تبیان، دستیار زندگی

 با سلام به دوستان در این بخش خبرهایی از نجوم وآسمان شب را قرار دهیم تا همه از آن استفاده ببریم

با تشکر                                                                                                  

                                                                                                                                                                                                                     «مارس اكسپرس» تصاویری جدید از گدازه‌های جامد سطح مریخ مخابره كرد



كاوشگر مریخی «مارس اكسپرس» تصاویر جدیدی از دهانه آتشفشانی «دائدالیا پلانوم» بر سطح این سیاره سرخ ارسال كرده كه نشان دهنده وجود جریان‌های گدازه‌های سفت شده و بر روی این سیاره هستند.
دانشمند‌ان اعلام كردند كه «دائدالیا پلانوم» در جنوب شرق «آرسیا مونز» یكی از بزرگترین آتشفشان‌های سطح مریخ واقع است.
قطر این دهانه آتشفشانی ۳۵۰ كیلومتر و ارتفاع آن ۱۴ كیلومتر است.
محققان می‌گویند: در این منطقه جریان‌های گدازه‌یی سفت شده بی شماری دیده می‌شود كه مربوط به دوره‌های زمانی متفاوت و مختلفی هستند.
این جریان‌ها از منطقه جنوبی «آرسیا مونز» نشات می گرفته‌اند.
محققان خاطر نشان كرد: در یك تقسیم بندی كلی این جریان‌های گدازه‌یی به دو بخشی تقسیم می‌شوند كه یكی جوانتر و یكی در لایه‌های پایینی و كهنه‌تر هستند.
                                                                                                           شهاب‌سنگهای مهاجم
سطح ماه بسیار بیش از آنچه تا کنون تصور می‌شده است، توسط سنگهای آسمانی بمباران می‌شود.
نتایج تحقیقات تجربی بیل کوک (Bill Cooke)، رئیس بخش سنگهای آسمانی ناسا و تیم همراهش بعد از ثبت دو برخورد بزرگی که در 17 نوامبر 2006 بر سطح ماه مشاهده گردید، نشان می‌دهد که تعداد برخوردهای ثبت شده در سال گذشته چهار برابر آنچه شبیه‌سازیها نشان می‌دهند بوده است. چنین بمباران سختی می‌تواند برنامه‌هایبلند‌پروازانه سکونت در سطح ماه را با چالشی بزرگ روبرو نماید. بیل کوک در این زمینه می‌گوید: "ما از حدود یک سال پیش تا کنون که کار رصد سطح ماه را آغاز نموده‌ایم،12 برخورد ثبت شده در لیست خود داریم که این تعداد حدوداً 4 برابر آن‌چیزی است که مدل‌سازیهای کامپیوتری ما پیش‌بینی می‌کردند."

نقشه شماتیک 12 برخورد ثبت شده توسط تیم بیل کوک بر سطح آبله گون ماه‏

حدود یک ماه پیش زمین از میان ابری از پسماندها و غبار به جا مانده از دنباله دار 55پی/تمپل تاتل (55P/Tempel-Tuttle) گذر کرد. این اتفاق هر سال در اواخر آبان ماه روی می‌دهد و در نتیجه بارش شهاب‌سنگی بسیار زیبا و معروفی به نام بارش شهابی اسدی میهمان هزاران چشم مشتاق می‌شود.ماه نیز از این باران شهاب‌سنگی بی‌نصیب نمی‌ماند. تفاوت در اینجاست که سنگهای مذکور در جو زمین سوخته و با نور خود آسمان زیبایی را برای ما به ارمغان می‌آورند اما ماه فاقد جو محافظی مانند اتمسفر زمین است و بنابراین هر سنگ آسمانی سرگردانی که در دام گرانش ماه گرفتار می‌شود، لاجرم به سطح آبله‌گون آن برخورد خواهد نمود. بیشتر آنچه به سطح ماه برخورد می‌کنند، ابعاد بسیار کوچکی در حد دانه شن دارند و برخورد آنها به سختی احساس می‌شود. سنگهای بزرگتر اما در برخورد با ماه گودالهای برخوردی بزرگ و کوچکی را به وجود می‌آورند. برخورد سریع این اجرام به سطح ماه باعث ایجاد انفجار و تشعشع امواجی می‌شود که به ابعاد، سرعت و جنس مواد بستگی دارد. نور برخی از این برخوردها از زمین نیز دیده می‌شوند.
در 27ام آبان ماه گذشته زمانی که ماه از میان مدار تمپل-تاتل گذر می‌کرد، گروه همکاران بیل کوک، دو تلسکوپ بازتابی 14 اینچی خود را که در مرکز پروازهای فضایی مارشال مستقر می‌باشند به سمت بخش تاریک تنها قمر طبیعی زمین نشانه رفتند. پس از گذشت تنها 4 ساعت ، آنها دو برخورد واضح را در فیلمی که از دهانه تلسکوپها ضبط می‌کردند، مشاهده نمودند.
درخشندگی برخورد اول که در اقیانوس پراکلاروم (دریای طوفانها) روی داد از قدر 9 بود. برخورد دوم که در مناطق مرتفع ماه و نزدیک دهانه گوس اتفاق افتاد، درخشنده‌تر از اولی ظاهر شد و دارای قدری از درجه 8 بود.
کوک در این رابطه می‌گوید:" انفجارهایی که ما ثبت کردیم در اثر برخورد شهاب‌سنگهایی با قطر متوسط 5 تا 8 سانتیمتر به سطح ماه به وقوع پیوسته بودند و انرژی برخوردی آنها معادل 0.3 تا 0.6 مگاژول و یا به زبان ساده‌تر معادل انفجار 80 تا 160 کیلوگرم تی‌ان‌تی بوده است."
انرژی عظیمی که در اثر برخورد یک شهابسنگ 3 سانتیمتری آزاد می‌شود ناشی از سرعتبسیار زیاد این اجرام فضایی است. در مورد نمونه خاصی که مربوط به پسماندهای ناشی از دنباله‌دار تمپل-تاتل می‌باشد، سرعت مداری آنها بالغ بر232000 کیلومتر بر ساعت است. برخورد با جسمی بسیار کوچک که چنین سرعتزیادی دارد انرژی عظیمی تولید خواهدکرد که پرتوافشانی آن حتی از پس لایه‌های ضخیم جو زمین نیز قابل رویت است.


در این تصویر نور حاصل از برخورد شهاب سنگ را در نزدیکی دهانه گوس و به قدر 8 مشاهده می کنید
برای مقایسه بد نیست بدانید زمانی که کاوشگر فضایی اسمارت-1 در 12 شهریور 1385 طی یک عملیات از پیش طراحی شده با سطح ماه برخورد کرد (اسمارت-1 خود را وقف دانش بشری کرد)، انرژیی معادل شهابسنگهای مورد اشاره آزاد نمود. اسمارت-1 که اولین کاوشگر آژانس فضایی اروپا esa به منظور کاوش و بررسی سطح ماه بود حدود 350 کیلوگرم وزن داشت و محموله اصلی آن، مکعبی به اضلاع یک متر بود.
از آبان 1384 که تیم بیل کوک ماه را زیر نظر گرفته‌اند تا این لحظه حدود 12 برخورد(با در نظر گرفتن دو برخورد اخیر) ثبت شده است. بیشتر این برخوردها در اثر سنگهای سرگردانی بوده که به ابر غباری به جا مانده از دنباله‌داری نظیر تمپل-تاتل مربوط نمی‌شوند. کوک تخمین می‌زند که چنانچه دائماً سطح ماه را رصد نمایند، به ازای هر چهار ساعت مشاهده، حداقل یک برخورد درخشان ثبت خواهد شد. این موضوع بسیار عجیب به نظر می‌رسد چرا که تخمین فوق بیش از چهار برابر بهترین مدل‌سازیهای کامپیوتری است که تا کنون به کار می‌رفته‌اند. کوک اشاره می‌کند که مشکل اصلی به مدل آماری داده شده به کامپیوتر مربوط می‌شود. این مدل بر اساس مشاهداتی که از سطح زمین صورت گرفته است بنا شده و مطمئناً با آنچه واقعاً در سطح ماه روی می‌دهد متفاوت است. بنابراین ما احتیاج داریم که مدت زمان بیشتری را به مشاهده مستقیم سطح ماه اختصاص دهیم. به این ترتیب ما قادر خواهیم بود مدلی دقیقتر و مطمئنتر از چگونگی برخورد سنگهای آسمانی با ماه ارائه دهیم.
به نظر می‌رسد با توجه به برنامه‌های آتی ناسا جهت ایجاد پایگاه‌های فضایی در سطح ماه و اعزام فضانوردان به آنجا، باید اطلاعات بیشتری درباره برخورد سنگهای آسمانی با سطح ماه جمع‌آوری شود. تجهیزات گران قیمتی که با هزینه‌های سرسام‌آور به سطح ماه فرستاده می‌شوند و جان پرارزش فضانوردان به مراقبت کاملی احتیاج دارد که تنها در سایه اطلاعات به دست آمده از چنین مطالعاتی مقدور خواهد بود.
سنگهای آسمانی علاوه بر مخاطره برخورد مستقیم، خطرات جانبی و غیر مستقیمی نیز دارند. یکی از خطرات غیر مستقیم برخورد یک سنگ آسمانی کوچک در نزدیکی محل اقامت فضانوردان، گرد و غبار فراوانی است که ممکن است بر سطح اقامتگاه‌های فضایی و یا ابزار و تجهیزات فضانوردان فرود آید. این موضوع علاوه بر کاهش راندمان صفحات خورشیدی خطر بسیار مهیب دیگری را نیز به دنبال دارد. در زمین، اتمسفر با جذب بسیاری از تشعشعات پر انرژی و مهلک خورشید، آفتابی درخشان و مطبوع را به ما هدیه می‌دهد، اما در ماه شرایط به گونه دیگری است و در طول روز، تمام طول موجهای تابشی خورشید از طیف رادیویی تا امواج پر انرژی گاما، سطح ماه را دائماً برشته می‌کنند. در چنین شرایطی سطوح تیره با جذب انرژی تابشی به سرعت و شدت داغ شده و دمای سطحی آنها بالا می‌رود. واضح است که گرد و غبار به هوا برخواسته در اثر برخورد یک شهاب سنگ آسمانی به دلایل گفته شده بسیار خطرناک خواهد بود.
23ام و 24ام آذر ماه جاری، بار دیگر زمین و به طبع آن ماه از میان ابر غباری دنباله‌دار دیگری به نام فایتون (ارابه‌ران)خواهد گذشت. کوک و تیمش در آن زمان ماه را به دقت رصد خواهند کرد تا از کمیت و کیفیت برخوردهای احتمالی اطلاعات جدیدی کسب نمایند.
__________________
وقتی انسان آرامش را در خود نیابد ، جستجوی آن در جای دیگر کار بیهوده ای است .
         

شبح حلقه جدید در اطراف زحل
یک هفته پس از انتشار خبر کشف حلقه‌ای جدید و بسیار بزرگ در اطراف سیاره زحل، تصاویر منتشرشده از این حقله ابهاماتی را درمورد منشا این حلقه مطرح کرده است.

[ نجوم و اخترفیزیك ]

یك هفته پس از انتشار خبر كشف حلقه‌ای جدید و بسیار بزرگ در اطراف سیاره زحل، تصاویر منتشرشده از این حقله ابهاماتی را درمورد منشا این حلقه مطرح كرده است.



فاطمه محمدی‌نژاد: با كشف یك حلقه كم‌نور در اطراف زحل كه میلیون‌ها كیلومتر در فضا وسعت یافته، رشته حلقه‌های این سیاره بسیار بزرگ‌تر شد؛ اما این حلقه جدید كه مدار یكی از اقمار زحل را دنبال می‌كند، شباهتی به دیگر حلقه‌های نزدیك به این سیاره ندارد و با ضخامت و وسعت بسیار، در فاصله‌ای بسیار دورتر از دیگر حلقه‌ها واقع شده است.


حلقه‌های زحل نخستین بار در سال 1655 / 1034 توسط كریستیان‌هویگنس توصیف شد. از آن زمان، اخترشناسان جزئیات بیشتری را در مورد تعداد حلقه‌ها در این سیستم و محل استقرار آنها بدست آورده‌اند كه آخرین مجموعه آنها با كمك ماموریت فضاپیمای كاسین، در تصاویری كه از سایه زحل تهیه شد، بدست آمد. تصور می‌شد كه دورترین حلقه از زحل كه تا امروز بزرگ‌ترین حلقه شناخته شده در منظومه شمسی بود، حلقه E باشد كه توسط آتشفشان‌های فعال قمر انسلادوس تغذیه می‌شود. (برای آشنایی با منظومه زحل، این فیلم را تماشا كنید )


با این حال این حلقه جدید باعث شده دیگر حلقه‌ها بسیار كوچك‌تر به نظر آیند. مایكل اسكروتسكی از دانشگاه ویرجینیا معتقد است: «این حلقه مشابه حلقه‌های ریز اطراف زحل، اما در مقیاسی بسیار وسیع‌تر است و همچنین خیلی باریك و كم‌نور است.»





حلقه جدید در صفحه‌ای با انحراف 27 درجه نسبت به صفحه استوای زحل (و البته صفحه حلقه‌ها و اغلب قمرهای این سیاره) واقع شده؛ از فاصله شش میلیون كیلومتری زحل آغاز می‌شود و تا شعاع 12 میلیون كیلومتری ادامه پیدا می‌كند. ضخامت این حلقه جدید نیز بسیار زیاد است و به 20 برابر شعاع سیاره زحل، حدود دو و نیم میلیون كیلومتر می‌رسد! این درحالی است كه دیگر حلقه‌های زحل كه در فاصله بسیار نزدیكی از این سیاره واقعند، حداكثر دویست متر ضخامت دارند.


سرنخ‌های حرارتی
طبیعت پراكنده و رقیق حلقه بدین معناست كه نور بسیار كمی را منعكس می‌كند و تقریبا نامرئی است و به همین دلیل، پیش از این مشاهده نشده بود. وجود این حلقه پس از كشف یك حلقه دیگر زحل در سال 2006 / 1385 تشخیص داده شد، حلقه‌ای كه از مواد بیرون ریخته از اقمار سیاره پس از برخوردهای فضایی به‌وجود آمده است.





