ورود به فضا و خروج از فضا

آپولو: ماموریت به ماه

آپولو: ماموریت به ماه 

ترجمه: لنا سجادیفر

----------------------------------------------------------------------

آپولو: ماموریت به ماه

سفر به ماه سرلوحه برنامه های فضایی در دهه هفتاد بود. در سال 1961، رئیس جمهور جان کندی ( John F. Kennedy ) در بیانیه ای در کنگره امریکا اعلام کرد، ایالات متحده خود را ملزم می داند که تا قبل از پایان دهه 70 میلادی ماموریت فرستادن انسان به ماه و بازگشت آن به زمین را به انجام رساند.  این هدف به منظور نمایش قدرت علمی، فنی، مدیریتی و پیشگامی سیاسی ایالات متحده به انجام رسید.

ناسا طرح های زیادی را برای این ماموریت مورد بررسی قرار داد. سرانجام طرح پیشنهادی به عنوان " lunar-orbit rendezvous " یا "وعده گاه ماه گرد" انتخاب شد. یک فضاپیما می توانست 3 فضانورد را بر مداری به دور ماه ببرد. دو تن از سرنشینان می توانستند در سطح ماه فرود آیند.

فضاپیما از سه بخش اصلی تشکیل می شد: بخش فرمان ( CM )، بخش فنی ( SM ) و بخش قمری ( LM ) که به این بخش، بخش گردش در ماه ( LEM ) نیز می گفتند. قسمت مخروطی شکل CM" " مرکز اصلی کنترل بود. درقسمت "SM" سوخت، اکسیژن، آب، سیستم تامین برق و سیستم خروجی سوخت قرار می گرفت. دو بخش CM و SM می توانستند در کل ماموریت به هم وصل باشند. به مجموع این دو بخش CSM گفته می شد.

تنها بخش " LM " می توانست در ماه فرود آید. این قسمت از دو بخش تشکیل می شد: بخش کاهش ارتفاع یا فرود و بخش افزایش ارتفاع. هر دو بخش در هنگام فرود به هم متصل بودند ولی به هنگام بازگشت از ماه تنها بخش افزایش ارتفاع آن از ماه خارج شد.

شتاب دهنده " Saturn 5 " فضاپیما را به سمت ماه از زمین جدا کرد. زمانیکه فضاپیما به ماه نزدیک شد راکت هایی در قسمت SM مسیر آن را تنظیم کردند و فضاپیما در مداری دور ماه قرار گرفت. در هنگام گردش فضاپیما قسمت LM می توانست از قسمت CSM به همراه دو سرنشین جدا شود. پس از تکمیل ماموریت دو فضانورد در سطح کره ماه، بخش افزایش ارتفاع LM از بخش دیگر جدا شده و پس از جدا شدن ازسطح ماه به CSM پیوست.

پس از بازگشت فضانوردان وارد قسمت CM شدند و قسمت LM در همان جا از فضاپیما جدا شد و تنها قسمت CSM به سمت زمین بازگشت. هنگامیکه فضاپیما به زمین نزدیک شد، قسمت CM از SM جدا شده و سرانجام در اقیانوس فرود آمد.

ماموریت " Lunar-orbit rendezvous " کامل و نسبتا اقتصادی بود. در این ماموریت به دلیل فرود تنها قسمت کوچکی از فضاپیما در ماه و بلند شدن تنها یک بخش از LM از سطح ماه صرفه جویی بسیار زیادی در مصرف سوخت صورت گرفت.

آماده سازی

 در تاریخ 27 ژانویه 1967حادثه ای غمناک در هنگام پرواز آزمایشی "آپولو" درمداری نزدیک به زمین رخ داد. یک جرقه آتش در قسمت CM منجر به کشته شدن فضانوردان "گریسام"، "وایت" و راجر چافی ( Roger B. Chaffee ) شد. احتمالا وجود نقص درجریان برق باعث ایجاد جرقه شد و وجود اکسیژن خالص در CM باعث آتش سوزی شدید در این قسمت گردید.

چند ماه بعد، در برنامه فضایی شوروی نیز حادثه ای ناگوار به وقوع پیوست. کپسول "سویوز1" با خلبانی ولادمیر کمارف ( Vladimir Komarov ) ارسال شد. قرار بود این کپسول به فضاپیمای باسرنشینی که پس از آن به فضا ارسال می شد متصل شود اما "سویوز1" با مشکل مواجه شد و فضاپیمای دوم هرگز ارسال نشد. مرکز کنترل به "سایوز1" دستور بازگشت به زمین صادر کرد ولی نقص مربوط به پاراشوت (چتر) باعث سقوط و کشته شدن کامارف گردید.

در مدت زمانیکه قسمت  CSM آپولو و کپسول سایوز تحت طراحی مجدد بودند، آزمایشات مربوط به سفرهای بدون سرنشین طبق برنامه صورت گرفت. ایالات متحده در تاریخ 9 نوامبر 1967، اولین شتابگر "ساتورن5" را با موفقیت کامل ارسال نمود. در اوایل 1968، یک LM به مدار ارسال گردید و در آنجا موتورهای خود را آزمایش نمود. فضاگردهای سویوز نیز در سال 1967 و 1968 به طور اتوماتیک به مدار پیوستند.

گردش دور ماه

در اواخر 1968، ایالات متحده قسمت CSM آپولو را بازسازی کرد. ولی قسمت قمری از زمانبندی عقب افتاد.

مقامات ناسا از آمادگی شوروی برای یک پرواز با سرنشین به ماه با خبر بودند. برای پیشی گرفتن از شوروی، ناسا تصمیم به اجرای یک ماموریت با سرنشین به مدار ماه ، بدون داشتن LM گرفت. در این ماموریت، امکان ایجاد برقراری ارتباط و نقل و انتقال در سطح ماه آزمایش گردید.

"آپولو8"  نخستین سفر با سرنشین به ماه بود که از مرکز فضایی کندی نزدیک کاناورال در فلوریدا، در تاریخ 21 دسامبر 1968 آغاز شد. صدها هزار نفر جمعیت در نزدیکی سواحل افراد جمع شده بودند تا پرواز این فضاپیما را از نزدیک تماشا کنند. فضانوردان عبارت بودند از "بورمن"، "لاول" و ویلیام اندرز ( William A. Anders ). بعد از سه روز افراد موتور SM را روشن کردند و مسیر را به سمت مدار ماه تغییر دادند. آنها به مشاهده و عکسبرداری از ماه پرداختند و سپس به زمین بازگشتند. " آپولو8" در 27 دسامبر با امنیت کامل در اقیانوس آرام نزدیک هاوایی فرود آمد.

