فرار ازجاذبه زمین و رفتن به آسمان و دستیابی به کرات آسمانی یکی از آرزوهای بشر نخستین و انسان متمدن بوده و هست.ولی جاذبه قدرتمند زمین جلو این آرزو را گرفته بود ولی سرانجام بشر توانست بر موانع غلبه کرده و راه فضا را برای خود باز کرده و ازچنگال جاذبه زمین بگریزد .ولی این آرزو به آسانی و سادگی میسر شد؟ صدها هزار نفر شب و روز کار کردند و زحمت کشیدندو ده ها میلیارددلار هزینه کردند تا سرانجام توانستند راه فرار ازجاذبه زمین را کشف کنند ولی حتی تا امروزه هم بشر نتوانسته بجز ماه روی هیچ سیاره ای فرود بیاید نتوانسته هیچ کاوشگری را حتی به نزدیکترین سامانه ستاره ای بفرستد و… براستی مشکل کجاست؟ در این مقاله به همین مسائل پاسخ می دهیم : چرا فرار از گرانش زمین اینقدر مشکل است؟ فرار از گرانش کرات دیگر چگونه است؟ بهترین روش های سفر به فضا کدام است؟ و…سوالات دیگر در ارتباط با گریز از گرانش البته قبل از آن مروی سریع به مقاله های قبلی این فصل “ فصل گرانش”)می اندازیم . بنابر این مقاله اصلی را می توانید از بخش دوم شروع کنید همچنین در صورتی که به هر دلیل حوصله خواندن کل مقاله را ندارید می توانید در بخش آخر خلاصه کل مقاله را مطالعه کنید .
نظر به این که این مسئله ارتباط گسترده ای با سرعت فرار دارد حتما قبل از مطالعه این مقاله ، مقاله “ سرعت فرار “ را مطالعه کنید .
۱- گرانش و مسائل مرتبط با آن
چرا زمین همه چیز را به طرف خودش می کشد؟ نیروی جاذبه زمین چیست؟ ستارگان و سیارات چگونه در آسمان معلق هستند و سقوط نمی کنند؟ و… این سوالات که برای ما بچه گانه هستند هزاران سال ذهن بشر را مشغول کرده یود .تا آن که سرانجام با کوشش دانشمندان و روشنفکران ابرها به کناری رفتند رازهای سر به مهر یکی پس از دیگری آشکار شدند . در این بخش به عنوان مقدمه این مقاله توضیح بسیار کوتاهی در مورد آنچه از گرانش و نیروی جاذبه تا کنون گفته ایم می دهیم .
در مقاله هائی که در مورد گرانش تهیه شده ما این مقاله ها را در سه فصل تهیه کردیم و در هر مقاله توضیحات کوتاهی در مورد مقاله های قبلی به همراه لینک آنها قرار می دهیم . قبل از مطالعه کامل مقاله حاضر مقاله های قبلی را هم مرور کنید .
۱) فصل اول گرانش
در فصل اول گرانش از تاریخچه گرانش و زندگی نیوتن شروع کرده و بعد از توضیح چند اصطلاح فیزیکی و ریاضی فرمول ها و نحوه عملکرد گرانش را در جهان هستی مورد مطالعه قرار دادیم . تعداد ۱۲مقاله دراین فصل منتشر شده است که برای مطالعه ودسترسی کامل به لینک آنها به صفحه “جمع بندی مقاله های فصل هفتم (گرانش۱) “ مراجعه کنید . در ادامه فقط به نام مقاله ها اشاره می کنیم .
۲) مقاله های فصل اول گرانش
مقاله های فصل اول گرانش به ترتیب به این صورت می باشد .
تاریخچه گرانش ، زندگینامه نیوتن ، نیوتن و گرانش ، قانون جاذبه عمومی نیوتن ، مکانیک مداری و قوانین کپلر(۱) ، مکانیک مداری و قوانین کپلر(۲) ، ماهواره ، گرانش و انرژی ، کمک گرانشی ، نیروهای کشندی(۱) ، نیروهای کشندی(۲) و نقاط لاگرانژی
برای مطالعه هر کدام بر روی آن کلیک کنید .
در این مقاله ها ابتدا از تاریخچه نجوم و گرانش شروع کرده و بعد به زندگی نیوتن و چگونگی کشف قانون جاذبه عمومی پرداخته و در مقاله های بعد به ترتیب قانون گرانش عمومی و بعد پدیده ها و مسائل در ارتباط با گرانش را مورد بررسی قراردادیم.
۲- مقاله های فصل دوم گرانش
در فصل هفتم “جمع بندی مقاله های فصل هفتم(گرانش۱) “ از تاریخچه گرانش و زندگی نیوتن و… شروع کرده و تعدادی مقاله در این رابطه روی سایت قرار دادیم و به علت زیاد بودن مقاله ها تصمیم گرفته شد که مقاله های دیگر را در ارتباط با گرانش در فصل هشتم “جمع بندی مقاله های فصل هشتم(گرانش۲) “ روی سایت قرار دهیم .این فصل در واقع ادامه فصل هفتم می باشد .
در این فصل با مقاله “ گرانش سطحی “ شروع کرده و مطالبی هم که در مقاله های دیگر نوشتیم به نحوی در ارتباط با گرانش سطحی می باشد که در این بخش به صورت خیلی خلاصه شرح می دهیم .
۱) گرانش سطحی
نیروی گرانش در سطح اجسام بزرگ سماوی (ستارگان و سیارات و… ) همه اجسام را به طرف مرکز جذب می کند و این باعث ایجاد شتابی به این اجسام می شود که تقریبا در تمام نقاط و ارتفاع نزدیک به سطح جسم عظیم مرکزی به یک اندازه می باشد . این شتاب را در اصطلاح نجومی شتاب گرانش سطحی می نامند . و در مکانیک با “g” نشان می دهیم . این شتاب از نیروی جاذبه بین جسم کوچکی که در سطح قرار دارد با جسم عظیم مرکزی به وجود می آید.و ما آن را به عنوان شتاب گرانش سطحی،شتاب سقوط آزاد و…می شناسیم و همانطور که نشان خواهیم داد مقدار این شتاب به جرم جسم کوچک بستگی ندارد بلکه به جرم جسم عظیم مرکزی و شعاع آن بستگی دارد . در مقاله “ گرانش سطحی “ به این موضوع خواهیم پرداخت و فرمول های آن را بدست خواهیم آورد .
۲) چاه بی انتها(تونل جاذبه)
چاهی که از یک نقطه زمین حفر شده و از سمت دیگر بیرون بیاید را در اصطلاح چاه بی انتها (یا تونل جاذبه ) می گویند. حال اگر کسی درون این چاه بیفتد تا کجا حرکت کرده و در کجا متوقف می شود؟ چه مدت طول می کشد تا متوقف شود؟ و… این مسئله اغلب به عنوان یکی از مسائل فیزیک و مکانیک به دانش آموزان و دانشجویان فیزیک ارائه شده و می شود تا ضمن حل و تمرین مسائل فیزیک کمی هم تفریح کرده باشند . اگر ششرایط ایده آل (صرف نظر کردن از مقاومت هوا ، همگن و یکنواخت بودن زمین و…) را در نظر بگیریم زمان رسیدن به مرکز زمین حدود ۴۲دقیقه و زمان رسیدن به سر دیگر چاه حدود ۸۴ دقیقه می شود .
