نویسنده: مریم زینال نژاد

سفینه فضایی چیست؟

سفینه فضایی یا کشتی فضایی وسیله‌ی نقلیه‌ای است که برای سفر در فضای بیرونی (فضا) ساخته شده‌است. فضاپیماها بر دو نوع سرنشین‌دار و بی‌سرنشین هستند. فضاپیماها برای اهداف گوناگونی طراحی می‌شوند از جمله ماموریت‌های مخابراتی، دیدبانی ماهواره‌ای کره زمین، هواشناسی، ناوبری، اکتشاف سیارات، گردشگری فضایی و جنگ فضایی.

وظایف سفینه های فضایی

کار بر روی یک سفینه فضایی از کجا شروع می‌شود؟ این کار از تعیین وظایفی که یک سفینه باید انجام دهد آغاز می‌گردد. دامنه این وظایف ، حجم و مشخصات وسایل علمی لازم برای نصب در آن را مشخص می‌کند. نوع مأموریت و این که بطور مثال سفینه ، بسوی سیاره‌های دیگر پرواز می‌کند یا در مدرا زمین خواهد ماند، فاصله مدار آن نسبت به زمین چقدر است، آیا بعد از پایان کار ، بر اثر برخورد با جو زمین خواهد سوخت یا به زمین بر می‌گردد و سوالهایی ریزتر ، در طراحی ناو نقش دارد. آلات و ادوات علمی و تجهیزات فنی ، بار مفید هر سفینه فضایی را تشکیل می‌دهند. نصب آلات و ادوات علمی به این اهداف بستگی دارد.

تنوع در میان سفینه ها

همچنین نوع برنامه پیش بینی شده و مدت پرواز در گوناگونی و شکل تجهیزات نصب شده مؤثر است، بطور مثال در نوع منابع انرژی تأثیر دارد، اینکه باتریهای ذخیره انرژی در داخل آن باید نصب شود یا باتریهای خورشیدی که در بیرون ناو قرار می‌گیرند. توام کردن سبکی و استحکام نیز از نقاطی است که باید طراحان و سازندگان سفینه‌های فضائی به آن توجه داشته باشند. مصالح لازم برای ساختن سفینه فضایی بر اساس شرایط موجود در فضا انتخاب می‌شوند.

دستگاهها و تجهیزاتی که باید در ناوهای کیهانی نصب شوند، در مرحله تولید باید بر اساس مشخصات ویژه تهیه و بعد از تهیه نیز ، از نظر قدرت استحکام ، قابلیت انتقال حرارت ، ظرفیت و مقاومت در مقابل زنگ زدگی و فرسایش مورد آزمایشهای سخت قرار گیرد.

نقشه طراحی سفینه

هنگام پرواز ، اداره و هدایت سفینه فضایی بدون سرنشین با کمک ادواتی که در داخل دستگاه نصب شده و مخابره فرمان از زمین بوسیله امواج رادیوئی انجام می‌گیرد، طبیعی است تعداد فرمانهایی که از زمین مخابره می‌شوند نمی‌توانند گسترده باشند‌، به همین دلیل طراحان ، این فرامین را طوری تقسیم می‌کنند که مداخله فوری در کار شبکه‌ها و سیستمها و دستگاههای اصلی ممکن باشد.

آنچه که مربوط به وظایف تجهیزات علمی و شبکه‌ها و سیستمهای داخلی سفینه‌های فضایی است، در طرح فنی پیش بینی می‌شود که در آن هدف آزمایش ، مختصات مدار ، تعیین دقیق خط سیر ، مدت کار فعال ، محل استقرار دستگاههای علمی و میزان مصرف انرژی ، وزن و اندازه آنها و غیره با حداکثر دقت نشان داده می‌شود.

مراحل راه اندازی سفینه

میسر ساختن ، بررسی و آزمایش دستگاه فضایی شامل چند دوره یا مرحله است. ابتدا ماکت سفینه بطور کامل تهیه می‌شود و در آن تکنولوژی ساختمان اجزا و تجهیزات مختلف مورد بررسی قرار گرفته ، درجه استحکام لازم برای دستگاههایی نظیر شبکه‌های باتری خورشیدی و چارچوبهای اصلی دستگاهها تعیین می‌گردد. همزمان با این کار ، طراح در نظر می‌گیرد که چگونه دستگاهها در جای مناسب‌تر قرار گیرند تا هنگام آزمایش و کار ، بتواند تمام آنها را به بهترین شکل کنترل کند.

طراحی عملی سفینه

از نقطه نظر مکانیزم کار‌ ، فضا با آن چه ما در زمین داریم به کلی غیرعادی است و شرایط متفاوتی بر آن حاکم است. در آنجا خلا کامل ، بی‌وزنی ، درجه حرارت فوق العاده متغیر و انواع تشعشعات وجود دارد. در جریان یک پرواز فضایی ، اجزا و قطعاتی از ناو کیهانی که در مقابل خورشید قرار می‌گیرند بیش از 100 درجه سانتیگراد حرارت می‌بیند ، همین قطعات وقتی در بخش سایه زمین در حرکتند، سرمایی را باید تحمل کنند که شدت آن تا 150 درجه زیر صفر می‌رسد.

بررسی دقیق تر

جدار خارجی ناوهای کیهانی در فضا دائما سائیده و در نتیجه خاصیت ضد تشعشعی لایه‌های رویی سفینه فضایی بطور محسوسی کم شده ، در نتیجه جریان انتقال حرارت بین بخشهای مختلف ناو نیز دچار اختلال می‌شود و همه اینها در تعادل ناو کیهانی تأثیر منفی دارد. این در حالی است که وجود حرارت متعادل ، شرط اصلی استحکام و دوام و ثبات کار در دستگاههای داخلی سفینه بشمار می‌رود و این امر قبل از هرچیز در کار سیستم رادیو الکترونیکی که وظایف مهمی از جمله جلوگیری از ایجاد نوسان فوق العاده زیاد درجه حرارت را بر عهده دارد تأثیر منفی می‌گذارد. تأمین حرارت متعادل برای سفینه‌های سرنشیندار و ایستگاههای مداری اهمیت حیاتی دارد.

در شرایط خلا اجسام به سرعت فرسوده و سائیده می‌شوند. به همین علت باید از قبل مشخص شود که سفینه فضایی در موقع پرواز چه وضعی خواهد داشت. برای این کار باید در زمین شرایطی مشابه فضا ایجاد کرد و تأثیر آن را بر مدل ناو کیهانی و کار دستگاههای آن بطور همه جانیه بررسی نمود. همچنین تأثیر پدیده‌هایی مانند ارتعاشها و فشار شدید هنگام پرتاب به فضا و یا حرارتی که سفینه به هنگام بازگشت و ورود به قشر فشرده جو زمین باید تحمل کند، بطور مصنوعی آزمایش می‌شود و در محفظه‌های مخصوص درجه استحکام ساختمان سفینه فضایی و حداکثر فشار مجاز در طول و عرض ، بر جدار و اسکلت دستگاهها و قدرت کار هر یک از عناصر بطور جداگانه هنگام ارتعاشهای شدید مورد بررسی قرار می‌گیرد.

