پرواز در گرانش صفر(3)
در قسمت قبل تاثیرات بی وزنی بر حرکت و روشهای ایجادآنر بررسی کردیم، در این قسمت می خواهیم به بررسی پرنده های هوایی و فضایی بپردازیم.
پرنده‌های هوایی
مهم‌ترین روشهای ایجاد شرایط گرانش ناچیز بدون ورود به مرز فضا، به ویژه در مواردی كه حضور انسان در محل آزمایش ضروری است، با استفاده از هواپیماها انجام می‌شود. در این میان، بالون‌های مخصوص هم برای شبیه‌سازی بی‌وزنی در حال توسعه هستند.
الف) بالون‌های گرانش ناچیز
در مركز فضایی مارشال ناسا امكان استفاده از یك كپسول سقوط مجهز به پیشرانه كه برای ایجاد شرایط گرانش صفر از یك بالون رها می‌شود نیز بررسی شده است. مطالعات تجربی نشان داده است كه كپسولی كه از ارتفاع 40 كیلومتری سطح زمین رها شود، می‌تواند در حدود 20 ثانیه شتابی معادل 3-10 برابر گرانش زمین را فراهم سازد. تحقیقات بعدی نشان داد كه اگر كپسول مجهز به پیشرانه باشد، غلبه بر نیروی ناشی از پسای هوا باعث می‌شود تا شرایط گرانش ناچیز در كپسول به 6-10 برابر گرانش زمین برای مدت 50 ثانیه بهبود یابد. در نهایت كپسول با چتر بر زمین فرود می آید.
ب) پروازهای گرانش صفر
اگر برای انجام برخی آزمایش‌ها و فعالیت‌ها، قرارگیری در شرایط گرانش ناچیز در بازه‌های زمانی كوتاه‌مدت كافی باشد، پروازهای گرانش صفر به عنوان كارآمدترین روش پیشنهاد می‌شود. با به‌كارگیری هواپیما و انجام مانورهای ویژه‌ای می‌توان شرایط گرانش ناچیز را ایجاد كرد. این نوع كاهش وزن، پروازهای گرانش صفر خوانده می‌شوند. اگرچه هواپیماها نمی‌توانند شرایط گرانش ناچیز را به كیفیت برج‌ها و دالان‌های سقوط ایجاد كنند، مزیت آنها این است كه آزمایش‌كنندگان می‌توانند خود به انجام آزمایش بپردازند.
هواپیماهای ویژه پروازهای گرانش صفر، هواپیماهایی چون ایرباس A-300 و KC-135 بوئینگ هستند كه در فضای داخلی آنها به منظور انجام آزمایش در شرایط بی‌وزنی، تغییرات لازم داده شده است. چنین پروازهایی 2 تا 3 ساعت به طول می انجامد.
هواپیماهای گرانش صفر می‌توانند با انجام مانورهایی سهمی‌وار، شتاب گرانش را برای مدت كوتاهی به حداقل برسانند. در بخش سوم، این نوع پروازها به تفصیل شرح داده می‌شوند.
پرنده‌های فضایی
برای انجام آزمایش‌های بلندمدت باید به فضا سفر كرد. زمان بی‌وزنی بیشتر، به آزمایش‌كنندگان اجازه می‌دهد تا فرایندهای با سرعت واكنش كمتر و اثرات نامحسوس را بررسی كنند. فضاپیماها را می‌توان آزمایشگاه‌های مناسبی برای تحقیقات گرانش صفر محسوب كرد كه در آنها محققان خود می‌توانند شخصاً به انجام آزمایش بپردازند. آزمایش‌هایی كه تا حدود دو هفته به طول می‌انجامد را می‌توان در شاتل فضایی انجام داد. در ایستگاه فضایی بین‌المللی نیز یك آزمایشگاه گرانش ناچیز منحصر به‌فرد ساخته شده است.
الف) راكت‌های كاوش
راكت‌های كاوش زیرمداری با طی مسیری سهمی‌وار قادر به ایجاد چند دقیقه سقوط آزاد و حالت بی‌وزنی هستند. شتاب در این حالت كمتر از 5-10 برابر گرانش زمین است. ناسا هم‌اكنون از بیش از 14 نوع متفاوت راكت كاوش برای تحقیقات گوناگون خود استفاده می‌كند. این راكت‌ها می‌توانند محموله‌هایی را تا ارتفاعی مابین 50 كیلومتر تا بیش از 1200 كیلومتر حمل كنند. مدت زمان بی‌وزنی در این راكت‌ها با توجه به عملكرد راكت ممكن است تا چند دقیقه طول بكشد. به عنوان مثال، راكت بلك برانت9 می‌تواند تا 7 دقیقه شرایط گرانش صفر را فراهم آورد. از دیگر راكت‌های معروف ناسا، می‌توان به راكت اسپار اشاره كرد كه عموماً برای بررسی و تحقیق فیزیك سیالات، پخش مایعات و تجزیه الكتریكی استفاده می‌شود. این راكت می‌تواند محموله‌هایی با وزن 300 كیلوگرم را برای چهار تا شش دقیقه در شرایط بی وزنی قرار دهد. هزینه كم و امكان بازیافت محموله‌ها از مزایای این روش محسوب می‌شود.
ب) پرنده‌های آزاد
مركز پروازهای فضایی گودارد آمریكا مجموعه ماهواره‌های پرنده آزاد اسپارتان را اداره می‌كند. این نوع ماهواره‌ها می‌توانند محموله‌هایی را از چند روز تا یك سال در مدار تحت شرایط گرانش صفر قرار دهند. از دیگر پرنده‌های آزاد موجود می‌توان به ماهواره حامل قابل‌بازیافت اروپا (یوركا) متعلق به آژانس فضایی اروپا (ایسا) اشاره كرد كه می‌توان آن را به عنوان یك سامانه حامل خودكار با شاتل به مدار حمل و سپس بازیافت نمود. یوركا یك فضاپیما با توانایی حضور بلندمدت در فضا (بین 6 تا 9 ماه) است كه امكان تأمین نیرو، كنترل حرارتی و ارسال داده از محموله را نیز فراهم می‌كند. این فضاپیما، به هنگام پرواز آزاد از مركز كنترل ایسا در آلمان هدایت می‌شود. این فضاپیما اولین پرواز خود را در ژوئیه 1992 با مأموریت اس‌تی‌اس-46 شاتل انجام داد و یك سال بعد با مأموریت اس‌تی‌اس-57 به زمین بازگردانده شد.
ج) شاتل فضایی
شاتل فضایی سابقه زیادی در پرتاب نمونه‌های آزمایشی حساس به گرانش به مدارهای كم‌ارتفاع زمین دارد. این آزمایش‌ها ممكن است بین چند روز تا دو هفته طول بكشد. معمولاً پیش از پرتاب شاتل، نمونه‌ها در پروازهای گرانش صفر هواپیمای KC-135 ناسا آزمایش می‌شوند.
د) ایستگاه‌های فضایی
آزمایش‌های طولانی‌مدت در شرایط گرانش ناچیز در ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام می‌شود. در این ایستگاه‌ها، امكان دخالت مستقیم انسان در آزمایش نیز وجود دارد. تأثیر بلندمدت حضور در فضا و شرایط گرانش ناچیز را تنها بر روی فضانوردان خدمه ایستگاه می‌توان تحقیق كرد.
ادامه دارد...
