داستان کشف مشتری

31 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 234)
مشتری، یکی از 5 سیاره ای است که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده است. در واقع، بعد از ماه و زهره، سومین جشم پرنور آسمان شب است. زمانیکه مشتری بر فراز آسمان جای گرفته است، گم کردن آن خیلی سخت می شود؛ پس پاسخ دادن به این سؤال نیز سخت است که : "چه کسی مشتری را کشف کرد؟"، چراکه این شخص ممکن است یکی از نخستین انسان هایی باشد که به آسمان شب نگریست. 

مقارنه نادر هلال ماه با سیارات زهره، مشتری؛ که به ترتیب سه جرم پرنور آسمان شب محسوب می شوند. این مقارنه به لبخند آسمانی نیز معروف شد. عکس از: احسان سنایی

بابلیان باستان، بر این باور بودند که مشتری نمودی از خدایشان مردوک است؛ در حالیکه رومیان آن را ژوپیتر و یونانیان نیز آن را زئوس نامیدند که هر دوی این نامها نیز برگرفته از نام خدایان باستانی این اقوام بود. در سال 1610، گالیلئو گالیله، تلسکوپ ابتدایی اش را به سمت مشتری نشانه رفت و دریافت که چهار قمر به دور آن می چرخند (مطلب شماره 27)؛ بعدها این چهار قمر، یو، اروپا، گانیمد و کالیستو نام گرفتند. این مشف بسیار مهمی بود، چراکه نشان دهنده این موضوع بود که هر چیزی در جهان به دور زمین نمی چرخد. اینچنین بود که مدارک شهودی برای رد نظریه زمین-مرکزی آرام آرام فراهم می آمد. در سال 1660، رصدگر ایتالیایی، جیووانی کاسینی، با استفاده از تلسکوپش موفق به کشف کمربندها و لکه های موجود بر سطح مشتری شد و بدین ترتیب توانست دوره چرخش مشتری را بسیله همین عوارض سطحی مشخص کند. کاسینی را همچنین کاشف طوفان بزرگ سرخ مشتری (مطلب شماره 91) می دانند. 

تصویری از سیاره مشتری به همراه کمربندهای گازی و طوفان های حلقوی اش. در این تصویر، لکه سرخ مشتری (GRS) بصورت بیضی بزرگی در سمت پایین-چپ مشتری دیده می شود. این طوفان به تنهایی 2.5 زمین را در خود جای می دهد! (عکس از: ناسا)

نخستین فضاپیمایی که از نزدیک به ملاقات با مشتری رفت، کاوشگر پایونیر-10، متعلق به سازمان فضایی آمریکا، ناسا بود که در خلال سال های 1973 و 1974، از نزدیکی آن عبور کرد. پس از آن نیز، کاوشگرهای ویجر ناسا در سال 1979 از نزدیکی آن عبور کردند که بسیاری از تصاویر معروف مشتری که این سیاره را با آنها می شناسیم، به زمین ارسال داشتند. از آن زمان، کاوشگرهای اولیس، کاسینی و افق های نو از نزدیکی مشتری عبور کرده اند. تنها فضاپیمایی که در واقع به جای عبور از کنار مشتری در مداری به دور آن شروع به چرخش کرد، فضاپیمای گالیله متعلق به ناسا بود که در سال 1995 چرخش مداری اش را به گرد مشتری آغاز کرد. 

منبع : Universetoday

***

چقدر طول می کشد تا نور خورشید به زمین برسد؟

30 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 233)
تنها 8 دقیقه طول می کشد تا نور خورشید به زمین برسد. بطور متوسط، زمین 150 میلیون کیلومتر از خورشید فاصله دارد. مدار زمین در عین حال تا حدودی بیضوی است؛ پس برخی اوقات از این میزان به خورشید نزدیکتر بوده و برخی اوقات نیز فاصله اش تا خورشید بیشتر است. مسیر بسیار طولانی ای به نظر می رسد. اما نور فوق العاده سریع حرکت می کند. سرعت نور در خلأ، 300,000 کیلومتر بر ثانیه است. حالا چقدر طول می کشد تا نور خورشید به زمین برسد؟ فقط 8 دقیقه.

تصویری از خورشید در یکی از طول موج های غیرمرئی که توسط تلسکوپ فضایی خورشیدی آمریکایی SOHO تهیه شده است. عارضه حلقوی سمت پایین-راست خورشید، یک زبانه خورشیدی است. عکس از : ناسا

به عبارت دیگر، اگر شراره ای* روی سطح خورشید رخ دهد، مقادیر عظیمی نور از خورشید منتشر می شود. این نور ظرف مدت 3.22 دقیقه به عطارد، 6.01 دقیقه به زهره و 8.32 دقیقه به زمین می رسد. این نور بایستی 4.16 ساعت در راه باشد تا به نپتون، دورترین سیاره منظومه شمسی از خورشید برسد. این در حالی است که 4.3 سال طول می کشد تا این فوتون های نوری به نزدیکترین ستاره تا خورشید، یعنی پروکسیما-قنطورس برسند.
سریعترین فضاپیمایی که تاکنون توسط بشر به فضا پرتاب شده است، مأموریت افق های نو (New Horizons) وابسته به سازمان فضایی آمریکا، ناسا بوده است که قرار است در سال 2015 از نزدیکی پلوتو و قمرهایش عبور کند. سرعت افق های نو، 75,000 کیلومتر بر ساعت است و 82 روز طول می کشد تا از زمین به خورشید برسد. یکی از راه های جذاب برای تصور بزرگی سرعت نور، این است که فرض کنیم خورشید آناً و در جا ناپدید شود. چون 8.32 دقیقه طول می کشد تا نور آن به زمین برسد، برای 8 دقیقه نخواهیم فهمید که خورشید ناپدید شده است!

* شراره های خورشیدی، پدیده های فوق العاده سریع و پرانرژی در سطح خورشیدند که در نتیجه تخلیه انرژی میدان های مغناطیسی محلی روی سطح خورشید بوجو می آیند.

منبع : Universetoday

***

کهکشان های رادیویی

29 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 232)
با ابداع ستاره شناسی رادیویی، دانشمندان راه جدیدی برای مطالعه آسمان شب یافتند. یکی از یافته های اعجاب آور این حوزه، کشف کهکشان های رادیویی بود؛ اجرامی که میلیون ها و حتی میلیاردها سال نوری دورتر از ما جای گرفته اند و انرژی اشان را در طیف رادیویی به فضا گسیل می کنند. نخستین معرفی این اجرام، مربوط به دهه 70 میلادی بود؛ اما چندی پیش بود که ستاره شناسان سرانجام دریافتند که آنجا چه خبر است. 

تصویری از کهکشان رادیویی بسیار معروف قنطورس-A. فوران های رادیویی سینکروترونی که از مرکز این کهکشان نشأت می گیرند، بخوبی در این تصویر رادیویی مشخص است؛ در حالیکه در نور مرئی اثری از آنها را نمی تون دید

کهکشان های رادیویی در واقع، نمودی از پدیده هایی موسوم به کهکشان های فعال (مطلب شماره 139) هستند؛ کهکشان هایی همانند دیگر کهکشانها، که سیاهچاله های ابرپرجرمی در مرکزشان جای گرفته است که بطور فعالانه ای در حال تغذیه ماده از پیرامونشان هستند. اگر چنانچه ماده به مقدار زیادی بلعیده شود، نوعی دیسک برافزایشی مسطح پیرامون سیاهچاله بوجود می آید و آنچنان داغ می شود که به طور هولناکی تابش می کند. در همان زمان است که ماهیچه ای از گاز و غبار گرداگرد دیسک بوجود می آید که اگرچنانچه کهکشان را از کناره ببینیم، این ماهیچه گاز و غباری، سد راه مشاهدات ما از قسمت های داخلی دیسک می شود.
کهکشان های رادیویی، کهکشان های فعالی هستند که از پهلو دیده شوند. تمامی تابشی که معمولاً آن را از قسمت های مرکزی کهکشان می بینیم، بواسطه وجود لایه ضخیم گاز و غباری که پیشتر به آن اشاره شد، از دید پنهان می ماند و در عوض، ما تنها قادر به مشاهده امواج رادیویی ای هستیم که تحت فرآیند سینکروترون تولید می شوند. این امواج زمانی بوجود می آیند که ذرات باردار در راستای میدان مفناطیسی فوق العاده پرقدرت کهکشان، با سرعت هایی نزدیک به سرعت نور به حرکت درآیند. وقتی که کهکشانی را با زاویه می بینیم، ما از بالای ماهیچه گاز و غباری می توانیم تابش پیرامون سیاهچاله مرکزی کهکشان را دریافت کنیم. آنگاه است که به چنین جرمی (که در واقع تنها تفاوتش نوع زاویه دید ما نسبت به یک کهکشان فعال است)، کوازار (مطلب شماره 128) می گوییم. زمانیکه همان کهکشان فعال را درست از روبرو ببینیم، یکی از فوران های خروجی ماده از مرکز کهکشان درست به سمت زمین نشانه می رود و آنگاه است که به آن بلازار اطلاق می شود. 

منبع : Universetoday

***

موتور یونی چیست؟

28 مرداد 1388 (مطلب شماره 231)
موتور یونی، یکی از سیستم های پیشران است که در سفرهای فضایی کاربرد دارد. در یک کلام، سیستم پیشرانی که با شتاب دادن به پلاسما (گاز باردار)، نیروی پیشران وسایل نقلیه فضایی را تأمنین می کند. موتورهای یونی را بیشتر با نام پیشران های یونی می شناسند. 

آزمایش یک موتور یونی. نور ضعیف آبی که در تصویر مشاهده می شود، گازهای خروجی از اگزوز موتور است که نیروی پیشران آن را تأمین می نماید. عکس از : ناسا

اصل اولیه، برای نخستین بار توسط یک دانشمند متخصص موشک آمریکایی به نام دکتر رابرت گودارد در سال 1906 پیشنهاد شد. بعدها او نخستین آزمایشاتش را در زمینه موتور یونی، در سالهای 1916 تا 1917 به انجام رسانید. این نظریه مجدداً توسط دانشمندی آلمانی به نام هرمان اوبرت در مقاله ای در سال 1923 پیشنهاد شد. امروزه موتورهای یونی در دو دسته قرار می گیرند: الکترواستاتیک ها و الکترومگنتیک ها. هر کدام از این موتورها، از اصول متفاوت نیروی اکترومغناطیس برای ایجاد پیشران یونی استفاده می کنند.
موتورهای الکترواستاتیک، بر اساس قانون کولن کار می کنند. بر اساس این قانون، یک ذره باردار متحرک، میدان الکتریکی ایجاد می کند. میزان قدرت این میدان الکتریکی، همان چیزی است که گاز پیشران را در این نوع از موتورها شتاب می دهد. رایج ترین نوع این موتورهای یونی، پیشران های مشبک الکترواستاتیک است که نسبتاً از طراحی ساده ای برخوردارند. در قدم اول، سوخت مورد نیاز یک گاز خنثی همانند زنون و یا کریپتون است. در یک طرف پیشران، کاتودی وجود دارد که گاز را آنچنان تحت بمباران الکترونی قرار می دهد تا گاز مزبور باردار شده یا تبدیل به پلاسما شود. سپس پلاسما به سمت صفحه مشبک انتهای موتور هدایت می شود. نخستین صفحه، غلاف نام دارد و صفحه دوم را نیز شتابدهنده می نامند. انرژی پتانسیل پلاسما زمانیکه از این دو صفحه عبور می کند، یک میدان الکترواستاتیکی ایجاد می کند و همین میدان نیز پلاسما را با شتاب زیادی که بیرون از موتور هل می دهد. پس از خروج از موتور، پلاسما تحت بمباران الکترونی کاتود دیگری بیرون از محفظه موتور قرار می گیرد تا تعادل مابین یون های مثبت و منفی در پلاسما برقرار گردد و  بدین وسیله از بازگشت مجدد گاز به درون موتور جلوگیری شود.

