مسابقهی لاكپشت و سفینهی فضایی

سفینههای فضایی، مانند هر سیستمی، برای ادامهی کار خود به منبع دائمی انرژی نیاز دارند. نبودن انرژی، حتی برای یک ثانیه، به قطع شدن فعالیتها و حتی نابودی آنها منجر میشود.



فرض کنید میخواهید با اتومبیل به مسافرتی طولانی بروید و در طول سفر امکان توقفی ندارید. چه میکنید؟
اولین چیزی که به ذهن میرسد، همراه داشتن مقدار زیادی آذوقه است. اتومبیل شما هم به سوخت کافی احتیاج دارد. حالا فرض کنید به دلایلی اصلا قرار نیست خودتان سوار اتومبیل بشوید و میخواهید آن را بدون راننده به یك سفر طولانی مدت بفرستید.
اولین مشکل، کنترل آن است. اتومبیل باید خود به خود حرکت کند و مسیرش را بیابد و با مشکلات غیر عادی مثل یك درخت شکسته در وسط جاده مواجه بشود! از طرفی سوخت آن محدود باشد و سفر ناتمام بماند.
حالا اگر این مسافت، بسیار بسیار طولانی باشد (طولانیترین مسیری را که میتوانید تصور کنید) نمیتوانید كه صدها تانکر سوخت به آن ببندید چون كه دیگر نمیتواند حركت كند! پس چه كار باید کرد؟ از طرفی سرعت حرکت هم باید متناسب با مسافتی باشد كه قرار است پیموده شود. در غیر این صورت مثل لاک پشتی است كه بخواهد دور دنیا سفر کند. احتمالا قبل از رسیدن به مقصد میمیرد.
بنابراین سرعت اتومبیل باید تا حد امکان زیاد باشد.به همهی این مشکلات این را هم اضافه كنید که اصلا جاده را نمی شناسید و از پیچ و خم آن و حوادث احتمالی موجود در مسیر، اطلاع درستی ندارید. شاید عدهای از شما بگویید كه اصلا چنین سفر پر خطری را انجام نمیدهید.
ولی آیا چیزی میتواند مانع میل فراوان ما انسانها به درک ناشناختهها بشود؟
تلسکوپ فضایی هابل، یکی از مشهورتریین سفینههای فضایی که به رشد علم بشری خدمت فراوانی کرده است.
کشتیهای فضایی و یا همان سفینهها که بشر برای کشف فضای ناشناخته، به خارج از جو زمین میفرستد، همیشه با چنین مشکلاتی مواجه بودهاند. مهمترین موضوع آن است که سفینههای فضایی، مانند هر سیستمی، برای ادامهی کار خود به منبع دائمی انرژی نیاز دارند. نبودن انرژی، حتی برای یک ثانیه، به قطع شدن فعالیتها و حتی نابودی آنها منجر میشود.
بشر، از زمانهای بسیار دور میدانست که خورشید منبع تمام انرژیهای روی زمین است و در فضا هم میتوان از آن استفاده كرد، ولی مشکل اساسی، تبدیل این انرژی به نوعی قابل استفاده، برای سفینهها بود، که آن هم با ساخت باتریهای خورشیدی رفع شد.
این فكر، در ابتدا ساده میآید، ولی باید بدانید كه تکنولوژی ساخت این باتریها بسیار پیچیده است. آنها باید از موادی ساخته شوند که در مقابل شرایط سخت دمایی (بسیار گرم و بسیار سرد) مقاومت کنند.
در ضمن سبک هم باشند، در این حد که اگر وزن سفینه به اندازهی مشت شما باشد، صفحههای خورشیدی مثل ورق کاغذی باشد که روی آن را میپوشاند.
مسالهی بعدی، راه کنترل سفینه است تا که بتواند مسیر و مکانش را به درستی پیدا كند. در ضمن همیشه باید نوع قرار گفتن سفینه بررسی بشود.
تصور کنید که اگر صفحههای خورشیدی آن به سمت زمین و آنتنهای فرستندهاش به سمت خورشید باشد، چه اتفاقی رخ میدهد؟
یکی دیگر از مشکلات، مادهای است که سفینه از آن ساخته میشود. فرض کنید میخواهید باری را با یك کیف دستی نایلونی حمل کنید.
اگر بار از یك حدی سنگینتر بشود، کیف پاره میشود. برای وزنهای بیشتر میتوان از كیفی نایلونی و كلفتتر استفاده كرد، ولی هیچ نایلونی در برابر یك بار ۱۰۰ کیلویی مقاوم نیست. البته برای این كار میشود از مواد بهتری استفاده كرد، مثل یك کیف پارچهای ضخیم، چوبی و یا حتی جعبه ای فلزی، ولی اگر باری داشته باشید که هیچ یک از این مواد نتواند وزن آن را تحمل کند، چه میكنید؟
