پرواز در گرانش صفر(6)

ادامه معرفی هواپیماهای گرانش صفر:

هواپیمای ایرباس A-300 ایسا

آژانس فضایی اروپا (ایسا) از سال 1997، با استفاده از هواپیمای تغییر داده شده ایرباس A-300 و با مشاركت شركت دولتی نوواسپیس فرانسه به ارائه خدمات پروازهای گرانش صفر برای كاربردهای تحقیقاتی از فرودگاه بین‌المللی بوردو-مریگناك می‌پردازد. عملیات پروازی گرانش صفر ایسا شامل سه پرواز در سه روز پیاپی است كه در هر یك حدود 30 مانور سهمی‌گون انجام می‌شود. در هر مانور نیز حدود 20 ثانیه شرایط گرانش صفر حاصل می‌شود. بدین ترتیب، مجموعاً می‌توان حدود 10 دقیقه حالت بی‌وزنی را در هر پرواز تجربه كرد.

اولین پرواز گرانش صفر ایسا در سال 1984 با استفاده از هواپیمای KC-135 ناسا در هیوستون تگزاس انجام شد و تا مارس سال 2006، ایسا 43 عملیات پروازی گرانش صفر را ترتیب داده است. دیگر هواپیماهایی كه ایسا در این نوع مأموریت‌ها استفاده می‌كند، Ilyushin Il-76 MDK روسیه، Caravelle فرانسه و Cessna Citation II هستند.

ایسا اردوهای پرواز گرانش صفر خود را با حضور گروه‌هایی از دانشمندان سراسر اروپا برگزار می‌كند. در این برنامه، دانشمندان و محققان می‌توانند طی سه روز آزمایش‌های خود را در زمینه بی‌وزنی در هواپیمای ایرباس A300 به انجام برسانند. این پروازها به صورت سالانه برای گروه‌های دانشجویی نیز برگزار می‌شود تا بتوانند ضمن تجربه شرایط منحصربه‌فرد بی‌وزنی، آزمایش‌های پیشنهادی خود را نیز بررسی كنند. یكی از آزمایش‌های دانشجویان در این پروازها، در مورد خرچنگ‌ها انجام شده است؛ به این دلیل كه ثابت شده است اندام تعادلی خرچنگ‌ها بسیار مشابه انسان و دیگر مهره‌داران بوده و با استفاده از ادوات ابتدایی می‌توان سیگنال‌های حركتی آنها دریافت كرد و سپس نتایج را به رفتار حركتی و تعادلی انسان در شرایط گرانش ناچیز تعمیم داد.

مشخصات هواپیمای A-300 و مانورهای گرانش صفر آن

برای آماده‌سازی یك هواپیما جهت انجام پروازهای گرانش صفر، باید تغییراتی در ساختار داخلی هواپیما داده شود. برخی از مشخصات اصلی هواپیمای A-300 ویژه پروازهای گرانش صفر كه توسط ایسا و شركت نوواسپیس فرانسه اداره می‌شود، به قرار زیر است:

·          نوع هواپیما: هواپیمای تغییریافته دو موتوره ایرباس A-300؛

·          وزن: حدود 145 تن؛

·          طول كل: 54 متر؛

·          دهانه بال: 44 متر؛

·          قطر بدنه: 64/5 متر؛

·          فضای كل داخلی: 300 متر مكعب؛

·          ابعاد محدوده در نظر گرفته برای آزمایش: 3/2×5×20 متر؛

·          فضای داخلی آزمایش: 230 متر مكعب؛

·          تعداد مسافر: 40 نفر؛

·          در دیواره‌ها، كف و سقف داخل هواپیما پوشش‌های ویژه برای جلوگیری از آسیب تعبیه می‌شود؛

·          فضای داخلی با لامپ‌های نئون پشت سر هم، روشن می‌شود؛

·          دارای شش درب خروجی كه تنها دو درب برای استفاده در نظر گرفته می‌شود؛

·          ابعاد درب ورودی تجهیزات: ارتفاع 93/1 متر در پهنای 07/1 متر؛ تجهیزات با ابعاد بزرگتر باید قابل جدا كردن طراحی شوند.