دو پرواز آزمایشی برای حصول اطمینان از امنیت و کارایی قسمت قمری انجام گرفت. LM در مداری نزدیک به زمین توسط فضانورد " آپولو9" و در مدار ماه توسط افراد " آپولو10" آزمایش شد.

فرود در ماه

" آپولو11" اولین فضاپیمای باسرنشین برای فرود افراد به ماه بود. در تاریخ 16 جولای 1969، به همراه سه فضانورد "نیل آرمسترانگ"، "باز آلدرین" و مایکل کولینز( Michael Collins ) ارسال شد.

دو بخش اول راکت "ساتورن5" فضاپیما را تا ارتفاع 185 کیلومتری (115 مایل) و به سرعت 24800 کیلومتر(15400 مایل) در ساعت، حداقل سرعت مداری، رساند. سپس بخش سوم راکت روشن شد و فضاپیما به سرعت مناسب رسید. این موتور با رسیدن فضاپیما به مدار خاموش شد. فضانوردان فضاپیما و مسیر آ ن در جهت ماه را بررسی کردند. موتور سوم یک مرتبه دیگر روشن شد تا سرعت فضاپیما به شتاب 39100 کیلومتر(24300 مایل) در ساعت برسد. در مسیر ماه، افراد CSM را از راکت ساتورن جدا کردند. آنها سپس CSM را چرخانده و به LM که هنوز به ساتورن وصل بود متصل نمودند و سرانجام "آپولو11" از ساتورن جدا شد.

برای سه روز "آپولو11" به سمت ماه حرکت کرد. هرچه فضاپیما بیشتر از زمین دور می شد کشش نیروی گرانش آن ضعیف تر می شد ولی گرانش زمین همچنان بر فضاپیما تاثیر می گذاشت و منجر به کاهش سرعت آن می شد. زمانیکه فضاپیما در فاصله 346000 کیلومتری (215000 مایل) از زمین قرار داشت سرعت آن به 3200 کیلومتر (2000 مایل) کاهش پیدا کرده بود. اما سپس گرانش ماه از گرانش زمین قوی تر شد و سرعت فضاپیما مجددا افزایش یافت.

"آپولو11" در نظر داشت مستقیما از پشت ماه عبور کند. سرعت آن به دلیل گرانش ضعیف ماه بسیار زیاد بود. یک راکت کمک کرد تا مسیر آن به سمت مداری پایین تر تغییر نماید.

در این هنگام در مدار ماه، آرمسترانگ و آلدرین LM را از CSM جدا کردند. آنها بخش مربوط به فرود LM را روشن کردند و به این صورت مانور فرود بر ماه آغاز شد. آنها از راکت های LM برای کاهش سرعت هنگام فرود استفاده کردند. کولینز در CSM ماند.

فضانوردان برای کمک به مرکز کنترل در تشخیص تماس های صوتی از هر دو قسمت فضاپیما، نام بخش CSM  را کلمبیا و نام بخش LM را ایگل (عقاب) گذاشته بودند.

رایانه قسمت LM ، مانور فرود را کنترل می کرد با این قابلیت که در هنگام ضروری افراد می توانستند از این رایانه برای کنترل مواردی دیگر استفاده نمایند. در آخرین مراحل فرود، آرمسترانگ از پنجره بیرون را نگاه کرد و سطح فرود را انتخاب نمود. از پایه های فرود LM ابزاری خارج گردید که با رسیدن به فاصله یک و نیم متری سطح ماه علائمی ارسال می نمود. موتور در این هنگام خاموش شد و LM در قسمتی که دریای "ترانکوئیلیتی " یا دریای آرامش نام گرفت، در تاریخ 20 جولای 1969،  فرود آمد. آلدرین گزارش موقعیت تجهیزات را مخابره می نمود. و دقایقی بعد آرمسترانگ جمله مشهور خود را مخابره نمود: " هوستون، اینجا ' پایگاه آرامش ' ( Tranquility Base )، ' ایگل ' فرود آمد."

کاوش در ماه

به محض فرود LM ، فضانوردان به بررسی کامل کلیه تجهیزات، برای پیدا کردن آسیب های احتمالی در اثر فرود، مشغول شدند. آنها سپس خود را برای بیرون رفتن آماده کردند.

آرمسترانگ و آلدرین لباس فضایی خود را در حین فرود پوشیده بودند. آنها لوله های هوا را از منبع تامین به کوله پشتی های خود بردند، 

سپس هوای داخل کابین را خارج کردند و دریچه کوچک پائین پنجره را باز نمودند. اول آرمسترانگ و سپس آلدرین از دریچه به بیرون خزیدند.  آنها نردبانی را که به یکی از پایه های LM نصب بود تا صفحه بزرگ انتهای پایه بیرون آوردند.

یک دوربین تلوزیونی که به بدنه LM نصب شده بود تصاویر مات و نا مشخصی را به زمین ارسال می کرد. آرمسترانگ بر روی ماه قدم گذاشت و گفت: این یک قدم کوچک برای یک مرد، یک گام بزرگ برای بشریت است. بیشتر بینندگان تلوزیون در این لحظه به دلیل نارسا بودن صدا عبارت "یک مرد" در جمله را "انسان" شنیده بودند. {اخیرا با استفاده از نرم افزار های دقیق صوتی و بررسی این جمله آرمسترانگ معلوم شد که جمله وی با عبارت "یک مرد" بیان شده است.}

برای فضانوردان مشکلی در ارتباط با گرانش ضعیف ماه پیش نیامد. آنها سنگ ها و نمونه های خاک را پیدا کردند و قبل از برداشتن آنها از موقعیتشان عکاسی کردند. فضانوردان همچنین تجهیزات علمی اتوماتیکی را  در روی ماه نصب کردند. در ضمن در حین گردش CSM ، کولینز مشاهدات علمی زیادی را پیش برد و عکاسی نمود.