كارل موری، از واحد نجوم كوئین ماری دانشگاه لندن و یكی از اعضای گروه تصویربرداری كاسینی می‌گوید: «این مسئله پیش از ماموریت كاسینی كشف نشده بود. با این حال ما باید به این نتیجه برسیم كه منشاء بسیاری از حلقه‌های داخلی زحل، اقمار این سیاره هستند. البته این حلقه‌ها برخلاف حلقه‌های پیشین سیاره كه كاملا در دید بودند، بسیار نازك و غیرقابل مشاهده هستند.»


یكی از دورترین قمرهای زحل به‌نام فوب، درون این قمر واقع شده و به‌نظر می‌رسد كه منشا اصلی این حلقه عجیب باشد. این حلقه بوسیله حذف حرارتی با استفاده از نورسنج تصویری تلسكوپ فضایی فروسرخ اسپیتزر كشف شد كه از یك سیستم برودتی برای مشاهده علائم فروسرخ ضعیف استفاده می‌كند. اسكروتسكی و گروهش، مشاهدات خود را با تصاویری از آرشیو اسپیتزر تایید كردند.


در یك كشف دیگر، این گروه معتقد است یك معمای نجومی را حل كرده است. یكی از نیم‌كره‌های یاپتوس، قمر نزدیك به فوب، رنگی بسیار تیره‌تر از نیمه دیگر دارد. اخترشناسان تاكنون نتوانسته بودند توضیحی برای این تفاوت ارایه دهند، اما اكنون به‌نظر می‌رسد كه حلقه فوب می‌تواند منبع قطعه گمشده محوطه تاریك‌تر و همچنین دلیل اصلی رنگ قرمز هایپریون، دیگر قمر زحل باشد. فوب در جهتی خلاف اكثر قمرهای زحل حركت می‌كند و حلقه جدید نیز هه‌جهت با آن حركت می‌كند، اما یاپتوس و دیگر قمرها در جهت مخالف حركت می‌كنند، بنابراین برخورد رودرروی ذرات این حلقه با نیمی از سطح یاپتوس می‌تواند منجر به رنگ تیره‌تر این نیمكره شود.


با این حال گروه هنوز موفق نشده است برای اثبات فرضیه خود به ساختار یا تركیبات این حلقه پی ببرد. اسكروتسكی در توضیح می‌گوید:« اكنون كه اسپیتزر به پایان ماموریت برودتی خود رسیده است، ما دیگر نمی‌توانیم از این طریق اطلاعاتی كسب كنیم».


برای مشاهدات بیشتر حلقه فوب باید تا زمانی‌كه تلسكوپ فضایی فروسرخ جیمز وب در سال 2014 / 1393 آغاز به كار می‌كند، منتظر ماند. قطعا تا آن زمان خبرهای عجیب بیشتری از زحل خواهیم شنید.

تلسكوپ فضایی كپلر هم دچار مشكل شد.
تلسکوپ فضایی کپلر دچار اختلالات الکترونیکی شد. قرار بود کپلر تا 3 سال دیگر نخستین سیاره سنگی در ابعاد زمین را شناسایی کند، اما با مشکلات اخیر، رصدخانه‌های بزرگ زمینی به تنها رقیب یافتن نخستین سیارات زمین‌مانند تبدیل شده‌اند.

[ نجوم و اخترفیزیك ]



تلسكوپ فضایی كپلر دچار اختلالات الكترونیكی شد. قرار بود كپلر تا 3 سال دیگر نخستین سیاره سنگی در ابعاد زمین را شناسایی كند، اما با مشكلات اخیر، رصدخانه‌های بزرگ زمینی به تنها رقیب یافتن نخستین سیارات زمین‌مانند تبدیل شده‌اند.

كپلر، تلسكوپ ناسا برای جستجوی سیارات فراخورشیدی كه از مقابل ستارگان مادر خود عبور می‌كنند، نمی‌تواند تا سال 2011 / 1390 سیار‌ه‌ای در ابعاد زمین پیدا كند. این تاخیر به علت وجود تقویت‌كننده‌های پر اختلال در مدارهای الكترونیكی تلسكوپ است. گروه تحقیقاتی مربوط در تلاش است با تغییر شیوه پردازش داده‌ها در این تلسكوپ، هرچه سریع‌تر این مشكل را برطرف كند، اما این تاخیر باعث می‌شود كه این محققان رقبای دیگری در مسیر یافتن سیاره‌ای مشابه زمین پیدا كنند.

ویلیام بروكی، محقق ارشد تیم كپلر كه روز پنج‌شنبه در جلسه‌ای این موضوع را برای انجمن مشاوران ناسا مطرح ساخت، در گفتگو با خبرنگار نیچر گفت: «ما قادر به یافتن سیاره‌ای به اندازه زمین در كمربند قابل سكونت اطرافا ستارگان نخواهیم بود. در بهترین حالت، این كار بسیار دشوار خواهد بود.»

تلسكوپ فضایی كپلر در فروردین ماه به فضا پرتاب شد و قرار است 100هزار ستاره را در منطقه خاصی از آسمان زیر نظر بگیرد. حسگرهای دقیق این تلسكوپ می‌توانند كوچكترین افت نور را در هنگام عبور یك سیاره از جلوی ستاره مورد نظر كشف كنند. اما مشكل مدارهای الكترونیكی همه برنامه‌ها را به هم ریخته است.

این مشكل به وسیله تقویت‌كننده‌هایی ایجاد شده كه برای تقویت علائم از وسایلی در قلب نورسنج تلسكوپ قرار داده شده‌اند. سه تقویت‌كننده، اختلالاتی را تولید می‌كنند كه در دید كپلر تاثیرگذار است. هرچند این اختلالات بخش كوچكی از داده‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد، اما بروكی معتقد است گروه باید نرم‌افزار را تنظیم كند، چراكه خارج ساختن داده‌های نامرغوب به صورت دستی كاری طاقت فرسا خواهد بود. وی اعلام كرد این تعمیرات باید تا سال 2011 / 1390 به پایان رسیده باشد.

تقویت‌كننده‌های پراختلال در طول آزمایش‌های زمینی پیش از آغاز به كار تلسكوپ نیز مشخص شده بودند. داگ كالدول، دانشمند ابزار كپلر می‌گوید: «همه این موضوع را می‌دانستند و در مورد آن ابراز نگرانی می‌كردند. اما در پایان، گروه به این نتیجه رسید كه باز كردن وسایل الكترونیكی تلسكوپ پرمخاطره‌تر از حل مشكل پس از آغاز به كار است».



بروكی خاطرنشان كرد كه احتمالا گروه باید سه سال صبر كند تا زمینی فرامنظومه‌ای و قابل سكونت كشف كند. اخترشناسان برای تایید وجود یك سیاره، منتظر می‌مانند تا این سیاره حداقل سه بار از جلوی تلسكوپ عبور كند. برای سیاره‌ای به ابعاد زمین كه با فاصله‌ای مشابه از ستاره منظومه خود در حركت است، سه بار گردش حدود سه سال طول خواهد كشید. اما بروكی اظهار داشت این اختلالات مانع كشفی نادر خواهند شد؛ سیاراتی به اندازه زمین كه به دور ستارگان كم‌نورتر و خنك‌تر به سرعت بیشتری در حركتند. در این حالت منطقه حیات به ستاره نزدیك‌تر خواهد بود. بنابراین گردش این سیاره چند ماه بیشتر طول نخواهد كشید.

تلسكوپ فضایی كپلر و ماهواره انتقال حرارت، گردش و چرخش سیاره‌ای (COROT)، كه ماهواره‌ای فرانسوی است، در رقابتی شدید با تلسكوپ‌های مستقر بر زمین برای كشف سیاراتی در ابعاد زمین هستند. كپلر و COROT برای تشخیص اندازه سیاره به عبور آن‌ها وابسته‌اند؛ اما تلسكوپ‌های مستقر بر زمین به جرم سیاره اهمیت می‌دهند. آن‌ها به دنبال تلالوهای بسیار كمرنگ در مسیر ستارگان هستند كه به وسیله جاذبه سیاره بوجود می‌آیند. گرگ لاخلین، اخترشناس دانشگاه كالیفرنیا در سانتاكروز معتقد است تاخیر كپلر این فرصت را به تلسكوپ‌های زمینی می‌دهد تا اولین‌ها برای كشف سیارات اندازه زمین باشند.

نقل از پارس اسكای

دوست گرامی

از فعالیت بی نظیر شما در انجمن سپاسگذارم.

اخبار واقعا خوبی می نویسید.

موفق باشید 

پرواز در بی‌وزنی

یكی از آموزش‌های اصلی فضانوردان پیش از پرتاب به فضا، فعالیت در محیط شبیه‌سازی‌شده گرانش ناچیز است.

اما روش‌های عملی ایجاد شرایط بی‌وزنی و گرانش ناچیز بر روی زمین كه حضور و فعالیت انسان هم در آن محیط امكان‌پذیر باشد، چندان زیاد نیست. آنچه كه انسان به عنوان وزن حس می‌كند، واقعاً كشش گرانشی زمین نیست؛ بلكه در حقیقت، نیروی عكس‌العمل عمودی سطح زمین بر فرد است. از آنجا كه حذف نیروی گرانش زمین عملاً امكان‌پذیر نیست، روش‌های ایجاد شرایط گرانش ناچیز بر روی زمین باید شرایطی مشابه سقوط آزاد فراهم آورند.

در این مطالعه، ویژگی شرایط بی‌وزنی، نحوه ایجاد آن و در نهایت، جزئیات پرواز گرانش صفر با هدف شناخت بهتر این نوع پروازها و چگونگی به كارگیری آنها در جهت بهره‌برداری علمی- تحقیقاتی و تجاری مورد بررسی قرار می‌گیرد

بی‌وزنی احساسی است كه فرد در حین سقوط آزاد بدون داشتن وزن ظاهری تجربه می‌كند. عبارت گرانش صفر اغلب به عنوان یك واژه مترادف با بی‌وزنی به كار می‌رود. بی‌‌وزنی در مدار در نتیجه حذف گرانش یا حتی كاهش قابل توجه آن نیست. در حقیقت شتاب ناشی از گرانش در ارتفاع صد كیلومتری نیز تنها سه درصد كمتر از مقدار آن بر روی سطح زمین است؛ به معنای دیگر، شخص ساكن در آن ارتفاع با نرخی تقریباً مشابه فرد نزدیك به زمین، شتاب سقوط می‌گیرد. بی‌وزنی در اصطلاح عام به حالتی اتلاق می‌شود كه شخصی یا جرمی آزادانه سقوط كند؛ این حالت ممكن است در مدار، فضای ماورای جوّ (نواحی دوردست یك سیاره، ستاره یا اجرام عظیم دیگر)، یك هواپیما با مانوری منطبق بر یك مسیر پروازی سهموی خاص و یا دیگر روش‌ها و چارچوب‌های نامتعارف روی دهد.

آنچه كه انسان به عنوان وزن احساس می‌كند، واقعاً نیروی گرانشی كه وی را به سمت مركز زمین می‌كشد نیست؛ هرچند این عبارت، تعریف فنی وزن به شمار می‌رود. آنچه كه ما به عنوان وزن حس می‌كنیم، در حقیقت نیروی عكس‌العمل عمودی زمین (یا هر سطح دیگری كه روی آن قرار داریم) است كه ما را به سمت بالا هل می‌دهد تا نیروی گرانش كه باعث كشیده شدن به سمت پایین می‌شود را خنثی كند. این همان چیزی است كه وزن ظاهری خوانده می‌شود. به عنوان مثال، قطعه فلزی كه داخل یك ظرف قرار دارد، در صورت رها شدن ظرف به شكل سقوط آزاد بی‌وزنی را تجربه می‌كند. دلیل این پدیده آن است كه هنگامی كه قطعه و ظرف هر دو با سرعت یكسان به سمت پایین كشیده می‌شوند، هیچ نیرویی از جانب ته ظرف در مقابل نیروی گرانش به قطعه وارد نمی‌شود. در حالی كه وقتی ظرف روی زمین ساكن است، نیروی گرانش پایین‌كشنده دقیقاً با نیروی وارده از ته ظرف، به همان اندازه و در جهت مخالف، خنثی می‌شود.

از آنجا كه می‌توان قطعه فلز‌ی ساكن بر روی زمین را تقریباً صلب فرض كرد، هر برش عرضی افقی قطعه نه تنها نیروی ناشی از گرانش را تجربه می‌كند بلكه وزن بخش‌های بالای خود را نیز تحمل می‌كند. در مورد یك شیء كه از بالا آویخته شده و از زیر تكیه‌گاهی ندارد، فشار منفی یا گرادیان كشش وجود دارد؛ زیرا هر برش عرضی از جسم آویخته (مثلاً از یك ریسمان)، باید وزن بخش زیر خود را تحمل كند. بدین ترتیب، در بدن انسان نیز مركز احساس وزن چنین گرادیان فشاری را حس می‌كند. به عنوان مثال، هنگام ایستادن بر روی یك پا، پای واقع بر روی زمین نیروی وزن تمامی بدن را حس خواهد كرد، در حالی‌كه پای دیگر و هر دو بازو در معرض گرادیان‌های تنش وزن خود به سمت پایین كشیده می‌شوند.

یك شخص به هنگام سقوط آزاد، وزن قابل‌ اندازه‌گیری خود را حس نمی‌كند؛ چرا كه تمامی بخش‌های بدن وی به‌طور یكسان در حال شتاب‌گیری هستند. با استفاده از این ویژگی، می‌توان شرایطی را ایجاد كرد كه شخص بتواند حالت بی‌وزنی را تجربه كند. اگر در شرایط عادی از یك ارتفاع پنج متری بپرید، حدود یك ثانیه طول می‌كشد تا به زمین برسید. در محیطی كه گرانش آن یك درصد گرانش زمین است، طی همان ارتفاع حدود 10 ثانیه طول می‌كشد. اگر گرانش به یك میلیونیم گرانش زمین كاهش یابد، پرش از ارتفاع پنج متری تا رسیدن به سطح، 1000 ثانیه یا حدود 17 دقیقه به طول خواهد انجامید! این در حالی است كه با توجه به قانون گرانش و رابطه گرانش با عكس مجذور فاصله، برای رسیدن به جایی كه گرانش زمین به یك میلیونیم مقدار آن در سطح زمین كاهش یابد، باید 37/6 میلیون كیلومتر از زمین فاصله بگیریم (حدود 17 برابر دورتر از ماه!).