تصویری شماتیک از ساختار یک پیشران مشبک الکترواستاتیک. نواحی آبی رنگ، گاز پیشران را نشان می دهد. همان طور که مشخص است ابتدا گاز بوسیله لوله هایی به درون محفظه موتور هدایت می شود و پس از عبور از دو صفحه مشبک، باردار شده و به بیرون هل داده می شود. سپس جریانی از الکترون ها بوسیله یک کاتد که در بالای ناحیه خروجی موتور قرار داده شده، به سمت گاز شلیک می شود تا تعادل الکتریکی آن ثبات یابد و گاز دوباره قصد بازگشت به درون موتور را نکند

موتورهای الکترومگنتیک، بر اساس قانون لورنتز کار می کنند. نیروی اصلی ای که ذرات باردار را به بیرون پرتاب می کند اینبار از طریق میدان الکتریکی تأمین می شود که عمود بر آن، یک میدان مغناطیسی متناوب نیز وجود دارد. مثال ساده ای از این موتورها، پیشران تپنده القائی نام دارد. این موتور اساساً یک مخروط است که یک سیم پیج القاگر به دور آن پیچیده شده است و تعدادی باتری که به سیم پیچ متصلند که در نهایت یک آهنربای الکتریکی بزرگی را تشکیل می دهند. در حالی که سیم پیچ به جریان الکتریسیته متصل می شود، گاز به درون مخروط پمپ می شود. همین امر باعث می شود تا یک نیروی مغناطیسی در نوک مخروط (که خروجی موتور است) ایجاد شود و توأماً در درون مخروط یک جریان الکتریکی در جهت مخالف جریان اولیه بوجود آید. این جریان گاز درون مخروط را باردار کرده و ذرات باردار مثبت، بواسطه جریان دوم که عمود بر نیروی مغناطیسی است، به بیرون رانده می شوند.
موتورهای پیشران یونی، مخالفین و موافقینی دارند. از یک نگاه، آنها بسیار مؤثر و کارآمدند و از نگاهی دیگر سریعاً دچار خرابی می شوند و نیروی پیشران اندکی نیز نسبت به موتورهای نسل اول ایجاد می کنند. گاهی اوقات یک موتور یونی بایستی روزها و یا هفته ها بطور مداوم کار کند تا فضاپیما را به سرعت مورد نیاز برساند. این نوع از موتورها برای نخستین بار در فضاپیمای Deep Space I مورد استفاده قرار گرفتند و بعدها نیز در مأموریت های فضایی معروفی همچون روزتا و داون نیز از آنها استفاده شد. 

منبع : Universetoday

***

مدار زمین-ثابت چیست؟

27 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 230)
هیچوقت از دقت بالای ماهواره های ارتباطی شگفت زده نشده اید؟ علت این امر، ثابت بودن آنها در فضاست؛ که همین، به آنتن های زمینی اجازه ارسال و دریافت سیگنال ها را به آسانی می دهد. اما چگونه چنین چیزی ممکن است؟ مگر ماهواره هایی که در مدار قرار می گیرند، گاه به گاه به دلیل شرایط مداری اشان، نبایستی از دیدرس مراکز کنترل زمینی خارج شوند؟ علت آن است که یک ماهواره مخابراتی، اینچنین نیست، چراکه در مدار زمین-ثابت (Geostationary) قرار داده شده است. مدار زمین-ثابت، اصولاً هر مداری در اطراف زمین است که اگر جسمی در آن قرار گیرد، همواره بر بالای نقطه ای خاص بر فراز زمین (که درست متناظر با مکان همان جسم در مدار است) ثابت باقی می ماند. 

تصویر ماهواره MTSAT، یکی از ماهواره های زمین-ثابت متعلق به کشور ژاپن از زمین در صبحگاه روز 22 ژولای سال 2009 به وقت محلی ایران. لکه سیاه رنگی که در سمت چپ، بالای زمین و بر روی مناطق شمال شرق کشور چین مشخص است، سایه ماه است که در جریان خورشید گرفتگی همان روز بر روی زمین افتاد. مرزبندی های سیاسی، بعداً به تصویر اضافه شده اند. همانگونه که مشخص است، علاوه بر کاربری های مخابراتی، ماهواره های زمین-ثابت، در تهیه تصاویر سراسری از زمین که در علم هواشناسی برای ردگیری جریانات هوایی و طوفانها بسیار حائز اهمیت است نیز بسیار مفیدند

تنها یک منطقه در اطراف زمین است که وجود مدارهای زمین-ثابت در اطراف آن امکان پذیر است و آن، مناطق بالای استوای زمین و اندکی پیرامونش است؛ یعنی جایی که از هر دو قطب، به یک فاصله باشد. این مکان ثابت برای ماهواره ها، این امکان را بوجود می آورد تا سرعت چرخش ماهواره به دور زمین، درست با سرعت چرخش زمین به دور خودش منطبق شود؛ یعنی هر بار چرخش ماهواره به دور زمین، در حدود 24 ساعت بطول می انجامد و یا به عبارتی سرعتش 3 متر بر ثانیه است و رسیدن به این سرعت، در مداری با ارتفاع 35,786 کیلومتر میسر است. 

انیمیشنی از نحوه قرارگیری ماهواره های زمین-ثابت، در مدار زمین-ثابت. منبع : دایره المعارف ویکی پدیا

همانگونه که اشاره شد، ماهواره هایی که در مدارهای زمین-ثابت قرار می گیرند، برای مقاصد مخابراتی به کار گرفته می شوند. به دلیل وجود همین ماهواره هاست که می توانید ارتباطات تلفنی با مسافت های فوق العاده دور برقرار کنید و یا به تماشای مستقیم بازیهای المپیک بنشینید. اما این مدار، کاربری های دیگری نیز دارد. ماهواره های زمین-ثابت، همچنین برای جمع آوری اطلاعات هواشناسی از جمله دنبال کردن لحظه به لحظه مسیر طوفان ها و پیش بینی الگوهای آب و هوایی، بسیار مفیدند. هر چند مدار زمین-ثابت از منافع بسیاری برخوردار است، کاستی هایی نیز در آن دیده می شود. مثل همه ماهواره ها، ماهواره های زمین-ثابت نیز در طول زمان از ارتفاع مداری اشان آرام آرام کاسته می شود. دلیل این امر، اعمال نیروی گرانشی از سمت زمین و ماه و کاهش تدریجی سرعت حرکت ماهواره به دور زمین است که نهایتاً به کاهش ارتفاع نیز می انجامد. همین امر باعث می شود تا ماهواره از فراز نقطه هدف روی زمین دور شده و تدریجاً به سمت زمین سقوط کند. کاستی دیگر این نوع از ماهواره ها این است که هیچ دو ماهواره ای نمی تواند دقیقاً در یک مدار زمین-ثابت واقع شود. همین امر، چینش مداری ماهواره ها را برای جلوگیری از تداخل امواج، بسیار سخت می کند. به علاوه، این موضوع باعث نزاع ما بین کشورهایی که است که هرکدام خواهان قرار دادن ماهواره زمین-ثابت خود در فضا هستند. 

به صرفه ترین راه برای پرتاب ماهواره های زمین-ثابت به فضا، پرتاب از روی استواست که از نیروی چرخش زمین کمک گرفته می شود تا ماهواره بدون نیاز به نیروی پیشران زیادی در مدار قرار گیرد. چون هیچ پایگاه پرتابی دقیقاً بر خط استوا واقع نیست، متخصصان سکوی پرتاب شناوری را موسوم به اودیسه طراحی کرده اند که قادر است فواصل زیاد را پیموده و درست بر روی خط استوا قرار بگیرد و از آنجا ماهواره مزبور را در مدار قرار دهد. در هنگام پرتاب، سکوی پرتاب کاملاً از وجود نفرات خالی می شود و همگی به کشتی فرمانده که در فاصله 5 کیلومتری از سکو قرار گرفته است، منتقل می شوند. در این کشتی، دستور پرتاب داده شده و نیز هدایت موشک صوت می گیرد. نام این پروژه، SeaLaunch است. عکس از : Spaceflightnow

مدارهای زمین-ثابت، نقش بسیار حائز اهمیتی را در زمینه ارتباطات انسانی ایفا کرده اند و از ارتباطات سریع تلفنی از دو نقطه مختلف جهان گرفته تا کنترل جهانی اوضاع اقتصاد را برای ما ممکن ساخته اند. ایده مدارهای زمین-ثابت را، سر آرتور سی کلارک، داستان نویس علمی-تخیلی بسیار بنام انگلیسی، پیش از آغاز عصر فضا داد؛ یعنی زمانیکه هنوز حتی پرتاب ماهواره ها به فضا در حد رؤیا بود، او ایده ماهواره های زمین-ثابت را برای ارتباطات آسان بین المللی داد و گفت که تنها با 3 ماهواره زمین-ثابت، می توان ارتباطات مخابراتی کل جهان را پوشش داد. او در سال 2008 میلادی و در سن 90 سالگی درگذشت. 

منبع : Universetoday

***

انتقال به سرخ چیست؟

26 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 229)
انتقال به سرخ و یا Redshift، تغییر مکان طول موج پرتو الکترومغناطیس به سمت قسمت قرمز و یا مادون قرمز طیف است که در نتیجه مکانیک موجها و به خصوص اثر دوپلر بوجود می آید. اگر درباره اثر دوپلر اطلاعی ندارید، نظریه ای است که سعی در توضیح رفتار امواج، به هنگام تغییر مکانشان نسبت به ناظر دارد. بر طبق این تئوری، هر چه منبع تولید امواج به ناظر نزدیک تر شود، طول موج دریافتی از منبع نیز کوتاهتر بوده و فرکانس آن بیشتر است. برعکس؛ زمانیکه منبع امواج از ناظر دور شود، طول موج نیز افزایش پیدا می کند. این نظریه برای نخستین بار در قالبی فیزیکی توسط چارلز آندرئاس دوپلر در سال 1842 میلادی و در رابطه با امواج صوتی ارائه گردید که بعدها در سال 1845 توسط دانشمند آلمانی، کریتسوف بالوت، آزموده و به اثبات رسید.   

