उज्ज्वल भविष्य: गहरे समुद्र के लिए नीले लेजर

नीले डायोड लेजर द्वारा पानी के भीतर प्रसंस्करण – 8 मिमी स्टील प्लेट में वेधन/भेदन © लेजरलाइन

काटने और ड्रिलिंग से लेकर पेंट हटाने और समुद्री गंदगी साफ करने तक, समुद्री वातावरण में पानी के नीचे के कार्य समुद्र तट पर रेत के कणों जितने ही असंख्य हैं। इनमें से कुछ कार्य कई हजार मीटर की गहराई पर किए जाते हैं। नीले डायोड लेजर पर आधारित एक नई लेजर प्रणाली अब पानी के नीचे की विभिन्न गतिविधियों के लिए संपर्क रहित, कम रखरखाव वाला और किफायती समाधान प्रदान करती है।

चाहे अपतटीय प्लेटफार्मों का रखरखाव हो, पुराने तेल रिग्स को निष्क्रिय करना हो, या पानी के नीचे की संरचनाओं का निरीक्षण करना हो, समुद्री कार्यों में सटीकता, दक्षता और पर्यावरण अनुकूलता की मांग लगातार बढ़ती जा रही है। साथ ही, पारंपरिक विधियाँ यहाँ अपनी सीमाएँ पार कर जाती हैं। शैवाल की वृद्धि को हटाने के लिए उपयोग किए जाने वाले उच्च दबाव वाले जल जेट जैसे सामान्य दबाव-आधारित प्रसंस्करण विधियाँ, पानी के उच्च प्रतिदबाव के कारण बढ़ती गहराई के साथ अपनी प्रभावशीलता खो देती हैं। इसके अतिरिक्त, इनमें से कई प्रणालियों को गहन रखरखाव की आवश्यकता होती है और वे घिसाव के प्रति संवेदनशील होती हैं। वहीं, गोलाकार आरी जैसे यांत्रिक उपकरण घटकों के संपर्क में आने पर प्रतिघात बल उत्पन्न करते हैं, जो दूरस्थ रूप से संचालित पानी के नीचे के वाहनों (आरओवी) को अस्थिर कर देते हैं और अक्सर उन्हें बह जाने का कारण बनते हैं।

परिणामस्वरूप, उद्योग संपर्क-रहित और बल-रहित, कम घिसावट वाली और कम रखरखाव वाली वैकल्पिक तकनीकों में काफी रुचि दिखा रहा है – विशेष रूप से लेजर तकनीक ऐसी संभावनाएं प्रदान कर सकती है। हालांकि, शुरुआती प्रयास बहुत सफल नहीं रहे। तेल संयंत्रों को बंद करने के दौरान संरचनाओं को काटने के लिए पारंपरिक अवरक्त (IR) लेजरों का उपयोग करने के शुरुआती प्रयास केवल आंशिक रूप से ही व्यावहारिक साबित हुए। इसका मुख्य कारण यह था कि अवरक्त विकिरण (तरंगदैर्ध्य 1000 एनएम) कुछ सेंटीमीटर के भीतर ही पानी द्वारा पूरी तरह से अवशोषित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा की काफी हानि होती है। इसलिए, समुद्र के नीचे के अनुप्रयोगों के लिए, IR लेजर कटिंग केवल एयर नोजल या हवा से भरे चैंबर का उपयोग करके ही की जा सकती है – यह एक जटिल और लागत-गहन प्रक्रिया है जो अधिक गहराई पर इसके उपयोग को भी रोकती है।

प्रमुख प्रौद्योगिकी के रूप में ब्लू लेजर

लेज़रलाइन द्वारा विकसित नीले डायोड लेज़रों पर आधारित एक नई पानी के भीतर लेज़र प्रणाली इस समस्या का समाधान प्रदान करती है। आईआर विकिरण के विपरीत, इन लेज़रों द्वारा उत्सर्जित नीली रोशनी, जिसकी तरंगदैर्ध्य लगभग 445 नैनोमीटर है, पानी द्वारा लगभग अवशोषित नहीं होती है। इस प्रकार, ये लेज़र उत्कृष्ट संचरण प्रदान करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रसंस्करण के दौरान एक मीटर या उससे अधिक की दूरी को पाटने पर भी (लगभग) पूरी लेज़र शक्ति उपलब्ध होती है। 6 किलोवाट तक की लेज़र शक्ति के साथ, यह भौतिक लाभ बिना किसी वायु कक्ष या अन्य जटिल बुनियादी ढांचे के, सीधे पानी के भीतर बल-रहित और संपर्क-रहित सामग्री प्रसंस्करण के लिए कई नई संभावनाएं खोलता है।

लेज़रलाइन डायोड लेज़र सिस्टम अधिकतम परिशुद्धता प्रदान करते हैं: उदाहरण के लिए, लेज़र स्पॉट का आकार माइक्रोमीटर की सटीकता के साथ समायोजित किया जा सकता है, और शक्ति को मिलीसेकंड के भीतर सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। शक्ति को शीघ्रता से समायोजित करने की यह क्षमता सिस्टम को अत्यधिक गहराई पर जटिल कार्यों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है।