تصور كنید در یك آسانسور روی باسكول قرار دارید. اگر آسانسور بدون شتاب حركت كند، شما وزن عادی خود را می‌بینید. اگر آسانسور با شتاب به سمت بالا حركت كند، وزن شما بیشتر از معمول نشان داده می‌شود. ولی اگر آسانسور با شتاب به پایین حركت كند، وزن ظاهری شما كاهش می‌یابد. در صورتی كه كابل آسانسور ناگهان پاره شود، شما برای چند لحظه سقوط آزاد و بی‌وزنی را تجربه خواهید كرد.

در حال حاضر، استفاده از روش‌های گوناگون برای كم كردن وزن ظاهری و رسیدن به شرایط بی‌وزنی با اهداف تحقیقاتی و تجاری در سراسر جهان انجام می‌شود. از سوی دیگر، ایجاد شرایط گرانش صفر بر روی زمین، امری حیاتی برای آزمایش‌های مقدماتی فضایی است. این آزمایش‌ها می‌تواند در پیشبرد اهداف و موفقیت پروژه‌های فضایی نقش تعیین‌كننده‌ای را ایفا كند و دقت عملكرد تجهیزات مختلف را در سفرهای فضایی به میزان قابل‌توجهی بهبود بخشد. مطالعه حالت مواد و برهم‌كنش آنها در شرایط گرانش ناچیز، فرصتی است تا مرزهای علم گسترش یابد. این تحقیقات شامل بیوفناوری، علوم احتراق، فیزیك سیالات، فیزیك پایه و علم مواد می‌شود. در مقابل، هزینه صرف شده برای چنین آزمایش‌هایی در مقایسه با هزینه‌های سرسام‌آور سفرهای فضایی، با توجه به نتایج با ارزش آنها بسیار ناچیز است.

روش‌های گوناگونی برای ایجاد بی‌وزنی بدون خروج از جوّ زمین وجود دارد. یكی از روش‌های كارآمد كاهش وزن، استفاده از پروازهای گرانش صفر است. در این نوع پروازها، شرایط بی‌وزنی با استفاده از هواپیما و طی مانورهای سهمی‌شكل ویژه‌ای حاصل می‌شود. پیش از پرواز، تغییرات لازم در فضای داخلی هواپیما را جهت انجام مناسب آزمایش‌ها اعمال می‌كنند. پروازهای گرانش صفر با توجه به هزینه، مدت زمان ایجاد شرایط بی‌وزنی در هر مانور، امكان انجام انواع آزمایش‌ها و دیگر ویژگی‌های منحصر به‌فرد، روش بسیار مؤثری برای ایجاد بی‌وزنی محسوب می‌شوند؛ به‌ویژه كه با استفاده از آنها، حتی افراد عادی نیز می‌توانند شرایط بی‌وزنی را تجربه كنند.



. . . ایجاد بی‌وزنی و تأثیرات آن
بسیاری از بازدیدكنندگان مراكز فضایی، سراغ اتاق ویژه‌ای را می‌گیرند كه گرانش در آن با زدن دكمه‌ای ناگهان ناپدید شده و فضانوردان می‌توانند در محیط آن معلق شوند! حقیقت این است كه گرانش زمین هیچ‌گاه از بین رفتنی نیست. برای كاهش وزن و در نهایت رسیدن به شرایط بی‌وزنی، باید به طریقی بر گرانش زمین غلبه كرد. تجربه بی‌وزنی در شرایط گرانش صفر و یا گرانش ناچیز حاصل می‌شود.

غالباً عبارت گرانش صفر یا گرانش كاهش‌یافته برای توصیف حالت بی‌وزنی استفاده می‌شود، اما در واقع، فرض صفر بودن گرانش از نظر علمی نادرست است. یك فضاپیما و محتویاتش توسط نیروی گرانش سیاره‌ای كه به دور آن می‌چرخند، در مدار خود نگاه داشته می‌شوند و همگی تقریباً در معرض نیروی گرانش برابری قرار می‌گیرند.

فلسفه باقی ماندن ماهواره‌ها در مدار این است كه به دلیل چرخش آنها به دور زمین با سرعتی خاص، نیروی گریز از مركز به آنها وارد می‌شود كه این نیرو، نیروی گرانش زمین را خنثی می‌كند. از نظر فیزیكی، عبارت گرانش صفر برای توصیف شرایط سقوط آزاد درون وسایل فضایی واقع در مدار استفاده می‌شود. البته همان‌گونه كه ذكر شد، گرانش همچنان در فضا وجود دارد و مانع از پرواز آزادانه ماهواره در فضای تهی بین‌‌سیاره‌ای می‌شود. سرعت مماسی بسیار زیاد ماهواره‌ها به آنها اجازه می‌دهد كه با وجود كشش اجتناب‌پذیر به سوی میدان گرانش زمین، به پایین سقوط نكنند. بنابراین آنچه كه ماهواره‌ها را بالای زمین نگه‌ می‌دارد، ناشی از فقدان گرانش نیست بلكه سرعت چرخش فضاپیماست.


. . . گرانش ناچیز
عبارت گرانش ناچیز نیز در كنار گرانش صفر به كار می‌رود، چرا كه بی‌وزنی در یك فضاپیما تمام و كمال نیست. دلیل خنثی نشدن كامل گرانش در حالت چرخش ماهواره در مدار زمین یا سفر یك فضاپیما را می‌توان موارد زیر ذكر كرد:


نیروی گرانش برای جرم واحد، به ازای هر سه متر افزایش ارتفاع تقریباً به میزان یك میكرونیوتن كاهش می‌یابد. اجسامی كه جرم متمركز یا نقطه‌ای ندارند، نیروی كشش متغیری به بخش‌های مختلفشان وارد می‌شود.


نیروی جانب مركز در فضا‌پیمای واقع در مدار در بخش فوقانی بیشتر از قسمت‌های پایینی آن است.


اشیای رها شده در فضاپیما به سوی متراكم‌ترین بخش فضاپیما سقوط می‌كنند تا اینكه در نهایت سطوح فضاپیما را لمس كرده، حركتشان متوقف شده و احساس وزن كنند.


در ارتفاع مداری شاتل فضایی یعنی 185 تا 1000 كیلومتر، هوا با وجود اینكه بسیار رقیق است، ولی همچنان باعث كاهش سرعت وسیله بر اثر اصطكاك می‌شود. از این نیروی پسآ، به عنوان وزن در راستای حركت وسیله نام برده می‌شود. در ارتفاعات بالاتر از 1000 كیلومتر، این نیرو در مقایسه با اثر بادهای خورشیدی قابل صرفنظر كردن است.

در سال 2003، علامت گرانش ناچیز به عنوان نشان رسمی مأموریت اس‌تی‌اس-107 شاتل فضایی مورد استفاده قرار گرفت؛ زیرا كه این مأموریت فضایی به تحقیقات جاذبه ناچیز اختصاص داشت. در داخل فضاپیما، گرانش ناچیز ممكن است در مدت زمان‌های طولانی پس از رها شدن سفینه در فضا، به شرطی كه نیروی پیشرانی اعمال نشود و فضاپیما در حال چرخش نباشد، روی دهد. این شرایط هنگامی كه فضاپیما راكت‌های خود را روشن می‌كند و نیروی پیشران بر اثر خروج گازهای حاصل از احتراق به فضاپیما اعمال می‌شود، از بین می‌رود. در چنین شرایطی، گرانش ناشی از شتاب فضاپیما، همه چیز را به سمت نیروی پیشران پرتاب می‌كند.


. . . تأثیرات بی‌وزنی بر سلامت
با آزمایش بر روی فضانوردانی كه برای مدت زمان‌های طولانی در ایستگاه‌های فضایی زندگی كرده‌اند، به اثبات رسیده است كه شرایط بی‌وزنی در بلندمدت می‌تواند برخی اثرات نامطلوب بر بدن و روان انسان داشته باشد. در حقیقت بدن آدمی با شرایط حاكم روی زمین تطابق كامل پیدا كرده است؛ از این رو، قرار گرفتن در حالت بی‌وزنی باعث تغییر در فعالیت فیزیولوژیكی بدن به صورت موقت یا بلندمدت می‌شود.

شایع‌ترین حالتی كه انسان در چند ساعت اولیه بی‌وزنی تجربه می‌كند، فضازدگی است. از علایم این بیماری می‌توان به حالت تهوع، سرگیجه، سردرد و بی‌حالی اشاره كرد كه اولین بار توسط گرمن تیتوف كیهان‌نورد روس در سال 1961 گزارش شد. از آن تاریخ به بعد، تقریباً در مورد 45 درصد فضانوردان این حالت مشاهده شده است. مدت این بیماری در افراد گوناگون متفاوت است، اما معمولاً بیش از 72 ساعت به طول نمی‌انجامد و پس از آن، فرد به شرایط عادت می‌كند.

در این میان، مهم‌ترین اثر نامطلوب قرارگیری بلندمدت در شرایط بی‌وزنی، تحلیل عضلانی و تضعیف اسكلت استخوانی بدن است كه می‌توان آن را با انجام فعالیت‌های ورزشی ویژه در فضا كاهش داد. از دیگر تأثیرات مهم شرایط بی‌وزنی می‌توان به تغییر در توزیع مایعات در بدن، كاهش سرعت گردش خون، كاهش تولید گلبول‌های قرمز، از بین رفتن توازن بدن و كاهش قدرت تدافعی اشاره كرد. همچنین گرانش صفر اثرات نامطلوبی بر چشم فضانوردان می‌گذارد كه از میان آنها می‌توان به تورم چشم و افزایش فشار داخل چشم در ساعات اولیه حضور در فضا اشاره كرد. بسیاری از اثرات سوء بی‌وزنی مشابه اثرات پیری است. بنابراین دانشمندان بر این عقیده‌اند كه با بررسی شرایط بی‌وزنی می‌توان تأثیرات افزایش سن را شناسایی و در صورت امكان بهبود بخشید.

روند تضعیف استخوان و كاهش روند استخوان‌سازی در بدن در شرایط گرانش صفر هنوز به طور دقیق شناخته نشده است. این فرایند در فضا بر روی تمام اندام‌ها به طور یكسان اثر نمی‌گذارد. حتی مشخص شده است كه برخی استخوان‌ها در یك سفر فضایی ممكن است تقویت شوند. در واقع، استخوان‌هایی كه بیشترین فشار ناشی از گرانش را تحمل می‌كنند، در معرض تضعیف بیشتری قرار دارند. یكی از دلایلی كه جلوگیری از فرایند تحلیل رفتن استخوان‌ها را با مشكل مواجه می‌كند، افت محسوس فشار خون در پاها در شرایط گرانش صفر است.

تحلیل رفتن استخوان‌ها اندكی پس از حضور فضانوردان در فضا آغاز می شود. شرایط ویژه‌ای چون گرانش صفر، نور كم و تجمع درصد بالای دی‌اكسیدكربن اثرات نامطلوبی بر اسكلت بدن دارد. در چنین شرایطی، نرخ كاهش وزن برخی استخوان‌ها در حدود یك تا دو درصد در ماه، یعنی شش برابر نرخ تحلیل استخوان‌ها در بدترین حالت بر روی زمین است. تاكنون تمام فضانوردان درصدی كاهش وزن استخوان را پس از بازگشت به زمین تجربه كرده‌اند. در یكی از وخیم‌ترین موارد، دیوید ولف پس از چهار ماه و نیم حضور در ایستگاه فضایی میر، 40 درصد از وزن عضلات و 12 درصد از وزن استخوان‌های خود را در برخی اندام‌‌ها از دست داده بود.

در شرایط بی‌وزنی، تمهیدات ویژه‌ای مثل ورزش كردن، استفاده از دستگاه‌های ارتعاش‌دهنده اندام‌ها با فركانس پایین و یا داروهای تقویت استخوان آزمایش شده است. در عین حال، تا هنگام كشف روشی مؤثر برای جلوگیری از تضعیف استخوان‌ها و تحلیل عضلانی، عملاً سفرهای بلندمدت سرنشین‌دار مانند سفر به مریخ میسر نخواهد بود. دانشمندان همچنین در تلاشند تا با به كارگیری روش‌هایی مانند چرخش فضاپیما به دور خود و یا استفاده از تجهیزات مكانیكی پیشرفته، نوعی گرانش مصنوعی در فضاپیما ایجاد كنند تا اثرات سوء بی‌وزنی بر بدن فضانوردان به حداقل برسد.


. . . روش‌های ایجاد بی‌وزنی
به منظور بهره بردن از مزایای گوناگون محیط گرانش ناچیز، روش‌های مختلفی برای ایجاد این شرایط وجود دارد. محیط گرانش صفر افزون بر كاربردهای آموزشی و تجاری، برای انجام آزمایش‌های گوناگون، از آزمایش‌های فیزیولوژی بر روی بدن انسان گرفته تا تغییرات مولكولی در مایعات، استفاده می‌شود. مدت زمانی كه لازم است تا این نمونه‌ها‌ در شرایط گرانش صفر قرار گیرند نیز از چند ثانیه تا چند سال ممكن است تغییر كند. زمان لازم برای انجام آزمایش یا فعالیت در شرایط گرانش ناچیز، محل و شیوه ایجاد بی‌وزنی را تعیین می‌كند؛ اگر این مدت زمان در حد چند ثانیه باشد، از برج‌ها و دالان‌های سقوط، هواپیمای گرانش صفر و یا بالون‌ها استفاده می‌شود. در مواردی كه نمونه‌ها‌ باید زمان بیشتری را در حالت بی وزنی سپری كنند، آزمایش در راكت‌های كاوش، شاتل فضایی یا ایستگاه فضایی انجام می‌شود.

