کاوشگري بر مدار اميد-قسمت اول
روز دوشنبه 15 بهمن گذشته خبري در رسانهها منتشر شد که بازتابهاي فراواني داشت و مدتها سرخط مهمترين رسانهها بود. در اين روز منابع خبري از ساخت نخستين سامانه قضايي بومي ايران و پرتاب موشک کاوشگر به فضا خبر دادند.
روز 15 بهمن محمود احمدي نژاد رئيسجمهور محترم از نخستين سامانه بومي کشور شامل يک ماهواره تحقيقاتي به نام «اميد»، موشک ماهوارهبر و تاسيسات و تجهيزات زميني پرتاب و هدايت ماهواره ديدن کرد. آقاي احمدينژاد در جريان اين بازديد از تاسيسات هوافضاي ايران، فرمان پرتاب موشکي به نام «کاوشگريک» را به پايگاه فضايي صادر کرد. پرتاب اين گونه راکتها مرحله مقدماتي پرتاب ماهواره به فضاست و ماموريت آن شناسايي محيط پروازي پيش از پرتاب ماهواره و همچنين انجام برخي پژوهشهاي فضايي است. ماهواره اميد نخستين ماهواره بومي ايران و يک ماهواره تحقيقاتي پيشرفته است که توسط دانشمندان ايراني ساخته شده است. قرار است اين ماهواره سال آينده توسط يک موشک ماهوارهبر ساخت ايران به فضا پرتاب شود و در مدار ارتفاع پايين قرار گيرد. رييسجمهور در اين برنامه ضمن بازديد از عمليات صورت گرفته از موشک ماهواره بر نيز که قرار است سال آينده ماهواره اميد را در مدار زمين قرار دهد، ديدن کرد. به اين ترتيب با پرتاب اين موشک، ايران يازدهمين کشور جهان شد که به فناوري ارسال ماهواره به فضا دست يافت و تکنولوژي ساخت ماهواره و سامانه پرتاب آن کاملا توسط متخصصان داخلي ساخته و فناوري آن بومي شده است. اکنون به مناسبت پايان سال و مروري بر خبرهاي علمي سال گذشته به بررسي تاريخچه ساخت ماهوارهها و دستاوردهاي 50 سال فضانوردي ميپردازيم و گذشته و آينده صنعت فضايي ايران را بررسي ميکنيم.
بارها در مورد فضا و فضانوردي مطالبي شنيدهايم، اما به راستي فضا کجاست و مرز زمين و فضا چيست؟ فضا به منطقهيي خالي از جهان گفته ميشود که بعد از لايه جواجرام آسماني قرار دارد و چگالي گازها در اين ناحيه بسيار اندک است (ولي به رغم تصور بيشتر مردم تهي يا خلاء کامل نيست). در فضا گاز هيدروژن، يونها، ذرات تشکيل دهنده اتم (الکترون و پروتون) و گاهي اوقات غبارهاي فضايي يافت ميشود، اما ميزان اين مواد در گستره فضا چنان کم است که ميتوان نسبت به جو سياره آن را تهي در نظر گرفت. اما نکتهيي که بسيار مهم است آنکه مرز مشخصي بين جو و فضا وجود ندارد. جو زمين با افزايش ارتفاع کمکم رقيق و به تدريج محو ميشود. به همين دليل با توجه به کاربردهاي مختلف، مرزهاي مجازي گوناگوني براي گذر از جو و رسيدن به فضا وجود دارد. طبق تعريف فدراسيون بينالمللي هوانوردي، خط کارمن در ارتفاع صد کيلومتري از سطح دريا مرز بين جو و فضا است. اين تعريف به اين دليل انتخاب شده است ک بعد از اين ارتفاع غلظت جو به قدري کاهش مييابد که ميتوان از نيروي پاي ناشي از برخورد مولکولهاي جو با جسم پرنده صرفنظر کرد. از طرف ديگر طبق تعريف رسمي ايالات متحده امريکا فردي که بتواند در ارتفاع بيش از 80 کيلومتر از سطح زمين پرواز کند، فضانورد محسوب ميشود. اما مهندسان هوافضا هنگام طرح فضا پيماها يا شبيهسازي بازگشت اجرام به جوزمين، گذر از ارتفاع 120 کيلومتري را عبور از مرز جو و رسيدن به فضا ميدانند. فضا نيز خود بخشهاي متفاوتي دارد. بخشي از فضاي بيروني که در درون منظومه شمسي قرار دارد، فضاي بين سيارهيي ناميده ميشود. با گذر از مرز منظومه شمسي به قسمتي از فضا وارد ميشويم که به آن فضاي بين سيارهيي ميگويند. با گذر از مرز کهکشان راه شيري به منطقه جديدي ميرسيم که به آن فضاي بين کهکشاني ميگويند. در فضا تراکم گازها کم است و همين کم بودن تراکم گازها مزيتها و عيبهايي براي پژوهشهاي نجومي در فضا دارد. از آنجا که گاز بسيار کمي در جو وجود دارد، براي رصد کيهان در تمام گستره طول موج مناسب است. از همين جا بود که ايده ساخت تلسکوپ فضايي هابل شکل گرفت. با اين همه اقامت در فضا دشواريهاي بسياري نيز دارد که از جمله آنها ميتوان به نبود اکسيژن براي تنفس و همچنين نبود فشار اشاره کرد. بدن انسان براي زندگي در فشار هواي يک جو سازگار است و در صورتي که به وضعيت خلا منتقل شود هر چند همانند فيلمهاي هاليوودي دچار از هم پاشيدگي نميشود، اما با مشکل مواجه ميشود. براي مثال آب اندامهاي سطحي مانند چشمها و پوست کم کم ميجوشد و تبخير ميشود و مويرگها در اثر فشار داخلي پاره ميشود و فرد با دردي جانگاه ميميرد.
