China Nuclear Powered Tank: वजन ६० टन , ४५० किमी मारकक्षमता; चीन तयार करतोय अणुऊर्जेवर चालणारा जगातला पहिला सुपर रणगाडा

हा प्रकल्प सध्या संकल्पनात्मक आणि दीर्घकालीन संशोधनाच्या टप्प्यावर असून या संदर्भातील काही माहिती अचानक सार्वजनिक झाल्याने या संदर्भात जगभरात चर्चा सुरू झाली आहे.

चालतेफिरते घातक शस्त्र

रणगाडा म्हटले की, डोळ्यांसमोर येते ती जाडजूड चिलखत असलेली, साखळीच्या पट्ट्यांवरून धावणारी आणि तुलनेने कमी अंतरावरील लक्ष्यांवर तोफगोळे डागणारी लढाऊ यंत्रणा. मात्र भविष्यातील रणगाडा कदाचित खूपच वेगळा असेल. चीनमधील लष्करी संशोधकांनी मांडलेली संकल्पना रणगाड्याला लांब पल्ल्याची अतिशय भेदक चालतेफिरते घातक शस्त्रच असणार आहे.

४५० किलोमीटर्सचा टप्पा

चीनच्या ‘Acta Armamentarii’ या संरक्षणविषयक नियतकालिकात प्रसिद्ध झालेल्या संशोधनात ६० टन वजनाच्या रणगाड्यावर ५० मेगाजूल क्षमतेची इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेलगन बसवण्याची संकल्पना मांडण्यात आली आहे. या रेलगनमधून सोडण्यात येणाऱ्या प्रक्षेपकाचा वेग ताशी सुमारे १२,६०० किमी म्हणजेच प्रति सेकंद ३.५ किमी इतका असू शकतो. सैद्धांतिकदृष्ट्या या प्रणालीची मारा करण्याची क्षमता सुमारे ४५० किमीपर्यंत नेण्याचे उद्दिष्ट आहे. या संशोधनामध्ये चीनमधील इनर मंगोलिया फर्स्ट मिशनरी ग्रुप आणि बिजिंग इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी येथील संशोधक सहभागी असल्याचे संशोधनपर लेखात नमूद करण्यात आले आहे. या प्रकल्पाला चीनच्या नॅशनल की लेबोरेटरी ऑफ स्पेशल व्हेईकल डिझाईन अॅण्ड मॅन्युफॅक्चरिंग इंटिग्रेशन टेक्नॉलॉजी या संस्थेकडून निधी पुरवठा केला जाणार असल्याची माहितीही देण्यात आली आहे.

अंतिम आवृत्ती २०४५ पर्यंत

महत्त्वाचे म्हणजे, सध्या रणांगणावर वापरल्या जाणाऱ्या रणगाड्यासारखा हा रणगाडा असणार नाही. संशोधकांनी त्याची अंतिम आवृत्ती ही अणुऊर्जेवर चालणारी असेल आणि २०४५ सालापर्यंत हा रणगाडा प्रत्यक्षात अस्तित्वात येईल, असे म्हटले आहे.

रेलगन म्हणजे नेमके काय?

सध्याच्या बहुतांश रणगाड्यांमध्ये रासायनिक ऊर्जेचा वापर करून गोळा तोफेच्या नळीतून बाहेर फेकला जातो. म्हणजेच तोफगोळ्याच्या मागील बाजूस असलेल्या प्रणोदकाच्या ज्वलनातून प्रचंड दाब निर्माण होतो आणि त्या दाबामुळे प्रक्षेपक पुढे ढकलला जातो. यालाच वैज्ञानिक भाषेत रासायनिक प्रणोदन म्हणतात. मात्र या रासायनिक प्रक्रियेस अनेक मर्यादा आहेत. वायूच्या प्रसरणाचा वेग, तापमान, दाब आणि तोफेच्या नळीची रचना यांमुळे प्रक्षेपकाचा वेग एका विशिष्ट मर्यादेपलीकडे जात नाही. पारंपरिक तोफांमध्ये प्रक्षेपकाचा कमाल वेग साधारणपणे १.७ ते २ किमी प्रति सेकंद या पातळीवर असल्याचे या संशोधनाच्या पार्श्वभूमीवर नमूद करण्यात आले आहे.