در مقاله “چاه بی انتها“ ابتدا حالت ایده آل را در نظر گرفته و نشان می دهیم این حرکت نوعی حرکت نوسانی است و جسم تا ابد بین دو دهانه رفت و آمد نوسانی انجام می دهد و بعدبا استفاده از فرمول های نوسان دوره تناوب را در محاسبه می کنیم و در بخش بعدی مقاومت هوا را در نظر می گیریم و نشان می دهیم دامنه نوسان به تدریج کم و کمتر شده تا جسم در مرکز زمین متوقف شود . همچنین مسائل دیگری را هم در همین ارتباط بررسی و توضیح می دهیم .
۳) سرعت فرار
اگر پرتابه ای را به بالا پرتاب کنیم بعد از مدتی به زمین برگشته و روی زمین سقوط می کند حال اگر سرعت پرتاب ، پرتابه به اندازه کافی زیاد باشد (با صرف نظر کردن از مقاومت هوا) پرتابه برای همیشه از زمین دور می شود و در این صورت به سرعت فرار می رسد. “سرعت فرار “درفیزیک و ستاره‌شناسی: « به حداقل سرعتی گفته میشود که یک جسم باید داشته باشد تا بتواند از چنگ نیروی گرانش جسم دیگر بگریزد. » در مقاله “ سرعت فرار “ در مورد سرعت فرار و ابعاد محتلف آن و پدیده های در ارتباط با آن توضیح می دهیم.
۳- فرار از چنگال جاذبه زمین
یک فضاپیما که راهی اعماق فضا می شود نمی تواند بین راه سوختگیری کند زیرا هیچ ایستگاه سوختگیری در فضا وجودندارد بنابر این یک فضاپیما بعدازخروج ازجو زمین و اتمام سوخت اصلی،باید بتواند به سرعت فرار رسیده و بقیه مسیر را فقط می تواند با استفاده از سرعتی که بعد از اتمام سوخت اصلی بدست آورده طی کند.در این بخش در مورد صعود یک فضاپیما از جو زمین و مشکلات و مسائل مربوط به آن توضیح می دهیم .
قبل از مطالعه این بخش مقاله “ سرعت فرار “ را مطالعه کنید .
۱)گریز از چنگال جاذبه زمین
اولین مسئله هر فضاپیما داشتن سوخت کافی برای رسیدن به سرعت فرار و گریز ازجاذبه می باشد. این تنها شروع کار است و در عمل مشکلات بسیار زیادی وجود دارد.به گونه ای که همین عمل ساده یعنی خارج کردن یک فضاپیما ازجو زمین و رساندن آن به سرعت فرار و خروج ازچنگال جاذبه قدرتمند زمین نیاز به پیچیده ترین تکنولوژی داشته و دارد به گونه ای که امروزه کشورهای انگشت شماری می توانند ادعا کنند که قادرند فضاپیما ساخته و از جاذبه زمین خارج کرده و به اعماق فضا بفرستند و یا حتی در مدار زمین قرار دهند برای همین کار ظاهرا ساده هم صدها میلون دلار باید هزینه کنند و صدها تن سوخت مصرف کنند و تازه بشر با این تکنولوژی تنها توانسته روی کره ماه انسان را پیاده کند. سفر به بعضی از سیارات منظومه شمسی سال ها طول می کشد و سفر به نزدیکترین ستاره کهکشان راه خودمات ده ها هزار سال طول می کشد.براستی چرا سفر به فضا اینقدر سخت و پر هزینه می باشد؟
۲) چگونه فضاپیما می تواند از جاذبه زمین فرار کند؟
یک فضاپیما برای گریز ازچنگال جاذبه قدرتمند زمین از موقعی که از سکوی پرتاب شروع به حرکت می کند و از سرعت صفر شروع می کند باید بتواند بعدازعبور ازجو زمین و قبل از اتمام سوخت اصلی سرعت خود را به سرعت فرار از زمین(حدود۱۱/۲کیلومتر در ثانیه یا۰۰۰ر۴۰کیلومتر درساعت) برساند.و از اینجا به بعد فقط با استفاده ازسرعت اولیه خودش به حرکت ادامه دهد. عبور ازجو زمین و رساندن سرعت فضاپیما به سرعت فرار (یعنی سرسام آور۱۱/۲کیلومتر درثانیه) کار چندان ساده ای نخواهد بود و به سوخت و انرژی فراوانی نیاز خواهد بود که همین هزینه سفرهای فضائی را بسیار بالا می برد .
۳) چقدر سوخت برای خروج ازجو و رسیدن فضا پیما یه سرعت فرار موردنیاز است؟
برای گریز ازجاذبه زمین باید فضاپیما را تا انتهای جو زمین(جائی که نیروی مقاومت هوا تقریبا صفر میشود) بالا برده و در آنجا سرعت فضاپیما را به سرعت فرار برسانند از این رو تا جائی که امکان داشته باشد بایداز وزن سفینه و راکت های بالا برنده کم کرده تا حداقل سوخت موردنیاز باشد ازاین رو موشک های بالا برنده را سه مرحله ای می سازند و درهر مرحله قسمتی ازسوخت موردنیازبرای بالابردن سفینه قرار داده می شودتا در پایان هرمرحله و بعد از اتمام سوخت آن قسمت ،بدنه آن مرحله ازمجموعه جدا شده و با کم شدن وزن مجموعه سرعت راکت باز هم افزایش یابد با وجود همه این تمهیدات برای خروج یک فضاپیما ازجاذبه زمین
مقدار عظیمی سوخت (بین۵۰ تا ۱۵۰برابر وزن فضاپیما ) مورد نیاز می باشد.
برای این که موضوع را بهتر متوجه شویدبه جدول های شماره یک و دو که مربوط به موشک ساترن ۵ که فضاپیمای آپولو۱۱را به کره ماه رساند ، دقت کنید .
شکل شماره ۱ – مشخصات موشک ساترن ۵
با نگاه درجدول شماره یک می بینید که بیش از۹۸درصدوزن موشکی که یک فضاپیما را می خواهد ازگرانش زمین خارج کند فقط سوخت و موتورهای موشکی می باشد که در این میان ۹۱درصدفقط سوخت خالص می باشد و کمتر از۲درصد وزن مفید فضاپیما می باشد. اگرجدول را بر حسب مرحله های مختلف تقسیم کنیم می بینیم که بیش از۷۰درصد وزن فضاپیما و موشک بالابر فقط از سوختی تشکیل شده است که به مصرف خروج فضاپیما ازجو زمین می رسد.
جدول شماره یک – قسمت های مختلف موشک ساترن ۵ و وزن آن
جدول شماره ۲ – وزن راکت های موشک با سوخت آنها
اگرچه موشک های امروزه نسبت به موشک ساترن ۵پیشرفته تر هستند و کارائی بالاتری دارند ولی همچنان وزن فضاپیما کمتر از ۵ درصد وزن مجموعه موشک های بالابر و سوخت می شود و همچنان حدود ۹۰درصد وزن مجموعه را سوخت راکت ها تشکیل می دهد .
فضانوردان آپولو یازده با استفاده از موشک ساترن ۵ توانستند به ماه سفر کنند برای مطالعه در مورد سفر به ماه به فصل ششم مقاله های نجومی “جمع بندی کلیه مقاله های نجومی فصل ششم – سفر به ماه” مراجعه کرده و برای مطالعه داستان سفر آپولو ۱۱به ماه مقاله“آپولو یازده”و “در مسیر ماه “ را مطالعه کنید.