تصویری از یکی از کهکشان های فوق العاده دوردست در گوشه ای از تصویر فراژرف هابل که عمیق ترین نگاه بشر در نور مرئی به فضاست. طبق نظریه انبساط جهان، هرچه کهکشان ها از فاصله بیشتری از ما قرار گرفته باشند، سرعت گریزشان نیز نسبت به ما بیشتر است؛ با این حساب چون فاصله این کهکشان از ما فوق العاده زیاد است، سرعت دور شدنش نیز متعاقباً زیاد بوده و انتقال به سرخ طیف آن نیز زیاد است. به همین دلیل نیز کهکشان تماماً قرمز رنگ دیده می شود.

مثال رایج که معمولاً برای توضیح اثر دوپلر به کار می رود، بوق کامیون است. اکثر مردم، صدای بوق کامیون را شنیده اند و متوجه شده اند که فرکانس این صدا با نزدیک و دور شدن کامیون نسبت به شنونده تغییر می کند. امواج صوتی با طول موج کوتاهتر، زیرتر به نظر می رسند؛ حال آنکه امواج صوتی با طول موج بلندتر، بم تر نیز هستند. این، همان چیزی است که بوسیله آن اثر دوپلر شرح داده می شود. این نظریه همچنین از ابتدا بیان می داشت که این پدیده برای انواع امواج رخ می دهد. در ستاره شناسی، به دنبال تحقیقات شخصی به نام آرماند هیپولایته لوئیس فیزیو بود که وقوع این پدیده برای امواج نوری نیز به اثبات رسید. نور نیز نوعی موج است که طول موج های متفاوت آن، طیف رنگها را ایجاد می کنند. فیزیو با طیف سنجی از ستارگان منفرد، و تفکیک خطوط طیفی مربوط به هر ستاره، موفق شد که بروز پدیده انتقال به سرخ را به اثبات برساند. 

طبق تصویر بالا، با دور شدن منبع موج از ناظر، طول موج نیز نسبت به ناظر افزایش پیدا می کند که اصطلاحاً انتقال به سرخ خوانده می شود. برعکس با نزدیکتر شدن منبع موج به ناظر، طول موج نسبت به وی کاهش پیدا کرده و در اصطلاح به این پدیده انتقال به آبی گفته می شود

این کشف، موجبات پیشرفت های دیگری را نیز همانند محاسبه سرعت ستارگان فراهم آورد و به دانشمندان در اثبات نظریه انبساط جهان، کمک شایان توجهی کرد. نور کهکشان ها را نیز می توان مشاهده و آنالیز کرد و اثر انتقال به سرخ را بر روی طیفشان تشخیص داد. امروزه همین روش ها در طیف سنجی نیز که در آن با کمک نور، مشخصات ذاتی ماده تولید کننده نور همانند ترکیب ساختاری آن را می توان مشخص نمود، استفاده می شود.

تصویر بالا انتقال به سرخ خطوط طیفی مربوط به یک منبع نور آسمانی را با دور شدن منبع از ناظر، نشان می دهد

با استفاده از اثر دوپلر و امواج نوری، امروزه می توان نه تنها فاصله و سرعت اجرام آسمانی را مشخص نمود؛ بلکه می توان از ساختارشان نیز سر در آورد، بدون آنکه کاوشی از نزدیک روی آنها انجام بپذیرد. این تئوری، به پیشرفت علم ستاره شناسی و فیزیک تا مرزهای کنونی آنها کمک بسیاری کرد و راه را نیز برای نظریات دیگری همچون نسبت عام، هموار ساخت. 

منبع : Universetoday

***

پایگاه فضایی بایکانور کجاست؟

25 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 228)
بایکانور، بزرگترین و نخستین تأسیسات فعال پرتاب موشک در جهان است و در قزاقستان فعلی واقع شده است؛ محلی که در زمان شوروی سابق، به آن زمین صفر گفته می شد و امروزه نیز روسها برای برنامه های فضایی خود از آن استفاده می کنند. در واقع، بایکانور مشابه پایگاه فضایی کندی آمریکاست. وجود این پایگاه، نخستین بار در تاریخ 5 آگوست 1957، توسط هواپیماهای جاسوسی فوق مرتفع U-2 مشخص شد. 

پرتاب موشک روسی سایوز از یکی از سکوهای پرتاب بایکانور

پایگاه فضایی بایکانور، در دوم ژوئن 1955 تأسیس شد. اساساً در ابتدا با هدف پایگاه پرتاب موشک های نظامی ساخته شد اما بعدها برای پرتاب های فضایی نیز از آن استفاده شد. داستان نامگذاری این پایگاه واقعاً داستان جالبی است. بایکانور، در واقع نام روستایی در حدود 320 کیلومتری شمال پایگاه است و علت نامگذاری مشابه، به اشتباه انداختن ارتش ایالات متحده در زمان جنگ سرد بود که دلیل آن نیز نوع کاربری پایگاه و نیز مسائل مربوط به مسابقه فضا (مطلب شماره ) بود که اندکی پس از آن مطرح گردید. 

تصویری که هواپیمای جاسوسی U-2 ایالات متحده بر فراز پایگاه فضایی بایکانور تهیه کرد. این نخستین تصویری است که از بایکانور منتشر شد

در زمان اتحاد جماهیر شوروی، قزاقستان که بخشی از خاک آن محسوب می شد، اهمیتی همچون ونیز و میلان در جریان رنسانس، پیدا کرد. بسیاری از موفقیت های برنامه فضایی شوروی در همین جا بوقوع پیوست. در همین جا بود که اسپوتنیک، نخستین ماهواره جهان به فضا پرتاب شد و آغاز کننده رقابت معروف مابین آمریکا و شوروی در زمینه پیشرفت های تکنولوژی فضایی گردید. در همین جا نیز بود که شوروی نخستین حیوان که سگی به نام لایکا بود را به فضا فرستاد (مطلب شماره 12) و چندی بعد نیز یوری گاگارین بعنوان نخستین فضانورد تاریخ از آنجا به فضا پرتاب شد. پس از فروپاشی شوروی، بایکانور همچنان فعال باقی ماند و فعالیت خود را زیر نظر دولت روسیه که با توافق به دولت قزاقستان آن را تا سال 2050 اجاره کرده است، ادامه داد. این پایگاه همچنین در جریان پرتاب قطعات مختلف ایستگاه های فضایی میر و ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) نیز از اهمیت چشمگیری برخوردار بود. هر چند ناسا برخی از قطعات کلیدی ایستگاه فضایی را به فضا منتقل کرد، اما اکثر اتاقک های اصلی ایستگاه فضایی (همچون زاریا و زوزدا) در سال 1998، در این پایگاه و توسط موشک های روسی انجام گرفت. 

در بایکانور، موشک ها بوسیله قطار و بصورت افقی از محل ساخت تا سکوی پرتاب حمل شده و در آنجا بصورت عمودی در کنار برج پرتاب قرار داده می شوند. در اینجا نیز موشک روسی سایوز را می بینید که امروزه برای انتقال فضانورد به ایستگاه فضایی بین المللی استفاده می شود و قابلیت حمل 3 نفر را نیز دارد

بایکانور، سهم حیاتی ای در پیشرفت های فضایی بشر داشته است. با رقم زدن بسیاری از اولین ها در دانش هوانوردی، این پایگاه پیشرفت های بسیاری را در زمینه تکنولوژی فضایی، همزمان با دوران مسابقه فضا موجب شد. بزرگترین سهم بایکانور را امروزه می توان کمک به تکمیل ایستگاه فضایی بین المللی دانست، ایستگاه که نه فقط یک آزمایشگاه فضایی است؛ بلکه نوعی آزمایش برای بشر است تا خود را برای سفرهای آتی به ماه و مریخ آماده سازد.
این پایگاه، شامل یک کارخانه تولید اکسیژن و نیتروژن، 3 پایگاه سوخت گیری، یک نیروگاه، 92 مرکز ارتباطاتی، 2 فرودگاه، 470 کیلومتر راه آهن، 1281 کیلومتر جاده آسفالته، 6610 کیلومتر سیم ارتباطی، 360 کیلومتر لوله کشی، 1240 کیلومتر لوله آب و 430 کیلومتر لوله کشی فاضلاب است. 

منبع : Universetoday

***

جهان، چند سال دارد؟

24 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 227)
سن جهان چقدر است؟ سؤال منطقی ای به نظر می رسد؛ مگر اینکه بخواهید باور کنید که جهان از ازل بوده است و تا ابد نیز خواهد بود. دلایلی وجود دارد که نشان دهنده این است که اینچنین نیست، اما بیایید یکی از آنها را بررسی کنیم. 

دانشمندان دلایل بسیاری دارند که ساختار اجرام آسمانی، همانند همان چیزی است که در زمین داریم. یعنی همگی عناصر موجود در خورشید و دیگر ستارگان، همچنین دیگر سیارات و یا سیارک ها و دنباله دارها را می توان در زمین یافت. از این گذشته، هیچ دلیلی مبنی بر اینکه روند تکوین این عناصر در خارج از زمین با روی زمین فرق داشته باشد موجود نیست. به طور خاص، اورانیوم-238 در هر کجای جهان که یافت شود، بایستی دچار واپاشی رادیواکتیو شود و نهایتاً در بی نهایت، به سرب بدل شود. پس اگر عمر جهان بی نهایت بود و از بی نهایت نیز آغاز شده بود، حداقل روی زمین نمی بایست امیدی به کشف اورانیوم-238 داشته باشید ... اما شما آن را خواهید دید.
این به ما یک چیز را متذکر می شود: عمر جهان محدود بوده و هست. و چون اینچنین است، امکان این وجود دارد که بتوان سن آن را محاسبه کرد. تاکنون سه روش اصلی برای تشخیص سن کیهان بکار گرفته می شود. اگر چه این متدها مستقیماً ارتباطی با یکدیگر ندارند، اما پیش بینی هایشان مقداری مشابه دارد که عددی مابین 10 تا 20 میلیارد سال است. اولین روش، نوکلئوکازموکرونولوژی یا تاریخ نگاری هسته ای-کیهانی نامیده می شود که مشابه همان روشی است که در بالا نیز اشاره ای به آن شد؛ یعنی استفاده از میزان فراوانی هسته های رادیواکتیو. روش دیگر، از نرخ انبساط جهان بهره می گیرد و سومی نیز مربوط به ویژگی های نهفته در خوشه های کروی است که تجمعات کروی از ستارگانند که پیرترین آنها بر طبق برآوردها بیشتر از 18 میلیارد سال عمر ندارد. 