नीले डायोड लेजर द्वारा पानी के भीतर प्रसंस्करण – 8 मिमी स्टील प्लेट में वेधन/भेदन © लेजरलाइन

कुशल, लचीला, किफायती

उच्च दक्षता और सटीक नियंत्रणीयता का संयोजन इस नए लेजर सिस्टम को तकनीकी और आर्थिक दोनों दृष्टियों से बेहद आकर्षक बनाता है। पानी के भीतर संपर्क रहित प्रसंस्करण से उपकरणों और घटकों पर घिसावट काफी कम हो जाती है, ऊर्जा की आवश्यकता घटती है और संभावित रूप से हानिकारक कणों या पदार्थों का उत्सर्जन न्यूनतम हो जाता है। पर्यावरण संरक्षण और संसाधन संवर्धन के संदर्भ में, डायोड-लेजर आधारित प्रक्रिया पारंपरिक यांत्रिक या रासायनिक विधियों से कहीं बेहतर है—जो अक्सर पर्यावरण को नुकसान पहुंचाती हैं और सामग्री को खराब करती हैं। यह विशेष रूप से समुद्री परजीवियों को हटाने के लिए प्रासंगिक है, जिनका अब तक अक्सर ऐसी विधियों से उपचार किया जाता रहा है, जिससे पर्यावरण और घटकों दोनों को खतरा होता है।

यह प्रणाली नए लॉजिस्टिकल लाभ भी प्रदान करती है। गहरे समुद्र में पारंपरिक ताप उपचार प्रक्रियाओं के लिए अक्सर बड़े, विशेष जहाजों की आवश्यकता होती है, जिनका दैनिक खर्च लाखों में होता है, जबकि डायोड लेजर प्रणाली को इसकी सरल प्रणाली संरचना के कारण छोटे आपूर्ति जहाजों से भी संचालित किया जा सकता है। इससे न केवल रखरखाव और परिचालन लागत कम होती है और यात्रा का समय काफी कम हो जाता है, बल्कि प्रणाली की उपलब्धता और परिचालन टीमों की तत्परता में भी उल्लेखनीय वृद्धि होती है। विशेष रूप से अल्प सूचना पर रखरखाव कार्यों या आपातकालीन मरम्मत के लिए, कंपनियों को उल्लेखनीय परिचालन लाभ प्राप्त होता है।

कटाई प्रक्रियाओं से लेकर शैवाल हटाने तक

इसके संभावित अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला है: तेल रिग्स को बंद करते समय शीट मेटल और पाइपों को काटना, कोटिंग, पेंट और समुद्री काई को हटाना, पाइपलाइनों या अपतटीय प्लेटफार्मों पर वाल्वों और भार वहन करने वाली संरचनाओं का निरीक्षण और रखरखाव करना। विशेष रूप से अपतटीय प्लेटफार्म कुछ वर्षों के उपयोग के बाद अक्सर शैवाल से पूरी तरह ढक जाते हैं। ऐसे में, लेजर और कैमरे से लैस एक आरओवी (रोबोट-सहायता प्राप्त वाहन) एक ही गोता में शैवाल की वृद्धि को हटाकर महत्वपूर्ण घटकों की स्पष्ट दृश्यता बहाल कर सकता है - यह रखरखाव कंपनियों और पानी के नीचे के इंटीग्रेटर्स के लिए एक निर्णायक लाभ है। पाइपलाइन निरीक्षण के लिए रोबोट-सहायता प्राप्त प्रणालियों को एक उपयोगी ऐड-ऑन के रूप में डायोड लेजर से भी लैस किया जा सकता है।

पानी के भीतर प्रसंस्करण – प्रसंस्करण से पहले नीले डायोड लेजर का उपयोग करके पत्थर पर उगी शैवाल को हटाना। © लेजरलाइन

पानी के भीतर प्रसंस्करण – प्रसंस्करण के दौरान नीले डायोड लेजर का उपयोग करके पत्थर पर उगी शैवाल को हटाना। © लेजरलाइन

पानी के भीतर प्रसंस्करण – प्रसंस्करण के बाद नीले डायोड लेजर से पत्थर पर उगी शैवाल को हटाना। © लेजरलाइन

पतली धातु की चादर की रेखीय कटाई © लेजरलाइन

सिस्टम प्रौद्योगिकी

उपयोग के आधार पर, डायोड लेज़रों के लिए विभिन्न एकीकरण दृष्टिकोण विकसित किए गए हैं। एक विकल्प यह है कि लेज़र प्रणाली को वर्कहॉर्स आरओवी पर लगाया जाए, जिसे एक आपूर्ति पोत से पारंपरिक अम्बिलिकल केबल के माध्यम से दूरस्थ रूप से संचालित किया जा सकता है। 6 किलोवाट तक की आउटपुट शक्ति वाली लेज़र प्रणाली को पानी, दबाव और धूल से स्थायी रूप से बचाने के लिए विशेष रूप से बंद किया गया है। गहरे समुद्र में चार से सात डिग्री सेल्सियस के बीच लगातार कम जल तापमान के कारण एकीकृत लेज़र शीतलन प्रणाली विशेष रूप से प्रभावी होती है।