۴) چرا بیشترین مصرف سوخت در مرحله اول می باشد؟
بیشترین مقدار سوخت موشک موقع بلند شدن و در مرحله اول مصرف
می شود (۶۵ ٪ وزن موشک و ۷۳ ٪ وزن کل سوخت) ولی چرا ؟ به دو دلیل :
۱- بالا بودن غلظت جو در ارتفاع پائین که اصطکاک زیادی ایجاد می کند .
۲- بلند شدن موشک از زمین و شتاب گرفتن آن چون که درحال سکون است .
شکل شماره ۲ – موشک فالکون
۵) هزینه خروج از گرانش زمین چقدر است؟
با مصرف این مقدار عظیم سوخت هزینه سفر به فضا بشدت افزایش می یابد به عنوان مثال هزینه فرستادن ماهواره ۳۵۰۰کیلوگرمی در مدار زمین به وسیله موشک ماهواره بر فالکون بدون بازیافت بدنه های راکت حدود ۱۵۰ میلون دلار تمام می شود . هزینه فرستادن هر لیتر آب به ایستگاه بین المللی فضائی(که تازه در مدار زمین و درارتفاع ۴۰۰کیلومتری قرار دارد)حدود ۲۰هزاردلار می شود .
۶)فرار از گرانش سیارات دیگر
فرار از گرانش سیارات ( و یا سایر اجسام )دیگر به سرعت فرار درسطح سیاره ها بستگی دارد .سیارات منظومه شمسی به دو دسته سیارات سنگی و سیارات گازی تقسیم می شوند . سیارات گازی که سطح جامد نداشته و هیچ فضاپیمائی نمی تواند بر روی آن نشسته و بلند شود در بین سیارات سنگی هم زمین بزرگترین سیاره در منطومه شمسی می باشد.بنابر این اگر ما در روی سیاره های دیگر سنگی در منظومه شمسی ساکن بودیم راحت تر می توانستیم از گرانش آنها بگریزیم . همچنین اگر ما در روی سیاره های بزرگتر و پرجرم تری که سرعت فرار بالاتر دارند ساکن بودیم بسیار مشکل تر می توانستیم از جاذبه آن بگریزیم . در بخش چهارم (۴- صعود از گرانش سیارات دیگر)در ابن باره بیشتر توضیح می دهیم .
۴- فرار از گرانش ماه
قبل از آن که برنامه سفر انسان به ماه در دستور کار قرار بگیرد دانشمندان باید به یک سوال پاسخ می دادند «سفینه ای که بر روی ماه فرود می آیدچگونه باید از روی ماه بلند شده و برگردد؟ » پاسخ به این سوال ظاهرا خیلی ساده بود «با خودش سوخت برای برگشت بردارد » ولی اگر دقت کنیم مسئله به این سادگی نیست چرا؟ امروزه با وجودی که سازمان های فضائی بزرگ جهان (ناسا، سازمان فضائی روسیه،اتحادیه اروپا و…چین) سفینه ای بدون سرنشین را در سفری بدون بازگشت بر روی مریخ و…نقاط مختلف می فرستند هنوز سفر رفت و برگشت و فرستادن بشر حتی به ماه یک چالش اساسی در فضانوردی محسوب می شود. چرا ؟
در این بخش در مورد صعود از روی ماه (و کراتی شبیه ماه) توضیح می دهیم.و در ادامه صعود از روی مریخ و سیارات بزرگتر را مورد بررسی قرار می دهیم . همچنین در مجموعه مقاله های سفر به ماه که در فصل “ سفر به ماه “ گرد آوری شده دراین مورد۱۰مقاله منتشر کرده و درمورد ابعاد این پروژه مفصل توضیح دادیم.
۱) تفاوت صعود از ماه و زمین
سرعت فرار از روی ماه بسیارکمتر از زمین می باشد(۲٫۳۸ Km/s)یا (۸۵۶۸ Km/h)که چیزی حدود یک پنجم گرانش زمین می باشد. هرچند این مقدار بسیار کمتر از زمین می باشد ولی هنوز مقدار کمی نیست.نکته دیگر این است که در کره ماه هوا وجود ندارد و این امتیاز بزرگی برای برخواستن از روی ماه می باشدچون قسمت زیادی ازنیروی پیشران موتور موشکی صرف غلبه بر مقاومت هوا می شود . بنابراین برخواستن از روی ماه نیاز به سوخت زیادی (در مقایسه با زمین)ندارد پس مشکل درکجاست؟
۲) تامین سوخت برگشت و افزایش وزن سفینه
موشک ساترن ۵ که فضانوردان آپولو (آپولو ۱۱تا ۱۷- بجز آپولو۱۳) را به ماه برد بزرگترین موشکی بود که تا همین امروز ساخته شده است وزن آن بالغ بر ۳۰۰۰تن و طول آن حدود۱۱۰متر بود و همانگونه که توضیح دادیم بیش از۹۱٪ ازجرم آن را سوخت تشکیل می داد که با حساب کردن وزن بدنه راکت ها کمتر از٪۲ از وزن کل موشک به فضاپیما اختصاص داشت که همین ۲٪ (وزن سفینه و ماه نشین)هم بیش ازنصف آن سوخت برگشت و سوخت مانور در مدار و در روی ماه بود.اگر قرار بود کل سفینه بر روی ماه نشسته و دوباره با سوختی که از زمین حمل کرده بود از روی ماه بلند شود وزن سفینه بشدت افزایش پیدا کرده و متعاقب آن وزن و ابعاد موشک و سوخت موشک بالابرنده هم بسیار زیاد می شد و این ازتکنولوژی آن زمان (و حتی امروزه ) هم بسیار بیشتر بود .
۳)سرانجام چگونه مشکل حل شد؟
بنابر این ایده فرود و برخاستن مستقیم از روی ماه به دلائلی که ذکر شد مورد موافقت قرار نگرفت و طی یک طرح هوشمندانه قرار شد سفینه ای بسیار کوچک و سبک(با نام ماه نشین) با قابلیت حمل فقط دونفر ساخته شود که تا مدار ماه همراه سفینه باشد و در آنجا از سفینه مادرجدا شده و در حالی که در سفینه مادر یک نفر باقی می ماند که در مدار ماه گردش می کند دو نفر در ماه پیاده شده و بعد از گردش و جستجو با ماه نشین ( که سوخت بسیار قدرتمند تر و البته بسیار گرانتری با خود داشته) از مدارماه بلند شده و به ماه نشین ملحق شده و بعد از برگشت فضانوردان به سفینه مادر(سفینه فرماندهی) برای صرفه جوئی در سوخت و کاهش هزینه ها ماه نشین در اعماق فضا رها شده و سه فضانوردبدون ماه نشین بر زمین برگردند.
توضیحات کامل پروژه درمقاله“پروژه آپولو “بخش نهم(۹- فرود و صعود بر روی ماه) داده شده است.همچنین برای مطالعه در مورد نخستین سفر به ماه به مقاله های “درمسیر ماه “ و “ آپولو یازده“ را مطالعه کنید .