سفینهی فضایی روسی سایوز، سنگینترین سفینهی ساخته شده علاوه بر این، بدنهی سفینه در معرض تغییرات شدید دما قرار دارد و ممکن است پی در پی بسیار گرم و یا بسیار سرد شود. ساختن چنین مادهی سختی مانند درست كردن یك لباس بسیار مقاوم است که بتواند شما را در زمستان، گرم و در تابستان، خنک نگه دارد!
حتی اگر بتوانیم تا این مرحله پیش برویم و سفینهای بسیار مقاوم، با قابلیت کنترل كافی و منبع انرژی مطمئن بسازیم، نكتهی بعدی آن است كه سفینه را به مدار زمین یا به موقعیت خاصی در فضا و یا حتی بر روی سیارهای بفرستیم.
هیچ میدانید كه آن را چه گونه میتوانید پرتاب كنید، چه وقت، به كجا، در چه جهتی و با چه سرعتی؟ پرتاب سفینههای فضایی به سمت سیارههای مختلف، مانند شوت کردن توپ به سمت دروازه است، با این تفاوت که هم شما و هم دروازه با سرعت سرسامآوری به دور خود میچرخید.
● سرعت سفینهها
ابعاد سفرهای فضایی با سفرهای زمینی ما بسیار فرق میکند است. سفر به نزدیکترین جرم فضایی (یعنی ماه) با سریعترین هواپیماهای زمینی هم ممکن است روزها طول بکشد.
سرعت سفینه دیپ اسپیس ۱ (Deep Space ۱) یکی از سریعترین سفینههای ساخته شده، به حدی است که چهار روز پس از پرتاب، فقط میتواند حدود ۱،۰۰۰،۰۰۰ کیلومتر از زمین فاصله بگیرد. میدانید ۱،۰۰۰،۰۰۰ کیلومتر چهقدر است؟
اگر بخواهید این مسیر را پیاده بروید، باید در تمام روزهای هفتهی ماههای همهی عمرتان، ۸ ساعت در روز راه بروید.
و اگر بخواهید در یک سال و با ماشین این مسیر را طی کنید، چنانچه تمام روزهای سال را ۲۴ ساعته، با سرعت مجاز و در اتوبانهای ایران رانندگی کنید و توقفی برای خواب، غذا، حمام و... نداشته باشید، یک ماه وقت کم میآورید تا به مقصد برسید.
سریعترین هواپیمای جت هم، برای طی این مسیر باید شش هفتهی تمام، بدون توقف پرواز کند.
با چنین سرعت بالایی هم، ما نمیتوانیم از کهکشان راه شیری خارج شویم. پس چه کار کنیم؟
آینده ! ؟ ...
تصور تکنولوژی و پیشرفت های آینده، برای ما کار دشواری است؛ به همان اندازه که تصور داشتن خانهای در ماه، برای انسانهای غارنشین مشکل بود. دانشمندها سعی میکنند، سفینههایی روی کرههای مختلف فرود بیاورند تا شاید بتوانند بر روی آنها امکان زندگی دایمی زا فراهم کنند. در ضمن قصد دارند با افزایش سرعت سفینهها به نقاط دوردست در فضا دست یابند. طبق نظریهی انیشتین دستیابی به سرعت نور غیر ممکن است چونکه با نزدیک شدن به آن، جرم زیاد میشود.
بنا بر نظریههای موجود، اگر جسمی با سرعت نور حرکت کند جرم آن بینهایت میشود و این عملا غیر ممکن است. با آن كه تصور حركت با سرعتی بیش از سرعت نور ممكن است، ولی برای رسیدن به آن، چهگونه میتوانیم از این مرز عبورکنیم؟
شاید بشود روزی سفینههای تاشویی ساخت که با وزش بادهای بین ستارهای، با سرعتی بالاتر از سرعت نور، از کهکشانی به کهکشان دیگر سفر کنند. تجربههای گذشته نشان داده كه چیزی غیرممکن نیست.
جهانگردهای بزرگی که در قرنهای پانزدهم و شانزدهم میلادی، قدم به دنیاهای ناشناخته و جدید گذاشتند و سرزمینهای تازهای را روی کرهی زمین کشف کردند، بر قایقهای سنگین بادبانی سوار بودند. آنها به سختی پارو میزدند ولی طی سالها و ماهها مسافتها را طی میكردند. در آن زمان هنوز موتور بخار اختراع نشده بود، با این حال جستجوی بشر متوقف نشد و به جای انتظار برای اختراعهای بهتر و جدیدتر از نیروی قوی باد برای حرکت در میان آبهای ناشناخته استفاده كردند.
تکنولوژی پیشرفت كرده و ما به فضا دست پیدا كردهایم، اما در مقایسه با ناشناختههای جدید، مانند قایق سوارهایی بر اقیانوسیم.

منبع:سازمان فضائی ایران