سفر به ناشناخته: پرواز فراتر از آسمان آبی
وسایل نقلیه فضایی: از رویا تا واقعیت
برای فرار از کشش گرانش زمین و رفتن به فضا، به وسیلهای بسیار قدرتمند نیاز داریم؛ درست مانند زمانی که برای پرتاب یک توپ بسکتبال به ارتفاع بسیار بالا، به نیروی زیادی احتیاج دارید. این وسیله، موشک5 است. موشکها با سوزاندن سوخت و خروج گازهای داغ با سرعت زیاد از انتهای خود (اصل عمل و عکسالعمل)، نیروی رانشی عظیمی تولید میکنند.
فضاپیماها بر اساس سرنشین به دو دسته اصلی تقسیم میشوند:
| نوع فضاپیما | سرنشین | مثالها و کاربردها | مزایا و چالشها |
|---|---|---|---|
| سرنشیندار (مانند کپسول و شاتل) | فضانوردان | ایستگاه فضایی بینالمللی6، مأموریتهای آپولو به ماه، فضاپیمای سایوز |
انعطافپذیری بالا
نیاز به سیستمهای پیچیده و پرخرج برای حفظ جان انسان |
| بدون سرنشین (رباتیک یا کاوشگر) | ربات، دوربین و ابزار علمی | کاوشگر مریخ مثل استقامت7، تلسکوپ فضایی جیمز وب8، ماهوارههای مخابراتی |
ایمنتر و ارزانتر
محدودیت در انجام کارهای پیچیدهای که نیاز به قضاوت انسان دارد |
زندگی در فضا: تفاوتهای شگفتانگیز
زندگی در فضا با زندگی روی زمین تفاوتهای بنیادینی دارد. مهمترین این تفاوتها، حالت بیوزنی9 یا ریزگرانش است. در این حالت، شما و همه چیز اطرافتان به آرامی در هوا شناور میشوید! اما چرا؟
این شرایط، همه چیز را تحت تأثیر قرار میدهد:
- خوردن و آشامیدن: آب به صورت گویهای شناور در میآید که باید با نی آن را بخورید. غذاها اغلب به صورت خشک یا نیمهخشک و چسبنده به قاشق هستند.
- خوابیدن: فضانوردان در کیسههای خوابی میخوابند که به دیوار ثابت شدهاند، وگرنه در هوا شناور میشوند!
- تحرک: حرکت کردن با شنا کردن در هوا انجام میشود. برای ثابت ماندن باید از دستگیرههایی که همه جا نصب شده استفاده کرد.
سفرهای فضایی چه فایدهای برای ما روی زمین دارد؟
شاید بپرسید این همه هزینه و خطر برای چیست؟ فناوریهای فضایی در زندگی روزمره ما نفوذ کردهاند. برای مثال:
- ماهوارههای مخابراتی: پخش زنده تلویزیونی از یک مسابقه فوتبال در آن سوی جهان، پیشبینی هواشناسی و حتی سیستمهای موقعیتیاب جهانی (GPS) همگی وابسته به ماهوارههایی هستند که به دور زمین میچرخند.
- پزشکی و مواد: مطالعه بر روی بدن انسان در شرایط بیوزنی، به درک بهتر پوکی استخوان و بیماریهای قلبی کمک کرده است. همچنین، ساخت مواد جدید و بسیار خالص در خلأ فضا ممکن است.
- حفاظت از زمین: ماهوارهها به ما کمک میکنند آلودگیها، آتشسوزی جنگلها و تغییرات آبوهوایی کره زمین را از بالا رصد کنیم.
فکر کنید تلسکوپ فضایی مانند یک پنجره فوقالعاده قوی است که از جو غبارآلود زمین عبور کرده و تصاویر واضحی از اعماق کیهان برای ما میفرستد، چیزی که از زمین ممکن نیست.
پرسشهای مهم و اشتباهات رایج
پاسخ: خیر. فضای بین سیارات و ستارگان کاملاً خالی نیست. ذرات بسیار رقیقی از گاز (عمدتاً هیدروژن و هلیوم) و گرد و غبار کیهانی در آن وجود دارد. همچنین پرتوهای کیهانی و تابشهای مختلف در فضا سفر میکنند. اما چگالی10 آن آنقدر کم است که در مقایسه با هوای زمین، میتوان آن را خلأ11 در نظر گرفت.
پاسخ: موشک برای رسیدن به مدار، باید سوخت بسیار زیادی حمل کند. با مصرف سوخت، مخزنهای خالی، فقط وزن مرده اضافی میشوند. در طراحی مرحلهای، پس از اتمام سوخت هر بخش، آن مرحله جدا میشود تا موشک سبکتر شده و با نیروی کمتر، بقیه مسیر را ادامه دهد. این شبیه این است که یک کوهنورد، پس از مصرف آب در هر مرحله، بطری خالی را دور بیندازد تا سبکتر بالا برود.
پاسخ: حیات به چند عامل کلیدی نیاز دارد که زمین آنها را فراهم کرده است: فاصله مناسب از خورشید (برای داشتن آب مایع)، جو مناسب (برای محافظت و تنفس) و میدان مغناطیسی (برای دفع تابشهای خطرناک خورشیدی). بسیاری از سیارات مانند مریخ جو بسیار رقیقی دارند یا مانند زهره بسیار داغ هستند.
پاورقی
1 جو زمین (Earth's Atmosphere): لایهای از گازها که کره زمین را احاطه کرده است. با ارتفاع گرفتن، غلظت آن کم میشود.
2 گرانش (Gravity): نیروی جاذبهای که اجسام را به سمت مرکز یک جرم آسمانی مانند زمین میکشد.
3 مدار (Orbit): مسیر دایرهای یا بیضیشکلی که یک جسم (مانند ماهواره) تحت تأثیر گرانش، به دور جسم دیگر (مانند زمین) میپیماید.
4 مأموریت سرنشیندار (Manned Mission) و بدون سرنشین (Unmanned Mission).
5 موشک (Rocket).
6 ایستگاه فضایی بینالمللی (International Space Station - ISS): یک آزمایشگاه بزرگ در مدار زمین که کشورهای مختلف در ساخت و استفاده از آن همکاری میکنند.
7 کاوشگر استقامت (Perseverance Rover): یک خودروی رباتیک ناسا که برای کاوش سطح مریخ و جستجوی نشانههای حیات باستانی فرستاده شده است.
8 تلسکوپ فضایی جیمز وب (James Webb Space Telescope - JWST): قدرتمندترین تلسکوپ فضایی که برای رصد کهکشانهای دوردست و پیدایش جهان طراحی شده است.
9 بیوزنی (Weightlessness) یا ریزگرانش (Microgravity).
10 چگالی (Density): جرم یک ماده در واحد حجم. در فضا چگالی گازها بسیار بسیار کم است.
11 خلأ (Vacuum): فضایی با فشار گاز بسیار کم، تقریباً بدون هوا یا هر گاز دیگری.
