1957 වසරේ බ්‍රිතාන්‍ය ගුවන් හමුදාවේ මූලිකත්වයෙන් පලවන “සිරස්ව ගුවන් ගත කල හැකි ගුවන් යානාව” හෙවත් VTOL aircraft [Vertical take off- Lift] යන්න නිර්මාණය කරන ලදී. එය SC. 1 සේ හැඳින්විණි. මෙහි ඇති විශේෂත්වය වන්නේ, ධාවන පථයක් නොමැතිව එය ගුවන් ගත කිරීමේ හැකියාව වේ.
වෙන ආකාරයකට කිවහොත්, එය හෙලිකොප්ටරයක් මෙන් අහසට සිරස්ව ඉහළට නැගිය හැක.
ගුවන් යානා සරළ සේ දෙවර්ගයකට බෙදිය හැකි බව අපි දනිමු. එකක් නම් ධාවන පථයක් දිගේ ධාවනය වී ඒ අවශ්‍ය වේගය ගත්විට ගුවන් ගත වන යානා වේ. අනෙක් ක්‍රමය වන්නේ “හෙලිකොප්ටර” හෙවත් එකතැන සිට ගුවන් ගත කල හැකි යානා වේ. ඒවාට පොදුවේ කියන්නේ VTOL aircraft ලෙසය. මෙහිදී මුල් ආකාරයේ යානා වලට [දළ සහ සාපේක්ෂ සේ කතා කලොත්], අඩු ඉන්ධන ප්‍රමාණයක් අවශ්‍ය වේ.
එකතැන සිට අහස් යානාවක් ගුවන් ගත වන්නේ නම්, ගුවන් ගත වීමට ඇති බාධකය වන යානාවේ බර මැඩ ගෙන ඉහළට එසවීම අවශ්‍ය බව පැහැදිළිය.
මෙය ලෙහෙසි දෙයක් නොවේ. එනිසා බොහෝවිට හෙලිකොප්ටර් වැනි යානා වලට ජෙට් එන්ජින් භාවිතා වේ. හේතුව වන්නේ, සාපේක්ෂව පවතින විශාල බලය සහ අඩු බර යන්නේ අනුපාතය වේ. ජෙට් එන්ජිමකට වඩා විදුළි මෝටරයක මේ බලය ඇති වුවද, විශාලම ගැටලුව වන්නේ ඒ මෝටරයට බල ශක්තිය දීමට විශාල ආරෝපණ ප්‍රමාණයක් ඇති බැටරි නොමැති වීම විය.
අතීතයේ නම් ජෙට් එන්ජින් භාවිතා කල ගුවන් යානා වලට වෙනත් විශේෂ අවශ්‍යතාද තිබිණ. එකක් වූයේ යානයේ ස්ථාවර භාවය පිළිබඳ ගැටළු විය. හේතුව වූයේ එකළ පරිඝනක වලින් ගුවන් යානාවක් පාලනය කිරීමේ හැකියාවක් නැති වීමය. නමුත් මේ සංකල්පය යුධ ගුවන් යානා සඳහා පසුව භාවිතා විය. අද පැමිණ ඇත්තේ ජෙට් එන්ජින් වෙනුවට විදුළි මෝටර් වලින් ගුවන් යානා ක්‍රියාත්මක කරන යුගය මෙන්ම පරිඝනක තාක්‍ෂණයබෙහෙවින් භාවිතා වන යුගය වේ.
එකම බාධක කඩුල්ල වී ඇත්තේ විශාල ආරෝපනයක් දරා ගත හැකි බැටරි වේ. එහෙත් අනාගතය බැටරි වලින් ක්‍රියාත්මක වන ගුවන් යානා සඳහා සුභ වෙමින් පැවතීම සතුටකි. ඒ අනුව මේ ආකාරයේ ගුවන් යානා බලපත්‍ර පවා ගැනීම පහසු වන්නේ, ඒවායේ “ ෆොසිල එන්ජිම” යන සංකීර්ණ යාන්ත්‍රික කොටස සහ ඊට අදාළ බොහෝ දේ යානාවෙන් ඉවත් කර ඇති හෙයිණි.