रेलगनची कल्पनाच वेगळी

रेलगनमध्ये रासायनिक ठिणगीऐवजी विद्युत आणि चुंबकीय शक्तीचा वापर केला जातो. दोन समांतर विद्युतवाहक पट्ट्या किंवा रेल्स असतात. त्यामधून अतिशय मोठ्या प्रमाणात विद्युतप्रवाह सोडला जातो. प्रक्षेपक किंवा त्याच्याशी जोडलेला विद्युतवाहक भाग या दोन रेल्सना जोडतो. त्यातून निर्माण होणाऱ्या विद्युतचुंबकीय शक्तीमुळे प्रक्षेपक पुढे ढकलला जातो. या प्रक्रियेमागे भौतिकशास्त्रातील Lorentz force हे तत्त्व कार्य करते. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, प्रचंड मोठा विद्युतप्रवाह आणि चुंबकीय क्षेत्राची ऊर्जा यांच्या एकत्रि‍करणातून निर्माण होणाऱ्या जबरदस्त शक्तीचा उपयोग करून प्रक्षेपक अत्यंत मोठ्या वेगाने पुढे ढकलला जाते. म्हणूनच रेलगनला electromagnetic launcher असेही म्हणतात.

५० मेगाजूल म्हणजे किती मोठी ऊर्जा?

चीनच्या प्रस्तावित रणगाड्याची मुख्य शस्त्रव्यवस्था ५० मेगाजूल ऊर्जेची रेलगन असेल. ही संख्या सामान्य वाचकाला फारशी अर्थपूर्ण वाटणार नाही. परंतु इतकी ऊर्जा अत्यंत कमी कालावधीत प्रक्षेपकाला देणे हीच या संकल्पनेतील सर्वांत मोठी अभियांत्रिकी समस्या आहे. या प्रणालीत प्रक्षेपकाचा वेग सुमारे ३.५ किमी प्रति सेकंद, म्हणजेच सुमारे १२,६०० किमी प्रति तास असा सैद्धांतिक वेग गाठण्याचे उद्दिष्ट आहे. हा वेग ध्वनीच्या वेगाच्या दहापटपेक्षा अधिक असल्याने तो हायपरसॉनिक श्रेणीत मोडतो. इथे आणखी एक महत्त्वाचा मुद्दा आहे. प्रक्षेपकाला एवढा वेग देण्यासाठी लागणारी ऊर्जा आणि ती ऊर्जा काही मिलीसेकंदांच्या अत्यंत छोट्या कालावधीत रेलगनला पुरवण्याची क्षमता या दोन भिन्न गोष्टी आहेत. म्हणूनच रणगाड्याच्या इंजिनपेक्षा त्याच्यातील पॉवर-स्टोरेज आणि पल्स्ड-पॉवर प्रणाली अधिक महत्त्वाची ठरते.

४५० किमीची मारक क्षमता

पारंपरिक रणगाड्याच्या तोफेचा उपयोग प्रामुख्याने प्रत्यक्ष किंवा तुलनेने जवळच्या लक्ष्यांवर केला जातो. ४५० किमीची सैद्धांतिक क्षमता असलेली रेलगन मात्र ती सारी चौकट अनेक पटींनी भेदणारी आहे. अशा प्रणालीची कल्पना प्रत्यक्षात आली, तर रणगाडा केवळ समोरच्या शत्रूच्या रणगाड्याशी लढणारे वाहन न राहता दूरवरच्या लक्ष्यांवर प्रहार करणारा घातक मोबाइल प्लॅटफॉर्म ठरेल. सैद्धांतिकदृष्ट्या अशा प्रक्षेपकाचा वापर कमांड आणि नियंत्रण केंद्रे, रसद केंद्रे, विमानतळ किंवा इतर महत्त्वाच्या लष्करी पायाभूत सुविधांवर प्रहार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. इथे ‘४५० किमी मारकक्षमता’ याचा अर्थ पारंपरिक तोफेच्या ४५० किमीच्या अचूक माऱ्यासारखा घेता येत नाही. प्रक्षेपकाचे वजन, त्याचा आकार, हवेता रोध, प्रक्षेपणाचा कोन, लक्ष्याचे ठिकाण व स्वरूप आणि शस्त्रमार्गदर्शक प्रणाली या सर्व घटकांवर त्याचा प्रत्यक्ष परिणाम अवलंबून असेल.
म्हणून सैद्धांतिक कमाल श्रेणी आणि प्रत्यक्ष रणांगणातील प्रभावी टप्पा यात फरक असू शकतो.