آغاز عصر فضا و فضانوردي
اجرام آسماني هميشه براي انسان عجيب، پر رمز و راز و شگفتانگيز بودهاند، اما براي اولين بار يوهان کپلر ستارهشناس و رياضيدان آلماني در اوايل 1600 ميلادي توانست قوانين حرکت سيارهها را ارائه دهد و بدين ترتيب براي گردش اجرام در فضا توضيحي مبتني بر رياضي عرضه کرد. ايزاک نيوتن نيز براي نخستين بار قوانين حرکت را تشريح کرد.هر چند علم امروز نسبت به زمان نيوتن بسيار پيشرفت کرده، اما هنوز هم ميتواناز همان قوانين نيوتن براي پيشبيني حرکت سيارهها و قمرها و ماهوارهها استفاده کرد. در سالهاي اوليه قرن هجدهم دانشمندان دريافتند هرچه به ارتفاع بالاترين ميرويم هوا رقيقتر ميشود. اين يعني بين زمين و سيارههاي ديگر هوايي وجود ندارد. بنابراين نميتوان از روش آشناي بال زدن براي سفر به سيارههاي ديگر استفاده کرد. در سال 1903 کنستانتين تسيولکوفسکي که يک معلم روس بود، در يک مقاله ايده استفاده از راکتها براي سفرهاي فضايي را کامل کرد. بعدها رابرت گودارد امريکايي و هرمن اوبرت آلماني روي پروژه سفرهاي فضايي متمرکز شدند. آنها مشکلات فني پرتاب موشک و سفر به فضا را بررسي کردند. گودارد در سال 1919در مقالهيي با عنوان «شيوهيي براي رسيدن به ارتفاعهاي بسيار زياد» چگونگي کاوش در فضاي بالا جو زمين را تشريح کرد. اين مقاله پرواز يک موشک را نيز توضيح داد. اوبرت نيز در سال 1923 در کتابي به نام «موشکي به سوي فضا» مشکلات فني پرواز به فضا را بررسي کرد. وي همچنين ساختار فضا پيماها را بررسي کرد. تسيولکوفسکي نيز در سال 1920 درباره جزييات موشکهاي چند مرحلهيي پژوهش کرد. طي سالهاي 1930 کشورهاي امريکا، آلمان و شوروي به شدت در مورد موشکها پژوهش کردند. در سال 1926 گودارد به همراه گروهش سوختي مايعي براي موشکها ابداع کرد. کارشناسان ساخت موشک در آلمان در سال 1942 و در بحبوحه جنگ جهاني دوم با سرپرستي ورنر فون براون موشک وي در (V- 2) را ساختند. پس از پايان جنگ امريکا توانست با کمک مهندسان مهاجر آلماني موشکهاي پيشرفتهيي بسازد. شوروي و انگلستان نيز به شدت به اين گونه تحقيقات ادامه ميدادند. اما خبري که در 4 اکتبر 1957 منتشر شد توجه همه جهان را به خود جلب کرد. در اين روز شوروي توانست با موفقيت نخستين ماهواره مصنوعي جهان را با عنوان اسپوتنيک به فضا پرتاب کند و بدين ترتيب عصر فضا آغاز شد. مردم تمام دنيا توانستند صداي بيب بيب اسپوتنيک را از راديوهاي خود بشنوند. پيشرفتهاي شوروي ادامه داشت و امريکا را پشت سر ميگذاشت. شوروي يک ماه بعد اسپوتنيک دو را به فضا فرستاد سگي به نام لايکا سرنشين آن بود. اين پرواز ثابت کرد حيوانات هم ميتوانند در فضا به زندگي ادامه دهند. (خوانندگان براي پيگيري دستاوردهاي فضايي ميتوانند به ستون کنار همين صفحه با عنوان «دستاوردهاي پنجاه سال فضانوردي» مراجعه کنند.)
