مفاهیم پرتاب ماهواره ها از ابتدا تا انتها

[sayed mojtaba]

جلسه نخست، فضا، فضانورد و فضاپیما

در اولین جلسه آموزش مفاهیم فضایی به معرفی سه مفهوم بسیار مهم علوم فضایی یعنی فضا، فضانورد و فضا پیما می پردازیم. فضا کجاست؟ به فضاي آنسوي جو زمين (اتمسفر)، كه محيط عملكردي براي ماهواره ها و فضاپيماها است فضا (Space) می­گویند. تعريف دقيق و حقوقي از مرز فضا وجود ندارد اما بطور عرفي فضا به هر آنچه كه در بالاي ارتفاع 100 تا 110 كيلومتري سطح درياهاي آزاد سياره زمين قراردارد اطلاق مي­گردد. حركت مداري در پايين تر از اين ارتفاع به دليل وجود نيروي پسا (drag) ناشي از هوا عملا امكانپذير نيست. فضاي بيروني (Outer space) نیز كه به اختصار فضا نيز ناميده مي‌شود، به ناحيه­‌ اي به نسبت خالي از جهان اطلاق مي‌گردد كه پس از لايه­ ي جوِ اجرام سماوي و کرات قرار دارد. بنابراين اگر در ماه زندگي كنيم، پا در ماه و سر در فضا داريم چون اين جرم سماوي فاقد جو است ولي شرايط در زمين تفاوت دارد و براي رسيدن به فضا بايد كيلومترها از سطح اين کره دور شويم و بالاتر رويم. در يك تقسيم‌بندي كلي مي‌توان جهان هستي را به سه منطقه­ ي فضاي خاكي، فضاي جوي و فضاي بيروني تقسيم كرد. فضاي خاكي بخشي از جهان را تشكيل مي‌دهد كه مولكول­هاي جامد با گرد آمدن در كنار هم جرمي سماوي را تشكيل داده باشند (همانند سطح کره زمين). فضاي جوي قسمتي از دنيا است كه چگالي مولكول­هاي گاز در آن به قدري است كه نمي‌توان آن فضا را تهي فرض كرد (همانند اتمسفر زمين، ونوس، مريخ يا قسمت اعظم سياره‌هايي همانند مشتري، كيوان و اورانوس). ولي فضاي بيروني ناحيه‌اي است كه برخلاف تصور عامه­ ي مردم، خالي و تهي نيست؛ بلكه چگالي مواد در اين ناحيه بسيار اندك است. در فضاي بيروني غالباً گاز هيدروژن، يون­ها، ذرات تشكيل دهنده­ ي اتم (الكترونها و پروتون ها) و گاهي اوقات غبارها و پس­ماند­هاي فضايي يافت مي‌شود اما ميزان اين مواد در گستره­ ي عظيم اين منطقه آنقدر كم است كه مي‌توان به نسبتِ فضاي خاكي و يا جوي، آن را تهي فرض كرد. زمين بخشي از جهان است كه هر سه فضا را در خود دارد؛ مرز بين فضاي خاكي و فضاي جوي آن كاملاً مشخص است؛ ولي مرز مشخصي بين فضاي جوي و فضاي بيروني وجود ندارد. جو زمين با افزايش ارتفاع رقيق مي‌شود و به تدريج جاي خود را به فضاي بيروني مي‌دهد. از اين رو مرزي مجازي براي گذر از فضاي جوي به فضاي بيروني تعريف شده است. با اين حال با توجه به كاربردها و نگاه‌هاي گوناگون، چندين مرز به وجود آمده است. فضاي بيروني خود شامل تقسيمات فراواني است؛ بخشي از فضاي بيروني كه در داخل منظومه شمسي قرار دارد را فضاي بين سياره‌اي مي‌نامند و با گذر از هليوپاوس، مرز منظومه شمسي، جايي­كه بادهاي خورشيدي با بادهاي ستاره‌اي كهكشان راه‌شيري برخورد مي‌كنند، وارد قسمتي از فضاي بيروني مي‌شويم كه به آن فضاي بين ستاره‌اي مي‌گويند. در گام بعدي با گذر از مرز كهكشان راه شيري وارد ناحيه­ ي بسيار جديد و شگفت‌انگيزي مي‌شويم كه از آن با فضاي بين كهكشاني ياد مي‌شود. بودن و ماندن در فضاي بيروني ناگواري­هاي بي‌شماري براي موجودات زنده به همراه دارد. نخستين و مهم­ترين ناگواري براي نوعي از زندگي كه ما مي‌شناسيم، عدم وجود اكسيژن است. بشر براي بقا به اكسيژن جو احتياج مبرم دارد و تنها 7 دقيقه نبود اكسيژن را تحمل مي‌كند. ناگواري دوم مربوط به فشار بسيار اندك هوا است؛ كه مي‌توان آن را صفر فرض كرد. بدن انسان بعد از سال­ها بودن در شرايط زمين خود را با فشار يك اتمسفري جو زمين مطابقت داده است و به همين دليل ما فشار داخلي معادل يك اتمسفر در بدن خود داريم تا همچون يك قوطي خالي در اثر فشار جو زمين له نشويم. در شرايط خلاء اين فشار داخلي باعث دردسر خواهد شد. البته موجود زنده‌اي كه شرايط خلاء را تجربه مي‌كند در اثر فشار داخلي دچاز از هم‌پاشيدگي نخواهد شد اما رويداد­هاي ناگوار ديگري برايش روي خواهد داد. براي مثال آب در اندام سطحي مانند چشم­ها و پوست شروع به جوشيدن و تبخير مي‌كند، مويرگ­ها در اثر فشار داخلي پاره خواهند شد و مرگ دردناكي در انتظار وي خواهد بود. فضانورد کیست؟ شخصي که براي ماموريت فضايي به فضا فرستاده مي­شود را فضانورد می­نامند. پیش از پرواز شاتل فضايي، اين واژه فقط به کساني گفته مي­شد که صرفا براي ماموريت­هاي فضايي تربيت مي­شدند و تنها تخصص آنها فضانوردي بود. اما امروزه اين عنوان به کساني با تخصص­هاي متفاوت که در يک پرواز فضايي شرکت مي­کنند گفته مي­شود. در واقع فضانوردان امروزي مي­توانند تخصص­هاي ديگري داشته باشند اما با آموزش­هاي لازم به فضا بروند. البته هنوز هم نيروهايي منحصرا به قصد فضانوردي و شرکت در ماموريت­هاي فضايي تربيت مي­شوند. بنا به تعریف فضا نیز می­توان گفت که فضانورد کسی است که از ارتفاع حدود 100 کیلومتری زمین فراتر رود. فضاپیما چیست؟ هر وسيله اي كه توانایی پرواز در محيط فضا را داشته باشد را فضاپیما می­گویند. يك فضاپيما حداقل شامل سه زيرسامانه است: پيشرانش و كنترل وضعيت، تامين توان و محموله (بار مفید) فضاپیما ها در یک تقسیم بندی کلی به دو دسته تقسیم می­شوند: فضاپیماهای سرنشین دار فضاپیماهای بدون سرنشین لازم به ذکر است که ماهواره­ها، ایستگاه­های فضایی، وسایل پرتابی فضایی (همانند شاتل­ها) فضاپیما به حساب می­آیند.