آزمایشگاه های مخصوص سفینه ها

در آزمایشگاههای مخصوص که می‌توانند شرایطی مشابه خلا را ایجاد کنند مکانیسمهای مختلف از جمله باز شدن آنتنها و باتریهای خورشیدی و ساختمان دریچه‌ها و دستگاههای اتصال بررسی می‌شوند. در جریان آزمایش سیستمهای تنظیم حرارت ، وسایل و ادوات حساس تحت حرارت و سرمای شدید قرار می‌گیرند و چگونگی کار و عکس العملشان کنترل می‌شود.

کنترل خودکار سفینه

دستگاههای نصب شده در سفینه فضایی باید در مدت زمانی که برای اجرای مأموریت در نظر گرفته شده ، بطور عادی بکار خود ادامه دهند. برای کسب اطمینان نسبت به کار دستگاهها ، آزمایشهای تکمیلی صورت می‌گیرد که مدت این آزمایش به مراتب بیش از مدت پیش بینی شده است. اتفاق افتاده است که بنا به دلایلی مدت پرواز افزایش یافته و لازم بوده که دستگاهها بیش از آنچه پیش بینی شده‌ بود کار کنند، لذا در طراحی و ساخت تجهیزات به این نکته نیز توجه می‌شود.

بعد از اتمام این آزمونها ، آن دستگاهها و وسایلی که تمام مراحل آزمایش را گذرانده‌اند و بکار آنها هیچ ایرادی وارد نیست، وارد مرحله بعد می‌شوند.

مرحله بعدی ، آزمایش الکتریکی دستگاهها در حال کار جمعی است. هدف از این آزمایشها بررسی ارتباط متقابل دستگاهها با یکدیگر است. در این مرحله ، شبکه‌ها و بخشهای جداگانه دستگاه فضایی روی سکوهای متحرک و شاسیهای ویژه قرار داده می‌شوند. بدین وسیله امکان دسترسی بلامانع به تمام دستگاهها و تعیین نواقص فنی دستگاهها یا تعویض آنها فراهم می‌گردد. شبکه‌ها و بخشهای مختلف با کابلهای مخصوص بهم وصل می‌شوند.

آزمایش مختلط اجزای مختلف دستگاه فضایی مهمترین مرحله آزمایش در کارخانه به حساب می‌آید. در جریان آزمایشهای پی‌ در ‌پی ، عملیاتی انجام می‌شود که نشان دهنده کار دستگاهها و ارتباط متقابل بخشهای مختلف سفینه فضایی در لحظه پرتاب ، مرحله پرواز ، رسیدن به مدار و جداشدن موشک از آن ، همچنین پرواز مستقل در مدار مورد بررسی دقیق قرار می‌گیرد.

مرکز برنامه ریزی خودکار پرواز ، بطور منظم به قسمتهای مختلف دستگاهها و تابلوی هدایت کننده فرمان می‌دهد. همچنین چگونگی اجرای کار به صورت رادیویی به موشک می‌رسد و مسائل مربوط به سیستمهای سفینه فضایی هنگام جدا شدن موشک حامل از دستگاه بررسی می‌شود.

نقش رایانه در هدایت سفینه

رایانه در حقیقت تمام مرحله پرواز و کار هریک از دستگاهها را در حین پرواز فضایی می‌بیند. در اینجا شدت حساسیت سیستمها نسبت به فرمانهای مخابره شده مشخص می‌گردد. از روی صفحه دستگاه اندازه گیری تله متریک در زمین ، مختصات اولیه دستگاهها کنترل می‌شود، کیفیت کار دستگاههای خودکار گیرنده با روش ضبط و مخابره مجدد اطلاعات مورد ارزیابی قرار می‌گیرد، قدرت دستگاههای فرستنده و مدت دوره‌های ارتباط تعیین می‌شود. البته تا موقعی که تمام دستگاه فضایی در عمل آزمایش نشود کنترل ادامه خواهد یافت.

مونتاژ قطعات سفینه

بعد از پایان آزمایشها ، دستگاهها را به بخش بسته کاری (مونتاژ) می‌فرستند. مونتاژ سفینه مستلزم دقت و توجه فوق‌العاده است. تنها یک حرکت نادرست انگشتها ، یک اشتباه کوچک در یکی از صدها سیستم اتصالی ممکن است برنامه را عقیم بگذارد یا جان فضانوردان را به خطر اندازد. بسته کاری بر اساس جدولی منظم صورت می‌گیرد. تقسیم ساختمان ناو کیهانی به بخشها و شبکه‌ها جداگانه امکان می‌دهد که کارهای بسته کاری به موازات هم و بطور مستمر انجام شود. در نتیجه جریان بسته کاری ، شکل تسلسل پیدا می‌کند و کارها در جبهه‌ای وسیع صورت می‌گیرد.

پس از پایان آزمایشهای الکترونیکی ، منابع انرژی برق که مربوط به سفینه فضایی نیستند از دستگاه فضایی جدا و ناو به همراه باتریهای اصلی و یا باتریهای خورشیدی خود ، در محفظه مخصوصی قرار داده می‌شود و به پایگاه پرتاب حمل می‌گردد. در پایگاه فضایی ، ناو کیهانی را از محفظه خارج می‌کنند و برای بازرسی تجهیزات و نصب اجزاء تکمیلی آن را روی سکوی ویژه قرار می‌دهند. شبکه‌ای از کابلها و تجهیزات مخصوص کنترل و آزمایش برای بازرسی نهایی کار دستگاههای داخلی سفینه فضایی به آن وصل می‌شوند و کار عادی دستگاهها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

نفسها در سینه حبس می‌شود!

در نهایت ، سفینه فضایی به موشک بالابرنده متصل شده ، به پایگاه پرتاب حمل شده و آخرین تدارکات انجام می‌گیرد. موشک بالا برنده روی سکوی پرتاب قرار دارد. ارتباط بین دستگاههای داخلی دستگاه فضایی و مرکز هدایت در زمین بوسیله شبکه‌های مخصوص برقرار است. توسط این شبکه ، سیستمهای مختلف از جمله وسایل مخصوص بررسی درجه حرارت و فشار هوا در داخل سفینه فضایی اداره می‌شوند. کارهای مقدماتی برای پرتاب سفینه فضایی طبق جدول دقیق ، پی در پی اجرا می‌شوند.

هوافضا را با ما دنبال کنید.