بازگشت به زمین

بخش کاهش سرعت LM به هنگام بلند شدن و بازگشتن از سطح ماه نقش صفحه پرتاب را ایفا نمود. برای سبک شدن فضاپیما، افراد هیچ یک از تجهیزات اضافه خود از جمله کوله پشتی و دوربین ها را همراه نیاودرند. قسمت بالابرنده LM در مدار به بخش CSM متصل شد. فضانوردان نمونه ها و فیلم ها را به داخل CSM برده سپس LM را رها کردند. افراد راکت هایی را که در CSM کار گذاشته شده بود به منظور خارج شدن از مدار ماه روشن نمودن و به سمت زمین تغییر جهت دادند.

قسمت CM در 24 جولای در اقیانوس آرام فرود آمد. ناسا بلافاصله نمونه ها، فضانوردان و همه تجهیزاتی را به قرنطینه منتقل نمود. هدف از قرنطینه که برای فضانوردان 17 روز به طول انجامید شناسایی باکتری و یا مواد مضری بود که احتمالا از ماه به زمین منتقل شده بودند. هیچ چیز زیانباری یافت نشد.

دومین سفر به ماه نیز مانند نخستین سفر موفقیت آمیز بود. "آپولو12" در تاریخ 19 نوامبر 1969 با موفقیت در ماه فرود آمد. فضانوردان چارلز کوندرا ( Conrad Charles ) و الن ( Alan L ) نمونه هایی برای مطالعه با خود به زمین آوردند.

پرواز "آپولو13"

این پرواز که به منظور انجام سومین فرود درماه صورت گرفت، با سختی به پایان رسید. این پرواز از تاریخ 11 آپریل تا 17 آپریل 1970، به ماموریتی برای نجات جان سه فضانورد جیمز لاول، فرد هایز ( Fred W. Haise ) و جان سویگرت ( John L. Swigert )تبدیل شد.

هنگام رسیدن فضاپیما به ماه، یکی از دو تانک اکسیژن در قسمت SM منفجر شد. این انفجار باعث از بین رفتن تانک دیگر نیز شد. این تانک ها هم برای تنفس اکسیژن و هم برای سوخت قسمت های برقی سیستم های CM و SM به کار می رفتند. دقایقی بعد سویگرت گزارش داد " ما با مشکل مواجه شدیم".

پس از انفجار، مرکز کنترل پرواز در هوستون سریعا متوجه شد که فضانوردان احتمالا اکسیژن کافی برای بازگشت به زمین ندارند. آنها فورا دستور روشن نمودن و به کار انداختن LM که هنوز به CSM متصل بود را صادر نمودند. افراد سپس CSM را به منظور حفظ نیروی برق لازم برای بازگشت به زمین خاموش کردند. مخازن اکسیژن و تامین برق LM از CSM جدا بود ولی این قسمت از فضاپیما برای سه نفر طراحی نشده بود. فضانوردان از حداقل انرژی لازم برای سه روز سفر خود در بازگشت به زمین استفاده کردند و هر سه آنها به سلامت به زمین بازگشتند.

فرودهای دیگر در ماه

فضانوردان ماموریت های "آپولو" شش فرود در ماه را بین سالهای 1969 تا 1972 انجام دادند. در هر ماموریت تجهیزات فراوانی به ماه برده می شد که معمولا شامل یک لرزه نگار(وسیله ای برای شناسایی و ثبت زلزله و دیگر حرکات کوچک در سطح ماه ) نیز بود.

سفرهای آپولو نمایانگر پیشگامی ایالات متحده درعرصه تکنولوژی و پیروزی بلا منازع امریکا در نبرد فضایی بود. آپولو اطلاعات علمی منحصر به فردی را در اختیار ما گذارد. این اطلاعات به دانشمندان کمک کرد تا به مطالعه دقیق تر و تکمیل تر منشا حضور ماه و سیارات داخلی منظومه شمسی بپردازند. ضمنا برنامه های آپولو صدها بخش از صنایع و گروه های تحقیقاتی را بر آن داشت تا ابزار و تکنیک هایی را پدید آورند که بعدها در عرصه های دیگر نیز به کار گرفته شدند. برای مثال میکروالکترونیک و تجهیزات کنترل از راه دور پزشکی در راستای اهداف برنامه های آپولو ساخته شدند. این دستاوردها، ایالات متحده را از نظر اقتصادی بسیار غنی کرد. از همه اینها مهمتر تحریک تصورات و رشد آگاهی مردم از زمین و جایگاه آن در کائنات بود.

Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc.http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550 .