به طور كلی، روش‌های ایجاد شرایط گرانش ناچیز را كه با هدف كاربردهای تحقیقاتی و تجاری توسعه یافته‌اند، می‌توان به تسهیلات كاهش وزن زمینی، پرنده‌های هوایی و پرنده‌های فضایی دسته‌بندی كرد.


. . . تسهیلات كاهش وزن زمینی
تسهیلات زمینی كه توسط آنها امكان كاهش وزن برای مقاصد تحقیقاتی فراهم می‌شود، به دو دسته كلی برج‌ها و دالان‌های سقوط و تسهیلات شناوری خنثی تقسیم می‌شوند.



الف) برج و دالان‌‌های سقوط
ایجاد گرانش ناچیز بر سطح زمین تنها با قرار دادن اجسام در شرایط سقوط آزاد قابل دستیابی است. با استفاده از برج‌های سقوط می‌توان نمونه‌های آزمایش را برای چند ثانیه در شرایط بی‌وزنی قرار داد. این روش كم‌هزینه بیشتر برای آزمایش نمونه‌های تحت سرمایش و یا در حال جامد شدن استفاده می‌شود.

تسهیلات تحقیقات گرانش صفر از سال 1966 توسط بخش آزمایش‌های فضایی مركز تحقیقات جان گلن ناسا برای محققان علوم و كاربردهای گرانش ناچیز ناسا اداره می‌شود. این تسهیلات منحصر به‌فرد، نقش مهمی را در طراحی، توسعه و آزمایش سخت‌افزارهای پروازهای فضایی و همچنین چگونگی تعریف مأموریت‌های فضایی ناسا ایفا می‌كند. بخش‌های گوناگون این مركز شامل برج سقوط دارای محفظه آزمایش، سامانه كنترل و داده‌برداری، دوربین‌های عكاسی، سامانه تأمین نیرو برای آزمایش‌ها و امكانات فیلمبرداری است. جدا از تحقیقات ناسا برای توسعه تجهیزات فضایی با كمترین هزینه، كاربردهای تجاری این برج در مواردی مانند آزمایش‌های مربوط به ذخیره سیالات برودتی، تحقیقات علوم پایه، امكان‌پذیری انجام آزمایش‌های گوناگون در شرایط گرانش ناچیز ایستگاه فضایی، طراحی و توسعه تجهیزات فضایی و تحقیق اثرات گرانش ناچیز بر پدیده‌های فیزیكی مانند احتراق، فیزیك سیالات، زیست‌فناوری و علم مواد انجام می‌شود.


نمای برج و دالان سقوط در مركز پروازهای فضایی مارشال ناسا.


بازیافت كپسول سقوط پس از انجام آزمایش در تسهیلات برج سقوط



برج سقوط مركز دارای یك محفظه سقوط خلاء بوده كه در آن می‌توان وسیله مورد آزمایش را برای مسافت 132 متر، در حدود 18/5 ثانیه در حالت سقوط و بی‌وزنی قرار داد. در انتهای مسیر، نمونه آزمایش در تپه‌ای از ذرات پلی‌اسیترن فرو رفته و شتاب بازدارنده‌ای معادل g 65 را تجربه می‌كند. برای شروع آزمایش در برج‌های سقوط، تجهیزات آزمایش را در محفظه آزمایش استوانه‌ای‌شكل قرار می‌دهند و با مكش هوا در محفظه، خلاء ایجاد می‌كنند تا اثرات شتاب ناشی از نیروهای پسای ایرودینامیكی كاهش یابد. حین سقوط، دوربین‌های داخل محفظه تحولات را ضبط و داده‌های اندازه‌گیری‌شده در اختیار آزمایش‌كنندگان قرار می‌گیرد. در عین حال، از این فناوری نمی‌توان برای آزمایش بر روی انسان استفاده كرد، چرا كه شتاب بازدارنده در انتهای مسیر مرگ‌آور خواهد بود. بیشترین شتابی را كه یك انسان به طور آنی می‌تواند بدون آسیب تحمل كند، در حدود g 20 است. از دیگر كشورهایی كه دارای تسهیلات سقوط آزاد هستند، می‌توان به ژاپن، فرانسه و آلمان اشاره كرد.

مركز پروازهای فضایی مارشال ناسا در هانتسویل آلاباما نیز دالان سقوطی به ارتفاع 105 متر و قطر 4/25 سانتیمتر دارد و می‌تواند سقوط آزادی 6/4 ثانیه‌ای را در شرایط نیمه‌خلاء فراهم سازد. برای آزمایش‌های جامدشوندگی مواد، ابتدا با بمباران الكترونی یا كوره الكترومغناطیس، نمونه را ذوب كرده و سپس در دالان رها می‌كنند.

در ژاپن، یك لوله حفاری 490 متری تبدیل به یك دالان سقوط شده كه شرایطی با گرانش 5-10 برابر گرانش زمین را برای 10 ثانیه فراهم می كند.



ب) شناوری خنثی
كاهش وزن را همچنین می‌توان با استفاده از شناوری خنثی شبیه‌سازی كرد. در این فناوری، انسان و تجهیزات در آب و در حالت شناوری قرار داده می‌شوند. ناسا در آزمایشگاه‌های خود از شناوری خنثی برای تحقیق و آزمایش در مورد فعالیت‌های بیرون از فضاپیما مثل راهپیمایی فضایی استفاده می‌كند. این روش یكی از شیوه‌های اصلی آموزش و آماده‌‌سازی فضانوردان برای حضور در شرایط بی‌وزنی است. در واقع، موفقیت در یك عملیات راهپیمایی فضایی تا حد زیادی به تمرین‌های پیش از پرتاب فضانوردان در شرایط بی‌وزنی به‌ویژه در آزمایشگاه‌های شناوری خنثی بستگی دارد. گرچه تمرین در استخرهای آب زمینی دو تفاوت عمده با شرایط بی‌وزنی در فضا دارد. اول اینكه در شناوری خنثی، فضانوردان در شرایط بی‌وزنی كامل نیستند و در لباس‌های ویژه، وزن خود را همچنان احساس می‌كنند. مورد دوم به نیروی پسای آب و مقاومت آن در برابر حركت بازمی‌گردد كه برخی فعالیت‌ها آسان‌تر و برخی را سخت‌تر می‌كند.


تست نمونه اولیه مدول كلمب ایستگاه فضایی بین‌المللی در آزمایشگاه شناوری خنثی ناسا

این آزمایش‌ها همچنین در آزمایشگاه سیستم‌های فضایی دانشگاه مریلند انجام می‌شود كه تنها دانشگاه دارنده فناوری شناوری خنثی در جهان است. در برنامه‌های تجاری نیز كه توسط شركت اسپیس‌ادونچر با مسئولیت محدود عرضه می‌شود، علاقه‌مندان می‌توانند زیر نظر كارشناسان، چگونگی یك راهپیمایی فضایی را در استخرهای مخصوص تجربه كنند.

. . . پرنده‌های هوایی
مهم‌ترین روش‌های ایجاد شرایط گرانش ناچیز بدون ورود به مرز فضا، به ویژه در مواردی كه حضور انسان در محل آزمایش ضروری است، با استفاده از هواپیماها انجام می‌شود. در این میان، بالون‌های مخصوص هم برای شبیه‌سازی بی‌وزنی در حال توسعه هستند.


. بالون‌های گرانش ناچیز
در مركز فضایی مارشال ناسا امكان استفاده از یك كپسول سقوط مجهز به پیشرانه كه برای ایجاد شرایط گرانش صفر از یك بالون رها می‌شود نیز بررسی شده است. مطالعات تجربی نشان داده است كه كپسولی كه از ارتفاع 40 كیلومتری سطح زمین رها شود، می‌تواند در حدود 20 ثانیه شتابی معادل 3-10 برابر گرانش زمین را فراهم سازد. تحقیقات بعدی نشان داد كه اگر كپسول مجهز به پیشرانه باشد، غلبه بر نیروی ناشی از پسای هوا باعث می‌شود تا شرایط گرانش ناچیز در كپسول به 6-10 برابر گرانش زمین برای مدت 50 ثانیه بهبود یابد. در نهایت كپسول با چتر بر زمین فرود می آید.



. پروازهای گرانش صفر
اگر برای انجام برخی آزمایش‌ها و فعالیت‌ها، قرارگیری در شرایط گرانش ناچیز در بازه‌های زمانی كوتاه‌مدت كافی باشد، پروازهای گرانش صفر به عنوان كارآمدترین روش پیشنهاد می‌شود. با به‌كارگیری هواپیما و انجام مانورهای ویژه‌ای می‌توان شرایط گرانش ناچیز را ایجاد كرد. این نوع كاهش وزن، پروازهای گرانش صفر خوانده می‌شوند. اگرچه هواپیماها نمی‌توانند شرایط گرانش ناچیز را به كیفیت برج‌ها و دالان‌های سقوط ایجاد كنند، مزیت آنها این است كه آزمایش‌كنندگان می‌توانند خود به انجام آزمایش بپردازند.

هواپیماهای ویژه پروازهای گرانش صفر، هواپیماهایی چون ایرباس A-300 و KC-135 بوئینگ هستند كه در فضای داخلی آنها به منظور انجام آزمایش در شرایط بی‌وزنی، تغییرات لازم داده شده است. چنین پروازهایی 2 تا 3 ساعت به طول می انجامد.

هواپیماهای گرانش صفر می‌توانند با انجام مانورهایی سهمی‌وار، شتاب گرانش را برای مدت كوتاهی به حداقل برسانند. در بخش سوم، این نوع پروازها به تفصیل شرح داده می‌شوند.


. . . پرنده‌های فضایی
برای انجام آزمایش‌های بلندمدت باید به فضا سفر كرد. زمان بی‌وزنی بیشتر، به آزمایش‌كنندگان اجازه می‌دهد تا فرایندهای با سرعت واكنش كمتر و اثرات نامحسوس را بررسی كنند. فضاپیماها را می‌توان آزمایشگاه‌های مناسبی برای تحقیقات گرانش صفر محسوب كرد كه در آنها محققان خود می‌توانند شخصاً به انجام آزمایش بپردازند. آزمایش‌هایی كه تا حدود دو هفته به طول می‌انجامد را می‌توان در شاتل فضایی انجام داد. در ایستگاه فضایی بین‌المللی نیز یك آزمایشگاه گرانش ناچیز منحصر به‌فرد ساخته شده است.



. راكت‌های كاوش
راكت‌های كاوش زیرمداری با طی مسیری سهمی‌وار قادر به ایجاد چند دقیقه سقوط آزاد و حالت بی‌وزنی هستند. شتاب در این حالت كمتر از 5-10 برابر گرانش زمین است. ناسا هم‌اكنون از بیش از 14 نوع متفاوت راكت كاوش برای تحقیقات گوناگون خود استفاده می‌كند. این راكت‌ها می‌توانند محموله‌هایی را تا ارتفاعی مابین 50 كیلومتر تا بیش از 1200 كیلومتر حمل كنند. مدت زمان بی‌وزنی در این راكت‌ها با توجه به عملكرد راكت ممكن است تا چند دقیقه طول بكشد. به عنوان مثال، راكت بلك برانت9 می‌تواند تا 7 دقیقه شرایط گرانش صفر را فراهم آورد. از دیگر راكت‌های معروف ناسا، می‌توان به راكت اسپار اشاره كرد كه عموماً برای بررسی و تحقیق فیزیك سیالات، پخش مایعات و تجزیه الكتریكی استفاده می‌شود. این راكت می‌تواند محموله‌هایی با وزن 300 كیلوگرم را برای چهار تا شش دقیقه در شرایط بی وزنی قرار دهد. هزینه كم و امكان بازیافت محموله‌ها از مزایای این روش محسوب می‌شود.


پروفیل پروازی راكت‌های گرانش ناچیز

. پرنده‌های آزاد
مركز پروازهای فضایی گودارد آمریكا مجموعه ماهواره‌های پرنده آزاد اسپارتان را اداره می‌كند. این نوع ماهواره‌ها می‌توانند محموله‌هایی را از چند روز تا یك سال در مدار تحت شرایط گرانش صفر قرار دهند. از دیگر پرنده‌های آزاد موجود می‌توان به ماهواره حامل قابل‌بازیافت اروپا (یوركا) متعلق به آژانس فضایی اروپا (ایسا) اشاره كرد كه می‌توان آن را به عنوان یك سامانه حامل خودكار با شاتل به مدار حمل و سپس بازیافت نمود. یوركا یك فضاپیما با توانایی حضور بلندمدت در فضا (بین 6 تا 9 ماه) است كه امكان تأمین نیرو، كنترل حرارتی و ارسال داده از محموله را نیز فراهم می‌كند. این فضاپیما، به هنگام پرواز آزاد از مركز كنترل ایسا در آلمان هدایت می‌شود. این فضاپیما اولین پرواز خود را در ژوئیه 1992 با مأموریت اس‌تی‌اس-46 شاتل انجام داد و یك سال بعد با مأموریت اس‌تی‌اس-57 به زمین بازگردانده شد.

. شاتل فضایی
شاتل فضایی سابقه زیادی در پرتاب نمونه‌های آزمایشی حساس به گرانش به مدارهای كم‌ارتفاع زمین دارد. این آزمایش‌ها ممكن است بین چند روز تا دو هفته طول بكشد. معمولاً پیش از پرتاب شاتل، نمونه‌ها در پروازهای گرانش صفر هواپیمای KC-135 ناسا آزمایش می‌شوند.

. ایستگاه‌های فضایی
آزمایش‌های طولانی‌مدت در شرایط گرانش ناچیز در ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام می‌شود. در این ایستگاه‌ها، امكان دخالت مستقیم انسان در آزمایش نیز وجود دارد. تأثیر بلندمدت حضور در فضا و شرایط گرانش ناچیز را تنها بر روی فضانوردان خدمه ایستگاه می‌توان تحقیق كرد.