دقیق ترین محاسبات مربوط به سن کیهان، توسط ماهواره آمریکایی WMAP انجام پذیرفته است که نتایج آن در سال 2008 منتشر شد. طبق این برآوردها، جهان ما 13.7 میلیارد سال عمر دارد

انبساط کیهان، نتیجه ای از نظریه انفجار بزرگ است (مطلب شماره 33) که به کشف تابش پس زمینه کیهانی (CMB) انجامید که خود منبع اطلاعاتی دقیق ترین محاسبه گرها جهت محاسبه سن کیهان است. دقیق ترین محاسبه مربوط به میزان سن کیهان تاکنون، عدد 13.7 میلیارد سال را نشان می دهد و بوسیله کاوشگر ناهمسانگردی میکروویو ویلکینسون (WMAP) متعلق به ناسا صورت گرفته است. آنیزوتروپی یا ناهمسانگردی، مربوط به توزیع ناهمگن تابش پس زمینه کیهانی (قدیمی ترین امواج الکترومغناطیسی موجود در کیهان) در سرتاسر جهان است. با استفاده از WMAP، ناسا موفق شد تا نقشه برداری سراسری ای را از توزیع تابش CMB در جهان به انجام رسانده و نهایتاً سن جهان را تخمین بزند. 

منبع : Universetoday

***

خرید زمین در ماه ؟!

23 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 226)
شنیده اید که تملیک زمین در ماه وجود دارد؟ آیا ماه فروشی است؟ آیا واقعاً می توان روی ماه زمین خریداری کرد؟ چندین شرکت خوشحال در سراسر دنیا وجود دارند که قصد فروش زمین روی ماه، به شما دارند، اما حقیقت این است که بر اساس معاهدات بین المللی، هیچ کشوری حق مالکیت ماه را ندارد و ماه متعلق به تمام بشریت است؛ پس خرید زمین در ماه غیرممکن است.

اول از همه بیایید نگاهی به نوشتار اصلی UNOOSA، دفتر امور فضایی سازمان ملل متحد پیرامون این مسأله بیاندازیم. در سال 1966، ایالات متحده و نهایتاً 98 کشور دنیا قسمتی از قطعنامه ای موسوم به "پیمان نامه اصول ناظر بر فعالیت های کشورها در زمینه سفر به فضا و استفاده از فضا، شامل ماه و دیگر اجرام آسمانی" را به تصویب رساندند. این سند، بسیار طولانی است که در آن قوانین زیادی گنجانده شده است؛ اما مرتبط ترین ماده این سند با موضوع مطلب ما این است:
"فضا، را نمی توان چه با هدف کاربری، چه با هدف سکنی و چه با هر هدف دیگری؛ با ادعای حکمرانی بر آن، تحت مالکیت ملت ها در آورد"
به بیان دیگر، اگر شما اهل یکی از کشورهای امضاءکننده این سند باشید، حق ادعای مالکیت هیچ کجای فضا را ندارید. چندین شرکت وجود دارد که پیشنهاد تخصیص فضا را درست مانند زمین به شما می دهند. آنها با گرفتن چندین دلار از شما، چند جریب زمین در ماه را به شما می دهند. هر چند ممکن است سندش را به دست آورید؛ اما هیچ کشوری در زمین اهمیتی برای آن قائل نیست. روزی در آینده دور، ممکن است ببینید که کسی در زمینتان روی ماه زمین گلف برپا کرده است، و آنوقت است که شکایتتان به نزد هر کسی بیهوده است !

نمونه سندی که یک از سایت های مدعی فروش زمین در ماه ارائه می کند !

اگر قصد خرید زمین روی ماه را دارید، باید بدانید که هدف تنها سرگرمی است. شرکتی که چنین کاری می کند، حق انجام آن را ندارد و هیچ سازمانی روی زمین این ادعای شما را به رسمیت نخواهد شناخت. اگر هنوز هم قصد خرید زمین در ماه را دارید، به پیش ... اما خریدش ممکن نیست !

---

پی نوشت : در برخی کتاب ها، نشریات و سایت ها نوشته شده است که دکتر محمود حسابی سال ها پیش اقدام به خرید قسمت هایی از زمین مریخ به نام ایرانیان کرده است. لازم به ذکر است که کشور ایران در تاریخ 27 ژانویه سال 1967، پیمان نامه "اصول ناظر بر فعالیت های کشورها در زمینه سفر به فضا و استفاده از فضا، شامل ماه و دیگر اجرام آسمانی" را که توضیحات آن در بالا آورده شد، در لندن به امضاء رسانده است و بدین ترتیب این ادعا از اعتبار برخوردار نیست.

منبع : Universetoday

***

مسابقه فضا چه بود؟

22 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 225)
مسابقه فضا، شامل مجموعه رخدادهایی اندکی پس از جنگ جهانی دوم می شد که با نخستین فرود انسان بر سطح ماه، به اوج اهمیت خود رسید. منازعات تکنولوژیکی و سیاسی، که به آغاز جنگ سرد انجامید، به ساخت زیربناها و سازمان هایی کمک کرد که امروزه به تحقیقات پیشرفته در حوزه علوم فضا و نیز سفرهای فضایی مشغولند.  

جلد هفته نامه پرفروش Time درباره مسابقه فضا مابین آمریکا و شوروی برای تسخیر ماه

ذکر این نکته الزامی است که بارور شدن ایده سفر به فضا، بدون خرابی های هر دو جنگ جهانی امکان پذیر نبود. بسیاری از پیشرفت های علمی اوایل قرن 21، به طریقی به این دو رویداد بین المللی، و نیز ساخت و توسعه سلاح های جدید، گره خورده اند. نخستین ایده موشک های نوین، با اصلاحاتی توسط رابرت گودارد (که ایده سوخت مایع را برای موشک ها داده بود) توسط دانشمندان موشکی آلمان نازی مطرح شده و به اجرا رسید (مطلب شماره 35). با سرپرستی دکتر ورنر فون براون، آنها نخستین موشک بین قاره ای را ابداع کردند که از آن برای حمله به لندن استفاده شد. پس از پایان جنگ جهانی دوم، متفقین برای دست یابی به تکنولوژی و نیز دانشمندان آلمان شکست خورده، به تکاپو افتادند. 

لحظاتی پس از به اسارت گرفتن دکتر ورنر فون بروان (سمت راست با دستان شکسته) توسط مأمورین آمریکایی در یکی از روستاهای آلمان

در عملیاتی فوق سری که گیره کاغذ نامیده شد، ایالات متحده موفق به جذب اکثر دانشمندان موشکی آلمان از جمله فون براون شد. این افراد، طراح موشک هایی بودند که توسط ایالات متحده در جریان مسابقه فضا استفاده شد. اولین رویداد مهم این مسابقه، پرتاب ماهواره اسپوتنیک، نخستین قمر مصنوعی جهان توسط روسها به فضا بود که آغازگر مسابقه فضا شد.
در آن زمان، دو ابرقدرت جهان یعنی اتحاد جماهیر شوروی سابق و ایالات متحده آمریکا، وارد دورانی از جنگ های جاسوسی و نفوذی شده بودند که جنگ سرد نامیده می شد. این اتفاق برای دولت آمریکا بسیار بحرانی بود، چراکه افکار عمومی از این می ترسید که اسپوتنیک نشانه ای از گام های بلند تکنولوژیکی شوروی باشد و نهایتاً به پیروزی بر ایالات متحده بیانجامد. 

مسابقه فضا نهایتاً در سال 1975 و در جریان مأموریت آپولو-سایوز به اتمام رسید. در جریان این مأموریت، فضاپیمای سایوز از خاک شوروی و فضاپیمای آپولو از خاک آمریکا برخاستند و در فضا به هم پیوستند و اینچنین اتحاد دو کشور را به اثبات رسانیدند. در تصویر بالا؛ دونالد اسلیتون فضانورد آمریکایی (سمت راست) و الکسی لئونوف، فضانورد اهل شوروی را می بینید که در فضا با هم ملاقات کرده اند.

در عین حال، سفر به فضا در ایالات متحده بعنوان اتلاف هزینه گزافی تلقی می شد که می توانست در برنامه های اجتماعی و نظامی به کار گرفته شود. ترس حاصل از اسپوتنیک سیاستمداران آمریکایی را به انجام اقداماتی واداشت، آغاز مسابقه ای با هدف پیشی گرفتن از روسها در سفر به فضا. تا پایان دهه 60، شوروی پیروزی خود را در این مسابقه، با فرستادن نخستین موجودات زنده به فضا و نهایتاً پرتاب نخستین مرد و زن فضانورد به فضا، تثبیت کرده بود. پس از آغاز تصدی پست ریاست جمهوری آمریکا توسط جان اف کندی و به دنبال آن لیندون جانسون، نتایج این مسابقه تغییر کرد. هر دوی آنها موفق شدند تا نظر عموم و نیز مدیران امور را به سمت برنامه فرستادن انسان به سمت ماه و بازگشت به سلامت آن به زمین معطوف سازند. این رویداد نهایتاً در ژولای 1969، با مأموریت آپولو-11 (مطلب شماره 77) رخ داد و آخرین نتیجه این مسابقه را مشخص نمود. 

منبع : Universetoday

***

بولید چیست؟

21 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 224)
کلمه بولید، از واژه یونانی Bolis به معنای درخشیدن و یا پرتاب گلوله می آید. اتحادیه بین المللی نجوم (IAU)، هیچ تعریف رسمی از بولید نکرده است و معمولاً آن را مترادف آذرگوی می آورد (به شهاب های بسیار درخشان و چشمگیر آذرگوی گفته می شود). این اصطلاح بیشتر در بین زمین شناسان رایج است تا ستاره شناسان و به معنای جسم برخورد کننده بسیار بزرگ است.

تصویری از آذرگویی بسیار درخشان مربوط به بارش شهابی اسدی (مطلب شماره 105) - عکس از : V. Winter و J. Dudley

برای مثال، سازمان نقشه برداری زمین شناختی ایالات متحده، این واژه را به این صورت معنا کرده است: نوعی پرتابه بزرگ که در اثر برخورد آن با یک جسم آسمانی، دهانه ایجاد می کند؛ و این مبین آن است که ما هنوز ماهیت دقیق جسم برخورد کننده را نمی دانیم ... اینکه بعنوان مثال سنگی است یا فلزی و یا دنباله داری یخی. ستاره شناسان این کلمه را برای شهاب های فوق العاده درخشان بکار می برند؛ بخصوص آنهایی که در جو زمین منفجر می شوند و به آذرگوی های منفجرشونده نیز معروفند.