شکل شماره ۳ – فرار از جاذبه ماه به کمک سفینه ماه نشین
۵- صعود از گرانش سیارات دیگر
فضاپیمائی که اززمین بلند شده ودریک سفربدون سرنشین و بدون بازگشت( کاوشگر و…سفینه فضائی ) رهسپار اعماق فضا می شود تنها باید برگرانش زمین غلبه کند و همانطور که شرح داده شد انجام این کارچقدر سوخت و هزینه در بردارد در صورتی که سفر سرنشین دار بوده و سفینه قصد بازگشت داشته باشد باید توجه کنیم که سفینه باید سوخت مورد نیاز برای بلند شدن از روی مقصد و بازگشت به زمین را همراه خود داشته باشد و دیدیم که این کار چقدر سخت و پر هزینه بوده که حتی برای فرود و صعود از روی ماه نیز یک چالش محسوب می شود به گونه ای که سازمان های فضائی بعد از پروژه های آپولو هنوز نتوانستند سفر سرنشین داربه ماه ترتیب بدهند.درحالی که کره ماه گرانش و سرعت فراربسیار پائین تر ازسیاراتی دیگر منظومه شمسی(مانند مریخ)دارد .همچنین چون فاقد جو می باشد برخاستن از روی ماه بسیار راحت تر می باشد . پس چگونه می توان سفر رفت و برگشت را به مریخ و سیارات دیگر انجام داد.در اینجا در رابطه با همین موضوع توضیح می دهیم همچنین در مقاله “سفر به فضا“ توضیحات کاملتری در این ارتباط می دهیم .
۱)سفر رفت و برگشت از مریخ
کره مریخ با وجودی که گرانش کمتری نسبت به زمین داشته و همچنین جوی رقیق تری دارد (حدود یکصدم زمین) ولی گرانش و سرعت فراردرمریخ ازکره ماه خیلی بیشتر می باشد(حدود دو برابر بدون درنظر گرفتن مقاومت جو مریخ) بنابر این برخاستن از روی مریخ بسیار مشکلتر از ماه می باشد و دیگر نمی توان به ماه نشینی که روی ماه فرود آمد بسنده کرد بنابراین برای صعود از روی مریخ برای سفر رفت و برگشت باید همانند روی زمین موشک قدرتمندی در مریخ سوار کرده و همراه آن سوخت فراوانی هم حمل کنیم تا با آن موشک از روی مریخ بتوانیم بلند شویم . همین موضوع وزن محموله ارسالی به مریخ را شدبدا افزایش داده و متعاقب آن موشکی که از روی زمین این محموله را حمل می کند بقدری بزرگ و سنگین و پر هزینه می شود(چندین برابر موشک غول پیکر۱۱۰متری و۳۰هزار تنی ساترن ۵) که ساخت آن ازتکنولوژی ماخارج می شود.از این رو سفر رفت و برگشت حتی به سیاره کوچکی همانند مریخ امکان پذیر نمی باشد . و فعلا از تکنولوژی ما خارج است.
۲) سفر بدون بازگشت به مریخ
یک راه سفر به مریخ پروژه سفر بدون بازگشت می باشد . اخیرا یک شرکت خصوصی فضائی به نام “اسپیس ایکس” عنوان کرده حالا که نمی شود سفر رفت و برگشت را به مریخ انجام داد بنابر باید سفر به مریخ سفری یکطرفه باشد و کسانی که قصد سفر به مریخ را دارند باید به مریخ رفته و در آنجا ساکن شده و زندگی کنند از آنجا که مریخ آب و هوای لازم برای زندگی را ندارد لازمه این کار این است که از قبل ربات هائی فرستاده و شهرگ های مسکونی دارای امکانات زندگی ایجاد کرده تا مسافران مریخ بتوانند در آنجا زندگی کرده و برای همیشه ساکن شود با وجودی که همین پروژه هم به اعتقاد بسیاری از کارشناسان غیر عملی و انجام نشدنی می باشد ولی عده بسیار زیاددی ثبت نام کرده اند. توضیحات بیشر در مورد این پروژه و پروژه های مشابه در مقاله “ سفر به فضا “ و همچنین “ مریخ “ بزودی منتشر می شود .
شکل شماره ۴ – نمائی از یک پایگاه تخیلی در آینده در مریخ
شکل شماره ۵ – نمائی از یک شهر تخیلی در آینده در مریخ
۳) سفر رفت و برگشت به سیارات بزرگ
از میان سیارات منظومه شمسی غول های گازی که سطح قابل فرود نداشته و اگر فضاپیمائی بخواهد در روی آن ها فرود بیاید در اعماق جو غلیظ و متراکم آنها متلاشی خواهد شد ناهید هم که همانند زمین می باشد بخاطر دمای بالا و جو متراکم آن امکان فرود نخواهد داشت ولی در صورتی که این سیارات سطحی مناسب برای فرود نیز داشته باشند این فرود بدون بازگشت خواهد بود و فضاپیمائی که روی آنها فرود بیاید امکان بازگشت نخواهد داشت زیرا ساخت موشک و حمل سوختی را که بتواند فضاپیما را از روی این سیاره ها مجددا بلند کرده و به زمین برگرداند با این تکنولوژی امکان پذیر نخواهد بود .
۴) سیارات فراخورشیدی و هوش فرا زمینی
هوش فرا زمینی به موجودات هوشمندی اطلاق می شود که درسیاره ها و دنیاهای دیگری زندگی می کنند. دانش امروز ثابت کره است که هیچ تمدن هوشمندی در منظومه شمسی وجود ندارد ولی کهکشان راه شیری ۴۰۰ میلیارد ستاره دارد و با توجه به شرایط تشکیل حیات و پارامترهای لازم برای شکل گیری هوش فرازمینی دانشمندان حدس می زننددرخوشبینانه ترین حالت یک میلون و در بدبینانه ترین حالت حداقل ۱۰۰۰ تمدن پیشرفته فرا زمینی وجود دارد. درمورد هوش فرا زمینی در مقاله “ هوش فرا زمینی “توضیحات خواهیم داد .
۵) سیارات فرا خورشیدی
سیاره های فرا خورشیدی سیاره هائی هستند که دور ستاره های دیگر در گردشند دانشمندان در حال حاظر نزدیک ۴۰۰۰سیاره فرا خورشیدی کشف کرده اند درحالی که حدس می زنند به طور متوسط به ازاء هر ستاره یک سیاره وجود دارد بنابر این تعداد سیارات فرا خورشیدی درخوشبینانه ترین حالت حدود ۴۰۰میلیارد می تواند باشد ولی فقط تعداد کمی از آنها اندازه ای درحدود زمین داشته و قابل سکونت می باشند با این وجود میلون ها و یا شاید میلیاردها سیاره فرا خورشیدی شبیه زمین وجود داشته که پذیرای حیات فرا زمینی هستند و ممکن است هوش پیشرفته فرا زمینی در آنها شکل گرفته باشد.درمورد سیارات فرا خورشیدی در مقاله های آینده مفصل توضیح خواهیم داد .
