ್ನು (thermal stresses) ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತವೆ.

ಉದ್ದೇಶಿತ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಮೋಟಾರ್‌ಗೆ ಅರ್ಹತೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಸೂತ್ರೀಕರಣಗಳು ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ; ಒಂದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾದ ವಸ್ತುವು ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಸರಿಹೊಂದುವುದಿಲ್ಲ. ರಕ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಸಂಸ್ಥೆಗಳು ಸ್ವತಂತ್ರ ತಾಂತ್ರಿಕ ಮತ್ತು ಖರೀದಿ ನಿರ್ಧಾರಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.

ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ರಕ್ಷಣಾ ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಸಂಸ್ಥೆ (DRDO) ಮತ್ತು ಭಾರತೀಯ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಸಂಶೋಧನಾ ಸಂಸ್ಥೆ (ISRO) ನೊಂದಿಗೆ ತೊಡಗಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಯೋಜಿಸಿದೆ. ಆ ಚರ್ಚೆಗಳು ಉದ್ದೇಶಿತ ಸಹಯೋಗವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ, ದೃಢಪಡಿಸಿದ ಅಳವಡಿಕೆಯನ್ನಲ್ಲ. ವಾಣಿಜ್ಯ ನಿಯಮಗಳು ಸಹ ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ.

Strategic and industrial significance

ಆಮದು ಮಾಡಿದ ವಿಶೇಷ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳು ಪೂರೈಕೆ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚದ ಅಪಾಯಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಬಹುದು. ದೇಶೀಯ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಯು ಲಭ್ಯತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಭಾರತದೊಳಗೆ ಸೂತ್ರೀಕರಣ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಅನುಮತಿಸಬಹುದು; ಬೌದ್ಧಿಕ ಆಸ್ತಿಯು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ-ಉದ್ಯಮ ಪರವಾನಗಿಯನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ.

ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸ್ವಾವಲಂಬನೆಗೆ ಭಾರತೀಯ ಪೇಟೆಂಟ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ವಿಮರ್ಶಾತ್ಮಕ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳು, ವೇಗವರ್ಧಕಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ಪಾದನಾ ಉಪಕರಣಗಳು ಸಹ ಲಭ್ಯವಿರಬೇಕು; ಸುರಕ್ಷತೆ-ನಿರ್ಣಾಯಕ ಏರೋಸ್ಪೇಸ್ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಗುಣಮಟ್ಟದ ಸ್ಥಿರತೆ ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ.

ಉದ್ಯಮವು ಹೂಡಿಕೆ ಮಾಡುವ ಮೊದಲು ಸಾರ್ವಜನಿಕ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಆರಂಭಿಕ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಅಪಾಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪಾರದರ್ಶಕ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಲ್ಲದ ಪರೀಕ್ಷೆಯು ಸಂಭಾವ್ಯ ಬಳಕೆದಾರರಿಗೆ ಪ್ರಬುದ್ಧತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಭದ್ರತಾ ಅಗತ್ಯತೆಗಳು ಇನ್ನೂ ಮೋಟಾರ್-ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸಬಹುದು.

Conclusion

ಹೈಡ್ರಾಸೀನ್ ವೇಗವರ್ಧಕ ವಲಸೆ ಮತ್ತು ಆಮದು ಅವಲಂಬನೆಗೆ ಭರವಸೆಯ ಪೇಟೆಂಟ್ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಅದರ ನಿಜವಾದ ಮೌಲ್ಯವು ಸ್ಕೇಲೆಬಲ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಕಠಿಣ ಮೋಟಾರ್ ಅರ್ಹತೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.