تصویری از بولید بسیار درخشان و سهمگینی که در سال 1972، نوجوانی انگلیسی بر فراز دریاچه جکسون در انگلستان از آن تصویربرداری کرد. همانطور که مشخص است، تصویر در آسمان روشن روز تهیه شده است که خود گویای شدت درخشنگی است.  این بولید تنها جو زمین را خراشی داد و دوباره به فضا بازگشت؛ در صورت برخورد آن با زمین و در یکی از شهرهای پرجمعیت، فاجعه ای هولناک رخ می داد. عکس از : John Bornett

چون آذرگوی و بولید معمولاً بصورت مترادف استعمال می شوند؛ تعریفی را از آذرگوی نیز ارائه می کنیم: شهابی درخشانتر از تمام سیارات آسمان، یعنی با قدر 4- و یا پرنورتر (مطالب شماره 16 و 48). تعارف دیگری نیز وجود دارند که همگی تغییر شکل یافته همین جمله اند.
ساختار یک بولید را می توان در حین عبور از جو زمین؛ و با استفاده از مسیر حرکت و طیف نور آن مشخص نمود. امواج رادیویی منتشر شده از شهابها نیز اطلاعاتی را در بر دارند، بخصوص در مورد شهاب هایی که به هنگام روز رخ می دهند که البته رصد آنها بسیار سخت است. از طریف این محاسبات، دانشمندان دریافته اند که بولید ها از مدارات مختلفی سرچشمه می گیرند؛ برخی بصورت خوشه ای هستند که معمولاً منشئشان یک دنباله دار عبوری است و برخی دیگر نیز انفرادی اند. بقایای بولید ها ممکن است نهایتاً در مدارهای دیگری نیز پخش شوند. محاسبات مربوط به طیف نوری، مسیر و نیز منحنی نوری شهابها نیز اطلاعاتی ارزشمندی را درباره ساختارها و چگالی های این اجرام آسمانی داده اند؛ از اجرام برف مانند بسیار ترد با چگالی هایی در حدود یک چهارم یخ، تا سنگ های چگال آهنی-نیکلی. 

در بامداد 13 می 2002، در حالی که یکی از تلسکوپ های غول پیکر رصدخانه VLT در حال طیف سنجی از یک کهکشان دوردست بود، بصورت کاملاً اتفاقی آذرگویی درست از میان میدان دید تلسکوپ عبور کرد و دانمشندان برای نخستین بار موفق به طیف سنجی دقیقی از یک شهاب شدند. قسمت بالای تصویر بالا، مونتاژی از یک شهاب بر فراز رصدخانه VLT است و قسمت پایین تصویر، طیف حاصل از شهاب را نشان داده است

بولید ها در مدارها و با سرعت های متفاوتی به دور خورشید می چرخند. سریعترینشان سرعتی در حدود 42 کیلومتر بر ثانیه، در نزدیکی مدار زمین. سرعت زمین در حدود 29 کیلومتر بر ثانیه است؛ بنابراین هنگامی که بولیدها به سمت جو زمین شیرجه می روند، سرعت مجموع می تواند تا حدود 71 کیلومتر بر ثانیه برسد. بولیدها، شاخه جذابی از دانش نجومند که مطالعات زیادی رویشان هنوز صورت نپذیرفته است، پس آماتورها هنوز سهم عمده ای در این شاخه از اخترشناسی دارند. 

منبع : Universetoday

***

فوران های تاجی چیستند؟

20 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 223)
یکی از چشمگیرترین پدیده های خورشیدی، فوران های تاجی یا Coronal Mass Ejection هستند که به اختصار CME نیز خوانده می شوند؛ حباب های غول پیکری از گاز که توسط خطوط میدان مغناطیسی خورشید ایجاد می شوند.

تصویری از یک CME که بوسیله رصدخانه مداری SOHO تهیه شده است. نقطه آبی رنگ پایین و سمت راست عکس، زمین در مقیاس مشخص شده است !

تنها در عرض چندین ساعت از سمت تاج خورشید به بیرون فوران می شوند. اگر چنانچه جهت فوران به سمت زمین باشد، مواد باردار حاصل از این فوران می توانند با میدان مغناطیسی سیاره ما واکنش داده، و شفق های قطبی زیبایی را ایجاد کنند (مطلب شماره 60).
CME ها تا آغاز عصر فضا نامکشوف مانده بودند؛ چراکه نور خورشید مانع از مشاهده جزئیاتی این پدیده ها می شد. جهت مشاهده این پدیده ها، ستاره شناسان از تاج نگار یا کرونوگراف استفاده می کنند که نور اصلی خورشید را کاهش می دهد تا تحقیقات به آسانی صورت بپذیرد و جو خورشید و CME ها که کم نورتر از خود خورشید هستند، قابل مشاهده شوند. نخستین فضاپیمایی که مشاهداتی را از CME ها صورت داد، رصدخانه مداری خورشیدی متعلق به ناسا بود که بازه فعالیت آن مابین سالهای 1971 تا 1973 بود.
یک CME معمولی، می تواند در حدود یکصد میلیارد کیلوگرم از ماده خورشید را به بیرون فوران کند و سرعت ذرات آن نیز تا حدود 1000 کیلومتر بر ثانیه می رسد. در واقع شراره های خورشیدی و CME ها بزرگترین انفجارهای منظومه شمسی ما هستند که قدرتشان در حدود یک میلیارد بمب هیدروژنی است. CME ها معمولاً با لکه های خورشیدی و یا دیگر فعالیت های اینچنینی همراهند؛ اما به تنهایی نیز ممکن است رخ دهند.

منبع : Universetoday

***

صدای مرزهای منظومه شمسی را بشنوید

19 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 222)

تصویری خیالی از فضاپیمای ویجر

در مطلب شماره  213، پیرامون مرز مغناطیسی منظومه شمسی و تقابل آن با فضای میان ستاره ای توضیحاتی دادیم. در این مرز، ذرات مغناطیسی باد خورشیدی با فضای میان ستاره ای برخورد کرده و موج شوکی موسوم به شوک نهایی را پدید می آورند. چند سال پیش فضاپیمای ویجر از میان این شوک گذشت و راه خود را به فضای میان ستاره ای باز کرد. در اثر برخورد ذرات باردار به مغناطیس نگار این فضاپیما، امواجی آزاد شد که بعدها توسط دانشمندان ناسا بصورت صدا منتشر شد. در صدایی که با کلیک بر روی گزینه زیر می توانید بشنوید، افزایش ناگهانی شدت صدا در یک نقطه مشخص که آن، نشان دهنده پایان سفر ویجر در منظومه شمسی و ورود به فضای میان ستاره ای است.

***

وحدت نیروها

18 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 221)
یکی از ویژگی های مدل کیهانشناختی انفجار بزرگ (مطلب شماره 33)، جهانی منبسط شونده است که از نقطه ای بسیار چگال و داغ آغاز شد؛ بدین ترتیب تمامی اجزای تشکیل دهنده کیهان ما، در ابتدا رویدادی هولناک را تجربه کردند. چیزی که پس از آن ادامه یافت، انبساطی پیوسته و مداوم بود که این اجزا را سردتر و سردتر و رقیق تر و رقیق تر می کرد. 

اینجا در ژنو سوییس و در عمق یکصد متری زمین، تونلی وجود دارد که قصد دارد تا شرایط جهان ما در لحظه انفجار بزرگ را شبیه سازی کند و بدین ترتیب معمای بسیار قدیمی اتحاد نیروها را حل کند.

ایده انبساط جهان، بیشتر از آنکه یک پدیده ساده و در عین حال شگفت انگیز نجومی باشد، بیشتر ریشه در زیر شاخه های حوزه فیزیک دارد؛ شاخه ای از فیزیک که همبستگی مابین کسانی است که عمر خود را روی مطالعه بر ساختارهای ریزمقیاس صرف کرده اند، و آنهایی که خود را وقف مطالعه بر ساختارهای بسیار بزرگ کیهانی ساخته اند. درباره فیزیک ذرات و اخترفیزیک صحبت می کنم. برای مدت زمانی طولانی، فیزیکدانان ذرات در باغ وحشی از ذرات به کار و تحقیق مشغول بودند و کشف کوارک ها، لپتون ها و نیز نیروهای قوی و ضعیف هسته ای، الکترومغناطیس و گرانش، در آزمایشگاهایشان رخ می داد. در حالیکه آنها دائماً از اهمیت کشف این ذرات ریز و بیشمار و نیز فعل و انفعالاتشان هیجان زده بودند؛ از طرفی نگران این بودند که تنوع و گوناگونی این نیروها، بر خلاف این ایده است که طبیعت تمایل به سمت ساده شدن دارد. برای غلبه بر چنین نگرانی، آنها دریافتند که جهت دست یافتن به این سادگی، این نیروها نهایتاً بایستی متحد شوند.
طبق محاسبات آنان، این امر تنها در حضور انرژی های بسیار بالا امکان پذیر بود. اما چون چنین انرژی هایی را هیچ جای جهان کنونی ما نمی توان یافت، چنین احتمالی فاقد ارزش بود. این مشکل وقتی حل شد که کیهانشناسان به انبساط کیهان و به دنبالش هر چه سرد شدن و رقیقتر شدن آن پی بردند. با بررسی دانشمندان معلوم شد اگر این فرض صحت داشته باشد، آنگاه امکان این وجود دارد که روزی جهان ما بسیار داغ و چگال بود. در چنین شرایطی انرژی موجود بسیار بسیار بالا بود؛ در واقع آنقدر بالا که برای اتحاد هر چهار نیروی بنیادین طبیعت کافی بود. هر چند چنین امری به اثبات نرسیده است، اما در حال رسیدن به آن هستیم. امروزه شواهدی وجود دارد، مبنی بر اینکه جهان ما چنین رویداد مهیبی را تجربه کرده است و امروز نیز در حال انبساط است.
یکی از این شواهد، تشخیص تابش پس زمینه کیهانی موسوم به CMB بود که طیف یک جسم سیاه در دمای 3 کلوین (270- درجه سانتیگراد) را نشان می داد. مدرک دیگر، مجموعه ای از رصدهای مربوط به انتقال به سرخ طیفی کهکشان ها بود که نتیجه آن این بود: هر کهکشانی از ما دورتر باشد، با سرعت بیشتری در حال دور شدن از ماست. همین دو مدرک کافی بود تا نظریه انفجار بزرگ از پشتیبانی وسیعی برخوردار گردد. با ساخت ابرتصادم گر هادرونی (LHC) در مرکز تحقیقات هسته ای CERN، شرایط حاکم بر جهان ما در زمان انفجار بزرگ بازسازی می شود و بدین ترتیب فیزیکدانان ذرات و حتی اخترفیزیکدانان امید دارند که به زودی اتحاد چهار نیروی بنیادی جهان مشاهده شود. 

منبع : Universetoday

***

مانور ایروبریکینگ چیست ؟

17 مرداد ما 1388 (مطلب شماره 220)
ایروبریکینگ، تکنیکی مرتبط با هدایت فضاپیماهاست که در مأموریت های فضایی بین سیاره ای استفاده می شود. اساس کار این روش، اصطکاک ایجاد شده توسط جو سیارات، برای کاستن از سرعت فضاپیما و قرار دادن آن در مداری پایدار به دور سیاره است. همانطور که می دانید، هر چه فضاپیما سریعتر حرکت کند، مدارش به دور مرکز ثقل بزرگتر خواهد بود و این همان چیزی است که اقمار طبیعی سیارات از جمله ماه و نیز قمر های مصنوعی را در مدار قرار داده است. 