شکل شماره ۶ – نمائی فانتزی از سیاره کپلر B22 یکی از سیارات زمین سان میزبان هوش فرازمینی
۶) چرا هوشمندان فرا زمینی نمی توانندبه زمین سفرکنند؟
با این حساب سیارات فرا خورشیدی که اندازه ای درحدود چند برابر زمین داشته باشد(ابر زمین) و پذیرای حیات و هوش فرا زمینی باشند کم نیستند ولی (صرف نظر از داستان های غیر واقعی) تاکنون هیچ مدرک علمی پسند از سفر آنها به زمین بدست نیامده است دانشمندان دلائل بسیاری را در این باره عنوان کرده اند که در مقاله “ هوش فرا زمینی “به آن خواهیم پرداخت ولی یکی از دلائلی که به بحث ما (گریز از سیارات) مربوط می شود این است که این سیارات چندین برابر زمین هستند و گرانش سطحی و سرعت فرار ازسطح آنها بسیار بالا می باشد به علاوه ممکن است منبع ارزان و فراوانی مانند نفت خام نیز نداشته باشند بنابر این حتی اگر هوشمندان این سیاره ها تمدنی قوی تر از تمدن ما داشته باشند به دلیل گرانش قوی سیاره خود هنوز نتوانستند سفرهای فضائی را شروع و ازسیاره خود خارج شوند.
شکل شماره ۷ – موشکی که روی زمین می تواند ۵۰ تن را به سرعت فرار برساند در یک ابر زمین تنها ۵۰ کیلو گرم را می تواند ببرد
۶- ایجاد پایگاه برای فرار از جاذبه زمین و سفر به فضا
ساخت پایگاه در مدار زمین و فرستادن فضاپیما از آن پایگاه به جای روی زمین فوائد بسیار زیادی دارد که اگر به طور کامل عملی شود پیشرفت بسیار بزرگی در صنعت فضانوردی حاصل می شود و حتی سود اقتصادی سرشاری هم می تواند داشته باشد.دراین بخش در مورد ساخت پایگاه برای پرتاب در فضا توضیح می دهیم.
همچنین می توان به ساخت ایستگاه پرتاب در کره ماه و …حتی سیارات دیگر پرداخت . آنچه در این بخش گفته می شود خلاصه ای و فشرده ای است از ساخت پایگاه های فضائی که در مقاله “ سفر به فضا “ به طور کاملتر به این موضوع پرداخته می شود.
۱) ساخت پایگاه در مدار زمین
برای فرار ازگرانش زمین و سفر به فضا ابتدا باید ازجو زمین خارج شدو خروج ازجو زمین هم با مقاومت هوا مواجه می شود.بیشتر از نیمی از توان موشک های ارسالی و هزینه انجام شده صرف غلبه بر مقاومت هوا می شود.بنابراین اولین فایده ساخت پایگاه فضائی برای پرتاب فضاپیماها درمدار زمین به جای روی زمین ، دراین است که درمدار زمین نیاز به غلبه برمقاومت هوا نمی باشد همچنین سرعت فرار درآن ارتفاع کمتر بوده و باسوخت کمتری می توان به سرعت بالاتری دست پیدا کرد همچنین می توان سوخت و قطعات لازم را به مرور از روی زمین به پایگاه حمل کرد و در محل مونتاژ کرد و در هر صورت با کاهش شدید سوخت در موقع پرتاب از مدار زمین (به جای روی زمین) می توان با همان مقدار سوخت به سرعت های بسیار بالاتری دست پیدا کرد و یا با سوخت بسیار کمتر می توان به همان سرعت ها رسیده بنابر این بر سرعت فضاپیماها افزوده شده و هزینه های پرتاب های فضائی بشدت کاهش پیدا می کند.تنها مشکل این کار بجز امور فنی و تکنولوژی هزینه نسبتا گزافی است که صرف ساخت و نگهداری این پایگاه می شود ولی با صرفه جوئی هائی که ناشی از پرتاب از این پایگاه می شود در مدت کوتاهی می توان این هزینه های گزاف را جبران کرد و سود خوبی هم بدست آورد.همچنین همانطور که درقسمت های بعد شرح خواهیم دادبا ساخت و نصب آسانسورفضائی میتوان سوخت و مصالح را با آسانسور به پایگاه منتقل کرد و خود این امر باعث صرف جوئی بیشتر در هزینه ها میشود.
۲) استفاده از آسانسور فضائی برای حمل بار و سوخت و سرنشین
یکی از راه های کاهش هزینه های سفر به فضا ساخت ایستگاه فضائی در مدار زمین می باشد ولی برای حمل بار و سوخت به ایستگاه فضائی باید از همان موشک ها استفاده کرد ولی اگر بتوانیم از وسیله ای مانند آسانسور فضائی استفاده کنیم فقط با یک بار هزینه برای همیشه می توانیم با آسانسور با هزینه خیلی خیلی کمتر هر چقدر خواستیم بار و سوخت و سرنشین و…به ایستگاه برده و در آنجا به فضا پرتاب کنیم . در این صورت راه فضا برای انسان گشوده خواهد شدو بسیاری ازمشکلات فعلی درزمینه فضانوردی برطرف خواهدشد.
شکل شماره ۸ – نمائی فانتزی از آسانسور فضائی
۳) آسانسور فضائی چیست و چگونه کار می کند؟
آسانسور فضایی وسیله‌ای است که برای انتقال ماده از سطح یک جرم آسمانی به فضا طراحی شده‌است. روش کار آسانسور فضائی به این صورت می باشدکه یک ماهواره یزرگ زمین ثابت (۳۶,۰۰۰Km)قرار می دهند چون دوره تناوب این ماهواره دقیقا حرکت وضعی زمین یکسان است ماهواره همیشه در مکان ثابتی بالای زمین می ماند حال ماهواره به اتاقک اسانسور تبدیل می شود و از آنجا کابل آسانسور کشیده شده و یک سر کابل به روی رمین وسر دیگر به مدار زمین می رسد و براحتی می توان از روی زمین هرچه خواستیم فقط با آسانسور به ایستگاه ببریم . مشکل ساخت آسانسور فضائی در این است که کابلی که ۳۶,۰۰۰Km طول داشته باشد بسیار سنگین بوده و هیچ ماده ای نمی تواند تحمل وزن کابل را داشته باشد و کابل زیر فشار وزن خود و بارهائی که حمل می کند شکسته می شود.
شکل شماره ۹ – آسانسور فضائی چگونه کار می کند.
تنها ماده ای که می تواند وزن کابل آسانسور را تحمل کند نانولوله های کربنی میباشد.کابلی به مقطع یک سانتی متر مربع ازاین ماده تحمل وزن ۸۰۰تن را دارد. درحالی که وزن این کابل حدود۶گرم بیشتر نیست . متاسفانه تولید انبوه و فراوان این ماده هنوز عملی نشده است .
شکل شماره ۱۰ – نانو لوله های کربنی
۶) ساخت پایگاه دائمی در ماه
ساختن پایگاه دائمی به منظور سفر یه سیارات و اقمار آنها بسیار مهم می باشد زیرا با توجه به گرانش کم و نبودن جو در ماه می توان فضاپیماهای بزرگی در ماه ساخته و از همانجا عازم نقاط مختلف فضا شدنظر به این که در مقابل زمین برای بلند شدن از روی ماه نیاز به سوخت بسیار کمی می باشد می توان سوخت زیادی در ماه ساخت(وجود مقادیر زیاد آب درماه تایید شده است)و این سوخت سفر رفت وبرگشت به مریخ وکرات دیگر و یا حتی برای پروژه های خروج ازمنظومه شمسی کمک بسیار زیادی به ما بکند زیرا با سوخت فراوان می توان سرعت و شتاب بسیار بیشتری به فضاپیماها داده و بسیاری از پروژه هائی که هم اکنون غیر ممکن می باشد ممکن کرد.(همچنین در نقاط لاگرانژی هم می توان پایگاه ساخت که در مقاله “نقاط لاگرانژی “ به طور مفصل توضیح میدهیم.)