මේ සඳහා බොහෝ පරීක්‍ෂණ කෙරෙන අතර ඒ එක් සාර්ථක පරීක්ෂණයක් මෙසේ වේ.
eVTOL බැටරිය භාවිතා කරන මේ කියන ගුවන් යානය විනාඩි 10 ක ආරෝපණයක් මත සැතපුම් 50 ක දුරක් ගමන් කිරීමට හැකිය. මෙය ලිතියම් බැටරියේ පුදුමාකාර දියුණුවේ ප්‍රතිඵලයයි. නූතනයේ ස්මාර්ට් ෆෝන්, ලැප්ටොප් සහ කාර් පවා බල ගැන්වීමේ විශාල කාර්යයක් ලිතියම්-අයන බැටරි ඉටු කරයි. නමුත් විදුලි ගුවන් ගමන් සඳහා අවශ්‍ය වන බැටරි, බලශක්ති ගබඩා කිරීමේදී සුවිශේෂී අභියෝග කිහිපයකට මුහුණ දේ.
මිනිත්තු පහක් හෝ 10 ක් වැනි කෙටි කාලයකදී අර්ථවත් ගුවන් ගමන් සඳහා ප්‍රමාණවත් ආරෝපණ ලබා දීම සඳහා නවීන අධි-උෂ්ණත්ව ආරෝපණ තාක්‍ෂණයක් යොදා ගනිමින් නව වර්ගයේ ලිතියම් බැටරියක් විද්‍යාඥයින් විසින් දැන් ඉදිරිපත් කර ඇත.
ගුවන් ගමන් සඳහා විදුලි බලවේග සහ බැටරි භාවිතා කිරීම සාපේක්ෂව අපහසු වන්නේ, අධිවේගී මාර්ගයක මෝටර් රථයක් බල ගැන්වීමට වඩා, එම බර ආම්පන්න සියල්ලම අහසේ ගෙන යා යුතු බැවිනි. සාම්ප්‍රදායික භූමිතෙල් මත පදනම් වූ ජෙට් ඉන්ධන මගින් ලබා දෙන බලශක්ති තත්වයට සාපේක්ෂව බැටරියක් කොපමණ ශක්තියක් ගබඩා කළ හැකි ද යන්නත්, ගුවන් යානය ගුවන් ගත වීමට තරම් සැහැල්ලු විය හැකි බවත් මෙහි වැදගත් පරාමිතික වේ.
මෙම බැටරි වැඩි බරක් ගෙන යෑමට, එනම් වැඩි ශක්තියක් ගැබ් වීමට හැකිවීම විදුලි ගුවන් සේවා කර්මාන්තය මුහුණ දෙන ප්‍රධාන අභියෝගයකි. සලකා බැලිය යුතු වෙනත් සාධක ද ඇත. වාහන ආරෝපණය ඉක්මනින් කිරීම ඉන් එකකි.
පෙන්සිල්වේනියා ප්‍රාන්ත විශ්ව විද්‍යාලයේ යාන්ත්‍රික ඉංජිනේරුවෙකු සහ මෙම අධ්‍යයනයේ කතුවරයා වන “ආචාර්ය චාවෝ-යැං වැන්ග්” මහතා පවසන්නේ,… “පියාසර කරන කාර් සඳහා බැටරි සඳහා ඉතා ඉහළ ශක්ති ඝනත්වයක් අවශ්‍ය වන”… බවයි. ගුවන් ගත වන විට සහ ගොඩබෑමේදී යානාවට ඉහළ බලයක් අවශ්‍ය වේ. එනම් සිරස් අතට ඉහළට හා පහළට යාමට විශාල බලයක් අවශ්‍ය වේ.”