एवढी ऊर्जा कुठून येणार?

हाच यातील सर्वात कळीचा मुद्दा आहे. ५० मेगाजूलची ऊर्जा रेलगनला क्षणात पुरवणे सामान्य डिझेल इंजिन किंवा बॅटरीसाठी शक्य नाही. रणगाड्याला पुढे नेण्यासाठी लागणारी ऊर्जा आणि रेलगनला एका क्षणात लागणारी प्रचंड विद्युतशक्ती यांचे स्वरूप पूर्णपणे वेगळे आहे. म्हणूनच या प्रस्तावित प्रणालीमध्ये आधी ऊर्जा निर्माण करायची, ती साठवायची आणि नंतर गोळीबाराच्या क्षणी अतिशय वेगाने वापरायची, अशी रचना अपेक्षित आहे. यासाठी supercapacitors, superconducting magnetic energy storage (SMES) किंवा इतर उच्च-क्षमता ऊर्जा-साठवण तंत्रज्ञान वापरणे गरजेचे असेल. म्हणजे रणगाड्याचे इंजिन सतत रेलगन चालवणार नाही. उलट ते ऊर्जा निर्माण करून एका ऊर्जा-साठवण प्रणालीत जमा करेल. गोळीबाराच्या क्षणी ही साठवलेली ऊर्जा अतिशय कमी वेळेत रेलगनकडे वळवली जाईल.

मग अणुभट्टीची गरज का?

इथेच चीनच्या संकल्पनेचा सर्वांत महत्त्वाकांक्षी भाग येतो. २०४५च्या अंतिम टप्प्यात रणगाड्यात सुमारे १० मेगावॅट क्षमतेची लघु अणुभट्टी, म्हणजेच Small Modular Reactor (SMR), बसविणे प्रस्तावित आहे. या संकल्पनेत lead-bismuth eutectic (LBE) या मिश्रधातूचा शीतलक म्हणून वापर करणाऱ्या जलद अणुभट्टीची कल्पना मांडण्यात आली आहे. पाण्यावर आधारित अनेक पारंपरिक अणुभट्ट्यांच्या तुलनेत lead-bismuth शीतलकामुळे उच्च तापमानावर तुलनेने कमी दाबात काम करता येते. त्यामुळे उच्च-दाबाच्या पाण्याच्या प्रणालीशी संबंधित काही अभियांत्रिकी अडचणी कमी करण्याचा हा प्रयत्न आहे.

रणगाड्यात अणुभट्टी बसवणे हेच खरे आव्हान

संशोधकांनी या अणुभट्टीसाठी वजनी आणि आकारमान अधिक असलेली एक नवीन रचना मांडली आहे. संपूर्ण अणुभट्टी प्रणाली सुमारे २ घनमीटर जागेत बसवण्याचे उद्दिष्ट आहे. त्याशिवाय किरणोत्सर्गापासून संरक्षण करणारे शील्डिंग ३ टनांपेक्षा जास्त नसावे, अशी मर्यादाही प्रस्तावित आहे. रणगाड्याचे एकूण वजन सुमारे ६० टन ठेवण्याचा प्रयत्न आहे.

पाच वर्षे इंधन न बदलता?

या संकल्पनेनुसार अणुभट्टीमध्ये भरलेले इंधन किमान पाच वर्षे बदलण्याची आवश्यकता नसेल, असे संशोधकांनी म्हटले आहे. त्यामुळे पारंपरिक रणगाड्यांप्रमाणे वारंवार इंधन भरावे लागणार नाही. रणगाड्याची हालचाल आणि विद्युतशक्तीची निर्मिती दीर्घकाळ चालू ठेवण्याची क्षमता असेल. अणुभट्टीमुळे इंधनाच्या दृष्टीने मोठ्या प्रमाणात दीर्घकालीन स्वायत्तता मिळू शकते; मात्र वाहनाला चालक, दुरुस्ती, सुटे भाग, दारूगोळा, अन्न, देखभाल आणि इतर रसद लागेलच. त्याचा वेगळा विचार करावा लागेल.

तीन टप्प्यांचा आराखडा

थेट अणुऊर्जेवर चालणारी रेलगन रणगाड्यावर बसवणे सध्याच्या तंत्रज्ञानाच्या दृष्टीने अत्यंत आव्हानात्मक आहे. त्यामुळे संशोधकांनी तीन टप्प्यांची मांडणी केली आहे.