. . . پرواز گرانش صفر
پرواز گرانش صفر، كه با عنوان پرواز سهموی یا خط سیر كپلری نیز شناخته می‌شود، پروازی است كه با استفاده از هواپیماهایی خاص با اندكی تغییرات داخلی تحت پروفیل پروازی ویژه‌ای صورت می‌گیرد. این نوع پروازها در دهه 50 میلادی شناخته شدند. در آن زمان، خلبانان هواپیماهای جنگنده به تفاوت شرایط و سختی حركت طی برخی مانورها پی برده بودند. به همین دلیل، برای امنیت بیشتر، حضور همزمان دو خلبان در پروازها به عنوان استاندارد مطرح شد. ظهور پروازهای فضایی سرنشین‌دار، به استفاده از پروازهای گرانش صفر پیش از پرتاب به منظور آشنایی فضانوردان با شرایط بی‌وزنی و چگونگی اقامت در ایستگاه‌های فضایی انجامید. این پروازها همچنین بهترین شرایط را برای آزمایش تجهیزاتی است كه قرار است به ایستگاه فضایی پرتاب شود، فراهم می‌آورد.

هواپیماهای گرانش صفر با انجام مانورهای سهموی قادرند حدود 20 تا 30 ثانیه حالت بی‌وزنی در داخل هواپیما ایجاد كنند تا دانشمندان بتوانند به تحقیقات و آزمایش‌هایی كه امكان انجام آنها بر روی زمین نیست، بپردازند. در هر مانور، پیش از آغاز شرایط بی‌وزنی و پس از آن، شخص مدتی را در شرایط گرانش زیاد (5/1 تا 8/1 برابر شتاب جاذبه زمین) سپری می‌كند. خلبان یك هواپیمای گرانش صفر، تنها با بهره‌گیری از حس خود و ابزارهای دقیق متعارفی مانند شتاب‌سنج می‌تواند مانورهای ویژه پروازی را برای ایجاد شرایط گرانش صفر یا ناچیز انجام دهد.



این نوع پرواز، تنها روش زیرمداری است كه می‌توان تحت آنها، شرایط بی‌وزنی را به منظور انجام تحقیقات بر روی انسان، حتی در مورد افراد عادی كه فضانورد نیستند، در راستای مطالعات فضایی و یا با اهداف تجاری ایجاد كرد.

پرواز گرانش صفر را می‌توان فرصتی ایده‌آل و كم‌هزینه برای تحقیقات و آزمایش‌های مقدماتی یك سفر بلندمدت فضایی و همچنین تجربه‌ای هیجان‌انگیز برای افراد عادی دانست. در حقیقت، پروازهای گرانش صفر تنها روش عملی تجربه شرایط بی‌وزنی برای انسان بدون حضور در فضاست. در طول این پروازها، شركت‌كنندگان قادر خواهند بود حس گام برداشتن نیل آرمسترانگ بر روی سطح ماه را تجربه كنند. همچنین می‌توانند تجربه گام برداشتن بر روی مریخ را حتی پیش از آنكه انسانی روی این سیاره قدم گذاشته باشد، كسب كنند. اگرچه مدت بی‌وزنی در هر مانور نسبتاً كم است، ولی عموماً عملیات پروازی به تنها یك مانور ختم نمی‌شود. به عنوان مثال، عملیات پرواز گرانش صفر آژانس فضایی اروپا (ایسا) كه با هواپیمای ایرباس A-300 انجام می‌شود، شامل سه پرواز (كه معمولاً در سه روز انجام ‌می‌شود) هریك با 31 مانور سهمی‌گون است.

زمینه‌های گوناگون تحقیقاتی كه عموماً در پروازهای گرانش صفر مورد آزمایش و بررسی قرار می‌گیرد، شامل موارد زیر است:
- مفاهیم فیزیك پایه: بررسی حركت ذرات، فیزیك پلاسما، پدیده تراكم و غیره
- علم مواد: مطالعه خواص ترموفیزیكی، شیمی‌فیزیك، مواد دانه‌ای و غیره؛ مانند آزمایش قالب‌ریزی و ساخت بتن در شرایط گرانش ناچیز با چشم‌انداز زندگی در مریخ
- بیولوژی: تحقیق در مورد فیزیولوژی گیاهان و حیوانات، ویژگی سلول‌های انسانی و غیره
- احتراق و دینامیك سیالات: مطالعه پدیده پاشش سوخت، تشكیل دوده، فرایند احتراق، تبخیر سوخت، انتقال حرارت، دینامیك قطرات، فرایند پخش و غیره
- فیزیولوژی بدن: بررسی عملكرد سیستم گردش خون، سیستم تنفس، سیستم گوارش، سیستم اعصاب، سیستم حركتی و غیره
- فناوری: تست ابزارهای فضایی، تحقیق دوباره آزمایش‌های انجام گرفته در ایستگاه فضایی بین‌المللی، فناوری جدایش فازها، تجهیزات گوناگون فضانوردان، دستگاه‌های نشان‌دهنده وضعیت فضانوردان و غیره؛ مانند آزمایش ربات هدایت‌شونده ویژه فعالیت‌های مداری خارج از فضاپیما.

از پروازهای گرانش صفر در صنعت فیلم‌سازی هم استفاده می‌شود؛ به عنوان مثال، نماهای بی‌وزنی در فیلم آپولو 13 و مجموعه فیلم‌های ماتریكس، در هواپیمای گرانش صفر فیلمبرداری شده است.

. . . هواپیماهای گرانش صفر
تعدادی از هواپیماهایی كه برای پروازهای گرانش صفر مورد استفاده قرار می‌گیرند، به شرح زیر هستند:

هواپیمای KC-135 گرانش صفر ناسا، كه با عنوان شهاب مهوّع نیز خوانده می‌شود، شكل تغییریافته (بدون مخزن) هواپیماهای بوئینگ 707 (یك توربوجت چهار موتوره) است. پایگاه پروازی این هواپیماها در مركز فضایی لیندون جانسون آمریكا قرار دارد. پروفیل پروازی این هواپیما به صورت منحنی‌های سهمی‌گون به مسافت 6 مایل همراه با صعود و شیرجه است، به طوری كه نیروی پیشرانش هواپیما برابر با نیروی پسآی هوا باشد. در این حالت، شخص در داخل هواپیما حدود 25 ثانیه احساس بی‌وزنی می‌كند. نوعاً یك چنین عملیات پروازی شامل بیش از 40 مانور سهمی‌گون بوده و حدود دو ساعت به طول می‌انجامد.

ناسا در راستای طرح فرصت‌های پروازی دانش‌آموزی گرانش كاهش‌یافته، جمعی از دانشجویان را برای پرواز با هواپیمای مكدانل داگلاس DC-9 تغییریافته خود (جایگزین جدید KC-135) با عنوان اعجوبه بی‌وزنی برگزید. این برنامه كه از 1995 هر سال یك‌بار برگزار می‌شود، به گروه‌های دانشجویی امكان تحقیق، طراحی، ساخت، آزمایش و ارزیابی ایده‌های مرتبط با شرایط گرانش صفر را می‌دهد. سالانه حدود 50 گروه از میان صدها طرح پیشنهادی برای شركت در پروازهای گرانش صفر دانش‌آموزی ناسا انتخاب می‌شوند.

پس از انتخاب طرح‌های برگزیده، از گروه‌های پیشنهاددهنده دعوت می‌شود تا طرح‌های آزمایشی خود را با پرواز در هواپیمای گرانش صفر ناسا عملی كنند. بدین ترتیب هر گروه در هر پرواز، 32 مانور 18 تا 25 ثانیه‌ای فرصت دارد تا به آزمایش طرح‌های خود در شرایط گرانش ناچیز بپردازند. طرح‌های پیشنهادی توسط گروه‌های دانشجویی در چنین برنامه‌هایی، بیشتر در زمینه پیشرانش، هوانوردی، بیولوژی، داروسازی و مخابرات است. برنامه‌های گرانش صفر مشابهی توسط آژانس فضایی اروپا (ایسا) و سازمان فضایی ژاپن (جاكسا) و آژانس توسعه فناوری و علوم ملی تایلند نیز برای علاقه‌مند كردن دانش‌آموزان و دانشجویان به مباحث فضا دنبال می‌شود.

هواپیمای ایلیوشین-76 (Ilyushin-76) آژانس فضایی روسیه، هواپیمای تغییریافته IL-76 MDK به منظور ارائه خدمات تجاری پرواز گرانش صفر توسط آژانس فضایی روسیه استفاده می‌شود. این هواپیما به خاطر فضای داخلی بزرگ خود شهرت دارد و تنها 15 نفر برای هر پرواز انتخاب می‌شوند. از این رو، فضای زیادی برای هر فرد جهت تجربه بی‌وزنی وجود خواهد داشت. اگرچه IL-76 MDK برای راحتی مسافر طراحی نشده است، اما این دقیقاً همان هواپیمایی است كه برای آموزش كیهان‌نوردان استفاده می‌شود. افراد سالم و با حداقل سن 16 سال، با هزینه‌ای معادل 6500 دلار می‌توانند در این نوع پروازهای شركت كنند. شركت اسپیس‌ادونچر پروازهای گرانش صفر خود را با اهداف تجاری با استفاده از هواپیمای IL-76 MDK انجام می‌دهد.

هواپیمای ایرباس A-300 اسا،آژانس فضایی اروپا (اسا) از سال 1997، با استفاده از هواپیمای تغییر داده شده ایرباس A-300 و با مشاركت شركت دولتی نوواسپیس فرانسه به ارائه خدمات پروازهای گرانش صفر برای كاربردهای تحقیقاتی از فرودگاه بین‌المللی بوردو-مریگناك می‌پردازد. عملیات پروازی گرانش صفر اسا شامل سه پرواز در سه روز پیاپی است كه در هر یك حدود 30 مانور سهمی‌گون انجام می‌شود. در هر مانور نیز حدود 20 ثانیه شرایط گرانش صفر حاصل می‌شود. بدین ترتیب، مجموعاً می‌توان حدود 10 دقیقه حالت بی‌وزنی را در هر پرواز تجربه كرد.

اولین پرواز گرانش صفر اسا در سال 1984 با استفاده از هواپیمای KC-135 ناسا در هیوستون تگزاس انجام شد و تا مارس سال 2006، اسا 43 عملیات پروازی گرانش صفر را ترتیب داده است. دیگر هواپیماهایی كه اسا در این نوع مأموریت‌ها استفاده می‌كند، Ilyushin Il-76 MDK روسیه، Caravelle فرانسه و Cessna Citation II هستند.

اسا اردوهای پرواز گرانش صفر خود را با حضور گروه‌هایی از دانشمندان سراسر اروپا برگزار می‌كند. در این برنامه، دانشمندان و محققان می‌توانند طی سه روز آزمایش‌های خود را در زمینه بی‌وزنی در هواپیمای ایرباس A300 به انجام برسانند. این پروازها به صورت سالانه برای گروه‌های دانشجویی نیز برگزار می‌شود تا بتوانند ضمن تجربه شرایط منحصربه‌فرد بی‌وزنی، آزمایش‌های پیشنهادی خود را نیز بررسی كنند. یكی از آزمایش‌های دانشجویان در این پروازها، در مورد خرچنگ‌ها انجام شده است؛ به این دلیل كه ثابت شده است اندام تعادلی خرچنگ‌ها بسیار مشابه انسان و دیگر مهره‌داران بوده و با استفاده از ادوات ابتدایی می‌توان سیگنال‌های حركتی آنها دریافت كرد و سپس نتایج را به رفتار حركتی و تعادلی انسان در شرایط گرانش ناچیز تعمیم داد.




هواپیمای A-300 در هر پرواز خود، مجموعه‌ای شامل 31 مانور گرانش صفر را انجام می‌دهد كه هر مانور سهمی‌گون از حالت پرواز افقی پایا در ارتفاع تقریبی 6000 متر و سرعت 810 كیلومتر بر ساعت با شتاب g 1 آغاز می‌شود. پس از آن، خلبان به تدریج دماغه هواپیما را بالا برده و شروع به صعود می‌كند. این فاز در حدود 20 ثانیه طول می‌كشد و به هواپیما شتابی معادل g 1/5 تا g 1/8 وارد می‌شود. در ارتفاع 7500 متری، هنگامی كه هواپیما با زاویه‌ای حدود 47 درجه و سرعت 650 كیلومتر بر ساعت در حال صعود است، خلبان نیروی پیشران موتور را رفته رفته كاهش می‌دهد تا تنها نیروی پسآی هوا خنثی شود. در این حالت، هواپیما در حدود 20 ثانیه مسیر سهمی‌گونی را طی می‌كند كه شرایط بی‌وزنی تحت آن حاصل می‌شود. نوك قله این سهمی تقریباً در ارتفاع 8500 متری واقع است و سرعت در این نقطه به 390 كیلومتر بر ساعت كاهش می‌یابد.

در انتهای شرایط بی‌وزنی و در همان ارتفاع 7500 متری، هواپیما طی 20 ثانیه مانور خروج از منحنی سهموی را انجام می‌دهد. شتاب وارد شده به هواپیما در این حالت نیز g 1/8 است. در انتهای این مانور، هواپیما بار دیگر به شرایط پرواز افقی پایا در ارتفاع 6000 متری می‌رسد.

بدین ترتیب، كل مانور حدود سه دقیقه شامل یك دقیقه فاز سهمی (20 ثانیه شتاب g 1/8 ابتدایی، 20 ثانیه شرایط بی‌وزنی و 20 ثانیه شتاب g 1/8 انتهایی) و دو دقیقه پرواز افقی پایا با شتاب g 1 قبل و بعد از مانور سهمی‌گون به طول می‌انجامد. سهمی‌گون‌ها در مجموعه‌های پنج‌تایی انجام می‌شود. بین هر مجموعه مانور، مدت زمان نسبتاً بیشتری (4، 5 یا 8 دقیقه) گنجانده می‌شود تا گروه تحقیقاتی در صورت لزوم بتواند شرایط آزمایش را دوباره مهیا كند. در طول پرواز، خلبان اطلاعات مربوط به هر مانور شامل زمان، زاویه، ورود و خروج به سهمی‌گون را به سرنشینان اعلام می‌كند.