همان‌گونه كه ذكر شد، پروازهای ایرباس A-300 گرانش صفر از فرودگاه بین‌المللی بوردو- مریگناك در فرانسه صورت می‌گیرد. اگر شرایط جوّی مساعد نباشد و یا هر مشكل دیگری روی دهد، ممكن است از فرودگاه‌های دیگری به عنوان جایگزین برای فرود هواپیما استفاده شود. این فرودگاه‌ها به همراه محدوده عملیاتی پروازی هواپیمای گرانش صفر در شكل نشان داده شده است.

هواپیمای A-300 در هر پرواز خود، مجموعه‌ای شامل 31 مانور گرانش صفر را انجام می‌دهد كه هر مانور سهمی‌گون از حالت پرواز افقی پایا در ارتفاع تقریبی 6000 متر و سرعت 810 كیلومتر بر ساعت با شتاب g 1 آغاز می‌شود. پس از آن، خلبان به تدریج دماغه هواپیما را بالا برده و شروع به صعود می‌كند. این فاز در حدود 20 ثانیه طول می‌كشد و به هواپیما شتابی معادل g 1/5 تا g 1/8 وارد می‌شود. در ارتفاع 7500 متری، هنگامی كه هواپیما با زاویه‌ای حدود 47 درجه و سرعت 650 كیلومتر بر ساعت در حال صعود است، خلبان نیروی پیشران موتور را رفته رفته كاهش می‌دهد تا تنها نیروی پسآی هوا خنثی شود. در این حالت، هواپیما در حدود 20 ثانیه مسیر سهمی‌گونی را طی می‌كند كه شرایط بی‌وزنی تحت آن حاصل می‌شود. نوك قله این سهمی تقریباً در ارتفاع 8500 متری واقع است و سرعت در این نقطه به 390 كیلومتر بر ساعت كاهش می‌یابد.

در انتهای شرایط بی‌وزنی و در همان ارتفاع 7500 متری، هواپیما طی 20 ثانیه مانور خروج از منحنی سهموی را انجام می‌دهد. شتاب وارد شده به هواپیما در این حالت نیز g 1/8 است. در انتهای این مانور، هواپیما بار دیگر به شرایط پرواز افقی پایا در ارتفاع 6000 متری می‌رسد.

بدین ترتیب، كل مانور حدود سه دقیقه شامل یك دقیقه فاز سهمی (20 ثانیه شتاب g 1/8 ابتدایی، 20 ثانیه شرایط بی‌وزنی و 20 ثانیه شتاب g 1/8 انتهایی) و دو دقیقه پرواز افقی پایا با شتاب g 1 قبل و بعد از مانور سهمی‌گون به طول می‌انجامد. سهمی‌گون‌ها در مجموعه‌های پنج‌تایی انجام می‌شود. بین هر مجموعه مانور، مدت زمان نسبتاً بیشتری (4، 5 یا 8 دقیقه) گنجانده می‌شود تا گروه تحقیقاتی در صورت لزوم بتواند شرایط آزمایش را دوباره مهیا كند. در طول پرواز، خلبان اطلاعات مربوط به هر مانور شامل زمان، زاویه، ورود و خروج به سهمی‌گون را به سرنشینان اعلام می‌كند.

جمع‌بندی

با بهره‌گیری از فناوری پروازهای گرانش صفر، می‌توان با صرف هزینه‌های نسبتاً كم (در مقایسه با هزینه‌های سرسام‌آور پروژه‌های فضایی)، گامی مؤثر در پیشبرد اهداف فضایی برداشت و به نوعی، مأموریت‌های پرهزینه فضایی را با اطمینان بیشتری انجام داد. دقت عملكرد تجهیزات فضایی، با آزمایش در پروازهای گرانش صفر پیش از پرتاب، به میزان قابل‌توجهی بهبود می‌یابد.