تصویری خیالی از انجام مانور ایروبریکینگ توسط کاوشگر MRO که در مارس 2006 و بر فراز جو سیاره مریخ انجام گردید

معمولاً فضاپیماهای بین سیاره ای، وقتی که به مقصدشان می رسند، سرعت بالایی دارند. جهت جلوگیری از برخورد فضاپیما با سیاره مورد نظر و بدین ترتیب از بین رفتن میلیون ها دلار هزینه، فضاپیما بایستی به اندازه کافی از سرعتش بکاهد تا وارد مداری به دور سیاره مربوطه بشود. این امر در خصوص ماهواره هایی همچون کاسینی و ویجر ضروری بود. اما ایروبریکینگ را چگونه می توان به کار بست؟ اساس کار آن، مشابه با بازگشت دوباره به جو زمین است با این تفاوت که به جای ورود کامل به اتمسفر، فضاپیما قسمت فوقانی جو سیاره را لمس می کند و نوعی اصطکاک هواییکه اصطلاحاً Drag نامیده می شود، ایجاد می گردد.. با چنین روشی، می توان سرعت فضاپیما را کاهش داده و بدینوسیله تأثیر گرانش سیاره مورد نظر را بیشتر کرد تا فضاپیما در مداری کشیده، بیضوی و با ارتفاعی کمتر به دور سیاره به گردش در آید. 

تصویر بالا، مراتب تنزل مداری کاوشگر MRO را در حین عملیت ایروبریکینگ و از مارس تا اکتبر سال 2006 به مدت 8 ماه نشان می دهد. فضاپیما با هر بار عبور از فراز قطب جنوب مریخ، جو این سیاره را به آرامی لمس می کرد، سرعتش کمتر می شد و به دنبال آن ارتفاع مدار آن تقلیل می یافت؛ تا اینکه پس از اتمام 8 ماه، فضاپیما در مدار تعیین شده قرار گرفت

اما چرا مانور ایروبریکینگ را به کار می بندند؟ مگر نمی شود موشک های کوچکی را به فضاپیما وصل کنیم تا سرعتش را کاهش دهند؟ امروزه، ما همچنان به موشک های سوخت مایع وابسته ایم. یک فضاپیمای بین سیاره ای، با سرعت چندین برابر هواپیمایی که با سوخت کار می کند حرکت می کند و چون در فضا اصطکاکی وجود ندارد، فضاپیما با همان سرعتی که در هنگام پرتاب گرفته است در فضا به پیش می رود؛ بدون آنکه به موتور پیشرانی نیاز داشته باشد.
همانطور که در مکانیک نیوتونی آموخته ایم، یک جسم متحرک، تمایل به ابقای در حرکتش را دارد. برای ترمز کردن فضاپیما، مقادیر زیادی سوخت نیاز است؛ که این دو مشکل را ایجاد می کند: اول اینکه مقدار سوختی که فضاپیما با خود حمل می کند، مقدار مشخصی است و اگر چنانچه در حین عملیات استقرار در مدار مشکلی پیش بیاید و سوخت نیز به اتمام رسیده باشد، آنگاه هیچ راه دیگری برای کنترل فضاپیما وجود ندارد؛ و دوم آنکه در اینصورت بیشتر جرم فضاپیما را سوختش در بر خواهد گرفت و در نهایت؛ این راه حل هزینه بر خواهد بود. بدین ترتیب ایروبریکینگ، به صرفه ترین و مطمئن ترین روش جهت ترمز کردن فضاپیما و قرار دادن آن در مدار است. هر چند این روش نیز در نوع خود ریسک هایی را دارد. همانطور که ورود به جو گرمای زیادی را ایجاد می کند، لمس کردن جو نیز خود مولد مقادیری گرماست. به همین دلیل ساختار فضاپیما طوری بایستی طراحی شود که در عین مستحکم بودن، گرمای ایجاد شده را نیز تحمل کند. 

منبع : Universetoday

***

سرعت مافوق صوت

16 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 219)
سرعت مافوق صوت (Supersonic)، سرعتی است که از سرعت صوت بر روی زمین (در حدود 340 متر بر ثانیه) فراتر رود. اصطلاحی که معمولاً برای ذکر چنین سرعت هایی به کار می رود، ماخ است. برای مثال اگر سرعت هواپیمایی 2 ماخ گفته شود، به این معناست که سرعت هواپیما دو برابر سرعت صوت است. اما چه چیزی حرکت فراتر از سرعت صوت را امکان پذیر کرده است؟ 

تصویری از یک جنگنده F/A-18 Hornet که دیوار صوتی را شکسته است. هنگامیکه هواپیما و یا موشکی دیوار صوتی را می شکند (از سرعت صوت فراتر می رود)، امواج چگالی صوتی هوا بر روی نوک هواپیما متمرکز می شود به این معنا که پیش از رسیدن هواپیما بر فراز سر ناظر کوچکترین صدایی از آن شنیده نمی شود؛ اما به محض عبور از فراز سر ناظر، تمامی صدای هواپیما ناگهان بصورت غرشی مهیب آزاد می شود. در اثر شکستن دیوار صوتی همچنین ابری به دور هواپیما تشکیل می شود که مکانیسم تشکیل آن هنوز در هاله ای از ابهام است؛ هر چند دانشمندا بر این باورند که علت تشکیل این ابر، تمرکز ناگهانی بخار آب جو در اطراف هواپیما و تشکیل ابر است. عکس از : Ensign John Gay

آمیرش علوم نوین پیرامون جریانات هوایی و پیشرفت های حوزه طراحی سازه های هوایی. پرواز مافوق صوت، امروزه آنچنان پیش پا افتاده محسوب می شود که مستقیماً برخی از مزایای آن را در هواپیماهای تجاری، هواپیماهای پیشرفته نظامی و از همه مهمتر در صنعت فضا دیده ایم.
 در اینجا به توضیح مکانیسم امکانپذیر بودن پروازهای مافوق صوت خواهیم پرداخت. اول از همه به سراغ موتورها می رویم. بدون نوع خاصی از سوخت، رسیدن به سرعت های مافوق صوت برای یک هواپیما امکانپذیر نیست. رشد عمده موتورهای جت، برداشتن نخستین قدم برای ساخت هواپیمای مافوق صوت بود. شاید عجیب به نظر آید اگر بگوییم که پی بردن به مفهوم موتور جت، به حدود یکصد سال بعد از میلاد مسیح، و در جریان آزمایشات هرون، فیزیکدان یونانی اهل باستان باز می گردد؛ اما استفاده از چنین تکنولوژی، تا اوایل قرن نوزدهم امکانپذیر نشد و تولید انبوه موتور جت نیز تا دهه 1940 و با طراحی موتور جت جریان-محور انجام نشد. از ایجا به بعد، به تاریخ رجوع می کنیم.
موتورهای جت، مشکل اساسی که هواپیماهای ملخی با آنها روبرو بودند را برای همیشه حل کردند؛ این موتورها بسیار کارآمدتر بوده و قادر بودند سرعت هواپیما را تا حدود و حتی فراتر از سرعت صوت برسانند. هوا توسط پره هایی به درون موتور کشیده می شود و پس از برخاستن هواپیما نیز، حرکت رو به جلوی خود هواپیما به این فرآیند کمک دوچندان می کند تا هوای بیشتری به ورودی موتور تزریق شود. پس از آن، هوای مکیده شده در محفظه احتراق با سوخت ترکیب شده و در همانجا مشتعل می شود و نیروی پیشران هواپیما را تأمین می سازد.  

شکستن دیوار صوتی توسط شاتل. شاتل نیز در حین صعود از سرعت صوت فراتر می رود و بدنبال آن لرزش های بسیار شدیدی در بالهای آن ایجاد می شود. برای جلوگیری از بروز شکستگی و یا آسیب دیدگی دیگری در بالها، به محض فراتر رفتن سرعت شاتل از سرعت صوت، خلبان میزان قدرت دو موتور از سه موتور اصلی شاتل را تا 72% پایین می آورد تا سرعت شاتل بصورت افسارگسیخته ای افزایش نیابد. پس از چند ثانیه بار دیگر با دریافت فرمان Throttle up از زمین، خلبان موتورها را به حالت اولیه خود باز می گردند.

مانع بعدی، طراحی بدنه هواپیما بود. موتور جت، پتانسیل رساندن هوایپما به سرعت ماورای صوت را داشت، اما بدنه هواپیما فاقد استحکام کافی برای رسیدن به چنین سرعت هایی بود. بسیاری از این مشکلات راه حل های ساده ای داشتند، مثلاً استفاده از مواد پردوام تر. راه حل دیگر، طراحی آیرودینامیکی سازه های هوایی؛ سازگار با سرعت های مافوق صوت بود. تئودور کارمَن، نخستین دانشمندی بود که فرمول های ریاضیاتی را ارائه کرد که جریان هوا را در چنین شرایطی شبیه سازی می کرد. او را پدر پرواز مافوق صوت می خوانند. بدین ترتیب پروازهای مافوق صوت، به مرحله آزمایش عملی رسید.
همانطور که اشاره شد، مفهوم پرواز مافوق صوت، حد اعلای همکاری مغزهای بزرگی در طول قرن هاست که در رابطه با امکانات موتورهای جت و دینامیک جریانات هوایی می اندیشیدند. با پشتوانه عملی آنهاست که امروزه از پیشرفت های نوین پرواز مافوق صوت لذت می بریم. 

منبع : Universetoday

***

مرکز جهان کجاست؟

15 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 218)
مرکز جهان ما کجاست؟ یکی از گیج کننده ترین جنبه های تئوری انفجار بزرگ (Big Bang) (مطلب شماره 33)، درک کردن این موضوع است که جهان ما مرکزیتی ندارد. البته، اگر انفجار بزرگ را همانند یک انفجار عادی بپنداریم، آنگاه نقطه بسیار ریز و کوچکی را متصور خواهیم شد که حقیقتاً انفجار از آنجا آغازیدن گرفت و همان نقطه نیز مرکز جهان ماست. برای مثال، اگر ترقه ای بترکد و تصاویر لحظه ای این انفجار را ثبت کنیم، آنگاه بیرونی ترین ترکش، مرز کل انفجار را مشخص می کند. با در نظر گرفتن جهت هر ترکش (چه دورترین ترکش و چه بقیه ترکش ها)، می توان دریافت که انفجار از کدامین نقطه آغاز شد و در نتیجه مرکز انفجار را اینچنین مشخص می کنیم. 