هواپیمای بوئینگ 727 شركت زیرو گراویتی (زیرو-جی)، شركت زیرو-جی پس از ارزیابی‌های كارشناسانه، هواپیمای ترابری بوئینگ 200-727 را برای خدمات پروازی گرانش صفر خود برگزید. این هواپیما از میان هواپیماهای بوئینگ707، 737، 757 و دی‌سی-9 به دلیل برخی خصوصیات برتر از جمله موتورهای متصل به بدنه، دم تی‌شكل و انطباق با استانداردهای اداره هوانوردی فدرال آمریكا (اف‌ای‌ای) در مورد میزان تولید صدا انتخاب شد. مجموعه این عوامل، امكان پروازی نرم و آرام را حین مانورهای سهموی فراهم می‌سازد. بوئینگ 727 خود یكی از پرفروش‌ترین هواپیماهای تولیدشده توسط شركت بوئینگ بوده است، به طوری كه تعداد 1800 فروند از این هواپیما بین سال‌های 1962 تا 1984 در خطوط هوایی جهان به‌كار گرفته شد. بوئینگ 727 اولین جت سه‌موتوره استفاده ‌شده در خطوط هوایی خصوصی است و طی 30 سال اول ظهور هواپیماهای جت مسافربری، مقام نخست فروش را داشته است. تولید این هواپیما بیش از 24 سال، از اوایل دهه 60 میلادی تا اوت 1984، ادامه داشت. به هنگام تحویل آخرین فروند 727 توسط شركت بوئینگ، ناوگان متشكل از این هواپیما حدود 13 میلیون مسافر را در ماه جابجا می‌كرد. بوئینگ 727 نیز مانند دیگر هواپیماهای شركت بوئینگ، با توجه به نیاز بازار به مرور تكامل یافت. پس از فروش 407 فروند از سری 100 این نوع هواپیما، سری 200سی با تغییر در درب جانبی اصلی وارد بازار شد. امروزه با گسترش پروازهای گرانش صفر در سطح جهان، بوئینگ 727 به عنوان هواپیمایی قابل‌اطمینان و با توانایی‌های بالا، جایگاهی دایمی را به خود اختصاص داده است.

هواپیمای گرانش صفر شركت زیرو-جی كه به جی-فورس-وان شهرت یافته، دارای یك درب بزرگ ورود بار است و محفظه داخلی آن به طول 70 پا، فضای مناسبی را در اختیار مسافران برای انجام حركات آكروباتیك قرار می‌دهد. شركت زیرو-جی برای تجهیز و آماده‌سازی هواپیمای بوئینگ خود برای پروازهای گرانش صفر، با اف‌ای‌ای همكاری نزدیك داشته است. مهم‌ترین تغییر در بوئینگ 727، ارتقای سیستم هیدرولیك هواپیما بوده كه در كنار افزودن شتاب‌سنج‌های ویژه در كابین خلبان، امكان استفاده پیوسته از فشار هیدرولیك را فراهم آورده است.



جی-فورس-وان، از نظر اندازه و ظرفیت تقریباً مشابه هواپیمای گرانش صفر KC-135 ناسا است. مشخصات پروازی آن نیز مشابه پروفیل پروازی KC-135 است. در عین حال، جی-فورس-وان یك هواپیمای تجاری و KC-135 یك هواپیمای نظامی است. موارد كاربرد پروازهای گرانش صفر شركت زیرو-جی ممكن است تفریحی یا تحقیقاتی باشد.

فضای داخلی جی-فورس-وان به دو بخش تقسیم می‌شود. بخش انتهایی هواپیما دارای صندلی و برای نشستن 30 مسافر و خدمه با رعایت استانداردهای اف‌ای‌ای (اكسیژن در مواقع اضطراری، نور هدایتگر خروج، ...) طراحی شده است. بخش جلوتر نیز با طول حدود 60 پا، بخش شناوری خوانده می‌شود. در پروازهای تجاری گرانش صفر، كف این بخش با لایه‌های 5/1 اینچی ویژه جذب ضربه مورد تأیید اف‌ای‌ای پوشانده می‌شود. اما در پروازهای تحقیقاتی و یا ویژه فیلمبرداری، تجهیزات مخصوص آزمایش یا فیلمبرداری در این بخش نصب می‌شود.

شركت زیرو-جی برای راحتی و انعطاف‌پذیری، از چارچوب‌های مخصوصی درون هواپیما استفاده می‌كند. چهار چارچوب دارای صندلی در عقب و هشت چارچوب با توجه به نیاز مشتری و نوع استفاده از پرواز گرانش صفر در جلو قرار داده می‌شود. شش دوربین ویدئویی نیز در كابین تعبیه شده تا تمام مراحل پرواز داخل هواپیما ضبط كنند. جی-فورس-وان می‌تواند در هر پرواز، 27 مسافر را برای تجربه بی‌وزنی همراه داشته باشد.


استفان هاوكینگ در شرایط گرانش صفر


برای كسب اطلاعات بیشتر درباره پروازهای گرانش صفر، مطالب زیر را نیز بخوانید:
A300 Zero-G
Experience weightlessness onboard the "Zero-G" Airbus
Weightlessness
Zero Gravity Flight Information
Hawking takes zero-gravity flight



منبع : www.spacescience.ir

نپتون، سیاره بزرگی را بلعیده و قمرش را دزدیده است

بزرگ ‌بودن نپتون علیرغم فاصله زیادش با خورشید، در كنار تشعشعات گرمایی آن و مدار عجیب و غریب قمرش، ‌این فرضیه را به ذهن دانشمندان آورده كه شاید نپتون سیاره اصلی را بلعیده و قمر آن را از آن خود كرده است

بهنوش خرم‌روز: به نظر می‌رسد كه سیاره نپتون،‌ یك ابرزمین (یك سیاره در حال گردش به دور خورشید كه بین 2 تا 10 برابر زمین است) را بلعیده است و قمر آن را هم از آن خود ساخته است. این پدیده می‌تواند دلیل انتشار گرما از سیاره یخ زده نپتون و نیز مدار عجیب و غریب قمر آن، تریتون را روشن كند.

تا همین اواخر، نپتون یك معما بود. غباری كه منشا تشكیل آن بوده است، به احتمال زیاد از خورشید جدا شده بوده است. با داشتن موادی بسیار كمیاب، همیشه سوال این بوده كه چه طور نپتون و اورانوس،‌ دورترین سیاره‌های منظومه شمسی نسبت به خورشید،‌ این همه بزرگ هستند.

اما اگر آن‌ها زمانی تشكیل شده باشند كه خیلی به خورشید نزدیك‌تر بوده‌اند چه؟ در سال 2005/ 1384 گروهی از دانشمندان پیشنهاد كردند كه شاید در یك تحول اولیه،‌ سیاره‌های بزرگ در منظومه شمسی تغییر مكان داده باشند. بر اساس فرضیه آن‌ها،‌ اورانوس و نپتون در نزدیكی خورشید شكل گرفته‌اند و بعد با تعویض جا به مرور،‌ به دورتر منتقل شده‌اند.

بر اساس محاسبات استیون دش در سال 2008/ 1387، ‌در صورت درست بودن این فرضیه،‌ این سیاره‌ها باید در محل تولد خود آن قدر مواد به جای می‌گذاشتند كه به اندازه تشكیل سیاره‌ای با حجم دو برابر زمین باشد.

به گزارش نیوساینتیست، حالا دش و همكارش سیمون پورتر می‌گویند كه قمر عجیب نپتون،‌ تریتون،‌ احتمالا زمانی به دور ابرزمین خود می‌گشته است. تریتون از پلوتو بزرگ‌تر است و در جهت مخالف گردش نپتون، روی مدار خود می‌چرخد. این مسئله می‌تواند نشان‌دهنده این باشد كه تریتون قمر اصلی نپتون نیست.

برای این كه نپتون، تریتون را تصاحب كرده باشد،‌ باید سرعت قمر بسیار پایین آمده باشد. یك احتمال این است كه تریتون جفتی داشته كه بیشتر انرژی جنبشی خود را به آن انتقال داده است. در سال 2006/ 1385 پژوهشگران بحثی را عنوان كردند كه بر آن اساس، تریتون با جسم دیگری در ابعاد خود جفت بوده كه بعد از پیوستنش به نپتون، به درون فضا پرتاب شده است.

اما اگر جفت سابق تریتون، یك ابرزمین بوده باشد، به دلیل حجم بزرگ‌تر و قابلیت گرفتن انرژی جنبشی بیشتر، به تریتون امكان بیشتری برای كند شدن می‌داده است. به اعتقاد دش، ‌این فرضیه به نظر عملی‌تر می‌رسد.

احتمال دارد نپتون ابرزمین تریتون را بلعیده باشد. گرمای به جا مانده از این برخورد،‌ ممكن است توضیح مناسبی برای تشعشعات گرمایی نپتون در مقایسه با اورانوس باشد. چرا كه این دو سیاره از نظر حجم و تركیبات بسیار به هم شبیه‌اند.

با این حال، داگلاس همیلتون، یكی از محققین طرح پیشنهادی سال 2006/ 1385 معتقد است كه اوایل تشكیل منظومه شمسی،‌ اجرام كوچك در آن فراوان بودند و بعد جابه‌جایی اجرام بزرگ‌تر باعث پراكنده شدن آن‌ها شده است. به نظر وی، احتمال این كه نپتون قمر فعلی خودش را از یكی از این اجرام كوچك و متداول جدا كرده باشد، خیلی بیشتر از آن است كه یك ابرزمین نادر را بلعیده باشد.

برای تایید هر یك از این فرضیه‌ها هنوز به مطالعات بیشتری نیاز است.

منبع : خبر آنلاین

ابهام در منشاء تنها قمر زمین

هرچند سال گذشته مشخص شد كه ماه آب دارد، اما بررسی دوباره نمونه‌های جمع‌آوری شده در ماموریت‌های آپولو نشان داده كه زیر پوسته ماه نیز مرطوب است و منشاء شكل گیری ماه نمی‌تواند برخورد جسمی با زمین باشد.

محمود حاج‌زمان: لری تیلور همواره می‌گفت كه اگر زمانی در ماه آب پیدا شود، اسمش را عوض خواهد كرد! اما وی هیچ‌گاه انتظار نداشت كه تحقیقات خودش روزی این حقیقت را برملا كند.

به گزارش نیچر، سنگ‌شناس دانشگاه تنسی در اولین كنفرانس علوم سیاره‌ای و قمری كه در سال 1970 / 1349 برگزار شد، تنها 32 سال سن داشت. در آن كنفرانس همكاران وی نتایج بررسی‌های خود را از صخره‌های ماه، كه در سال قبل از آن و طی ماموریت آپولو 11 جمع‌آوری شده بود، تشریح كردند. آنچه كه تیلور در نمونه‌ها دید، تنها آهن فلزی خالص بود. این نكته نشان می‌داد كه هیچ آبی در محیط اطراف وجود ندارد كه باعث زنگ‌زدن آهن شود. سایر نتایج نیز منجر به شكل‌گیری یك مرز بین دانشمندان شد: ماه كاملا خشك است و همیشه هم همین‌طور بوده‌است.

چهل سال بعد و در همان كنفرانس سالیانه كه این دفعه در هیوستون تگزاس برگزار می‌شد، تیلور و همكارانش اعلام كردند كه آنها تمام این مدت را اشتباه می‌كردند. در گردهمایی هفته گذشته، سه گروه مختلف شواهدی را عرضه كردند كه نشان می‌داد بلور‌های موجود در صخره‌های آتشفشانی جمع‌آوری شده توسط فضانوردان آپولو، حاوی مقدار زیادی آب، در حد چند هزار قسمت در میلیون است.

ماه خشك، ماه آبدار
این یافته‌ها هنگامی‌كه به آب یخ‌زده سطح ماه نگاه بیاندازیم معنای بیشتری پیدا می‌كند. وجود آب در سطح ماه در سال گذشته، توسط ماهواره ال‌كراس ناسا و سفینه چاندرایان1 هند كشف شد. مطالعات جدید بر روی نمونه‌های آپولو، نشانه‌هایی را از آنچه كه درون ماه به انتظار ما نشسته‌است فراهم می‌كند.

نتایج جدید نشان می‌دهد كه درون ماه همواره حاوی آب بوده‌است. این مطلب نظریه‌هایی را كه درباره شكل‌گیری ماه طی یك برخورد آتشین و سرد شدن یكباره جسم آن است، به چالش می‌كشد. نتایج همچنین نشان می‌دهد كه نقش دنباله‌دارها در انتقال آب به ماه، بسیار مهم‌تر از آن چیزی است كه دانشمندان در گذشته تصور می‌كردند.

لیندا الكینز از ماه‌شناسان انستیتو فناوری ماساچوست، MIT، می‌گوید: «یافته‌های جدید یك انقلاب محسوب می‌شود.»

به گفته تیلور، نخستین شواهد درباره رطوبت درون ماه در سال 2008 / 1387 منتشر شد. در آن زمان محققان مقادیر ناچیزی آب را در خرده‌های آبگینه آتشفشانی به‌دست آمده از ماموریت آپولو پیدا كردند. این كار به كمك پیشرفت طیف‌نگارهای یونی حاصل شد كه می توانستند چنین حجم اندكی از آب را نمایان سازند.

اگرچه نمونه‌های آتشفشانی شواهدی را دال بر وجود آب در داخل ماه ارائه می‌كردند، اما این شواهد محدودیت‌هایی داشتند. این نمونه‌ها در فوران‌های آتشین شكل گرفته‌اند كه مشخصا شیمی آنها را تغییر داده‌است. در نتیجه آنها نماینده‌هایی نامطمئن برای صخره‌های درون ماه هستند.

منبع آب چیست؟
اما اكتشافات جدید درباره آب، مربوط به یك منبع كاملا متفاوت است. بلورهای معدنی ریز بازالت تیره، كه در دریاهای ماه پیدا شده است. این بلورها در دشت‌های وسیع گدازه آتشفشانی كه زمانی این دریاها را پر كرده بود، شكل گرفته‌اند و حاوی مقادیر بسیار بیشتری آب نسبت به خرده‌های آبگینه هستند.