परिस्थिति के अनुसार, लेज़र सिस्टम को ग्राहक की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप बनाया जा सकता है। पानी के भीतर चलने वाले वाहनों को लेज़र स्कैनर या फिक्स्ड ऑप्टिक्स के साथ-साथ अलग-अलग पावर क्लास के डायोड लेज़र से लैस किया जा सकता है, जो विशिष्ट अनुप्रयोग पर निर्भर करता है। हालांकि, इस क्षेत्र में विकास अभी पूरा नहीं हुआ है: उदाहरण के लिए, मॉड्यूलर एकल घटकों से और भी कॉम्पैक्ट सिस्टम डिज़ाइन संभव होने की उम्मीद है – जिससे अंततः आरओवी का आकार भी कम हो जाएगा। आगे और भी सुधार की उम्मीद है: लेज़र की शक्ति और ऊर्जा दक्षता में लगातार वृद्धि होगी, और भविष्य में कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) के साथ छवि पहचान प्रणालियों को मिलाकर संक्षारण या जंग के धब्बों की स्वचालित पहचान की जा सकेगी।

केस स्टडी: नीले लेजर से जहाजों के पतवारों की सफाई

पानी में नीली तरंग दैर्ध्य के उत्कृष्ट संचरण गुणों का उपयोग जहाजों के पतवारों पर होने वाले जैविक प्रदूषण से निपटने के लिए भी किया जा सकता है। जर्मन संघीय आर्थिक मामलों और जलवायु कार्रवाई मंत्रालय (बीएमडब्ल्यूके) के संसाधनों का उपयोग करते हुए जूलिच परियोजना एजेंसी द्वारा वित्त पोषित अनुसंधान परियोजना "फाउललास" में, परियोजना भागीदारों फ्राउनहोफर इंस्टीट्यूट फॉर मैन्युफैक्चरिंग टेक्नोलॉजी एंड एप्लाइड मैटेरियल्स रिसर्च आईएफएएम, लेजरलाइन जीएमबीएच और लेजर ज़ेंट्रम हनोवर ईवी (एलजेडएच) ने पहली बार यह प्रदर्शित किया कि लक्षित जलमग्न लेजर विकिरण शैवाल, सीप और बार्नेकल्स जैसे समुद्री प्रदूषण को नीचे की सुरक्षात्मक परतों को नुकसान पहुंचाए बिना नष्ट कर सकता है। उपचार के बाद, मृत प्रदूषण जहाज की अगली यात्रा के दौरान पानी के कतरन बलों के कारण स्वाभाविक रूप से अलग हो जाता है। यह विधि यांत्रिक प्रक्रियाओं का एक आशाजनक विकल्प है, जो अक्सर परतों को नुकसान पहुंचाती हैं और जीवित जीवों को मुक्त करती हैं।

"फाउललास2" नामक एक अनुवर्ती परियोजना अब इन प्रयोगशाला परिणामों को व्यवहार में ला रही है: एकीकृत लेजर ऑप्टिक्स से लैस एक अर्ध-स्वायत्त, चुंबकीय रूप से चिपकने वाला पानी के नीचे का क्रॉलर जहाज के पतवार को व्यवस्थित रूप से साफ करेगा और सीधे फाउलिंग को विकिरणित करेगा।

निष्कर्ष: जलमग्न प्रौद्योगिकी में नए मानक स्थापित करना

कुल मिलाकर, ब्लू डायोड लेज़र समुद्री उद्योग के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीकी उपलब्धि है। यह एक कॉम्पैक्ट सिस्टम में दक्षता, सटीकता और पर्यावरण-अनुकूलता का संयोजन करता है और पानी के भीतर प्रसंस्करण के लिए नई संभावनाएं खोलता है। चाहे अपतटीय प्लेटफार्मों का रखरखाव हो, पाइपलाइनों का निरीक्षण हो या समुद्री प्रदूषण को हटाना हो, यह लेज़र कई अनुप्रयोगों के लिए एक शक्तिशाली और टिकाऊ समाधान प्रदान करता है। सबसी सेक्टर में सेवा, रखरखाव और आपूर्ति कंपनियों के लिए, यह सिस्टम नए तकनीकी क्षितिज खोलता है और मध्यम से लंबी अवधि में पानी के भीतर प्रसंस्करण की कई स्थापित विधियों को प्रतिस्थापित कर सकता है।

पानी के भीतर IR और नीली लेजर लाइट का संचरण शक्ति कारक © लेजरलाइन