از طرفی، علاوه بر انجام آزمایش‌های گوناگون در زمینه فناوری فضایی، از پروازهای گرانش صفر می‌توان بهره‌برداری تجاری نیز كرد. پروازهای گرانش صفر، بهترین و مناسب‌ترین راه ایجاد شرایط بی‌وزنی بر روی زمین است. مزیت این نوع پروازها این است كه افراد عادی هم می‌توانند به راحتی و بدون صرف مبالغ هنگفت در آن شركت كنند. تاكنون، كمتر از 500 انسان شانس حضور در فضا را داشته‌اند. بدین ترتیب، تا پیش از فعالیت شركت‌هایی مانند شركت زیرو-جی، تجربه پروازهای گرانش صفر برای عامه مردم یك آرزو محسوب می‌شد. فیزیك آنچه در پروازهای گرانش صفر برای ایجاد احساس بی‌وزنی رخ می‌دهد، دقیقاً مشابه پدیده پایین آمدن سریع آسانسور است. در این حالت، افراد در داخل محفظه ویژه هواپیما (كه پوشش‌های خاصی در دیواره‌ها، كف و سقف آن به منظور جلوگیری از آسیب تعبیه شده است) برای حدود 25 ثانیه در هر مانور می‌توانند آزادانه به صورت معلق در آمده و حركات آكروباتیك انجام دهند. در حال حاضر، پروازهای گرانش صفر در سطح جهان با هزینه‌ای در حدود 3000 تا 7000 دلار برای محققان علوم فضایی و افراد مشتاق ارائه می‌شود. پدیده بی‌وزنی، موضوع بسیار جذابی برای انسان است. افراد بسیاری علاقه‌مند هستند تا به طریقی بتوانند بخشی از آنچه فضانوردان با صرف هزینه‌های زیاد و آموزش‌های طاقت‌فرسا تجربه می‌كنند را به آسانی تجربه كنند.

به علاوه، آماده‌سازی افراد و هواپیما برای انجام پرواز گرانش صفر آنچنان مشكل نیست. تغییراتی كه باید در یك هواپیما ایجاد شود تا بتوان از آن در پروازهای گرانش صفر استفاده كرد، تنها محدود به تغییرات داخلی است تا فضای مناسب برای انجام آزمایش یا حركات آكروباتیك مهیا شود. بدین ترتیب، با اختصاص هزینه‌های اندك جهت آماده‌سازی هواپیما و آموزش‌های لازم پیش از پرواز می‌توان درآمد خوبی از این پروازها كسب كرد. خوشبختانه در پروازهای گرانش صفر با رعایت نكات ایمنی می‌توان از هرگونه سانحه جلوگیری كرد، به طوری كه طی 45 سال خدمات پرواز گرانش صفر ناسا و آژانس فضایی روسیه تاكنون هیچ واقعه ناگواری رخ نداده است. از این رو، شركت در چنین برنامه‌هایی متقاضیان بسیاری دارد.

شركت‌های برگزاركننده تورهای تفریحی نیز برای هرچه جذاب‌تر كردن برنامه‌های خود، از پروازهای گرانش صفر بهره می‌برند. برای مثال، شركت ووییج كانسپت در تورهای خود به مقصد روسیه، امكان تجربه گرانش صفر در هواپیماهای بوئینگ 727 شركت زیرو-جی حین پرواز به سوی كشور روسیه را نیز گنجانده است. حتی نهادهای هنری نیز نگاه ویژه‌ای به پروازهای گرانش صفر دارند. آنها چنین پروازهایی را واسطه‌ای میان علم، هنر، مذهب، اقتصاد و سیاست می‌دانند. قضیه تا آنجا پیش رفته است كه كنسرسیومی بین‌المللی تحت عنوان كنسرسیوم هنری گرانش صفر با هدف افزایش علاقه‌مندی و دسترسی هنرمندان به فناوری فضایی و گرانش صفر با مشاركت بین‌المللی با سازمان‌های فضایی، نهادهای هنری و دانشگاه‌های پیشرو در این زمینه به وجود آمده است.

بدین ترتیب، پروازهای گرانش صفر یكی از ساده‌ترین روش‌ها برای ورود یك كشور به وادی فضا محسوب می‌شود. این پروازها با وجود كم‌هزینه بودن و سادگی در اصول اولیه و مانورها، هم از بُعد علمی و فناوری فضایی و هم از بُعد تجاری می‌توانند مفید واقع شوند.

پایان

منبع: دانشنامه فضایی

بخش دانش و فناوی