به گفته تیلور، به دلیل شكل‌گیری بازالت در شرایط آرام‌تر نسبت به فوران‌های آتشین ایجاد كننده آبگینه‌ها، برآورد مقدار آب موجود در زیر پوسته ماه را با استفاده از این صخره‌ها راحت‌تر و مطمئن‌تر است.

سه گروه تحقیقاتی به نتایج متفاوتی درباره مقدار آب گذشته ماه رسیدند، اما همه آنها پیش‌بینی می‌كنند كه آب درون ماه، ده‌ها هزار برابر بیشتر از مقداری است كه در گذشته تصور می‌شد. با این وجود، مقدار این آب هنوز كمتر از زمین است.

یك ماه با چنین رطوبتی می‌تواند یك محیط فعال‌تر باشد. آب نقطه ذوب پوسته صخره‌ای را كاهش می‌دهد و شكل‌گیری ماگما را آسان‌تر می‌سازد. آب همچنین امكان جابه‌جایی صخره‌ها را درون ماه فراهم می‌كند. این نكته به ماه اجازه می‌دهد كه سریع‌تر از آنچه كه دانشمندان در گذشته فكر می‌كردند سرد شود و می‌تواند پاسخی برای برخی از معماهای زمین‌شناسی ماه باشد.

یكی از گروه‌های تحقیقاتی مدركی از منشاء آب پیدا كرده‌است. جیمز گرین‌وود از دانشگاه وسلیان كنتاكی كشف كرده‌است كه آب موجود در ماه، دارای نسبت دوتریم یا هیدروژن سنگین به مراتب بالاتری در مقایسه با آب موجود در زمین است. نسبت كشف شده برای ماه، مشابه این نسبت برای دنباله‌دارها است.

معمای پیچیده
نسبت دوتریم موجود در آب ماه یك شگفتی محسوب می‌شود. تصور می‌شد كه ماه در اثر برخورد یك جسم با اندازه‌های مریخ به زمین، اندكی پس از شكل‌گیری آن به وجود آمده باشد. در اثر این برخورد بخشی از سیاره ذوب شد و صخره‌های گداخته‌ای را به فضا پرتاب كرد كه در نهایت به یكدیگر پیوسته و در اثر سخت شدن، ماه را به‌وجود آوردند. این تصویر به این معنا است كه زمین و ماه باید نسبت مشابهی از آب سنگین داشته باشند.

اما تركیب به مراتب سنگین‌تر آب موجود در نمونه‌های ماه، محققان را مجبور كرده‌است كه به دنبال توضیحات جدیدتری باشند. به گفته تیلور یك ایده این است كه دسته‌ای از دنباله‌دارها، اندكی پس از برخورد اولیه كه باعث شكل‌گیری ماه شد، به آن برخورد كرده‌اند. دنباله‌دارها با زمین نیز برخورد كرده‌اند اما به دلیل اینكه سیاره جوان حاوی منابع آب بسیار بیشتری بود، آب سنگین موجود در دنباله‌دارها نتوانست تاثیر زیادی بر تركیب آب زمین بگذارد.

یك گزینه دیگر این است كه گرمای حاصل از برخورد، آب سبك‌تر موجود در ماه را تبخیر كرده و باعث غنی شدن آب سنگین ماه شده است. شاید هم جسم برخورد كننده خود حاوی مقادیر عظیمی از آب سنگین بوده‌است.

الكینز می‌گوید: «همه اینها ممكن است منجر به تجدید نظر در نظریه برخورد كننده غول‌پیكر شود.»

اما هنوز برای چنین كاری زود است. نتایج مربوط به آب سنگین می‌تواند تنها نشان‌دهنده یك غنی‌شدگی نقطه‌ای باشد. چنین چیزی به عنوان مثال می‌تواند مربوط به نمونه‌گیری از محل برخورد یك دنباله‌دار باستانی باشد. همچنین برخی از محققان هنوز متقاعد نشده‌اند كه آنطور كه نمونه‌های جدید اشاره می‌كند، ماه یك محیط مرطوب باشد.

چیپ شیرر از دانشگاه نیومكزیكو، كلرین موجود در صخره‌های آتشفشانی را آنالیز كرده‌است. كلرین می‌تواند اطلاعاتی درباره آب باستانی فراهم كند. به گفته وی، غلظت آب تخمین زده شده توسط سایرین بالاتر از حدی است كه نتایج آزمایشات وی نشان می‌دهد.

با تمام این اوصاف به نظر می‌رسد كه باید منتظر باشیم و ببینیم كه در آینده چه اتفاقی می‌افتد. آیا ماه واقعا آبدار است؟!

منبع : خبرآنلاین 

ارسال:کسری 

حفاری در گوشته زمین

بلندترین مته حفاری جهان با وزن 1200 تن قرار است در عمق 6.5 كیلومتری اقیانوس، پوسته زمین را بشكافد و با نفوذ به مرز بین پوسته و گوشته زمین، شرایط آغازین زمین و حیات احتمالی موجود در آن را بررسی كند.

فاطمه محمدی‌نژاد: عمیق‌ترین مته دنیا قرار است آن‌قدر بلند ساخته شود كه بتواند به گوشته زمین نفوذ كند. این ابزار تحقیقاتی كه چیكیو نام دارد، در حال حاضر قادر به نمونه‌برداری از عمق 7600 متری زیر بستر دریاست كه دو تا چهار برابر عمیق‌تر از دیگر مته‌های موجود در دنیا است.

به گزارش پاپ‌ساینس، این مجموعه 540 میلیون دلاری، یك كشتی حفاری است كه به طولانی‌ترین مته جهان مجهز است و با 150 خدمه، قصد دارد اسرار زیر پوسته زمین را آشكار كند. از این 150 نفر 50 نفر خدمه كشتی، 50 نفر مهندس و تكنیسن حفاری و 50 نفر دیگر، دانشمندان و كارشناسان آزمایشگاه هستند.



در سال 2007 / 1386، این مته نخستین بار توانست در مناطق دورافتاده كنار سواحل ژاپن، به محدوده برخورد صفحات زمین‌شناختی برسد كه منشا زمین‌لرزه‌های متعدد این ناحیه به شمار می‌رود. طی سه سال آینده نیز دانشمندان حداقل 1500 متر دیگر نفوذ خواهند كرد و بلندپروازانه‌ترین هدف عملیات یعنی سوراخ كردن گوشته زمین را انجام خواهند داد. دانشمندان انتظار دارند با شرایطی شبیه به زمین آغازین روبرو شوند و اگر كمی شانس داشته باشند، شاید نمونه‌هایی از حیات آغازین روی زمین را نیز در آنجا كشف كنند.

نكات برجسته
دكل: در انتهای كشتی، حفره‌ای به پهنای 22 متر وجود دارد كه مجموعه جرتقیل، موتور و بالابرها، 1250 تن لوله متصل به مته را از درون آن هدایت می‌كند. سرهم كردن این مجموعه 3 ساعت طول می‌كشد.

لوله‌های اتصال: لوله‌ای به قطر 120 سانتی‌متر، كشتی را به سوراخ مته متصل می‌كند. حول این لوله افزایش‌یابنده، چندیدن لوله لاستیكی كوچك‌تر برای جمع‌آوری گل‌ولای تركیبی و كنترل بازدارنده انفجار وجود دارد. محیط داخلی این لوله نیز برای رشته‌های مته نگهداشته شده است. در عمق 2600 متری، این لوله 1000 تن وزن خواهد داشت.

ارتقای برنامه‌ریزی شده: مهندسان برای فرورفتن به اعماق بیشتر آب، ممكن است برخیزنده فولادی را با ماده‌ای سبك‌تر مثل پلاستیك تقویت‌شده با فیبر كربن جایگزین كرده و یا از دو لوله، یكی برای رشته‌های مته و دیگری با قطری كمتر برای بازگرداندن گل‌ولای حفاری شده به كشتی برای بازیافت استفاده كنند. برای كاوش در مناطق عمیق‌تر، جایی كه دما به بیش از 260 درجه سانتی‌گراد می‌رسد و مواد شیمیایی فاسدكننده وجود دارند، مهندسین از فولادی مستحكم‌تر برای ساخت رشته‌های مته استفاده می‌كنند.

محافظ انفجار: این دستگاه كه ارتفاع آن معادل ساختمانی پنج طبقه است، در بالای سر مته قرار گرفته و تعادل فشار درونی را كنترل می‌كند. اگر متوجه افزایش ناگهانی در فشار شود، می‌تواند برخی از لوله‌ها یا كل مته را برای جلوگیری از انفجار خاموش كند.

چطور می‌توان به پوسته رسید؟



1. رفتن به موقعیت. ابتدا با استفاده از مكان‌یاب به محل مورد نظر در بستر اقیانوس می‌روید. سیستم‌های موقعیت‌یاب كشتی نیز نیروهای تاثیرگذار بر حركت وسیله نقلیه را مانند باد، امواج و مسیر و سرعت محاسبه می‌كنند. شش پروانه كه با رایانه كنترل می‌شوند، كشتی را از فرو رفتن بیش از 5 متر در آب محافظت می‌كنند.

2. سرهم كردن مته. برای شكستن نخستین لایه پوسته، كاركنان لوله‌ای فولادی را با مته‌ای 11 اینچی (28 سانتی‌متری) در سر آن به كار می‌گیرند. سپس طول بیشتری از لوله را یكی یكی می‌افزایند تا طول رشته مته برای برخورد به كف دریا مناسب باشد.

3. آغاز حفاری. در حالی كه مته، رسوبات و صخره‌ها را سوراخ می‌كند، لوله‌ای در كنار مته گل‌ولای مصنوعی را برای خنك كردن مته در مقابل فشار موجود در آن عمق به داخل می‌كشد. این گل و لای مصنوعی، تركیبی از مواد معدنی، پلیمرها و آب شور است كه دیواره‌های مته را تثبیت می‌كنند. به دلیل اینكه این گل‌ولای گرانقیمت بوده و برای زندگی اقیانوس نیز مضر هستند، در طول حفاری برای بازیافت به كشتی بازگردانده می‌شوند. (عكس مقابل)

4. جمع‌آوری صخره‌ها. دانشمندان در هر چندصد متر، نمونه‌های سنگ را برای مطالعه جمع‌آوری می‌كنند. یك بشكه باریك با لبه‌ای تیغه مانند، شلیك شده و قسمت سوراخ نشده صخره‌ها را می‌شكافد. نمونه‌های پوسته جمع‌آوری شده برای یافتن مواد شیمیایی و خواص مغناطیسی مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرند.

منبع : خبرآنلاین
ارسال:کسری 

با ضعیف‌ترین نیروی جهان آشنا شوید

دانشمندان با استفاده از شصت اتم برلیوم، دقت اندازه‌گیری نیروها را یك میلیون بار افزایش داده‌اند و نیروی 174 یوكتو نیوتن را اندازه‌گیری كنند كه هزارمیلیاردمیلیارد بار سبك‌تر از یك وزنه یك گرمی است.

محمود حاج‌زمان: گروهی از محققان با هل دادن تنها 60 یون توسط یك میدان الكتریكی بسیار كوچك، موفق شدند تا كوچك ترین نیروی جهان را اندازه بگیرند. نتیجه كار، اندازه‌گیری نیرویی معادل چند یوكتو نیوتن (هر یوكتو معادل 10 به توان منفی 24 یا یك میلیون‌میلیاردمیلیاردیم است) است، و توانسته ركورد قبلی را با اختلاف بسیار زیادی شكست دهد. گروه انجام دهنده این كار در انستیتو ملی استاندارد و فناوری بولدر كلرادو، امیدوارند كه استفاده از این تكنیك نهایتا بتواند منجر به ساخت ابزارهایی جدید، برای اندازه‌گیری خصوصیات بسیار كوچك سطح مواد شود.

به گزارش نیچر، اندازه‌گیری نیروهای بسیار كوچك برای تصویربرداری سطوح اتمی و تشخیص اسپین هسته‌ای حیاتی است، اما انجام چنین كاری به دلیل ابعاد فوق العاده كوچكی كه با آنها سر و كار داریم بسیار دشوار است.

پیش از این محققان توانسته بودند نیروهایی از مرتبه آتو نیوتن (هر آتو معادل 10 به توان منفی 18 است) را، با اعمال فشارهای كم به سیم‌ها یا پاروهای میكروسكوپی، و مشاهده ارتعاش آنها اندازه‌گیری كنند. چنین سیستمی اگرچه به خوبی كار می‌كند، اما استفاده از آن به دلایلی از جمله اندازه نسبتا بزرگ سیستم، با محدودیت مواجه است.

تكنیك جدید به جای استفاده از سیستم‌های پارویی شكل، تنها از 60 یون بریلیوم-9 استفاده می‌كند. گروه تحقیقاتی یون‌ها را در یك چیدمان كلوچه‌شكل پهن كرد و این مجموعه را با استفاده از میدان‌های مغناطیسی در هوا معلق نگاه داشت. سپس یك پرتوی لیزر به سمت یون‌ها شلیك شد و با تنظیم دقیق اشعه لیزر و خارج كردن انرژی از این كلوچه اتمی، دمای این مجموعه به تنها نیم میلی‌كلوین (پنج ده‌هزارم) رسانده شد.

پس از انجام این مقدمات، با استفاده از یك میدان الكتریكی كوچك، به این كلوچه اتمی ضربه زده شد. این ضربه یون‌ها را به لرزش درآورد و باعث تغییر قابل تشخیصی در نور لیزر منعكس شده گردید. بر اساس میزان تغییر نور، گروه تخمین زد كه نیروی به كوچكی 174 یوكتو نیوتن را اندازه گرفته است. چنین نیرویی حدود هزار بار كوچك‌تر از اندازه‌گیری‌های قبلی است.

جرم كم، نیروی اندك
كریس مونرو، فیزیك‌دان دانشگاه مریلند كه در تحقیقات شركت نداشته، می‌گوید: «آنچه باعث می‌شود این سیستم كار كند، وزن فوق‌العاده سبك آن است.»