هلیکوپتر چیست؟

هواگردی است که برخاستن و پیش‌رانش آن به‌وسیلهٔ یک یا دو چرخانهٔ افقیِ بزرگ صورت می‌گیرد. چرخانهٔ بالگرد را ملخ می‌نامند.

هلیکوپتر را در رده‌ی هواگردهای بال‌متحرک طبقه‌بندی کرده‌اند تا بتوان آن‌ها را از هواگردهای ثابت‌بال متمایز کرد. هلیکوپتر در دنیای امروز از مهم‌ترین و پراستفاده‌ترین وسایل حمل و نقل به‌شمار می‌آید. این وسیله در سه محور می‌تواند حرکت کند. خلبانِ هلیکوپتر باید از دو دست و دو پای خود برای خلبانی استفاده کند، که این امر نیاز به مهارت و قدرت تفکر بالا دارد.

تاریخچه هلیکوپتر

طرح اولیهٔ ساخت بالگرد را چینی‌ها، برای اولین بار حدود ۴۰۰ سال قبل از میلاد برای ساخت اسباب‌بازی‌های فرزندانشان به کار بردند. لئوناردو دا وینچی و یک روسی به نام میخائیل لومونوسوف نیز از کسانی بودند که طرح‌هایی از بالگرد را ارائه دادند، ولی نتوانستند از حرکت بخش اصلی بدنه به دور خود جلوگیری کنند. مدل کوچکی از یک بالگرد، که «چاینیز تاپ» نام داشت، در سال ۱۷۸۳ وارد عرصه شد. ۱۳ سال بعد، «سر جورج کیلی» انواع آزمایشی این چاینیز تاپ‌ها را ساخت و بالگرد بخاری را طراحی کرد. در عرض صد سال بعد، طرح‌هایی که ساخته می‌شد همگی مشکل موتور داشتند. واژهٔ انگلیسی Helicopter اولین بار در سال ۱۸۶۱ توسط یک دانشمند فرانسوی ــ که اولین مدل کوچک با موتور بخار را ساخت ــ مورد استفاده قرار گرفت.

 

اولین مخترع هلیکوپتر

همچنین اولین مدل موتور الکتریکی را توماس ادیسون اختراع کرد. اولین پرواز موفقیت‌آمیز نیز در سال ۱۹۰۷ در فرانسه، البته توسط یک ماکت کوچک، انجام شد که در این پرواز، بالگردِ مدل به‌مدت ۲۰ ثانیه در ارتفاع ۳۰ سانتیمتری سطح زمین معلق ماند. هفت سال بعد از ساخته شدن اولین بالگردی که می‌توانست پرواز کند، دو افسر نیروی هوایی مجارستانی بالگردی ساختند که اتفاقاً پروازهای متعددی در ارتفاعات بالا انجام داد، ولی هرگز اجازهٔ پرواز آزاد نداشتند. بالگردهای ساخته‌شده انتظارات را برآورده نمی‌کرد، تا اینکه در سال ۱۹۳۶ شرکت آلمانی «فوک ولف» بالگردی ساخت که سرعت آن ۷۰ مایل بر ساعت و تا ارتفاع ۱۱ هزار پایی بود.

در سال ۱۹۴۰ و هم‌زمان با پیشرفت در ساخت موتورهای هم‌محور (موتورهایی که در آن نیروی پیشران و پسران هر دو ملخ توسط یک موتور تولید می‌شود) اولین بالگرد برای استفاده‌های نظامی توسط سیکورسکی ساخته شد و اولین پرواز آن در سال ۱۹۴۰ در آمریکا با موفقیت صورت گرفت که آن را دو خلبان تا ارتفاع ۱ کیلومتری زمین در مدت ۱ دقیقه بالا بردند.

ساز و کار پرواز هلیکوپتر

برای ساخت ماشینی که فقط به جهت بالا حرکت می‌کند نیاز به بالی داریم که بر اثر جنبش، مقداری هوا را به پایین بفرستد تا بر اثر کنش و واکنشِ ماشین به بالا حرکت کند. البته جنبش دَوَرانی راحت‌ترین راه برای رسیدن به این امر است. برای این کار، تنها کافی است که چند پره همانند پره‌های یک پنکه، به میله‌ای (شَفت) در بالای ماشین وصل کنیم تا با چرخش خود، عمل بالا بردن را انجام دهد.

ملخ چیست؟

ملخ‌های یک بالگرد شباهت زیادی به ملخ‌های یک هواپیما دارد، با این تفاوت که باریک‌تر و بلندتر است؛ زیرا با سرعت بیشتری در هوا باید بچرخد و نیروی بیشتری تولید کند. با چرخش ملخ بالگرد، بر اثر فقدان نیروی تکیه‌گاه، بدنهٔ بالگرد تمایل دارد در جهت عکس چرخش ملخ اصلی بچرخد.

برای جلوگیری از این کار، نیاز به نیرویی است تا از چرخش بدنه ممانعت کند. این نیرو به وسیلهٔ ملخ دم بالگرد ایجاد می‌شود. پس، در اصل هر نوع چرخش یک بالگرد توسط این ملخ کوچک انتهایی انجام می‌شود؛ بدین‌صورت که با افزایش یا کاهش قدرت ملخ دُم توسط خلبان بالگرد حول محور خود می‌چرخد. برای مثال، بالگردی را در نظر بگیرید که ملخ اصلی آن چپ‌گرد است. برای اینکه حول محور خود نچرخد، نیاز به ملخ دُمی دارد که گشتاور را در جهت خلاف حرکت ملخ اصلی اِعمال کند، که کم و زیاد کردن قدرت این ملخ به‌صورت خودکار در حرکت عمودی حول محور Y مطابق با گشتاور ملخ اصلی اِعمال می‌شود. اما در صورت نیاز، خلبان می‌تواند کنترل ملخ دُم را به‌صورت کامل در دست بگیرد.

پروانه های اصلی هلیکوپتر

ملخ اصلی بالگرد، مهم‌ترین قسمت یک بالگرد را تشکیل می‌دهد. بالگرد به‌وسیلهٔ همین قسمت به بالا و پایین و دو طرف پرواز می‌کند. برای انجام این امور، در ابتدا ملخ‌ها باید از استحکام کافی برخوردار باشند و همچنین قادر به تنظیم زاویهٔ آن‌ها بود تا عمل موردنظر انجام شود. در بالگرد، این تنظیم زاویه به‌وسیلهٔ صفحات لغزنده (swash plate assembly) انجام می‌شود.