ترجمه: لنا سجادیفر

اقامت در فضا

ترجمه: لنا سجادیفر

 ----------------------------------------------------------------------

 انسان برای سفر به ماه و یا گردش در مدار زمین باید مدتی در فضا زندگی کند. شرایط در آنجا با شرایط روی زمین بسیار زیاد متفاوت است. در فضا هوا وجود ندارد. دمای محیط بینهایت سرد و یا بینهایت گرم است. پرتوهای مضر خورشیدی در همه جا وجود دارند. وجود ذرات بسیار گوناگون نیز مخاطره آفرینند. برای مثال ذرات کوچکی به نام میکرومتروید (micrometeoroid) با سرعت بسیار زیاد به فضاپیما برخورد می کنند و برای آن تهدید به حساب می آیند. همینطور زباله های فضایی باقی مانده از ماموریت های فضایی پیشین ممکن است که به فضاپیماها آسیب وارد کنند. در زمین، اتمسفر مانند یک صفحه عایق طبیعی ما را از بسیاری از این خطرها محفوظ می کند. اما در فضا، فضانوردان و تجهیزات نیاز به سیستم های حفاظتی دارند. آنها همینطور می باید واکنش های فیزیکی ناشی از سفر در فضا را تحمل نمایند و خود را در مقابل فشارهای بسیار زیاد موقع پرتاب به فضا و بازگشت به زمین حفظ کنند. به نیازهای اولیه فضانوردان نیز باید توجه شود. این نیازها شامل تنفس، خوردن و آشامیدن، تحمل بی وزنی و خوابیدن می باشند. محافظت در برابر خطرهای فضا مهندسین و متخصصان پزشکی فضا درصد زیادی از عوارض ناشی از خطرهای موجود در فضا را حذف نموده و یا کاهش داده اند. فضاپیماها معمولا از دو لایه پوششی برای مقابله با برخوردها بهره می برند. اگر ذره ای از لایه اول نفوذ کند نمی تواند از لایه داخلی نیز عبور نماید. فضانوردان به شیوه های مختلفی در برابر اشعات موجود محافظت می شوند. ماموریت های گردش در مدار زمین در مناطق محافظت شده طبیعی مانند میدان مغناطیسی زمین انجام می گیرد. فیلتر های مخصوصی بر روی شیشه های فضاپیما به منظور محافظت در برابر اشعه ماورا بنفش نصب می گردد. همینطور گروه فضانوردان باید از گرمای بسیار شدید هنگام خارج شدن از زمین و بازگشت به آن محفوظ بمانند. فضاپیما یک عایق گرمای قوی برای تحمل درجه حرارت بالا و یک سازه بسیار مستحکم برای تحمل فشار هنگام سرعت گرفتن و پرتاب، نیاز دارد. ضمنا فضانوردان در شرایطی که جریان خون از سر به پاهایشان کشیده نمی شود باید در موقعیت مناسبی باشند. در این حالت آنها دچار سرگیجه یا بیهوشی می شوند. در داخل یک فضاپیما به خاطر وجود وسایل الکتریکی و گرمای بدن افراد دما افزایش می یابد. یک سری تجهیزات با عنوان کنترل دما گرمای فضاپیما را تنظیم می کنند. این تجهیزات جریان گرم شده درمحیط کابین را به بخش صفحه های رادیاتور پمپاژ می کنند. در آنجا حرارت اضافه به فضا تخلیه می گردد. جریان خنک نیز به داخل کابین پمپاژ می شود. بی وزنی در مدارهای حول زمین، فضاپیماها و هر آنچه که درون آنها است شرایطی را تجربه می کنند که به آن بی وزنی می گویند. فضاپیما و چیزهای داخل آن به خاطر این بی وزنی به صورت معلق در می آیند. اصطلاح بی وزنی از نظر فنی اصطلاحی اشتباه است. فضانوردی داخل شاتل عکس از ناسا گرانش در مدار تنها مقداری از گرانش بر روی زمین کمتر است. فضاپیما و محتویات داخل آن دائما در حال سقوط به سمت زمین می باشند. اما به دلیل سرعت بسیار زیاد فضاپیما، انحنای سطح زمین مانع از کاهش ارتفاع می شود. به نظر می رسد این سقوط دائم وزن همه محتویات فضاپیما را از بین برده است. به این دلیل به چنین شرایطی بی وزنی می گویند. بی وزنی تاثیرات زیادی هم بر روی انسان و هم بر روی تجهیزات می گذارد. برای مثال سوخت از مخازن گذر نمی کند بنابراین لازم است با فشار زیاد گاز جابجا شود. هوای گرم به سمت بالا نمی رود بنابراین گردش هوا با فن انجام می گیرد. ذرات غبار و قطرات آب در کابین معلقند و تنها بر روی فیلترهای فن نشست می کنند. سیستم بدن انسان در برابر شرایط بی وزنی به طرق مختلف واکنش نشان می دهد. در روزهای نخست ماموریت، حدود نیمی از مسافران دچار حالت تهوع و در بعضی شرایط دچار استفراغ می شوند. بیشتر متخصصان بر این باورند که این فضازدگی که به آن همرفت یا سندرم سازگاری با فضا می گویند ناشی از واکنش طبیعی بدن به شرایط بی وزنی است. داروهای خاصی به پیشگیری از پیشرفت عوارض سندرم سازگاری با فضا کمک می کند. این شرایط به طور کلی پس از چند روز از بین می روند. بی وزنی همچنین منجر به اختلال در حفظ تعادل بدن، به خاطر تاثیر در ساز و کار گوش میانی و جلوگیری از تشخیص جهت، می شود. پس از چند روز در فضا، سیستم تعادل نسبت به همه سیگنال های هدایتی بی اعتنا می شود. پس از بازگشت فضانورد به زمین این اختلال به زودی بر طرف می شود. بعد از چند روز یا چند هفته بدن فضانورد دچار بی حسی می شود. در این دوره ماهیچه ها به دلیل کم کاری ضعیف