شکل های شماره ۱۱ تا ۱۳ – پایگاه ها و شهرهای در کره ماه در آینده
۷) ایجاد پایگاه در سیارات و جمع آوری سوخت در محل
برای سفر بازگشت پذیر به مریخ و کرات دیگر یک راه این است که قبل از ورود نخستین مسافران به مریخ و یا کره ای دیگر …توسط ربات ها و بعد کارگران فضائی یک پایگاه دائمی ایجاد کرد در این پایگاه مصالح ساخت موشک و فضاپیما را اندک اندک از زمین به آنجا حمل کرده و یا توسط چاپگرهای سه بعدی و روش های دیگر در محل ساخت . برای سوخت هم می توان از منابع آب و یخ موجود در همانجا استفاده کرد و با تجزیه آب سوخت هیدروژن(که هم اکنون هم سوخت بیشتر موشک ها می باشد) و همینطور اکسیژن لازم برای سوزاندن هیدروژن را همانجا تولید کرد و وقتی موشک وفضاپیما و سوخت آماده شدبا همان موشک از سیاره (مریخ و…) بلند شد و به زمین برگشت. همچنین می توان در مریخ خیلی راحت تر از زمین آسانسور فضائی ساخت .
۷- روش های مدرن سفر به فضا
قدر مسلم نه تنها سفر به نقاط مختلف کهکشان راه شیری و سفر به نزدیکترین ستاره با روش های فعلی امکان پذیر نیست (با سرعت فضاپیماهای فعلی سفر به نزدیک ترین ستاره یعنی آلفا قنطوروس بیش از۸۰هزار سال طول می کشد) بلکه سفر سرنشین دار به نقاط مختلف منظومه شمسی و حتی پیاده کردن انسان روی ماه که نسبت به فاصله سیارات منظومه شمسی بسیار نزدیک می باشد با روش های فعلی غیر ممکن و یا بسیار پر هزینه و مشکل می باشد بشر تنها توانسته است کاوشگرها و ربات های مختلف را با هزینه های بسیار گزاف و در مدت های بسیار طولانی به مناطق مختلف منظومه شمسی بفرستد ولی تاکنون هیچ انسانی از مدار ماه فراتر نرفته است و سفر به ماه هم با آن هزینه گزاف و وحشتناک ۵۰سال است تکرارنشده است.این نشان می دهد ما هنوز در اول راه هستیم و وسائل فضائی ما اسباب بازی بیش نیست برای سفر به فضانیازمند وسائل و روش های نوینی هستیم که اگر چه در تئوری روش هائی پیدا شده است ولی در عمل هنوز هیچکدام از این روش ها استفاده نشده است در این بخش به طور مختصر به تعدادی ازاین روش ها اشاره می کنیم و درمقاله “سفربه فضا “ این روش ها را به طور کامل شرح می دهیم.
۱)ستاره آلفا قنطوروس
آلفا قِنطورِس (Alpha Centauri) یا رجل قنطورس (پای اسب‌مرد) یا ظُلمان (شترمرغ‌ها) نام ستاره‌ای است در صورت فلکی قنطورس،این ستاره ۴/۳سال نوری(۰۰۰ر۴۰هزار میلیارد یا چهل هزار تا یک میلیارد کیلومتر) اززمین فاصله دارد که نسبت به ستارگان دیگر کهکشان راه شیری بسیار نزدیک می باشد. درمورد آلفا قنطوروس و ستارگان مهم در مقاله “ ستارگان “ مفصل توضیح می دهیم .
شکل شماره ۱۴ – مجموعه ستارگان دوتائی آلفا قنطوروس از نگاه هابل
۲) سفربا روش های فعلی
روش های فعلی که برای سفر به اقصی نقاط منظومه شمسی استفاده می شود ، عمدتا شامل روش های سوخت شیمیائی می باشدکه برای فرار از گرانش زمین استفاده می شود این روش ها نمی تواند سرعت و شتاب کافی به فضاپیما بدهد از این رو از روش هائی مانند کمک گرانشی (بخصوص کمک گرانشی سیاره مشتری)هم استفاده کرده تا سرعت فضاپیماها را به حداکثر برسانیم(برای مطالعه در موردکمک گرانشی به مقاله“ کمک گرانشی“ مراجعه کنید) به این ترتیب فضاپیمای جونو با سرعت ۲۶۵,۰۰۰ Km/h یا ۷۳٫۶ Km/s فعلا رکورد داراست (جونو فضاپیمای رباتی بوده که به منظور مطالعه مشتری توسط ناسا به فضا پرتاب شد و هم اینک رکورد دار سریعترین فضاپیمائی می باشد که به مدار بیرونی زمین پرتاب شده است)سفر با این فضاپیما به آلفا قِنطورِس حدود ۲۰۰ر۱۷سال طول می کشدکه این مقدارحدودا ۵۷۵ نسل بشر را دربر میگیرد.
نکته : فضاپیمای پارکر با سرعت ۶۹۲,۰۰۰ Km/h یعنی (بیش از۲/۶برابرجونو) ولی باید دقت کنیم که پارکر به سمت خورشید درحرکت بوده و این سرعت تنها به کمک گرانش خورشید عملی شده است و هدف ما خارج کردن فضاپیما از گرانش خورشید و رهسپار شدن به سمت مرزهای خارجی منظومه شمسی می باشد .
شکل شماره ۱۵ – فضاپیمای جونو
نکته : فضاپیمای پارکر با سرعت ۶۹۲,۰۰۰ Km/h یعنی (بیش از۲/۶برابرجونو) ولی باید دقت کنیم که پارکر به سمت خورشید درحرکت بوده و این سرعت تنها به کمک گرانش خورشید عملی شده است و هدف ما خارج کردن فضاپیما از گرانش خورشید و رهسپار شدن به سمت مرزهای خارجی منظومه شمسی می باشد .
۳) پیشرانش یونی
پیشرانه یونی(ion thruster) نام نوعی موتور پیشران می باشد که قرار است به جای موتورهای موشکی که بر پایه سوخت شیمیائی کار می کنند در فضاپیماها به کار گرفته شوند کارائی این نوع موتورها۱۰تا ۱۲درصد بیشتر ازموتورهای شیمیائی متداول میباشد و سوخت بسیار کمتری هم مصرف می کنند این موتورها با استفاده از گاز زنون (یکی از گازهای بی اثر در جدول تناوبی) کار میکند . بزرگترین مزیت آنها در این است که با مصرف سوخت بسیار کمتر می توان سوخت بیشتری همراه فضاپیما برد و در نهایت فضاپیما را به سرعت بالاتری رساند ولی در ماموریت های کوتاه مدت مناسب نیستند چون زمان بسیار زیادی طول می کشدتا به سرعت لازم دست پیدا کنند(با استفاده از این موتورها فضاپیمای اسمارت یک در مدت۱۳ماه به کره ماه رسید در حالی فقط۸۱کیلوگرم سوخت زنون مصرف کرده بود) این روش بسیار بهینه و اقتصادی می باشد درحالی که بهیچ وجه سریع نیست درحالی که برای ماموریت های درازمدت بسیار کار آمد هستند ولی در ماموریت های کوتاه مدت کارائی لازم را ندارند (درنهایت با همین۸۱کیلو گرم سوخت سرعت متوسط فضاپیما را می توان به ۵۶,۰۰۰ Km/h رسانده و در مدت۸۱۰۰۰سال به آلفا قِنطورِس رسید که ۲۷۰۰نسل را شامل می شود.)