وظیفه ی صفحات لغزنده هلیکوپتر

• تغییر زاویهٔ هر دو ملخ اصلی بالگرد به‌طور همزمان، که باعث افزایش و کاهش ارتفاع بالگرد می‌شود. (یعنی در اصل، بالگرد با تغییر زاویهٔ ملخ‌ها، به بالا و پایین می‌رود).
• تغییر زاویهٔ هر ملخ اصلی بالگرد به‌طور جداگانه، که سبب حرکت بالگرد به هر جهتی شامل جلو، عقب، چپ، و راست می‌شود.
• صفحات لغزنده از دو صفحهٔ ثابت و چرخان تشکیل شده‌است. صفحهٔ چرخان به‌وسیلهٔ شَفت می‌چرخد و بر اثر این چرخش، ملخ‌ها، به‌سبب اتصالشان به این صفحه، می‌چرخند. میله‌های کنترل درجه سبب ایجاد تغییر زاویه در صفحهٔ چرخان و در نتیجه ملخ‌ها می‌شوند. زاویهٔ صفحهٔ ثابت توسط میله‌های کنترل تغییر می‌کند، که این میله‌ها مستقیماً توسط خلبان اداره می‌شود.

معرفی هلیکوپتر کبری

نوعی هلیکوپتر تهاجمی ساخت شرکت بل است که در دهه ۱۹۶۰ بر اساس هلیکوپتر چندمنظوره پرطرفدار یواچ-۱ ایروکوای طراحی شد. این هلیکوپتر اولین پرواز خود را در سال ۱۹۶۵ انجام داده و از سال ۱۹۶۷ وارد ارتش آمریکا شد. این هلیکوپتر در دو نوع اصلی تک‌موتوره و نوع پرقدرت‌تر دوموتوره ساخته شد. تمامی مدل‌های تک موتوره با نام “هیویی کبرا” (به انگلیسی: Huey Cobra) شناخته می‌شوند.

تمامی مدل‌های هلیکوپتر کبرا در نیروی زمینی ایالات متحده آمریکا از دهه ۱۹۸۰ با هلیکوپتر ای‌اچ-۶۴ آپاچی جایگزین شد. البته تعدادی از آن‌ها همچون بسیاری از هلیکوپترهای جنگی دیگر آمریکا کاربرد غیرنظامی پیدا کرده و به عنوان هلیکوپتر آتش‌نشان برای اطفای حریق جنگل‌ها استفاده می‌شوند. اما مدل‌های ارتقایافته دوموتوره کبرا معروف به ای‌اچ-۱ دبلیو و ای‌اچ-۱ زد همچنان هلیکوپتر جنگنده اصلی تفنگداران دریایی ارتش ایالات متحده هستند.

سایت ما را دنبال کنید.

ماه

ماه تنها قمر سیارهٔ زمین است که با بازتاباندن نور خورشید، شب‌های زمین را کمی روشن می‌کند. ماه پنجمین قمر طبیعیِ بزرگ در سامانهٔ خورشیدی در میان ۱۷۳ قمر موجود در این سامانه است. قطرِ ماه حدودِ ۳٬۴۷۶ کیلومتر است. جوّ ندارد و در پهنهٔ آن دهانه‌های برخوردی درپیِ برخوردِ سنگ‌های آسمانی پدید آمده‌است. مساحت سطح آن حدود ۳۸ میلیون کیلومتر مربع (دقیق تر ۳۷ میلیون و ۹۳۰ هزار) است که در مقام مقایسه از مساحت قاره آسیا کم‌تر است.

کرهٔ ماه چهاردهمین جسم در سامانه خورشیدی بر پایهٔ جرم و حجم می‌باشد. قطر کرهٔ ماه یک‌چهارمِ کرهٔ زمین است و هیچ سیارهٔ دیگری در سامانهٔ خورشیدی، نسبت به اندازهٔ خود، دورگردی به این بزرگی ندارد.چگالی ماه چهار پنجم چگالی زمین است.

کاربرد ماه در زمانهای گذشته

انسان‌ها از قدیم از کرهٔ ماه و چرخش منظم آن برای گاهشماری، به‌ویژه در کشاورزی، بهره می‌گرفتند. مسافران و دریانوردان نیز از نور و حضور ماه برای جهت‌یابی و ناوبری استفاده می‌کردند؛ ماه هم‌چنین در اسطوره‌های اقوام حضور زیادی داشته و در برخی فرهنگ‌ها حتی آن را به‌عنوان یک ایزد پرستش می‌کرده‌اند. گرانش (جاذبهٔ) ماه باعث به‌وجود آمدن جزر و مد آب‌های کرهٔ زمین می‌شود. گرانش کرهٔ ماه هم‌چنین باعث باثبات ماندن محور گردش زمین به دور خود می‌شود که درصورت عدم وجود ماه، انحراف محوریِ زمین مرتباً تغییر می‌کرد و این امر باعث آشفته شدن آب‌وهوا و فصل‌ها در زمین می‌شد.

شکل‌گیری ماه

ماه و زمین به‌گونهٔ هم‌زمان و حدود ۴٫۵ میلیارد سال پیش شکل گرفتند. جِرم ماه ۱/۸۱ام جِرم زمین است این‌که ماه دقیقاً چگونه به‌وجود آمده، هنوز معلوم نشده‌است. ممکن است همراه با زمین در اوایل شکل‌گیری سامانهٔ خورشیدی شکل گرفته‌باشد، یا این‌که بعدها جذب میدان جاذبه شده و در مدار زمین قرار گرفته‌است. نظریه‌ای که بیش از دیگر نظریه‌ها پذیرفته شده، این است که ماه از برخورد یک سیارک به‌اندازهٔ مریخ به زمین به‌وجود آمده‌است.

شواهد جدید

در پژوهشی در ژوئن ۲۰۱۴ (خرداد ۱۳۹۳)، شواهد جدیدی از نحوهٔ به‌وجود آمدن کرهٔ ماه به‌دست آمد. به‌نظر پژوهشگران، احتمالاً کرهٔ زمین در «دورهٔ جوانی» با یک کرهٔ دیگر به‌اندازهٔ کرهٔ مریخ، که دانشمندان آن را سیارهٔ تیا (دارای نوع خاصی از اتم اکسیژن) نام‌گذاری کردند، برخورد کرد و نتیجهٔ آن، انفجاری عظیم و ایجاد «ابر عظیمی» از قطعات و گردوخاک این دو کره در فضا بود. کرهٔ ماه از به هم پیوستن این قطعات پدید آمد.

ویژگی‌های فیزیکی

بر طبق یافته‌های جدید آب در ماه موجود است.و برخلاف زمین، ماه دارای هوا، زندگی و میدان مغناطیسی نیست. نمی‌توان گفت که ماه کاملاً غیرفعال است، زیرا «ماه‌لرزه» را باید نشانه‌ای از وجود نوعی حرکت در درون آن دانست. ماه در دوران گذشته، آتشفشانهایی داشته‌است؛ اما غالب حفره‌هایی را که در آن می‌بینیم، نتیجه اصابت سنگ‌های آسمانی در اولین روزهای شکل‌گیری آن است. بعضی از این حفره‌ها عظیمند برای نمونه عمق حفره نیوتون ۸٬۰۰۰ متر است. هنگامی که سفینه فضایی شوروی به نام لونا ۳ از پشت ماه عکس گرفت، دانشمندان دیدند که روی پنهان ماه درست مانند روی آشکار آن نیست. در آنجا، تعداد حفره‌ها بسیار بیشتر بود؛ اما به‌طور کلی، از حفره‌های روی آشنای ماه کوچک‌تر بودند.