می شوند و رگهای قلب و خون دچار تنبلی می شوند. تمرینهای ورزشی خاص به پیشگیری از این حالت کمک می کنند. مسافرین فضا تمرینات فیزیکی مانند دویدن، دوچرخه ثابت و ... را انجام می دهند. پس از چندین ماه در فضا، مرحله ای به نام کمبود مواد معدنی یا demineralization استخوانها را ضعیف می کند. بیشتر پزشکان بر این باورند که این کمبود به دلیل وجود نداشتن فشار بر روی اسکلت بدن به دلیل شرایط بی وزنی ایجاد می شود. تجربیات کیهان نوردان شوروی که مدت زیادی در مدار دور زمین به سر بردند نشان می دهد که انجام برخی ورزشهای قدرتی و داشتن یک رژیم غذایی مشخص می تواند این عارضه را کاهش دهد. بررسی و ثبت وضعیت جسمانی فضانورد عکس از ناسا رفع نیازهای اولیه در فضا فضاپیماهای با سرنشین دارای سیستمی می باشند که برای تامین نیازهای اولیه افراد طراحی شده اند. علاوه بر این فضانوردان می توانند بسته های مخصوصی که به این منظور طراحی شده اند را در زمانیکه خارج از فضاپیما مشغول انجام کار هستند همراه خود داشته باشند. تنفس یک فضاپیمای با سرنشین باید دارای منبع اکسیژن برای تنفس افراد و قابلیتی برای خارج نمودن دی اکسید کربن ناشی از بازدم آنها باشد. معمولا از ترکیب اکسیژن و نیتروژن که شبیه جو زمین درسطح دریا است استفاده می شود. فن ها هوای موجود در کابین را از میان بخش هایی به گردش در می آورند که با صفحه های شیمیایی به نام هیدروکسید لیتیوم پوشیده شده اند. این صفحه ها دی اکسید کربن موجود در هوا را جذب می کنند. دی اکسید کربن همچنین می تواند با محصولات شیمیایی موجود دیگر ترکیب شود. فیلترهای زغال نیز به کنترل آنها کمک می کنند. خوردن و نوشیدن غذا در فضاپیما باید مغذی باشد، راحت آماده شود و به سادگی قابل نگهداری باشد. در گذشته فضانوردان از غذاهای خشک و منجمد که هنگام استفاده با کمی آب ترکیب میشدند استفاده می کردند. آنها از نی برای افزودن آب به غذا استفاده می کردند. با گذشت زمان غذای مسافران فضا اشتها برانگیزتر می شود. امروزه فضانوردان غذاهای آماده ای شبیه غذاهای روی زمین می خورند. بسیاری از فضاپیماها امکانات گرم کردن غذاهای سرد یا منجمد را نیز دارند. آب آشامیدنی از مهمات یک سفر به فضا است. در شاتل ها دستگاهی وجود دارد که در حین تولید نیروی الکتریسیته فضاپیما، آب نیز تولید می کند. در ماموریت های طولانی آب باید تا حد امکان تصفیه و مجدد استفاده شود. دستگاه هایی نیز وجود دارند که رطوبت موجود در هوا را جذب می کنند. در ایستگاه های فضایی معمولا از این آب برای شستشو استفاده می شود. ضایعات گوارشی ایجاد ضایعات گوارشی بدن در شرایط بی وزنی مسئله مهمی است. فضانوردان از وسیله ای شبیه به توالت فرنگی استفاده می کنند. جریان هوا با ایجاد مکش ضایعات را به بخشی در زیر این وسیله می کشد. در فضاپیماهای کوچک، افراد گروه از وسیله ای قیف مانند برای ضایعات مایع و کیسه های پلاستیکی برای ضایعات جامد سیستم گوارش بدن استفاده می کنند. در زمان کار خارج از فضاپیما لباس فضانوردان مجهز به محفظه ای برای جمع آوری این ضایعات می باشد. استحمام ساده ترین روش استحمام در فضاپیما استفاده از ابر و حوله خیس است. فضانوردان در فضاپیماهای جدید از یک محفظه کاملا بسته که در واقع یک دوش از جنس پلاستیک فشرده است، استفاده می کنند. این به فضانوردان اجازه می دهد که بدن خود را با آب اسپری کنند و سپس با انجام وکیوم، دوش، حوله و بدن خود را خشک کنند. ایستگاه های فضایی جدیدتر دوش حمام ثابت دارند. خوابیدن عکس از ناسا مسافران فضا می توانند از کیسه خواب های مخصوصی برای خوابیدن استفاده کنند. فضانوردها با بندهایی به کیسه خواب وصل می شوند. بیشتر فضانوردان ترجیه می دهند که به صورت معلق به طوری که تعداد کمی طناب آنها را در محیط کابین نگه دارد به خواب روند. مدت زمان خواب در فضا حدودا مانند زمین است. سرگرمی داشتن تفریح و سرگرمی در سفرهای طولانی فضایی برای سلامت روانی فضانوردان نقش خاصی به عهده دارد. تماشای منظره بیرون فضاپیما بسیار پر طرفدار است. ایستگاه های فضایی به تعدادی کتاب، موسیقی و بازی های رایانه ای مجهزند. تمرین های ورزشی نیز ایجاد آسودگی می کنند. کنترل کالا و زباله نگهداری هزاران مورد از اقلام مورد مصرف در حین یک ماموریت مسئله مهمی است. بعضی از این اقلام در کشوها و قفسه ها نگهداری می شوند. بعضی به دیوارها، سقف و کف متصل می شوند. آمار اقلام و محل آنها و جایگزین کردن ها همگی با برنامه های رایانه ای کنترل می شوند. در حین سفر افراد زباله های خود را در محل های بدون استفاده فضاپیما جاسازی می کنند. بعضی از زباله ها به بیرون از فضاپیما داخل اتمسفر پرتاب می شوند (در صورتی که زیان آور نباشند) و بقیه به زمین بازگردانده می شوند