पहिला टप्पा : २०३५ पूर्वी

पहिल्या टप्प्यात विद्यमान रणगाड्यांच्या प्लॅटफॉर्मवर हायब्रिड-डिझेल प्रणाली आणि पहिल्या पिढीची इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शस्त्रे बसवण्यात येतील. या आवृत्तीत सुमारे १० मेगाजूलची इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक तोफ आणि सुमारे १५० किमीपर्यंतच्या लक्ष्यांसाठी प्रणाली विकसित करण्याचे लक्ष्य मांडले आहे. वाहनासाठी सुमारे १,५०० हॉर्सपॉवरचे डिझेल इंजिन, हायब्रिड ड्राइव्ह आणि सुपरकॅपॅसिटर तसेच फ्लायव्हीलसारख्या ऊर्जा-साठवण प्रणाली वापरण्याची कल्पना आहे. या टप्प्यात इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक संरक्षणव्यवस्थेवरही काम करण्याचा प्रस्ताव आहे.

दुसरा टप्पा : २०३५ ते २०४५

दुसऱ्या टप्प्यात ऊर्जा निर्मिती, साठवणूक आणि रेलगनची क्षमता आणखी वाढवण्याचा प्रयत्न केला जाणार आहे. या आवृत्तीत २० मेगाजूलची रेलगन आणि सुमारे ३०० किमीपर्यंतची प्रभावी मारा क्षमता प्रस्तावित आहे.
इंजिनची क्षमता सुमारे २,००० हॉर्सपॉवरपर्यंत नेण्याची कल्पना आहे. याच टप्प्यात solid-state batteries, SMES आणि AI-व्यवस्थापित microgrid यांसारख्या प्रणालींचा वापर करण्याचे उद्दिष्ट आहे.

मायक्रोग्रीड

मायक्रोग्रीड म्हणजे रणगाड्यात निर्माण होणारी आणि साठवलेली ऊर्जा कुठे, किती आणि कधी वापरायची याचे व्यवस्थापन करणारी स्थानिक विद्युतव्यवस्था. रणगाडा चालवणे, संरक्षणव्यवस्था आणि रेलगन आदी सर्वांना एकाच वेळी ऊर्जा लागणार असल्याने हे व्यवस्थापन अत्यंत महत्त्वाचे ठरते.

तिसरा टप्पा : २०४५ नंतर

अंतिम टप्प्यात १० मेगावॅट क्षमतेची lead-bismuth-cooled अणुभट्टी, ५० मेगाजूल रेलगन आणि प्रगत ऊर्जा-साठवण प्रणाली यांचे एकत्रीकरण करण्यात येणार आहे. या टप्प्यात ३.५ किमी प्रति सेकंद वेगाने प्रक्षेपक डागण्याचे आणि सुमारे ४५० किमीपर्यंत मारा करण्याचे लक्ष्य ठेवण्यात आले आहे. मात्र हा टप्पा अद्याप भविष्यातील संशोधनाचा विषय आहे. त्यामुळे या आकडेवारीकडे प्रस्तावित तांत्रिक उद्दिष्टे म्हणून पाहणे अधिक योग्य ठरेल.

चीनला रेलगनचा अनुभव आधीपासूनच आहे का?

चीनमध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शस्त्रांवर दीर्घकाळ संशोधन सुरू असून हा प्रकल्प त्याचाच एक महत्त्वाचा टप्पा आहे. २०१७ च्या सुमारास चीनने Haiyangshan या Type 072III tank landing ship वर मोठ्या आकाराची प्रायोगिक रेलगन बसवल्याचे वृत्त प्रसिद्ध झाले होते. यामुळे युद्धनौकेवर एवढ्या मोठ्या विद्युतशक्तीची निर्मिती, साठवण आणि क्षणात वापर करण्याच्या तांत्रिक क्षमतेबाबत चीनच्या प्रगतीकडे लक्ष वेधले गेले. यानंतर चीनच्या नौदलाने विमानवाहू युद्धनौकेवरील Electromagnetic Aircraft Launch System—EMALS विकसित करून वापरात आणली. चीनची तिसरी विमानवाहू नौका Fujian मध्येही अशाच प्रकारच्या तंत्रज्ञानाचा वापर करण्यात आला आहे.