طبق قانون دوم نیوتن، نیرو برابر حاصل‌ضرب جرم در شتاب است؛ بنابراین یك جرم كم به یك نیروی اندك حساس است. با وزنی در حدود 0.1 یوكتو كیلوگرم، این مجموعه 60 تایی از یون‌های بریلیوم-9، یكی از سبك‌ترین وسایل ممكن برای اندازه‌گیری نیرو را تشكیل می‌دهد.

مونرو می‌گوید كه چیز جدید و خاصی درباره این تكنیك وجود ندارد. مجموعه اتم‌های فوق‌سرد هم‌اكنون نیز موضوع مطالعات بسیاری هستند. نوآوری این گروه، استفاده از یون‌های فوق‌سرد به عنوان حسگرهای فوق حساس نیرو بود. در مقاله‌ای كه گروه منتشر كرده، اشاره شده است كه امكان ساخت ابزارهای حساس‌تر، با استفاده از تعداد كمتری از اتم‌ها وجود دارد.

اگرچه مونرو اصول كار انجام شده را تایید می‌كند، اما اشاره می‌كند كه تعداد اتم‌ها باعث می‌شود اشعه لیزر نقش تعیین كننده‌ای در اندازه‌گیری داشته باشد.

گروه تحقیقاتی امیدوار است كه نهایتا از یون‌های بریلیوم در تمام زمینه‌ها، به عنوان یك آشكارساز نیروهای بسیار كوچك استفاده شود. كنراد لنرت كه ركورد قبلی اندازه‌گیری نیرو را با استفاده از یك سیم لرزان در اختیار داشت، می‌گوید: «شما می‌توانید از این ابزار برای اندازه‌گیری‌های نیروهای بنیادی استفاده كنید. به طور خاص، ممكن است بررسی گرانش و تاثیرات كوانتومی در مقیاس‌های فوق كوتاه با این سیستم امكان‌پذیر باشد.»

با این حال، مونرو نسبت به استفاده از این تكنیك هشدار می‌دهد. به گفته وی برای استفاده از این سیستم، باید یون‌ها را در یك محفظه خلاء به صورت مجزا نگهداری كرد كه استفاده‌های عملی از این تكنیك را دشوار می‌سازد. البته وی اضافه می‌كند كه توسعه این تكنیك، با جایگزین كردن كلوچه‌های اتمی با یك وسیله كاربردی‌تر امكان‌پذیر است.

منبع : خبر آنلاین

جهان موازی ثابت شد

فیزیكدانان كوانتمی دانشگاه كالیفرنیا كشف عجیبی كرده اند كه به گونه ای نشان می دهد جسمی كه در مقابل یك فرد قرار گرفته و دیده می شود می تواند به صورت همزمان در جهانی موازی نیز وجود داشته باشد.

به گزارش مهر، این كشف به واسطه ذره ای كوچك و فلزی انجام گرفته است؛ براده ای به قطر یك تار مو، جسمی كه بسیار ریز است اما در عین حال می توان آن را با چشم غیر مسلح نیز مشاهده كرد.

دانشمندان این ذره را در كاسه ای مخروطی و تاریك سرد كرده و تمامی هوای اطراف آن را به منظور حذف ارتعاش خارج كردند. سپس محققان ذره را مانند یك دیاپازون حركت داده و مشاهده كردند ذره در زمانی واحد حركت كرده و متوقف می شود.

چگونه این پدیده را درك كنیم؟

برای درك این پدیده كه كاملا غیر ممكن به نظر می رسد، باید بسیار بسیار كوچك اندیشید، حتی كوچكتر از اتمها، الكترونهایی كه به دور هسته اتم در گردشند، در آن واحد در حالتهای چند گانه حركت می كنند كه ثابت كردن آنها تقریبا غیر ممكن است. به بیان ساده تر می توان گفت زمانی كه فردی در شهر اكلاهاما به دیدن مادر خود می رود در جهان موازی كه ذرات اتمی وی در آن حضور دارند همان فرد در خانه مشغول تماشای تلویزیون است.

به گفته دانشمندان شاید این پدیده كاملا غیر واقعی به نظر آید اما بر پایه علم حقیقی رخ می دهد. بر اساس یكی از نظریه های فیزیكی زمانی كه پدیده ای در یك حالت مشاهده می شود این پدیده جهان را به دو بخش تقسیم می كند. نظریه چند حالتی بر این پایه استوار است كه جهان فعلی طی مشاهده انسان متوقف شده و انسان تنها یكی از واقعیات در حال وقوع را مشاهده می كند. برای مثال می تواند توپ فوتبال را ببیند كه در هوا در پرواز است، اما شاید در جهان موازی این توپ در همان لحظه سقوط كرده باشد و یا شاید اصلا فردی در آن لحظه مشغول بازی فوتبال نباشد.

بسیاری از فیزیكدانان بزرگ پایه های علمی جهان چند حالتی را حتی اگر نتوان آن را به اثبات رساند قبول دارند. "شان كرول" از موسسه تكنولوژی كالیفرنیا یكی از این فیزیكدانان بوده و معتقد است تا زمانی كه نتوان تمدنهای فوق پیشرفته بیگانه را تصور كرد كه پی به واقعیت این نظریه برده اند، انسانها تحت تاثیر امكان وجود جهانهای دیگر قرار نخواهند گرفت. وی در عین حال معتقد است هرگز فردی قادر به ابداع دستگاهی نخواهد بود كه با استفاده از آن بتوان میان این جهانها ارتباط برقرار كرد.

درك واقعیت جهان موازی بستگی شدیدی به درك انسان از زمان دارد. به گفته "كرول" ما زمان را به صورت واقعی احساس نمی كنیم، تنها شاهد گذشت آن هستیم. برای مثال گذشت زمان در هنگام یك مسابقه هیجان انگیز بسیار سریع و در سر كلاس یك درس كسل كننده كاملا كند است. یا هنگامی كه فردی تلاش دارد با تاخیر در دفتر كارش حاضر نشود، دقایق برای وی با سرعتی باور نكردنی می گذرند اما چند دقیقه باقی مانده از ساعت كار به راحتی با چندین ساعت برابری می كنند.

بازگشت به آینده

"فرد آلن ولف" از دانشمندان فیزیك كوانتم نیز معتقد است زمان به شكل یك خیابان یك طرفه به نظر می آید كه از گذشته به سوی حال در حركت است، اما با در نظر گرفتن نظریه های قابل ملاحظه ای كه در سطح كوانتمی ارائه شده اند، ذرات در آن واحد به سمت عقب و جلو در حركتند. در صورتی كه بتوانیم از بخش "جلو و عقب رفتن در آن واحد" صرف نظر كنیم، شانس درك بخشی از فیزیك را از خود گرفته ایم.

به گفته "ولف" زمان در ماشینهای كوانتمی به صورت مستقیم حركت نمی كند بلكه حركتی زیگزاگ داشته و به همین دلیل وی معتقد است امكان ساختن ماشینی كه بتواند زمان را منحرف كند، وجود دارد.

به گفته "ریچارد گات" فیزیكدان دانشگاه پرینستون "سرگئی كریكالو" فضانورد روسی كه در 6 ماموریت فضایی حضور داشته است نسبت به بقیه انسانهای روی زمین 48/1 ثانیه جوانتر است زیرا وی در سرعتی بسیار بالا در مدار حركت كرده است و كم سن تر بودن نسبت به بقیه به معنی جهش به آینده و تجربه نكردن زمان حال مشابه با دیگران است. به گفته وی از جهتی می توان گفت این فضانورد به سوی آینده سفر كرده و دوباره بازگشته است!

"گات" می گوید نیوتن باور داشت زمان پدیده ای جهانی است و تمامی ساعتهای جهان به صورت یكسان حركت می كنند. اكنون با توجه به نظریه نسبیت خصوصی اینشتین می توان گفت سفر به آینده امكان پذیر است. با در نظر گرفتن نظریه گرانش اینشتین، قوانین فیزیك از منظری كه امروز آنها را درك می كنیم نشان می دهند حتی سفر در زمان به سوی گذشته نیز امكانپذیر است اما برای مشاهده امكان این سفر باید قوانین جدید فیزیكی در سطح كوانتمی فراگرفته شوند.

درك این قوانین نیز با استفاده از ذره ای فلزی و بسیار كوچك و كاسه ای مخروطی شكل آغاز شده است. در واقع فیزیكدانان دانشگاه كالیفرنیا با ابداع خود مقیاس ماشینهای كوانتمی را به ابعاد بزرگتری تغییر دادند.

بر اساس گزارش فاكس نیوز، مسئله بعدی فراگرفتن چگونگی كنترل ماشینهای كوانتمی و استفاده از آنها برای اجسام بزرگتر است. در این صورت شاید بتوان با دستكاری تنها چند الكترون كوچك به جهان موازی دست پیدا كرد.


منبع :mehrnews.com
ارسال:کسری

تصاویر و فیلم حیرت‌انگیز رصدخانه جدید ناسا از خورشید

ده هفته پس از پرتاب، رصدخانه دینامیك خورشید خورشیدی ناسا چشمان خود را به روی خورشید گشود و برای نخستین بار، جزئیات زندگی تنها ستاره منظومه شمسی را در حالت واقعی به تصویر كشید. فیلم و تصاویر منتشرشده از ناسا را در ادامه ببینید.


حلقه‌های آتشین از گازهای یونیزه كه از سطح خورشید فوران می‌كنند، مهم‌ترین رویدادی است كه در نخستین فیلم گرفته شده از خورشید مشخص شده است. این برای نخستین بار است كه دانشمندان می‌توانند جزئیات فرایندهای خورشید و تغییرات میدان مغناطیسی آن‌را در هر لحظه ثبت كنند و شرایط این ستاره را با دقت بهتری پیش‌بینی كنند.





تا پیش از این، ماهواره‌ها و رصدخانه‌های خورشیدی فراوانی به فضا ارسال شده بود، اما هیچ‌كدام از آن‌ها نمی‌توانستند هم‌زمان، تمام سطح خورشید را با دقت دلخواه رصد كنند. این درحالی است كه رصدخانه دینامیك خورشیدی 808 میلیون دلاری یا اِس.دی.او هر 10 ثانیه یك بار، چهار تصویر بسیار پركیفیت در چهار طول‌موج مختلف از سطح خورشید می‌گیرد و آن‌ها را با سرعت 130 مگابیت بر ثانیه به زمین ارسال می‌كند. از تركیب این حجم عظیم اطلاعات، فیلمی با استاندارد كیفیت IMAX آماده می‌شود كه زندگی لحظه به لحظه خورشید را طی پنج سال آینده به تصویر می‌كشد.





یكی از ابزارهای علمی اس.دی.او، مجموعه تصویربرداری اتمسفری، اِی.آی.اِی است كه از 4 تلسكوپ برای مطالعه سطح و جو خورشید استفاده می‌كند. اِی.آی.اِی توانسته حلقه‌ای عظیم از گازهای داغ را ثبت كند كه به بیرون پرتاب می‌شود. این پدیده كه زبانه خورشیدی نام دارد، در اثر میدان‌های مغناطیسی خورشید ایجاد می‌شود كه منشا و رفتار آن‌ها هنوز به خوبی درك نشده است.







آزادسازی انرژی
اس.دی.او هم‌چنین توانسته است مناطق دیگری را روی خورشید شناسایی كند كه مقدار زیادی انرژی از آن‌ها آزاد می‌شود. ابزار اچ.ام.آی یا تصویربرداری مغناطیسی و لرزه‌سنجی نام دارد، توانسته شراره‌های خورشیدی را در سطح این ستاره شناسایی كند كه در فیلم به نمایش درآمده از سوی ناسا، همان نقطه درخشانی است كه در بخش بالا-چپ خورشید واقع شده است.





به دنبال این شراره، موجی از انرژی و ماده به بیرون آزاد می‌شود كه مواد لایه‌های بیرونی جو خورشید را داغ می‌كند و آن‌ها را در حجم وسیعی به بیرون پرتاب می‌كند. در این رویداد كه فوران مواد تاج، سی.اِم.ای نامیده می‌شود، اگر این مواد در مسیر زمین قرار بگیرند، می‌توانند به راحتی ماهواره‌ها را از كار بیاندازند، فضانوردان خارج از ایستگاه فضایی را با خطر مرگ روبرو كنند و شبكه‌های مخابراتی و انتقال برق را در عرض‌های شمالی زمین با اختلال شدید روبرو كنند. البته ورود آن‌ها به میدان مغناطیسی زمین، پدیده زیبای شفق قطبی را در مناطق قطبی به همراه خواهد داشت. 






در این رویداد كه 30 ثانیه طول كشیده، ماده فراوانی به اندازه گنجایش رودخانه می‌سی‌سی‌پی آزاد شده كه با سرعت یك‌ونیم میلیون كیلومتر در هر ساعت به سوی زمین حركت می‌كند. این سرعت در مقایسه با سرعت نور، خیلی زیاد نیست و به همین دلیل، دانشمندان همیشه خورشید را زیر نظر دارند تا اگر وقوع این پدیده را دیدند، از فاصله زمانی صد ساعته (تقریبا 4 روزه) برای رسیدن این طوفان خورشیدی به زمین استفاده كنند و ماهواره‌ها، شبكه‌های ارتباطی و فضانوردان را در شرایط ایمنی قرار دهند.


اِی.آی.اِی این فوران را در محدوده‌ای از طول‌موج‌ها مشاهده كرد كه متناظر با محدوده‌های دمایی از 80هزار تا 10 میلیون درجه سانتی گراد است و در فیلم منتشرشده از سوی ناسا با رنگ‌های مختلف به نمایش درآمده است. با انتشار موج در سطح خورشید، می‌توان تغییرات رنگ را دید كه نشان می‌دهد گاز به سرعت داغ می‌شود.


برای مشاهده تصاویر و دانلود فیلم‌های پركیفیت منتشرشده، به وبگاه خبری ناسا مراجعه كنید.

ارسال:کسری

منبع : خبر آنلاین