. Oberg, James. "Space exploration." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc.http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar522550.

ترجمه: لنا سجادیفر

سیاهچاله ها و ویژگیها

سیاهچاله ها ترجمه: لنا سجادیفر

 ----------------------------------------------------------------------

 سیاهچاله ها مناطقی از فضا می باشند که نیروی گرانش در آنجا به قدری زیاد است که هیچ چیز نمی تواند از آن منطقه بگریزد. سیاهچاله ها قابل رویت نیستند و در واقع نامرئیند زیرا حتی نور نیز در دام آنها گرفتار می شود. تشریح بنیادی سیاهچاله ها بر اساس معادلات موجود درتئوری نسبیت عام آلبرت اینیشتین مطرح شد. این تئوری در سال 1916 منتشر گردید. خصوصیات سیاهچاله ها نیروی گرانش نزدیک یک سیاهچاله بسیار قوی است چرا که همه ذرات سیاهچاله در یک نقطه در مرکزآن متمرکز شده اند. فیزیکدانان به این نقطه، نقطه تمرکز (singularity) می گویند و بر این باورند که اندازه آن از هسته یک اتم نیز کوچک تر است. به سطح یک سیاهچاله افق رویداد می گویند. این سطح یک سطح معمولی قابل دیدن یا لمس کردن نیست. در افق رویداد، کشش نیروی گرانش بینهایت قدرتمند است. یک شی در این منطقه تنها برای یک آن می تواند حضور داشته باشد و سپس در ذرات نورغرق شده و فرو می رود. ستاره شناسان برای تعیین اندازه یک سیاهچاله شعاع افق رویداد را اندازه می گیرند. شعاع یک سیاهچاله بر حسب کیلومتر برابر است با سه برابر جرم خورشیدی اجرام موجود در سیاهچاله. جرم خورشید برابر است با یک جرم خورشیدی. هیچ سیاهچاله ای به طور دقیق هنوز کشف نشده. دانشمندان برای اثبات این که یک جرم فشرده یک سیاهچاله است بایستی اثراتی را اندازه گیری کنند که تنها یک سیاهچاله قادر به اعمال و ایجاد آنها می باشد. انحنای شدید موج نور و کند شدن بیش از حد زمان می توانند دو نمونه از آثار وجود یک سیاهچاله باشند. اما ستاره شناسان اجرام فشرده ای را پیدا کرده اند که با کمی تردید می توان آنها را سیاهچاله فرض نمود و ادامه این مقاله نیز بر اساس این یافته ها می باشد. تشکیل سیاهچاله ها طبق نظریه نسبیت عام، یک سیاهچاله زمانی ایجاد می شود که یک ستاره سنگین سوخت هسته ای خود را به اتمام می رساند و پس از آن توسط نیروی گرانش خودش فشرده می گردد. تا هنگامیکه ستاره در حال مصرف سوخت می باشد، انرﮊی ناشی از آن تعادل ستاره را در برابر نیروی گرانش حفظ می کند. پس از اتمام سوخت ستاره دیگر قادر به تحمل وزن خود نیست در نتیجه مرکز ستاره دچار فروریختگی می شود. اگر جرم مرکز ستاره بیش از سه برابر جرم خورشید باشد، ظرف کمتر از یک ثانیه درون نقطه تمرکز فرو می ریزد. سیاهچاله های کهکشانی اغلب ستاره شناسان بر این باورند که کهکشان راه شیری— کهکشانی که منظومه شمسی ما در آن قرار گرفته – شامل میلیونها سیاهچاله است. دانشمندان تعدادی از آنها را در راه شیری پیدا کرده اند. این اجرام در ستاره های دوتایی که اشعه ایکس صادر می کنند می باشند. یک ستاره دوتایی، یک جفت ستاره اند که دور یکدیگر می چرخند. در یک ستاره دوتایی که شامل یک سیاهچاله و یک ستاره معمولی است، ستاره در فاصله نزدیکی از سیاهچاله در گردش است. در نتیجه، سیاهچاله گازهای ستاره را به شدت به درون خود فرو می برد. سایش و اصطکاک اتم های موجود در این گازها در منطقه افق رویداد دمای گازها را به چندین میلیون درجه می رساند. به دنبال آن، انرﮊی به صورت اشعه ایکس از این گازها متشعشع می گردد. ستاره شناسان این تشعشعات را با استفاده از تلسکوپ اشعه ایکس تشخیص می دهند. ستاره شناسان بر اساس دو دلیل می پذیرند که یک ستاره دوتایی شامل سیاهچاله می باشد: 1- هر دوتایی که یک منبع شدید و متغیر از اشعه ایکس است. وجود این اشعه ها اثبات کننده وجود یک ستاره فشرده است. این ستاره فشرده ممکن است یک سیاهچاله و یا جرمی با فشردگی کمتر یعنی ستاره نوترونی باشد. 2- یک ستاره مرئی با چنان سرعتی در مدار خود در گردش است که تنها یک جرم با سه برابر جرم خورشید ممکن است عامل این سرعت باشد. سیاهچاله های عظیم الجثه دانشمندان بر این باورند که همه کهکشانها دارای یک سیاهچاله عظیم الجثه در مرکز خود می باشند. گمان می رود جرم هریک از این سیاهچاله ها بین یک میلیون تا یک بیلیون جرم خورشیدی باشد. ستاره شناسان به اینکه این سیاهچاله ها بیلیونها سال پیش در اثر گازهای متمرکز شده در مرکز کهکشانها تولید شده باشند مظنون می باشند. دلایلی قطعی وجود یک سیاهچاله عظیم الجثه در مرکز کهکشان راه شیری را اثبات میکنند . ستاره شناسان بر این باورند که این سیاهچاله یک منبع عظیم از امواج رادیویی به نام سگیتاریوس آ (Sagittarius A* (SgrA*)) می باشد. مهمترین دلیل برای اینکه ثابت نماید SgrA یک سیاهچاله عظیم الجثه است، سرعت حرکت ستاره ها به دور آن است. سریعترین ستاره که تا به حال در کهکشان راه شیری مشاهده شده هر 2/15 سال یکبار به دور SgrA با سرعت 5000 کیلومتر (3100 مایل) در ثانیه گردش می نماید. حرکت این ستاره، ستاره شناسان را متقاعد می کند که شئ سنگینی چندین میلیون برابر جرم خورشید در مرکز مدار این ستاره وجود دارد. تنها جرم شناخته شده که می تواند به این سنگینی باشد و در مرکز مدار این ستاره قرار بگیرد یک سیاهچاله است.

 McClintock, Jeffrey E. "Black hole." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc.http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar062594.