اگر براستی جهان ما از انفجاری بزرگ آغاز شد، مرکز این انفجار کجا بود ؟

بعلاوه؛ اگر همانند انفجارهای عادی، مرکزی برای انفجار بزرگ وجود داشت؛ آنگاه این نقطه مرکزی و تمامی نقاط پیرامون آن نسبتاً گرم تر از دیگر نقاط می بودند و این یعنی آنکه همچنان که از مرکز انفجار دورتر شویم، دماسنج ما، دماهای سردتری را نشان خواهد داد. هر چند زمانیکه دانشمندان حسگرهای دماییشان را به هر سو که نشانه رفتند، نتایج حاکی از آن بود که جهان بزرگ-مقیاس ما همگن است (دما بطور یکسان در همه جا توزیع شده است) و هیچ نقطه ای گرم تر از نقطه دیگر وجود ندارد. البته درست است که هر ستاره ای بسیار گرم تر از فضاهای دورتر از آن است، اما اگر به کهکشان های بسیاری نظری بیفکنیم (که بدین صورت تمامی ستارگان عضو آنها را نیز مد نظر قرار داده ایم) تصویری همگن از توزیع دما به دست می آید. اگر اینچنین باشد، اصولاً مرکز و یا خاستگاه انفجار بزرگ، وجود خارجی ندارد. اما چگونه چنین چیزی ممکن است؟ 

با در نظر گرفتن نقاط روی بادکنک بعنوان کهکشان های عالم، می توان دریافت که با باد کردن بادکنک، هیچ نقطه ثابتی را نمی توان یافت که همه نقاط از آن دور شوند (با در نظر گرفتن سطح دوبعدی بادکنک)؛ بلکه این همه نقاط هستند که در حال دور شدن از یکدیگرند. جهان ما نیز رفتاری مشابه دارد

قیاس معروفی که معمولاً توسط سخنرانان برای ساده سازی مفهوم عدم وجود مرکز برای جهان بکار می رود، رفتار نقاطی است که بر سطح خارجی یک بادکنک خالدار وجود دارند. تا آنجا که ما می دانیم، جهان در حال انبساط است. اگر نقاط سطح بادکنک را کهکشان فرض کنیم، همچنان که بادکنک را باد می کنیم و نقاط از هم دورتر و دورتر می شوند، خواهیم توانست انبساط جهان را تصور کنیم. البته در این مثال بایستی سطح دو بعدی بیرونی بادکنک را در نظر گرفت؛ چراکه اگر کل بادکنک در حال انبساط را در نظر بگیریم، آنگاه به آسانی می توانیم مرکز هندسی بادکنک را بعنوان مرکز انبساط و انفجار قلمداد کنیم. با در نظر گرفتن سطح دو بعدی بادکنک، می بینیم که در حین انبساط، هر نقطه از نقاط مجاورش دور می شود و هیچ تک نقطه ای را نمی توان بعنوان مرکز انبساط (که ثابت باشد و همه نقاط در حال دور شدن از آن باشند) در نظر گرفت.
اگر فرض کنیم که ما مورچگانی بر سطح بادکنک باشیم، آنگاه تمام نقاط پیرامونمان را در حال دور شدن از خود می بینیم و این مفهوم کلی انبساط کیهان است. برای فهم آسانتر در حالت سه بعدی، می توانید کیک کشمشی در حال پف کردنی را در نظر بگیرید که هر ذره آن در حال دور شدن از دیگری است، بدون آنکه مرکزی وجود داشته باشد. جهان ما نیز، در ساختاری پیچیده تر، رفتاری مشابه دارد. 

منبع : Universetoday

***

چند نوع ابر وجود دارد ؟

14 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 217)
اگر از جوهای هولناک و پر ابر سیارات گازی منظومه شمسی صرفنظر کنیم، 3 سیاره در منظومه شمسی ما میزبان ابر هستند؛ زهره، زمین و مریخ. ابرهای دی اکسید کربنی سیاره زهره را می توان به جرأت عامل تعیین کننده ای در سرنوشت آینده این سیاره دانست؛ ابرهایی ضخیم که در اجتماعی سراسری کل سیاره را پوشانیده اند، آنچنانکه میلیون ها سال است که کوچکترین منفذی در آنها ایجاد نشده است! از طرفی ابرهای سیاره مریخ فوق العاده ناپایدار و فرارند. معمولاً از آب تشکیل شده اند و در ارتفاعات بسیار بالا نیز تشکیل می شوند. حتی کاوشگر تازه بازنشسته شده فینیکس، از بارش برف در این سیاره خبر داده بود؛ هر چند این برف ها تا رسیدن به سطح سیاره ناپدید می شدند. اما در این مطلب قصد معرفی و بازشناسی این نوع از ابرها را نداریم. هدف این مطلب، آشنایی با انواع ابرهایی است که سیاره ما را پوشانده است، ابرهایی که حلقه ای از زنجیره بقای حیات در سیاره ماست. 

ابرها، جزء لاینفکی از جو سیاره ما به حساب می آیند و حلقه ای از زنجیره بقای حیات سیاره ما را تشکیل می دهند. عکس از : احسان سنایی

ابرها که مجموعه ای از قطرات آبند، زیبا و دلفریبند. اگر یاد بگیریم که چه نوع ابری در حال عبور از فراز سر ماست، خواهیم دانست که در مقاطع مختلف جو، چه اتفاقی در حال روی دادن است و چه آب و هوایی نیز در پیش داریم. در کتاب علوم راهنمایی، با سه دسته معروف از ابرها آشنا شدیم: کومولوس، استراتوس و سیروس. اما انواع دیگری از ابرها نیز وجود دارند که هر چند آنها را بارها در آسمان مشاهده کرده ایم، اما نامشان را نمی دانیم. در این مطلب به معرفی انواع مختلف ابرهای زمین می پردازیم. در پایین، طرحی از انواع این ابرها به نسبت ارتفاعشان از زمین وجود دارد. برای مشاهده ابعاد بزرگتر تصویر، اینجا را کلیک کنید.  

راهنمای جامع تصویری شناخت ابرها (تصویر بزرگتر) از وبسایت ماهواره CloudSat - ناسا

ابرها، بر اساس شکل، ظاهر و ارتفاعشان از سطح زمین تقسیم بندی می شوند :

ابرهای مرتفع، تقریباً از ارتفاع 6 کیلومتری زمین شروع می شوند. ظاهری باریک، قطعه قطعه و همچون پر دارند. نام انواع ابرهای مرتفع، با "سیرو" آغاز می شود که در زبان لاتین به معنای طره گیسو است :
ابرهای سیروس را اکثراً می توان بصورت رشته هایی ظریف و قلاب مانند مشاهده کرد. این نوع از ابرها، اکثراً از کریستال های یخی ساخته شده اند.
ابرهای سیروکومولوس، نازک و قطعه قطعه اند که در الگوهایی مواج و یا ناهموار دارند.
ابرهای سیروستراتوس نیز نازک بوده و ظاهری ورقه ورقه دارند که اکثر آسمان را نیز می پوشانند.

ابرهای با ارتفاع متوسط نیز از ارتفاع تقریبی 2 کیلومتر شروع می شوند و قلمرو اشان تا 6 کیلومتری سطح زمین امتداد دارد. معمولاً تخت و لایه لایه دیده شوند؛ چراکه هوا در چنین ارتفاعاتی جنبش و حرکت عمودی چندانی ندارد. نام این دسته از ابرها نیز تماماً با "آلتو" آغاز می شود :
آلتوکومولوس ها ابرهایی تکه تکه و باد کرده با رنگ سفید و یا خاکستری اند که بین هر تکه اشان فضاهای کاملاً خالی وجود دارد. نوع قرارگیری تکه های آنها نیز معمولاً بصورت ردیفی است.
آلتوستراتوس ها نیز ابرهایی خاکستری و یا خاکستری مایل به آبی اند که لایه لایه بوده و اکثر آسمان را نیز می پوشانند.

ابرهای کم ارتفاع، زیر ارتفاع 2 کیلومتر یافت می شوند و مسطح و لایه لایه اند که بالایشان گِرد شده است و زیرشان مسطح :
استراتوکومولس ها تاج های مدور و مشخص خاکستری و یا سفید رنگ دارند. همیشه ظاهری پف آلود و غلتان به خود گرفته اند، اما اکثراً بصورت لایه هایی به هم متصل اند و فضای مابینشان تهی نیست.
ابرهای کومولوس، پف و دارند و ظاهری همچون گل کلم دارند که تاج هایی گرد شده دارند و اما زیرشان کاملاً صاف و به رنگ خاکستری است.
ابرهای استراتوس، بصورت لایه های مسطح، نازک و یکدست دیده می شوند. معمولاً نیز آنچنان آب در خود ندارند تا باران و برف چشمگیری را از خود تولید کنند. ابرهای استراتوسی که به سطح زمین نیز می رسند، تشکیل مه می دهند.
ابرهای نیمبوستراتوس، تاریک و خاکستری اند که باران زا و برف زا هستند. معمولاً تمامی آسمان را می پوشانند و گاه نیز در ارتفاعی بالاتر از معمول و در حایگاه ابرهای ارتفاع متوسط دیده می شوند.

ابرهای کومولونیمبوس، پادشاه تمامی ابرها محسوب می شوند که از ارتفاعات پایین شروع شده و تا ارتفاعاتی چون 12 کیلومتر نیز امتداد می یابند. علت رشد اینچنینی این ابرها، جریان های هوای بالارونده ای است که اصطلاحاً Updraft نامیده می شوند. قسمت فوقانی این ابرها نیز شکلی سندان مانند دارد. ابرهای کومولونیمبوس بدون شک نشانه ای از آب و هوایی طوفانی، باران سنگین و احتمالاً تگرگند.

منبع : وبسایت ماهواره CloudSat

***

حادثه آپولو-13 چگونه رخ داد؟

13 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 216)
در یازدهم آوریل 1970 و در ساعت 2:13 بعد از ظهر به وقت شرق ایالات متحده، مأموریت آپولو-13، سومین مأموریتی که به قصد فرود انسان به ماه می رفت، با غرش کرکننده موشک ساترن-5 (مطلب شماره 68) از سکوی 39A مرکز فضایی کندی، آغاز شد. سرنشینان محموله، شامل سه فضانورد به نام های جیم لاول (فرمانده)، جان سوئیگرت (خلبان ماژول کنترل) و فرد هیس (خلبان ماژول ماه نشین) بود. 

جیم لاول، فرمانده مأموریت آپولو-13، دقایقی پس از بازگشت به زمین، به روزنامه ای می نگرد که تیتر آن اینچنین است :                "فضانوردان سالمند !"

در ابتدا این توضیح لازم است که در سری مأموریت های آپولو (مطلب شماره 53)، به ازای هر مأموریت 3 فضانورد به فضا اعزام می شدند که دو نفرشان بر روی ماه قدم می نهادند و سومی در مدار باقی می ماند. فضاپیمای آپولو نیز شامل سه بخش بود : اتاقک فرماندهی (که فضانورد سوم در آن مستقر می شد و اکثر سیستم های پشتیبانی مأموریت در آن قرار داشت)، محموله ماه نشین که بر سطح ماه فرود می آمد و گنجایش دو فضانورد را داشت و در نهایت محموله فرود که هر سه فضانوردان با آن به جو زمین وارد می شدند و بصورت اتاقکی مخروطی بود.