چرا ماه به روی زمین سقوط نمی‌کند

زمین با نیروی گرانش ماه را به سوی خود می‌کشد. اگر انسان ماه را که در حقیقت بی‌وقفه به دور سیاره ما می‌چرخد، از گردش بازمی‌داشت، ماه فقط برای مدت کوتاهی ثابت می‌ایستاد، آنگاه با سرعتی فزاینده به سمت زمین می‌شتافت و در نهایت با آن برخورد می‌کرد. البته این عمل میسر نیست. ماه از همان زمان‌های اولیه با سرعتی برابر ۳۶۵۹ کیلومتر در ساعت به دور زمین در حال گردش بوده‌است. در اثر این حرکت گردشی، یک نیروی گریز از مرکز به سمت خارج ایجاد می‌شود، که درست به اندازه نیروی گرانش زمین که به سمت داخل کشش دارد، است. این دو نیروی مخالف، اثر یکدیگر را به‌طور متقابل خنثی می‌کنند، به نحوی که ماه همواره بر مدار خود باقی می‌ماند.

12 مرد معروف فرستاده شده به ماه

بین سال‌‌های ۱۹۶۹ تا ۱۹۷۲ آمریکایی‌ها تقریبا هر شش ماه یک بار روی ماه فرود آمدند و در برخی از این فرودها، فضانوردان فرصت پیاده‌روی روی این کره را داشتند که نام‌هایی را در تاریخ انسان و فضانوردی جاودان کرد.

در زیر به معرفی برخی از این ماه نوردان میپردازیم.

اولین ماه نورد

در سال ۱۹۶۹ (۲۹ تیرماه ۱۳۴۸ خورشیدی) «نیل آرمسترانگ»، فضانورد آمریکایی به‌ عنوان نخستین انسان، قدم بر سطح ماه گذاشت و جای پایش روی این کره و تاریخ بشر ماندگار شد.

دومین ماه نورد

«باز آلدرین»، دومین انسان روی کره ماه بود که پس از آرمسترانگ پیاده شد. در این تصویر او در کنار یکی از تجهیزات ماه به نام «ایگل» دیده می‌شود و در انعکاس روی کلاه خود نیز، تصویر آرمسترانگ که در حال عکاسی‌ است قابل دیدن است.

سومین ماه نورد

الن بین»، فضانورد آپولوی در این تصویر یک محفظه محتوی خاک نمونه از ماه را در دست دارد. این فضاپیما در نوامبر ۱۹۶۹ (آبان ۱۳۴۸) روی سطح ماه فرود آمد و سومین و چهارمین انسان را به این قمر زمین برد.

چهارمین ماه نورد

«ادگار دی میشل» در نخستین ماه‌نوردی که توسط سرنشینان آپولوی ۱۴ در پنجم فوریه ۱۹۷۱ (۱۶ بهمن ۱۳۴۹) انجام شد، در حال نصب یک لرزه‌نگار روی سطح ماه دیده می‌شود. این نخستین آزمایش لرزه‌نگاری خارج از کره زمین بود. عکس توسط دوربین اتمی که روی یک ربات فضایی نصب شده بود گرفته شده است؛ در این سفر از این ربات برای حمل تجهیزات استفاده می‌شد.

پنجمین ماه نورد

«جیمز اروین»، خلبان ماه‌نشین آپولوی ۱۵ در حال سلام نظامی به «دیوید اسکات» است که از او عکس می‌اندازد. تصویر او در کنار پرچم آمریکا و ماه‌نشین آپولوی ۱۵ دیده می‌شود. این مأموریت در اول اوت ۱۹۷۱ (۱۵ مرداد ۱۳۵۰) انجام شد.

ششمین ماه نورد

«چارلز دوک»، فضانورد آپولوی ۱۶ در حال جمع‌آوری نمونه از سطح ماه است. این عکس توسط جان یونگ، دیگر فضانورد این سفینه در ۲۱ آوریل ۱۹۷۲ (اول اردیبهشت ۱۳۵۱) گرفته شده است.

هفتمین ماه نورد

هرسیون اشمیت در کنار یک تخته‌سنگ بزرگ روی ماه در حال پیاده‌روی‌ست. او به همراه اوگن سرنان، دو فضانوردی بودند که طی سومین عملیات آپولوی ۱۷، در دسامبر ۱۹۷۲ (دی ماه ۱۳۵۱) روی ماه فرود آمدند.

هشتمین ماه نورد

اوگن سرنان در این عکس که در نخستین پیاده روی روی ماه در عملیات آپولوی ۱۷ گرفته شده، گوشه پرچم آمریکا را در دست نگه داشته است. او آخرین انسانی بود که روی ماه راه رفت و قبل از آنکه به نردبان فضاپیما برسد، حروف نام تنها فرزندش را روی خاک ماه ترسیم کرد. او در ۱۶ ژانویه ۲۰۱۷ (۲۷ دی ماه ۱۳۹۵) در تگزاس درگذشت.

تاریخچه هوافضا را از ما بخواهید.

مریخ نورد چیست؟

پردیس فناوری کیش_طرح مشاور متخصصین صنعت و مدیریت_گروه هوافضا

مریخ‌نورد یک خودروی خودکار است که بعد از فرود بر روی سیاره مریخ به حرکت در می‌آید. مریخ‌نورد نوعی سطح‌نورد است و نسبت به فضاپیماهای سطح‌نشین ساکن برتری دارد. برای مثال یک مریخ نورد قادر به بررسی کردن مساحت بیشتری از سطح مریخ است و می‌تواند به اهداف قابل توجه هدایت شود.

هم‌اکنون چهار ربات مریخ‌نورد به‌طور موفقیت‌آمیز در سطح مریخ فعال شده‌اند. آزمایشگاه پیش‌رانش جت، یک آزمایشگاه علمی و فناوری ناسا، مأموریت رهیاب مریخ و سطح‌نورد هم‌اکنون غیر فعالش سژرنر را مدیریت کرده‌است. این آزمایشگاه در حال حاضر مأموریت مریخ‌نورد اکتشاف و سطح‌نشین‌های کنجکاوی، آپورچونیتی، و اسپیریت را مدیریت می‌کند.

از اهداف ناسا بر روی مریخ یافتن نشانه‌های زیست‌پذیری، سنگواره‌شناسی، و کربن آلی است.