مترجم: لنا سجادیفر

منظومه شمسی و ساختمان آن

منظومه ها ترجمه: لنا سجادیفر ---------------------------------------------------------------------- منظومه به مجموعه ای از اجرام سنگین و سیاراتی گفته میشود که همگی به دور یک ستاره در حال گردشند. ما با منظومه شمسی به خوبی آشناییم. منظومه ای مشتمل از زمین و هفت سیاره اصلی و خورشید. علاوه بر سیارات اجرام کوچک فراوانی در منظومه شمسی گرد خورشید در حرکتند از جمله کوتوله ها، سنگ های آسمانی و ستاره های دنباله دارو همینطور ابرهای نازکی از گازها و غبار که به آنها ابرهای میان سیاره گفته می شود. بیش تر از 100 قمر طبیعی نیز در این منظومه در چرخشند. به جز خورشید، زمین و ماه اجرام بسیار دیگری نیز وجود دارند که با چشم غیر مسلح قابل رصدند از جمله سیارات عطارد، زهره، مریخ، مشتری و زحل همینطور شهاب سنگ ها و ستارگان دنباله داری که به طور موقت قابل مشاهده اند. اجرام بسیار زیاد دیگری نیز توسط تلسکوپ ها در منظومه شمسی رصد شده اند. از سال 1990 ستاره شناسان سیارات زیاد دیگری در اطراف ستاره های دوردست کشف نموده اند. با مطالعه بر روی این اجرام و نحوه گردششان به دور ستاره مرکزی، دانشمندان امیدوارند اطلاعات کلی تر و جامعی در خصوص منظومه ها به دست آورند. برای مثال می دانیم که درمنظومه ما چهار سیاره کوچک با سطوح سخت و نزدیک به خورشید به نامهای عطارد، زهره، زمین و مریخ همینطور چهار سیاره غول پیکر با سطوح غیر جامد گازی در فاصله دورتر از خورشید به نامهای مشتری، زحل، اورانوس و نپتون وجود دارند اما کشف ستاره ای که دارای چندین سیاره غول پیکر گازی که در مدارهای نزدیک به آن ستاره در گردشند مایه حیرت دانشمندان و ستاره شناسان گردید. برای مثال یک سیاره تقریبا به اندازه مشتری حول مداری به دور ستاره 51 پگاسی (51 Pegasi) کشف شده. فاصله مدار این سیاره تا ستاره نسبت به فاصله مدار سیاره عطارد در منظومه شمسی به خورشید، کمتر است. منظومه شمسی خورشید بزرگترین و مهمترین جرم آسمانی در منظومه شمسی است که 8/99 درصد جرم منظومه شمسی را به خود اختصاص داده است.بیشتر گرما، نور و انرﮊی لازم برای تشکیل و ادامه حیات توسط خورشید تامین می شود. لایه های بیرونی خورشید داغ و متلاطم است. گازهای داغ و ذرات باردار پیوسته از این لایه به فضا متساطع می شوند. این جریان گازها و ذرات، بادهای خورشیدی را ایجاد می کنند که بر همه چیز در منظومه شمسی می وزند. طبق قانون کپلر(Johannes Kepler) ستاره شناس آلمانی در اوایل قرن 17 سیارات در مدارهایی بیضی شکل حرکت می‌کنند که خورشید در یکی از کانونهای آن قرار دارد. چهار سیاره داخلی (نزدیک به خورشید) عمدتا حاوی آهن می باشند. به این چهار سیاره، زمینی ها گفته می شود چون از لحاظ اندازه و ترکیبات بسیار شبیه زمینند. چهار سیاره بیرونی (دورتر از خورشید) گلوله های عظیم گاز هستند. تقریبا بیشتر جرم آنها را هیدروﮊن و هلیم تشکیل می دهد که همین امر باعث گردیده که این سیارات بیشتر شبیه خورشید باشند تا زمین. لایه های زیرین این سیارات ابرهای ضخیم از گازست ولی ممکن است هسته بعضی از آنها جامد باشد. سیاره ها ی کوتوله یا سیارکها اجرام گرد کوچکی هستند که دور خورشید می چرخند. بر خلاف سیارات این اجرام کوچک نیروی گرانش قابل ملاحظه ای برای تاثیر گذاری بر حرکت اجرام دیگر ندارند. این سیارکها اغلب به همراه دسته هایی از اجرام آسمانی کوچک تر از خود در حرکتند. به عنوان مثال در مداری به نام کمربند اصلی که مابین مدارهای مریخ و مشتری قرار دارد میلیونها جرم کوچک آسمانی و سیاره کوتوله در گردشند. سیارکهای دیگری نیز در مداری به نام کمربند کایپر(Kuiper)، دورتر از مدار نپتون در گردشند. این مدار یکپارچه مملو از اجرام کوچک نظیر شهاب سنگها و اجرام یخ زده و غیره است. در مقایسه با سیاره ها، اجرام موجود در کمربند کایپر به حرکات و گردش نامنظم درمدار خود گرایش دارند. از جمله سیارکهای موجود در این منطقه می توان به پلوتو و 2003 یو بی 313 (2003 UB313) که از پلوتو بزرگتر است نام برد. به جز عطارد و زهره بقیه سیارات منظومه شمسی دارای قمر می باشند. سیارات درونی (سیاره های نزدیک به خورشید) قمرهای کمی دارند. زمین یک قمر و مریخ دارای دو قمر کوچک است اما سیارات بیرونی (سیاره های دور از خورشید) با تعداد زیاد قمرهایشان، هر کدام مثل یک منظومه می باشند. مشتری دارای حداقل 63 قمر است. از بین این قمرها، چهار قمر که از همه بزرگترند به نام گالیله (Galileo) ثبت شده اند. این ستاره شناس ایتالیایی د رسال 1610 موفق به کشف آنها با یکی از بدوی ترین تلسکوپ ها شد. بزرگترین قمر مشتری که بزرگترین قمر موجود در منظومه ما نیز می باشد گانیمد (Ganymede) نام دارد. این قمر از عطارد نیز بزرگتر است. سیاره زحل دارای حداقل 56 قمر می باشد. بزرگترین قمر زحل، تیتان (Titan)، جوی ضخیم تر از جو زمین دارد و از عطارد بزرگتر است. اورانوس حداقل 27 قمر دارد و نپتون دارای 13 قمر است. احتمال وجود قمرهای بیشتر حول سیاره های غول پیکر بیرونی که هنوز کشف نشده باشند بسیار زیاد است. بعضی از سیارک ها و اجرام کوچک آسمانی نیز دارای قمر هستند. پلوتو دارای قمریست که نصف خود این سیاره کوتوله است و " 2033 یو بی 313 " قمری دارد که تقریبا یک هشتم آن است. حلقه ای از غبار و اجرام کوچک پیرامون همه سیاره های غول پیکر را وجود دارد. حلقه زحل برای ما آشناترین حلقه است اما حلقه های باریکی نیز حول مشتری ، اورانوس و نپتون وجود دارند. ستاره های دنباله دار، توپهای یخی هستند که ساختمان آنها متشکل از یخ و سنگ است. زمانیکه یکی از این توپهای یخی به خورشید نزدیک می شود، بخشی از یخهای