مأموریت آپولو-13، جهت فرود بر روی ماه طرح ریزی شده بود؛ اما 56 ساعت پس از آغاز مأموریت و در مسیر بین زمین تا ماه، بدلیل بروز حادثه ای در ماژول اکسیژن مایع، و به دنبال آن عدم قابلیت تولید نیروی الکتریسیته جهت تولید آب و اکسیژن مورد نیاز فضانوردان برای ادامه سفر، این مأموریت ناتمام ماند و فضانوردان مجبور به بازگشت فوری به زمین شدند. عملکرد سیستم های فضاپیما کاملاً عادی بود؛ تا اینکه فَن های تانک دوم اکسیژن، پس از گذشت 55 ساعت و 53 دقیقه و 18 ثانیه از مأموریت آغاز به کار کرد. در حدود 2 ثانیه پس از تحریک الکتریکی مدارهای فن، اتصال کوتاهی در پیل سوختی سوم دیده شد که وظیفه تأمین انرژی فن های تانک دوم اکسیژن مایع را به عهده داشت. پس از گذشت چندین ثانیه، دو اتصال کوتاه الکتریکی دیگر نیز رخ داد. 

تکنیسین ها، فضانوردان و مهندسان ناسا، بر روی زمین در اتاق کنترل مأموریت آپولو-13 گرد هم آمده اند و در حال دلداری و آموزش به فضانوردانی هستند که هر لحظه امکان از دست رفتنشان می رود

اتصالات کوتاه باعث بروز حریق در عایق سیم ها شد که به دنبال آن دما و فشار در تانک دوم اکسیژن مایع افزایش یافت. زمانیکه فشار به psi 1008، یعنی شرایط حداکثر گشودگی دریچه های سوپاپ اطمینان تانک اکسیژن رسید، برای حدود 9 ثانیه فشار شروع به کاهش کرد تا اینکه سوپاپ تقریباً به حالت اولیه خود بازگشت و همین باعث شد تا بار دیگر فشار افزایش یابد. تنها 0.2 ثانیه بعد، شتاب سنج های اتاقک کنترل فضاپیما وقوع شوک ناگهانی را گزارش کردند. حوادث بعدی، از وقوع شوک تا از دست رفتن اطلاعات، تنها در کثری از ثانیه رخ داد. 

فضانوردان در حال تعوبض خرطومی های تصفیه گر هوا (توضیحات بیشتر در متن موجود است)

لوله های تانک اکسیژن بدلیل افزایش دمای پوشش خلئی که فشار تانک را تنظیم می کرد، منفجر شد و به دنبالش پوشش خلأ دچار پارگی شد. پس از وقوع انفجار، قاب بیرونی تانک به یکی از دیش های آنتن دوربرد فضاپیما برخورد کرد و  برای 1.8 ثانیه، اطلاعات ارسالی از فضاپیما از دست رفت چراکه در این مدت بدلیل وقوع حادثه، آنتن در حال تغییر وضعیت خود از حالت narrow beam به wide beam بود. به دنبال وقوع این حوادث، انرژی الکتریکی اتاقک کنترل فضاپیما رو به کاهش گذاشت و به ناچار فضانوردان به محموله ماه نشین منتقل شدند و با ایجاد تغییراتی آن را برای تهیه نیروی الکتریکی مورد نیاز برای بازگشت به زمین و دیگر نیازهای مصرفی آماده ساختند. 

فضانوردان پس از آنکه از اتاقک فرماندهی فضاپیما جدا شدند، بلافاصله به عکسبرداری از آن پرداختند. بیضی قرمز رنگ، محل وقوع انفجار را از بیرون نشان می دهد. تنها چند ساعت پیش از تهیه این عکس، هر سه فضانوردان درون این اتاقک بودند که هر لحظه امکان انفجارش می رفت. عکس از : آرشیو آپولو/ناسا

تمامی سیستم های محموله ماه نشین بطور رضایت بخشی عمل می کردند؛ بطوریکه عملکردشان برای تأمین انرژی مورد نیاز فضانوردان و کنترل شرایط زیستی درون فضاپیما کافی بود. چون اتاقک ماه نشین برای اقامت 2 نفر طراحی شده بود و در چنین شرایطی هر سه فضانوردان مجبور شده بودند در آن قرار گیرند، تمامی محفظه های حاوی لیتیوم دی اکسید (که برای تصفیه هوا و بازیافت آن برای تنفس چندباره فضانوردان استفاده می شود) به اتاقک ماه نشین انتقال داده شدند. فضانوردان برای انجام چنین کاری، با مهارت تمام خرطومی هایی مشابه با خرطومی های محفظه لیتیوم دی اکسید مربوط به اتاقک کنترل (که امکان اقامت در آن وجود نداشت) را ساختند تا بتوانند محفظه اضافی را در اتاقک ماه نشین جای دهند. 138 ساعت بعد از آغاز مأموریت، اتاقک فرماندهی از ماه نشین که این بار قصدش زمین بود و نه ماه، جدا شد.

فضانوردان، ساعتی پس از بازگشت موفقیت آمیز به زمین، در کنار ریچارد نیکسون رئیس جمهور وقت ایالات متحده ایستاده اند که به استقبالشان بر روی ناو یو اس اس ایووجیما رفته بود

ماه نشین به سمت زمین حرکت کرد و فضانوردان 1 ساعت پیش از ورود نهایی به زمین، به کپسول فرود منتقل شدند و ماه نشین نیز از آنها جدا شد تا فرود سالمی را بر روی زمین داشته باشند. مهارت بی نظیر فضانوردان در کنترل شرایط بحرانی که بدون شک با اندکی سهل انگاری به مرگ هر سه فضانورد می انجامید، باعث شد تا این اتفاق در تاریخ فضانوردی برای همیشه ثبت شود. میلیون ها نفر از زمین، بطور زنده فرود موفقیت آمیز فضانوردان آپولو-13 را در سیاره مادری اشان مشاهده کردند.

جلد هفته نامه پرفروش Time، پس از وقوع حادثه آپولو-13. فضانوردان در حال شکرگزاری، لحظاتی پس از ورود به زمین

منبع : وبسایت موزه ملی هوا و فضای اسمیتسونی

***

دیسک طلایی ویجر چه بود؟

12 مرداد ماه 1388 (مطلب شماره 215)
ماهواره های پایونیر 10 و 11، نخستین ماهواره هایی بودند که از سیاره مریخ فراتر رفته و از کنار سیاراتی چون مشتری و زحل عبور کردند. هر دوی این ماهواره ها، پلاک های فلزی را با خود حمل می کردند که زمان و مکان ساختشان را مشخص می کرد تا چنین اطلاعاتی برای فضاپیماها و یا تمدن های هوشمند احتمالی که در آینده دور به آن ها بر می خوردند، مفید واقع شود !

تصویری از پشت و روی دیسک 12 اینچی نصب شده بر روی ویجرها.

ناسا، در اقدامی بلندپروازانه تر، پیام طولانی تری را در دیسکی ذخیره کرد که بعدها بر روی کاوشگرهای ویجر 1 و 2 نصب گردید که هدف از آن نیز، برقراری ارتباط با تمدن های هوشمند فرازمینی بود. این دیسک های گرامافون مسی 12 اینچی که با پوششی از طلا اندود شده بودند، صداها و تصاویر منتخبی را با خود همراه دارند که ترسیم کننده تنوع حیات و فرهنگ بر روی سیاره ماست. مضمون این دیسک، توسط کمیته ای با سرپرستی دکتر کارل ساگان از دانشگاه کرنل، یکی از برجسته ترین سیاره شناسان جهان و زیر نظر ناسا انتخاب شد. ساگان و دستیارانش، 115 تصویر و مجموعه ای از صداهای طبیعی همانند صدای امواج دریا، باد و رعد؛ صدای پرندگان، نهنگ ها و دیگر جانوران را در کنار هم گرد آوردند.

ساعاتی پیش از پلمپ کردن دیسک طلایی ویجر. کاوشگر ویجر به حالت ایستاده در پشت تکنیسین قرار دارد و دیسک و درپوش آن نیز بر روی میز قرار گرفته است. اینجا اتاق تمیز و یا Clean Room است که تمامی فضاپیماها پیش از پرواز به آنجا منتقل می شوند و در آنجاست که درون کلاهک موشک قرار داده می شوند

آنها همچنین قطعات موسیقی مختلفی را از فرهنگ ها و دوران های مختلف انتخاب کردند. پیام های درودی از طرف مردمان زمین به پنجاه زبان (شامل زبان فارسی) و نیز پیام های کتبی از طرف جیمز کارتر، رئیس جمهور وقت ایالات متحده و کورت والدهایم، دبیر کل وقت سازمان ملل نیز در این دیسک وجود دارد. هر دیسک به همراه یک کارتریج و سوزن، با پوششی آلومینیومی پوشانده شده است. راهنمای استفاده از این دیسک، به زبان سمبلیک است که مبدأ کاوشگر و نیز چگونگی راه اندازی دیسک را توضیح می دهد. همه 115 تصویر بشیوه ای آنالوگ رمزگذاری شده اند. بقیه دیسک را نیز صداهایی تشکیل داده است که 16/6 بار در هر دقیقه تکرار می شوند. همانگونه که گفته شد، این صداها شامل پیام های تهنیتی است که با زبان آکدی شروع می شود که توسط قوم سومر در 6000 سال پیش به کار برده می شد و با زبان وو به پایان می رسد که لهجه نوینی از زبان چینی است. همراه با صداهای طبیعی از زمین، گلچینی 90 دقیقه ای از انواع موسیقی نیز وجود دارد که شامل موسیقی های کلاسیک شرقی و غربی و نیز مجموعه ای از موسیقی های محلی است.
ویجر ها امروز از منظومه شمسی ما به کلی خارچ شده اند و در فضای میان ستاره ای جای گرفته اند. پنجاه هزار سال دیگر باقیست تا هر کدام از آنها به اولین منظومه ستاره ای در مسیرشان برسند! کارل ساگان در جمله ای گفته است : "اگر تمدن های هوشمند فرازمینی ای در فضای بین ستاره ای وجود داشته باشند، این کاوشگر با آنها ملاقات خواهد کرد و این دیسک نیز شروع به کار خواهد کرد؛ اما رها ساختن این بطری در اقیانوس کیهان، چیزی بسیار امیدبخش درباره حیات در سیاره ماست".
برای شنیدن پیام تهنیت فارسی ضبط شده بر روی دیسک ویجر، بر روی گزینه زیر کلیک کنید ...

منبع : وبسایت کاوشگر ویجر

***