طرز کار موشکها و راکتها
يکي از مهمترين دستاوردهاي علمي انسان سفر به فضاست، زيرا سفر به فضا پيچيدگيها و دشواريهاي بسياري دارد. براي سفر به فضا بايد بر مشکلاتي همچون وجود خلا، گرما و حرارت در اثر سرعت زياد، مشکل ورود دوباره به زمين، مکانيک مدارها، تابشهاي کيهاني و خورشيدي و... چيره شد. ولي بزرگترين مشکل ايجاد انرژي لازم براي بالا بردن فضاپيما از سطح زمين و رساندن آن به فضا است. هر چند بشر انواع مختلفي از موتورها (همانند موتورهاي احتراق داخلي، موتور الکتريکي و موتور بخار) را اختراع کرده و سالها از آن استفاده کرده است اما طرز کار موشک با آنها از اساس متفاوت است. موتور موشکها موتور واکنشي است. اساس کار موتور موشکها بر پايه قانون معروف نيوتن است که ميگويد: «براي هر کنشي، واکنشي وجود دارد که مساوي آن و در خلاف جهت آن است. «موتور موشک نيز جرم را رو به پايين پرتاب ميکند و واکنش اين پرتاب، موشک را رو به بالا به حرکت در ميآورد. به عبارت ديگر موشک جرم را به صورت گازهاي پرفشار پرتاب ميکند تا از واکنش آن در جهت مخالف استفاده کند. اين جرم از سوختي که در موتور موشک ميسوزد، به دست ميآيد.
ماهوارههاي مصنوعي
ماهواره مصنوعي شيئي است که توسط انسان ساخته شده است و پيوسته در مداري پيرامون زمين يا اجرام ديگر در فضا ميگردد. هر چند ماهوارهها انواع بسيار دارند، اما ميتوان همه آنها را در شش دسته کلي ماهوارههاي علمي، هواشناسي، ارتباطي، ردياب، مشاهده زمين و نظامي قرارداد که در زير به شرح خلاصه هر کدام ميپردازيم.
- ماهواره علمي: وظيفه اين ماهوارهها جمعآوري اطلاعات براي بررسي ساختار، ترکيب و تاثير فضاي اطراف کرهزمين، ثبت تغييرات در سطح و جو کره زمين و همچنين مشاهده سيارات، ستارهها و اجرام آسماني در فاصلههاي بسيار دور است.
- ماهواره هواشناسي: ماهوارههاي هواشناسي براي مطالعه نقشههاي هواشناسي و پيشبيني وضعيت آب و هوا به کار ميرود و ميتواند وضعيت جو مناطق گستردهيي از زمين را مشاهده کند. اين ماهوارهها ميتوانند مشخصات ابرها، دما، فشار، بارندگي و ترکيبات شيميايي اتمسفر را اندازه بگيرند.
- ماهوارهارتباطي: ماهوارههاي ارتباطي در واقع ايستگاههاي تقويتکننده سيگنال است که امواج را از نقطهيي دريافت و به نقطهيي ديگر ارسال ميکنند. يک ماهواره ارتباطي ميتواند در آن واحد هزاران تماس تلفني و چندين شبکه تلويزيوني را پوشش دهد. سازمانهاي تجاري مانند تلويزيونها و شرکتهاي مخابراتي در کشورهاي مختلف از کاربران دائمي اين ماهوارهها هستند.
- ماهواره ردياب: کليه هواپيماها، کشتيها و خودروهاي زمين ميتوانند به کمک ماهوارههاي ردياب، مکان خود را به دقت مشخص کنند. علاوه بر خودروها و وسايل نقليه، افراد عادي نيز ميتوانند از شبکههاي ماهوارهيي ردياب بهرهمند شوند. سيگنالهاي اين شبکهها در هر نقطهيي از زمين دريافت ميشود و دستگاههاي دريافت کننده، سيگنالها را حداقل از سه ماهواره فرستنده دريافت ميکنند و پس از محاسبه کليه سيگنالها مکان دقيقه را نشان ميدهند.
- ماهوارههاي مشاهده زمين: اين ماهوارهها براي رصد زمين و تهيه نقشه و بررسي کليه منابع زمين و تغييرات ماهيتي آن و همچنين چرخههاي حياتي در آن طراحي و ساخته ميشود. اين ماهوارهها پيوسته از زمين در نور مرئي يا نور نامرئي عکسبرداري ميکنند.
- ماهوارههاي نظامي: ماهوارههاي نظامي مشتمل بر انواع ديگر ماهوارههاست و براي مقاصد نظامي به کار ميروند. برخي از اين ماهوارهها که به ماهوارههاي جاسوسي نيز شهوت دارند، ميتوانند موشکها، کشتي و هواپيماها را زير نظر گرفته و جابهجايي تجهيزات نظامي در زمين را رصد کنند.
منبع: روزنامه اعتماد