شکل شماره ۱۶ – پیشرانش یونی
۴) موتور الکترومغناطیسی (EM)
یکی از روش های جایگزین موتورهای شیمیائی موتوری است به نام“ رانشگر الکترومغناطیسی “ (EMDrive) روش کار این کار به این صورت می باشدکه الکتریسیته تبدیل به امواج ماکرو شده و فوتون های ماکرودرون یک حفره فلزی به صورت ناقص شلیک می شودو به دیوارها ضربه می زندو بازتاب شده و باز ضربه می زند و در نهایت این ضربه ها درجهت یک سطح دایره ای بزرگ نیروی پیشران را ایجاد میکند.نکته مهم این است که در این موتور هیچ جسمی از دستگاه خارج نمی شود بنابراین به اعتقاد بسیاری از دانشمندان امکان ساخت این موتور وجود نداردهیچ سند معتبری هم در باره ساخت این دستگاه وجود ندارد با ساخت این موتور هم حداکثر میتوان به سرعت ۳۸۰,۰۰۰ Km/hدست یافت که با این سرعت سفر به آلفا قِنطورِس۱۲۰۰۰سال طول میکشد .
شکل شماره ۱۷ – موتور الکترومغناطیسی EMDrive
۵) پیشرانش حرارتی و الکتریکی هسته‌ای
سفر به فضا نیازمند انرژی می باشد وبهترین راه برای تامین انرژی استفاده از انرژی هسته ای می باشد . از این رو اگر بتوانیم راکتور هسنه ای را در یک فضاپیما کار گذاشته و از انرژی هسته ای به بهترین نحو استفاده کنیم می توانیم به سرعت های بسیار بالا دسترسی پیدا کنیم . با استفاده از این موتور در مقدار سوخت و هزینه ها صرف جوئی می شود ولی برای رسیدن به سرعت بالا موتور باید چند قرن کار کند و به همین اندازه هم معکوس کار کرده تا شتاب منفی حاصل شده و توقف کند با این وجود سرعت و شتابی که این موتور به سفینه می دهد بقدری زیاد می باشد که می تواند سرعت متوسط فضاپیما را به بیش از ۵/۴ میلون کیلومتر درساعت رسانده و تا آلفا قِنطورِس در کمتر از ۱۰۰۰سال برسد . مشکلات و مسائل فنی زیادی برای ساخت این موتور وجود دارد و تاکنون هم هیچ نمونه ای ساخته و آزمایش نشده است.
۶) انواع موتورهای هسته ای (موتورها با راکتورهسته ای)
موتورهای با راکتور هسته ای به دو گروه تقسیم می شوند که کارکردشان اندکی با هم تفاوت دارد .
۶-۱) پیشرانش حرارتی هسته ای : از واکنش اتم اورانیم ۲۳۵(U235) با دوتریم (D2) (هیدروژن سنگین) گرمای زیادی آزاد شده و این گرما هیدروژن مایع درون مخزنی را به پلاسما تبدیل می کند و این پلاسما با سرعت بسیار زیاد از نازل موشک به بیرون هدایت شده و نیروی پیشران تولید می کند.نیروی پیشرانی که به این ترتیب تولید می شود بسیاربیستر از نیروی پیشرانی است که توسط موتورهای شیمیائی تولید میشود.
۶-۲) پیشرانش الکتریکی هسته ای : در این موتور هم راکتور اتمی گرما تولید می کند ولی از گرمای ایجاد شده برق تولید شده و از جریان برق تولیدشده برای ایجاد نیروی پیشران استفاده می کنند .
شکل شماره ۱۸ – پیشرانش هسته ای
۷) روش های جاه طلبانه
روش هائی که برای سفر به فضا در این بخش تاکنون ذکر شد یا ساخته شده و یا از نظر تئوری انجام آن کاملا عملی بوده و در سال های و ده های آینده ساخته خواهد شد. ولی روش هائی که ذکر می کنیم بسیار جاه طلبانه تر بوده و بسیاری از آنها ممکن است هیچگاه عملیاتی نشود . در اینجا فقط آنها را ذکر کرده و در مقاله “ سفر به فضا “ به طور کاملتری آنها را بررسی خواهیم کرد.
۷-۱) پیشرانش پالس هسته ای : به طور خیلی ساده در این نوع از موتورها فضاپیما تعداد زیادی از کلاهک های اتمی با خود حمل می کند و با رها سازی این کلاهک ها و ایجاد انفجار اتمی موج انفجار را با یک صفحه دریافت کرده و شتاب می گیرد.سرعت موشک در نهایت به ۵۴ میلون کیلومتر درساعت می رسد با این سرعت فضاپیما در ۸۵سال به آلفا قِنطورِس می رسد. فقط هزینه ساخت این موشک حدود ۴۰۰میلیارد دلار میشود .
شکل شماره ۱۹ – پیشرانش پالس هسته‌ای
۷-۲) موشک فیوژن(رمجت هسته ای) : در این موشک هیدروژن از فضای میان ستاره ای جمع آوری شده و آنقدر فشرده می شود تا واکنش همجوشی رخ دهد با استفاده ازاین روش سرعت فضاپیما به سرعت ۱۳۰ میلون کیلومتر در ساعت خواهد رسید در آن صورت ظرف مدت ۳۶ سال می توان به آلفا قِنطورِس رسید .
شکل شماره ۲۰ – موشک فیوژن
۷-۳)بادبان لیزری: دراین سیستم بادبانی بسیار عظیم با قطر۱۰۰۰کیلومتر به فضاپیما متصل شده و از روی زمین با اشعه لیزر به آن نیرو وارد می شود.نیروی وارد شده سرعت فضاپیما را به نصف سرعت نور رسانده (۵۴۰ میلون کیلومتر در ساعت) و در این صورت سفربه آلفا قِنطورِس هشت سال به طول خواهد انجامید .
شکل شماره ۲۱ – بادبان لیزری
۷-۴) روش های دیگر : علاوه بر این روش های دیگری هم مطرح شده که بسیاری از آنها کاملا غیر عملی و یا حداقل تا صدها سال دیگر عملیاتی نخواهد شدمانند:موشک همجوشی(که ازهلیم سه استفاده می کند)، استفاده ازپاد ماده و…موتور وارپ(که بافشرده کردن فضا زمان سریعتر از نور حرکت میکند)
۸- خلاصه مطلب
فرار ازجاذبه زمین و رفتن به آسمان و دستیابی به کرات آسمانی یکی از آرزوهای بشر نخستین و انسان متمدن بوده و هست. ولی جاذبه قدرتمند زمین جلو این آرزو را گرفته بود ولی سرانجام بشر توانست بر موانع غلبه کرده و راه فضا را برای خود باز کرده و ازچنگال جاذبه زمین بگریزد .ولی آیا این آرزو به آسانی و سادگی میسر شد؟ در این مقاله در مورد این موضوع توضیح می دهیم .
۱) فرار از چنگال جاذبه زمین
یک فضاپیما که راهی اعماق فضا می شود نمی تواند بین راه سوختگیری کند زیرا هیچ ایستگاه سوختگیری در فضا وجودندارد بنابر این یک فضاپیما بعدازخروج ازجو زمین و اتمام سوخت اصلی،باید بتواند به سرعت فرار رسیده و بقیه مسیر را فقط می تواند با استفاده از سرعتی که بعد از اتمام سوخت اصلی بدست آورده طی کند.در بخش فرار ازچنگال جاذبه زمین نشان می دهیم فرار از جاذبه زمین بسیار سخت تر از چیزی است که گمان می کنیم .