اسامی مریخ نورد ها در طول تاریخ

• مریخ ۲، ناموفق. ۱۹۷۱ میلادی. سطح‌نشین مریخ ۲ موفق به فرود آوردن ربات Prop-M نشد. Prop-M دارای ۲ اسکی برای حرکت بر روی سطح مریخ بود.
• مریخ ۳، ناموفق. ۱۹۷۱ میلادی. حامل مریخ‌نورد Prop-M. مخابره با سطح‌نشین مریخ ۳ بعد از ۲۰ ثانیه قطع شد.
• سژرنر، موفق. سطح‌نشین رهیاب مریخ در تاریخ ۴ ژوئیه ۱۹۹۷ بر سطح مریخ نشست.
• بیگل ۲، ناموفق. ۲۰۰۳ میلادی. هیچ تماسی با سطح‌نشین به علت درست کار نکردن پانل خورشیدی برقرار نشد.
• روح، موفق. اسپیریت در تاریخ ۳ ژانویه ۲۰۰۴ در منطقه دهانه گسیو (Gusev) در مریخ به سلامت فرود آمد. در اول مه ۲۰۰۹ و روز کاری ۱۸۹۲ ام، اسپریت در خاک‌های بسیار نرم منطقه‌ای به نام «تروی» (Troy) به دام افتاد. تیم کارشناسان در آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا تا ۲۵ مه ۲۰۱۱ به تلاش ناموفق خود برای ارتباط با اسپیریت ادامه داد اما در این زمان رسماً پایان کار اسپیریت را اعلام کرد.
• فرصت، موفق. در ۲۵ ژانویه ۲۰۰۴، مریخ‌نورد «فرصت» (Oppurtunity) پا به سطح مریخ گذاشت. این کاوشگر هنوز هم فعالانه به اکتشاف در سیاره سرخ می‌پردازد.
• کنجکاوی، موفق. این کاوشگر در تاریخ ۲۶ نوامبر ۲۰۱۱ توسط ناسا، سازمان فضایی آمریکا به مقصد مریخ پرتاب شد و حدود ۸ ماه بعد در ۶ اوت ۲۰۱۲ بر روی سطح این سیاره فرود آمد. کنجکاوی هم‌اکنون در گودال گیل نزدیکی خط استوا مریخ، در حال کاوش است.

پروژه های در حال انجام توسط مریخ نورد ها

• اگزومارس توسط آژانس فضایی اروپا (ESA). پرتاب مریخ‌نورد برای سال ۲۰۱۸ برنامه‌ریزی شده‌است. برنامهٔ اگزومارس یک مأموریت گسترده شناسایی مریخ برای جستجو پیرامون وضعیت زیستی در مریخ و بن‌مایه‌های زندگی و زندگی مریخی، در گذشته یا حال‌است.
• کاوشگر مریخ۲۰۲۰ قرار است در سال ۲۰۲۰ میلادی به مریخ ارسال شود. یکی از اهداف این پروژه جمع‌آوری نمونه و بازگشت به زمین برای مطالعه است.
• مأموریت چینی مریخ ۲۰۲۰ یک پروژه توسط چین برای قرار دادن یک مدارگرد، سطح‌نشین، و مریخ‌نورد بر روی مریخ در سال ۲۰۲۰ است. کاوشگر چینی تیانون ۱ که به معنی “پرسش های بهشتی” است ، در تاریخ 23 ژوئن 2020 با موفقیت به سمت مریخ پرتاب شد.

مریخ نورد اکتشاف

مریخ‌نورد اکتشاف یک ماموریت رباتی فضایی است که از دو مریخ‌نورد، روح و فرصت، برای تحقیق و کشف مریخ بهره می‌برد. کاوشگر فرصت پس از 15 سال به سکوت ابدی فرو رفت.

ناسا اعلام کرده که آخرین تلاش ها برای تماس با این کاوشگر ناکام بوده و خداحافظی با این کاوشگر را تأیید کرده است. ناسا در این باره گفته که اگر کاوشگر فرصت نیروی کافی نداشته باشد، شانسی ندارد؛ زمستان مریخ در راه است و فرصت برای جان به در بردن از این شرایط نیاز به کارکرد گرم کننده ها دارد.

مریخ‌نوردهای روح و فرصت قرار بود نود روز کار کنند، ولی الان بیش از شش سال است مشغول کار هستند. در طول این مدت، اتفاق‌های زیادی روی داد که نزدیک بود آخر کار آن‌ها را رقم بزند. یک بار یک تکه سنگ درون یک بازو گیر کرده بود و دانشمندان هر کاری کردند، نتوانستند آن را خارج کنند، تا این که به‌طور اتفاقی، سنگ قِل خورد و از بازو خارج شد. یک بار هم فرصت در یک دشت شنی بوکس‌واد کرد. یکی از چرخ‌های روح هم خراب شده و نمی‌چرخد.

کشفیات بزرگ دو مریخ نورد

فرصت و روح به ترتیب و با فاصله دو هفته، نشانه‌های وجود آب مایع در زمانی دور در سیاره سرخ را کشف کردند.

بررسی داده‌های ارسالی از مریخ نورد روح، مشخص کرد بستر این سطح در مجاورت با آب مایع، دچار تغییرات فیزیکی و شیمیایی شده‌است. هر دو مریخ نورد به نشانه‌هایی از آب از جمله سنگ‌های رسوبی و حاوی هماتیت رسیدند. فرصت خیلی زود اثبات کرد که مقدار زیادی آب به همراه نمک در فلات مریدیانی (محل فرود مریخ نورد فرصت) وجود داشته‌است. یافتن شواهدی از وجود آب در گذشته سیاره سرخ، مأموریت اصلی روح و فرصت به‌شمار می‌رفت. اینک به نظر می‌رسد این دو، پیش از به پایان رسیدن زمان مأموریت، موفقیت کامل خود را کسب کرده‌اند.

نظرات کارشناسان ناسا درباره این دو مریخ نورد

اندرو دانتزل، مدیر قسمت منظومه خورشیدی ناسا در واشینگتن می‌گوید: روح و فرصت ظاهراً برای ادامه داستان ماجراجویانه خود آماده‌اند. ما با دریافت این خبر خوب و با توجه به ضرورت ادارهٔ صحیح مریخ‌نوردها، پشتیبانی بیشتری از کار دسته جمعی تیم کنترل آن‌ها در زمین کردیم.

با این که مریخ نوردها تاکنون به خوبی فراتر از حد تفکر کار کردند، ولی آرام آرام اثرات فرسودگی و خستگی در آن‌ها به چشم می‌خورد.

یکی از تغییراتی که اخیراً در روند پروژه صورت گرفت، کاهش فعالیت مریخ نوردها از ۷ روز به ۵ روز در هفته است. بدین ترتیب، حدود ۲۰درصد از متخصصان گروه پشتیبانی که تقریباً ۱۰۰ نفر می‌شوند، مریخ نوردها را رها می‌کنند و سراغ پروژه‌های دیگر می‌روند. مریخ نوردان می‌بایست دو روز در هفته را فقط صرف جذب انرژی و شارژ کردن باتری‌های خود کنند.