बहु-रेल रेलगन

EMALS आणि रेलगन हे एकच तंत्रज्ञान नाही. मात्र दोन्हीमध्ये मोठ्या प्रमाणात विद्युतशक्ती नियंत्रित पद्धतीने वापरून एखाद्या वस्तूला अतिशय वेगाने पुढे नेण्याचे मूलभूत तत्त्व दोन्हीमध्ये आहे. चीनमधील नौदल संशोधन संस्थांनी उच्च चुंबकीय घनता असलेल्या कॉइल्स, कॉम्पॅक्ट पल्स्ड-पॉवर प्रणाली आणि प्रचंड उष्णतेमुळे होणारी झीज कमी करण्याच्या उपायांवरही संशोधन केले आहे. काही संशोधनांमध्ये रेलगनच्या रचनेत बहु-रेल किंवा ‘X-shaped’ double-rail मांडणीचाही विचार करण्यात आला आहे. रेलगनसमोरील एक मोठे आव्हान म्हणजे प्रत्येक गोळीबारानंतर रेल्सवर होणारी उष्णता आणि यांत्रिक झीज. ही झीज कमी करणे म्हणजे रेलगनला प्रत्यक्ष रणांगणासाठी उपयुक्त बनवण्याच्या दिशेने महत्त्वाचे पाऊल ठरू शकते.

अमेरिकेने रेलगन कार्यक्रम का थांबवला?

रेलगन तंत्रज्ञानाचा अभ्यास केवळ चीनने केला आहे असे नाही. अमेरिकेच्या नौदलानेही अनेक वर्षे रेलगन विकसित करण्याचा प्रयत्न केला. मात्र २०२१ मध्ये अमेरिकेच्या नौदलाने आपला दीर्घकाळ सुरू असलेला नौदल रेलगन कार्यक्रम बंद केला. यामागे रेल्सची मोठ्या प्रमाणातील झीज, प्रक्षेपणामुळे निर्माण होणारी प्रचंड उष्णता आणि संपूर्ण प्रणाली जहाजात हे सारे तंत्रज्ञान बसवून कार्यान्वयित करण्याचा वाढता खर्च यांसारखी कारणे होती. यातून रेलगनच्या बाबतीत एक महत्त्वाचा धडा मिळू शकतो. प्रक्षेपकाला अतिवेग देणे ही समस्या आहेच; पण हे सारे अधिक वारंवारतेने करणे, त्यात विश्वासार्हता असणे आणि आर्थिकदृष्ट्या हे सारे व्यवहार्य असणे या सर्वच महत्त्वाच्या समस्या आहेत.

चीनचा अणुऊर्जेवर चालणारा हा रणगाडा कितपत वास्तववादी?

याचे उत्तर सध्या सरळ ‘हो’ किंवा ‘नाही’ असे देता येत नाही. चीनने मोठ्या प्रमाणावर विद्युतशक्तीच्या प्रणाली, EMALS आणि विविध इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक तंत्रज्ञानामध्ये प्रत्यक्ष प्रगती केली आहे. त्यामुळे प्रस्तावातील काही तंत्रज्ञान स्वतंत्रपणे अशक्य नाही. परंतु ६० टनांच्या रणगाड्यात १० मेगावॅट अणुभट्टी, त्याचे किरणोत्सर्ग संरक्षण, ऊर्जा-साठवण प्रणाली, रेलगन, शीतकरण व्यवस्था, चालकदलाची सुरक्षितता आणि रणांगणातील टिकाऊपणा हे सर्व समीकरण एकत्रितपणे घडवून आणणे, ही महत्त्वाची अभियांत्रिकी समस्या असू शकते. पण चीन प्रयत्न करण्याचे सोडत नाही, असा सामरिकतज्ज्ञांचा अनुभव आहे.

काल्पनिक नाही तर महत्त्वाकांक्षी

या संशोधनाचे वर्णन केवळ काल्पनिक असे करता येत नाही. किंबहुना ते महत्त्वाकांक्षी असे आहे. या संकल्पनेत एकाच वाहनात तीन वेगवेगळ्या तंत्रज्ञानांचा संगम घडवून आणण्याचा प्रयत्न आहे. अणुऊर्जा, प्रचंड क्षमतेची विद्युतऊर्जा साठवण आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रक्षेपण. यातील प्रत्येक तंत्रज्ञान स्वतंत्रपणे विकसित झाले तरी भविष्यातील रणगाड्यांची रचना, ऊर्जा-व्यवस्थापन आणि शस्त्रास्त्रांच्या वापराची संकल्पनाच पार बदलू शकते!