شکل شماره ۲۲ – فرار از جاذبه زمین سخت تر از چیزی است که فکر می کنیم.
۲) فرار از گرانش ماه
قبل از آن که برنامه سفر انسان به ماه در دستور کار قرار بگیرد دانشمندان باید به یک سوال پاسخ می دادند «سفینه ای که بر روی ماه فرود می آیدچگونه باید از روی ماه بلند شده و برگردد؟ » پاسخ به این سوال ظاهرا خیلی ساده بود «با خودش سوخت برای برگشت بردارد » ولی اگر دقت کنیم مسئله به این سادگی نیست ، ولی چرا؟ مشکل کجاست؟
امروزه با وجودی که سازمان های فضائی بزرگ جهان (ناسا، سازمان فضائی روسیه،اتحادیه اروپا و…چین) سفینه ای بدون سرنشین را در سفری بدون بازگشت بر روی مریخ و…نقاط مختلف می فرستند هنوز سفر رفت و برگشت و فرستادن بشر حتی به ماه یک چالش اساسی در فضانوردی محسوب می شود. بزرگترین مشکل حمل کردن سوخت مورد نیاز برای برگشت می باشد و چالش اصلی همین مطلب است .
در بخش « ۲) فرار از گرانش ماه » درمورد صعود از روی ماه (و کراتی شبیه ماه) توضیح می دهیم.
۳)صعود از گرانش سیارات دیگر
فضاپیمائی که اززمین بلند شده ودریک سفربدون سرنشین و بدون بازگشت ( کاوشگر و…سفینه فضائی) رهسپار اعماق فضا می شود تنها باید برگرانش زمین غلبه کند و همانطور که شرح داده شد انجام این کارچقدر سوخت و هزینه در بردارد در صورتی که سفر سرنشین دار بوده و سفینه قصد بازگشت داشته باشد سفینه نه تنها باید سوخت بلند شدن از زمین را با خود بردارد بلکه باید سوخت مورد نیاز برای بلند شدن از روی مقصد و بازگشت به زمین را همراه خود داشته باشد و دیدیم که این کار چقدر سخت و پر هزینه بوده که حتی برای فرود و صعود از روی ماه(که گرانش کمی داشته و فاقد جو نیز می باشد) نیز یک چالش محسوب می شود . همین مسئله باعث شده سفر رفت و بازگشت به سیارات کوچکی حتی مریخ نیز با تکنولوژی فعلی غیر ممکن باشد.
۴) ایجاد پایگاه برای فرار از جاذبه زمین و سفر به فضا
همانطور که گفته شد امروزه فرستادن کاوشگر و سفینه فضائی از روی زمین مقدار عظیمی سوخت و هزینه در پی دارد یکی از دلائل آن جو بسیار غلیظ زمین می باشد بنابر این یکی از راه های پیش رو برای پائین آوردن هزینه سفر به فضا ساخت پایگاه های فضائی در مدار زمین و نقاط دیگر فضا می باشد .
ساخت پایگاه در مدار زمین و فرستادن فضاپیما از آن پایگاه به جای روی زمین فوائد بسیار زیادی دارد که اگر به طور کامل عملی شود پیشرفت بسیار بزرگی در صنعت فضانوردی حاصل می شود و حتی سود اقتصادی سرشاری هم می تواند داشته باشد.دراین بخش در مورد ساخت پایگاه برای پرتاب در فضا توضیح می دهیم.
همچنین می توان به ساخت ایستگاه پرتاب در کره ماه و …حتی سیارات دیگر پرداخت . آنچه در این بخش گفته می شود خلاصه و فشرده ای است از ساخت پایگاه های فضائی که در مقاله “ سفر به فضا “ به طور کاملتر به این موضوع پرداخته می شود.
۵) روش های مدرن سفر به فضا
قدر مسلم نه تنها سفر به نقاط مختلف کهکشان راه شیری و سفر به نزدیکترین ستاره با روش های فعلی امکان پذیر نیست (با سرعت فضاپیماهای فعلی سفر به نزدیک ترین ستاره یعنی آلفا قنطوروس بیش از۸۰هزار سال طول می کشد) بلکه سفر سرنشین دار به نقاط مختلف منظومه شمسی و حتی پیاده کردن انسان روی ماه که نسبت به فاصله سیارات منظومه شمسی بسیار نزدیک می باشد با روش های فعلی غیر ممکن و یا بسیار پرهزینه و مشکل می باشد بشر تنها توانسته است کاوشگرها و ربات های مختلف را با هزینه های بسیار گزاف و در مدت های بسیار طولانی به مناطق مختلف منظومه شمسی بفرستد ولی تاکنون هیچ انسانی از مدار ماه فراتر نرفته است و سفر به ماه هم با آن هزینه گزاف و وحشتناک بیش از۵۰ سال است ( به سال ۲۰۲۰میلادی) تکرارنشده است.
این نشان می دهد ما هنوز در اول راه هستیم و وسائل فضائی ما اسباب بازی بیش نیست برای سفر به فضانیازمند وسائل و روش های نوینی هستیم که اگر چه در تئوری روش هائی پیدا شده است ولی در عمل هنوز هیچکدام ازاین روش ها استفاده نشده است دربخش (۵-روش های مدرن سفر به فضا)به طور مختصر به تعدادی ازاین روش ها اشاره می کنیم و درمقاله “سفربه فضا “ این روش ها را به طور کامل شرح میدهیم.
شکل های شماره ۲۳ و ۲۴ – سفینه های فضائی آینده
برای مطالعه سایر مقاله های نجومی روی شکل زیر کلیک کنید.
برای مطالعه مقاله های روانشناسی اینجا را کلیک کنید .
عکس های طبیعت, طبیعت خوانسار , شکوفه های بهاری , گلستان کوه ,دانلود آلبوم های کامل بهترین و زیباترین عکس ها ,آلبوم هائی با صدها عکس کیفیت بالا , در هیچ کجای اینترنت این عکسها را پیدا نمیکنید , عکس هابدون استفاده از تکنیک های فتوشاپ تهیه شده , کاملا طبیعی
برای آموزش کامل و حرفه ای گوگل مپ روی شکل زیر کلیک کنید
۱) هر گونه اظهار نظر را در فرم اظهار نظر کاربران وارد کنید .
۲) نظرات بعد از تایید مدیریت نشان داده می شود .
۳) با انتقادات و پیشنهادات سازنده خود ما را هرچه بیشتر همراهی کنید . مدیریت از انتقادات و پیشنهادات سازنده شما استقبال میکند .
۴) نوشته های قرمز پر رنگ ارجاع به لینک هستند که هنوز لینک آنها قرار داده نشده است ( هنوز صفحه آنها منتشر نشده است )
۵) نوشته های آبی پر رنگ ارجاع به لینک هستند که لینک آنها قرار داده شده است ( صفحه آنها منتشر شده است )
۶) هرگونه بهره برداری : کپی تمام و یا قسمتی از مطالب این سایت بدون ارجاع منبع آن ممنوع می باشد .
۷) تکثیر فایل های Pdf با ذکر منبع آزاد ولی فروش آن تحت هر عنوان و با ذکر منبع هم ممنوع می باشد.