روح مجروح میشود!

در ۱ مهٔ ۲۰۰۹ روح در ماسه‌های نرم گیر کرد دانشمندان به تجزیه و تحلیل ماسه‌ها پرداختند و سپس روی زمین به آزمایش‌هایی پرداختند تا بتوانند روح را از آنجا نجات دهند و به ادامه کار در بیاورند. آزمایش‌هایی از قبیل شبیه‌سازی در جعبه ماسه با همان شیبی که روح در ماسه‌های مریخ گیر کرده‌است. در حال حاضر روح به خاطر اینکه نمی‌تواند از جای خود حرکت کند برنامه بر این شده که در همان‌جا به تحقیق ادامه دهد؛ ولی فرصت در حال حرکت به سمت یک آتشفشان خاموش (اندیور) است.

روح توانست از گردبادهای بهرام عکس بگیرد! 

برای نخستین بار در تاریخ، انسان موفق به بررسی شهاب سنگی بر سطح سیاره‌ای دیگر شد. فرصت توانست شهاب سنگی را پیدا کند که بستر جرم آن از آهن و نیکل تشکیل شده‌است.

این شهاب سنگ که به اندازه یک توپ بسکتبال است، کاملاً سوراخ سوراخ شده و ماهیت آن به کمک طیف نگارهای مریخ نورد مشخص شده‌است. تعداد اندکی از شهاب سنگ‌هایی که بر روی زمین یافت می‌شوند، این ترکیبات را دارند و بقیه آن‌ها عمدتاً صخره‌ای هستند. به‌طور مثال، جرمی که گودال معروف آریزونا را پدیدآورده است، ترکیباتی مانند شهاب سنگ یافت شده بر سطح مریخ را داشته‌است. این شهاب سنگ در نزدیکی سپر گرمایی مریخ نورد در فلات نصف النهار یافت شده‌است.

بهترین های هولفضا را از ما بخواهید.

ساخت قدرتمندترین راکت فضایی جهان

پردیس فناوری کیش_طرح مشاور متخصصین صنعت و مدیریت_گروه هوافضا

بدون شک مهمترین برنامه این روزهای آژانس فضانوردی آمریکا (ناسا) پروژه اعزام فضانورد به ماه و مریخ است و حالا یکی از مهمترین چالش‌های فراروی مهندسان این پروژه یعنی تکمیل طراحی سیستم پرتابه فضایی (SLS) برطرف شده است.

ناسا از پایان بررسی طراحی قدرتمندترین راکت فضایی جهان خبر داد. قرار است این راکت انسان را به مریخ برساند.

ناسا اعلام کرده پس از تکمیل طراحی و ساخته شدن این راکت، باید آن را قدرتمندترین راکت فضایی ساخت دست بشر به شمار آورد.

ماموریت این راکت

آژانس فضایی آمریکا در نظر دارد تا از این راکت قدرتمند برای رساندن انسان به بخش‌هایی از منظومه خورشیدی استفاده کند که پیشتر حتی تصورش هم نمی شد.

بررسی نهایی طرح این راکت ۱۱ هفته به طول انجامیده و در این مدت ۱۳ تیم از دانشمندان و مهندسان ناسا بیش از یکهزار سند مربوط به این طراحی را موشکافانه مورد مطالعه قرار داده اند.

در این مدت آنها در تلاش برای اطمینان خاطر حاصل کردن از این موضوع بودند که آیا ساخت مدل اصلی این راکت با این شرط که خطری برای سلامت و ایمنی فضانوردان به همراه نداشته باشد امکان پذیر است یا نه.

هرچه قدرت رانش يك راكت بيشتر باشد، مي‌تواند در فواصل بيشتر پرواز كرده و بار بيشتري حمل كند از اين رو فالكون هِوي طيف جديدي از فرصت‌هاي تجاري را براي اسپيس‌ايكس ايجاد كرده‌است كه در آن علاوه بر دولت، شركت‌هاي تجاري خصوصي نيز حضور خواهند داشت.

درباره این راکت بیشتر بدانید

قدرتمندترین راکت تاریخ ۱۱۷ متر طول داشته و به موتورهای پیشرفته RS-۲۵ مجهز خواهد بود.

آزمايش سه هسته طبقه اول راكت فالكون هوي در مركز ساخت راكت اين شركت در McGregor واقع در تگزاس به پايان رسيده است.

اسپيس ايكس، فالكون هوي را ‘قدرتمندترين راكت جهان’ معرفي مي كند و در وب سايت خود ادعا كرده است كه اين راكت مي تواند با يك سوم هزينه، محموله اي معادل بيش از دو برابر ظرفيت راكت Delta IV Heavy را حمل كند.

اسپيس ايكس انتظار دارد كه فالكون هوي در نهايت بار و خدمه ميان زمين و مريخ حمل كند.

راكت فالكون هوي در اصل يك هسته سه تايي از راكت فالكون 9 است كه به يكديگر چسبيده اند. موتورهاي اين سه راكت مي توانند در هنگام پرتاب، 5 ميليون پوند نيروي رانشي توليد كنند كه برابر با نيروي توليد شده توسط 18 هواپيماي 747 است.

فالکون هوی رکورد شکست!

به گفته اسپيس ايكس، تنها راكت Saturn V كه آخرين پرواز آن در سال 1973 بود، بار بيشتري را به مدار زمين حمل كرد.

به نوشته مجله انگليسي فورچون، يكي از اين سه هسته يك راكت فالكون 9 بود كه پيش از اين نيز در يك ماموريت براي تامين منابع ايستگاه بين المللي فضايي شركت كرده بود. اسپيس ايكس براي كاهش قابل توجه هزينه ماموريت هاي فضايي، در پي قابليت به كارگيري راكت ها در ماموريت هاي متعدد است.

براساس گزارش CNN، با نزديك‌تر شدن به تاريخ پرتاب اين راكت، هيجان و هياهو در ميان طرفداران خبرهاي فضايي بيشتر مي‌شود و بخش بزرگي از اين هيجان به دليل ابعاد بزرگ فالكون هِوي است، اين راكت كه ساخت شركت اسپيس‌ايكس است،‌قدرتمند‌ترين راكت جهان است. اسپيس‌ايكس، شركت فضايي كه توانست صنعت ساخت راكت را مختل و متحول سازد، توسط ايلان ماسك بنيان‌گذار شركت تسلا تاسيس شده‌است.

ایلان ماسک قصد فرستادن محموله ای عجیب را به فضا دارد

فالكون هِوي قرار است در ماموريت آزمايشي‌اش محموله‌اي آزمايشي حمل كند و يكي از ويژه‌ترين بخش‌هاي اين محموله خودروي قرمز تسلايي است كه جزو دارايي‌هاي شخصي و مجموعه ايلان ماسك به شمار مي‌رود. ارسال خودرو به فضا هيچ پشتوانه علمي ندارد، و تنها براي ماسك و شركت تسلا يك نمايش تبليغاتي خواهد بود.