موجود در مرکز آن بخار می شوند این بخار تحت تاثیر بادهای خورشیدی قرار گرفته و به شکل دنباله ای برای توپ یخی در می آید و به این شکل ستاره ای دنباله دار به وجود می آید. ستاره شناسان ستاره های دنباله دار را در دو گروه اصلی طبقه بندی کرده اند. گروه دوره طولانی، که بیش از 200 سال طول می کشد تا یک دور کامل حول خورشید بزنند و گروه دوره کوتاه که دور خود را در مدت زمانی کمتر از 200 سال طی می کنند. ستاره های دنباله دار این دو گروه متعلق به دو منطقه متفاوت در منظومه شمسی هستند. ستاره های گروه دوره طولانی در منطقه ای به نام ابر اورت (Oort) مستقرند. ابر اورت نام گروهی از ستاره های دنباله داریست که در فاصله ای دورتر ازمدار پلوتو قرار گرفته اند. نام این منطقه از نام ستاره شناس آلمانی، جان اورت (Jan H. Oort) گرفته شده است. وی برای اولین بار حضور این ابر را اعلام نمود. ستاره های دنباله دار دوره کوتاه در کمربند کایپر هستند. در هر دو منطقه ابر اورت و کمربند کایپر، اجرامی دیده می شود که مربوط به دوره شکل گیری سیارات در منظومه شمسی است. سیاره های کوچک دیگری نیز در این منظومه حضور دارند که در واقع سنگهای آسمانیند. مدار بعضی از این اجرام بیضی شکل است و به قسمتهای درونی تر از مدار زمین و حتی مدار عطارد نیز می رسند. مدار بعضی دیگر دایره شکل است و در فضاهایی میان مدارهای سیارات بیرونی قرار دارد. بیشتر این اجرام در فضایی به نام کمربند سنگهای آسمانی، در فضایی بین مدارهای سیاره های مریخ و مشتری در حال گردش به دور خورشیدند. این منطقه شامل بیش از 200 سنگ آسمانی می باشد که قطر آنها بیش از 100 کیلومتر(60 مایل) است. دانشمندان تخمین می زنند که بیش از000/750 سنگ آسمانی با قطر بیش از 1 کیلومتر (5/3 مایل) و میلیون ها سنگ کوچک تر در این کمربند وجود دارند. در این منطقه حتی سنگهایی یافت شده که چندین سنگ کوچک تر حول آنها در گردش است. شهاب سنگهای کوچک نیز گروهی از اجرام فلزی یا صخره ای هستند. زمانیکه این اجرام وارد جو زمین می شوند، رده ای نورانی به جای می گذارند که ناشی از تلاشی و تجزیه آنهاست. برخی از این اجرام کوچک پس از عبور از جو، به زمین برخورد می کنند. بیشتر این شهاب سنگها اجرامی هستند که در کمربند سنگهای آسمانی تشکیل شده اند. در اواخر قرن بیستم ستاره شناسان شهاب سنگهایی را کشف کردند که از مریخ و ماه می آمدند. خیلی از شهاب سنگها قطعات جدا شده از ستاره ها ی دنباله دارند. در منظومه شمسی، منطقه ای وجود دارد شبیه به قطره اشک. این منطقه آکنده از ذرات باردار الکتریکی می باشد که توسط خورشید تولید شده اند. دانشمندان هنوز ابعاد دقیق این منطقه را اندازه گیری نکرده اند ولی گمان می رود که وسعت این منطقه از قسمت لبه پایین اشک، حدود 15 بیلیون کیلومتر(9 بیلیون مایل) باشد. ساختمان منظومه شمسی بسیاری از ستاره شناسان بر این عقیده اند که منظومه شمسی از غباری بسیار عظیم و دوار به نام غبار خورشید تشکیل شده است. براساس این تئوری، غبار خورشید به سبب گرانش شدید خود متلاشی شده. شمار دیگری از ستاره شناسان وقوع یک ابر نواختر در نزدیکی غبار خورشید را دلیل تلاشی آن می دانند. زمانیکه توده بزرگ غبار خورشید منقبض شد چرخش آن سریعتر گردید و به یک صفحه سیاره ای مبدل شد. تئوری غبار خورشید معین می نماید ذراتی که در صفحه سیاره ای وجود داشتند با برخورد به یکدیگر به اجرام شبه سیاره یا سیارک ها تبدیل شدند. برخی از این اجرام با یکدیگر ترکیب شده و در نهایت هشت سیاره بزرگ این منظومه را شکل داده اند. بقیه اجرام تشکیل دهنده اقمار، سیاره های کوتوله، اخترک ها و ستاره های دنباله دار بوده اند. همه اجرام بزرگ و کوچک موجود در منظومه شمسی دور خورشید، در یک جهت، و تقریبا در یک صفحه، در گردشند چرا که همه آنها در اصل اعضای یک صفحه بزرگ سیاره ای هستند. بیشتر مواد و ذرات موجود در غبار خورشید، بر اساس تئوری غبار خورشید، در هنگام انقباض به مرکز این توده کشیده شده و در آن قسمت تحت فشار کافی، منجر به تشکیل خورشید گردیده اند. در این هنگام انفجار های خورشیدی آغاز و بادهای خورشیدی شروع به وزیدن نمودند. این بادها به اندازه ای شدید بودند که عناصر سبک از جمله هیدروﮊن و هلیم را با خود به قسمتهای داخلی منظومه آوردند. شدت این بادها در قسمتهای بیرونی کمتر و در نتیجه اجتماع هیدروﮊن و هلیم در این مناطق بیشتر از بخشهای درونیست و این توجیه مناسبی برای این مسئله می باشد که سیارات درونی کوچک تر و صخره ای هستند ولی سیارات بیرونی غول پیکرند و تقریبا به طور کامل از هیدروﮊن و هلیم تشکیل شده اند. منظومه های دیگر ستاره های زیادی دارای صفحه سیاره ای پیرامون خود می باشند که به نظر می رسد این صفحه ها همان سیستم های منظومه ای باشند. در سال 1983 یک تلسکوپ مادون قرمز تصویری از صفحه سیاره ای حول ستاره وگا (Vega)، درخشان ترین ستاره در صورت فلکی لیرا (Lyra) تهیه نمود. این اکتشاف اولین مدرک به دست آمده مبین وجود مجموعه هایی شبیه به منظومه شمسی در نقاط دیگر فضا به حساب می آید. در سال 1984 ستاره شناسان صفحه سیاره ای دیگری پیرامون ستاره پیکتوریس بتا (Beta Pictoris) در صورت فلکی پیکتور(Pictor) مشاهده نمودند. در اوایل قرن 21 ستاره شناسان بیش از 50 ستاره را کشف کردند که مانند خورشید سیاراتی درحال گردش به دورخود دارند. در اغلب موارد تنها یک سیاره به دور ستاره در گردش دیده شده است که احتمالا سیاره پوشیده از گاز و بدون سطوح سخت است. Pasachoff, Jay M. "Solar system." World Book Online Reference Center. 2004. World Book, Inc. http://www.worldbookonline.com/wb/Article?id=ar518960. ترجمه: لنا سجادیفر