අධික උෂ්ණත්වයට පත්වීම මෙන්ම, සීතල වීමද බැටරි වලට සුභ නැත. එවිට වන්නේ “ලිතියම් ආලේපය” [Lithiam plating] යන බැටරියට අහිතකර දෙය සිදු වීම වේ. තත්පර 30 කින් බැටරිය 60 ° C (140 ° F) දක්වා වේගයෙන් රත් කළ හැකි බැටරියේ සෘණ පර්යන්තයට සවි කර ඇති තුනී නිකල් තීරු භාවිතා කරමින් පර්යේෂකයන්ට මේ සඳහා ක්‍රමයක් සොයා ගැනීමට හැකි විය.
ඉහළ මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වයන් විසින් ලබා දෙන ඉහළ ආරෝපණ කාර්යක්ෂමතාවයෙන් ප්‍රයෝජන ගැනීමට මෙය ප්‍රමාණවත් වන නමුත් බැටරියේ පිරිහීම සහ ලිතියම් ආලේපනය වළක්වයි. 2019 දී විද්‍යාඥයින් සැතපුම් 300 ක් (කි.මී. 480) දක්වා පරාසයක් ලබා දීම සඳහා මිනිත්තු 10 කින් විද්‍යුත් මෝටර් රථයක් ආරෝපණය කළ හැකි මූලාකෘති බැටරියක් නිපදවූහ. ඔවුන් දැන් eVTOL (විද්‍යුත් සිරස් ගුවන්ගත කිරීම සහ ගොඩබෑම) ගුවන් යානා සඳහා ඒ ක්‍රමය භාවිතා කරන්නට යයි.
නව පරීක්ෂණාත්මක බැටරි වලට සැතපුම් 50 ක (කිලෝමීටර 80) ගමනක් සඳහා මේ ආකාරයේ ගුවන් යානයක් බල ගැන්වීමට අවශ්‍ය ආරෝපණ ඝනත්වය ඇත. නමුත් ඉහළ උෂ්ණත්ව ආරෝපණ තාක්‍ෂණයට ස්තුති කරමින් මිනිත්තු පහක් හෝ 10 ක් තුළ නැවතත් ඒ බැටරි ආරෝපණය කළ හැකිය. සැලසුම සාර්ථක බව පෙන්නුම් කරමින් කණ්ඩායම වේගවත් ආරෝපණ චක්‍ර 2,000 කට වඩා බැටරියේ පවත්වා ගත හැකි බව පෙන්වා දුන්හ.
“සාමාන්‍ය තත්වයන් යටතේ, බැටරියක් සඳහා අවශ්‍ය වන ගුණාංග එකිනෙකාට සමානුපාතිකව ක්‍රියා කරයි,” වැන්ග් පවසයි. “අධි ශක්ති ඝනත්වය වේගවත් ආරෝපණය කිරීම අඩු කරන අතර වේගවත් ආරෝපණය සාමාන්‍යයෙන් නැවත ආරෝපණය කළ හැකි චක්‍ර ගණන අඩු කරයි. නමුත් අපට සියල්ල එකම බැටරියකින් කළ හැකිය.”
වෑන්ග් මහතා ඉතා ආකර්ශනීය දෙයක් මෙහිදී පවසයි.
… “අප විසින් කර ඇති කාර්යයන් අවසානයේදී මෙම වාහන ලබා ගැනීමට අපට තවත් වසර 20 ක් අවශ්‍ය නොවන බවට ස්ථිර යයි මම බලාපොරොත්තු වෙමි,”… “වාණිජමය වශයෙන් මේ බැටරි තාක්ෂණය ශක්‍ය බව පෙන්නුම් කරන බව මම විශ්වාස කරමි.”…
මේ ආකාරයේ ප්‍රයත්නයන් සාර්ථක වුවහොත් එය ප්‍රවාහන ක්ෂේත්‍රයේ දැවැන්ත වෙනසක් ඇති කරනු බව නිසැකය.
උපුටා ගැනීම: Lalith Karunaratna