زماني كه از ماسك پرسيده شد چرا مي‌خواهد خودرويي به ارزش 100 هزار دلار را دور بياندازد گفت: اين تصور كه قرار است يك خودرو براي هميشه در فضا شناور باشد و شايد ميليون‌ها سال بعد زماني توسط تمدن‌هاي بيگانه كشف شود را دوست دارم.

زماني كه قابليت پرواز فالكون هِوي به اثبات برسد، مي‌تواند ماموريت‌هاي رسمي خود،‌يعني ارسال ماهواره‌ها و ديگر محموله‌ها به فضا را آغاز كند. درحال حاضر قراردادهايي براي ارسال سه ماهواره ارتباطاتي با توسط فالكون هِوي بسته شده‌است. نيروي هوايي آمريكا نيز قصد دارد ماهواره‌هاي آب و هوايي را با كمك اين راكت به مدار بفرستد.

قیمت هر ماموریت این راکت

قيمت هرماموريت راكت فالكون هِوي 90 ميليون دلار است. يعني 45 درصد گران‌تر از فالكون 9 كه از سال 2012 براي تمامي ماموريت‌هاي رفت و برگشت شركت اسپيس‌ايكس مورد استفاده قرار گرفته‌است. فالكون هِوي ابعادي سه برابر راكت فاكلون 9 دارد و قدرت رانش آن نيز سه برابر بيشتر از اين راكت است. با اين‌همه در مقايسه با هزينه پرتاب قدرتمند‌ترين راكت كنوني جهان، راكت دلتا چهارهِوي ، كه هزينه هربار پرتابش 400 ميليون دلار است، راكت فالكون هِوي بسيار مقرون‌به‌صرفه‌تر خواهد بود. علاوه براين فالكون هِوي قدرتي دو برابر دلتا چهار دارد.

ویژگی های قابل توجه فالکون

این راکت ۲۷ موتور دارد که بیش از تعداد موتورهای به کار رفته تاکنون است.

فالکون هوی می‌تواند محموله‌ای به وزن حدود ۶۳ تُن را در مدار پایینی زمین قرار دهد که بیش از دو برابر وزنی است که راکت‌های فعلی قادر به حمل آن هستند.

«ایلان ماسک » بنیانگذار کمپانی «اسکای ایکس » می گوید هدف نهائی اش، ساختن یک کلونی در مریخ است که نوع بشر را به گونه ای بین سیاره ای تبدیل کند.

اخبار هوافضا را از ما بخواهید.

پردیس فناوری کیش_طرح مشاور متخصصین صنعت و مدیریت_گروه هوافضا

مکانیک پرواز چیست؟

مکانیک پرواز بخشی از دانش مکانیک است که به قانون‌های فیزیکی حاکم بر وسائل پرنده مانند هواپیما می‌پردازد.

بر هواپیمائی که در حال پرواز یک‌نواخت و مستقیم است چهار نیرو وارد می‌شود:

1-نیروی پیش‌رانش یا به لاتین ( Thrust) که هواپیما را به جلو می‌برد.

2-نیروی برآ (Lift) ناشی است از شکل بال هواپیما و سرعت هواپیما و همچنین زاویه قرار گیری بال هواپیما نسبت به جریان هوا و هواپیما را به بالا می‌برد.

3-نیروی پسا (Drag) یا نیروی مقاوم هوا که جهت آن رو به عقب هواپیما است و همواره در مقابل نیروی پیش رانش قرار دارد و مقدار آن بستگی به شکل بال هواپیما و سرعت هواپیما و همچنین زاویه قرار گیری بال هواپیما نسبت به جریان هوا دارد.

4-نیروی وزن (W) که هواپیما را به پائین می‌کشاند.و از طریق گرانش زمین میباشد.

جهت نیروهای آیرودینامیکی

نیروی پیشرانش در خلاف جهت نیروی پسا است و نیروی وزن هواپیما در خلاف جهت نیروی برا قرار دارد. اگر نیروی پیش‌رانش بزرگ‌تر از نیروی پسا یا مقاومت هوا نباشد هواپیما دچار واماندگی خواهد شد.

همچنین برای پرواز باید نیروی برآ از نیروی وزن بیشتر باشد تا هواپیما بتواند از زمین بلند شده و پرواز کند. وزن هواپیما ثابت است ولی در شرایط مختلف پرواز نیروهای دیگر (نیروی برا و نیروی پسا و نیروی پیش‌رانش) ممکن است تغییر نمایند.

مثلاً در هنگام اوج گیری که زاویه هواپیما نسبت به افق بیشتر است نیروی پسا هم بیشتر خواهد بود. اگر توان موتور یا نیروی پیش‌رانش نتواند نیروی پسا ایجاد شده در اثر افزایش زاویه پرواز هواپیما را جبران کند، هواپیما دچار واماندگی خواهد شد.

همچنین نیروی برا هم با افزایش سرعت هواپیما افزایش خواهد یافت و با ارتفاع گرفتن هواپیما در اثر رقیق شدن هوا (در صورت ثابت بودن سرعت هواپیما) کاهش می‌یابد.

lift

نیرویی که همواره به سمت بالا وارد میشود و باعث میشود که هواپیما و یا سایر وسایل پروازی به سمت بالا در خلاف نیروی وزن حرکت کنند.

مقدار ان از طریق رابطه زیر بدست می اید:

1/2dv2scl

d:چگالی یا غلظت هوا

v:سرعت

s:مساحت سطح بال

Cl:ضریب مقدار لیفت

بررسی سطوح پروازی از دیدگاه فیزیکی

Leading Edge:لبه جلویی بال

Trailing Edge:لبه پشتی بال

Chord/Chord Line:محور فرضی که از ابتدای بال تا انتهای ان کشیده شده است

Angle of Attack:زاویه بین باد و امتداد خط Chord Line

نمودار تغییرات لیفت بر حسب زاویه حمله

هر چه مقدار زاویه حمله افزایش یابد مقدار لیفت افزایش خواهد یافت.

این مقدار تا نقطه ای به نام Clmax ادامه خواهد یافت.

از این نقطه به بعد با افزایش زاویه حمله مقدار لیفت به سرعت کاهش پیدا خواهد کرد

طبق فرمول با کاهش ضریب لیفت مقدار لیفت نیز کاهش پیدا میکند.

راه های متعددی برای افزایش زاویه حمله موجود است.

از جمله استفاده از فلاپ ها.

مقدار ضریب لیفت همیشه از رابطه زیر بدست می اید:

cl=L/qs=L/1/2DU2S

همواره نیروی وزن برابر است با جرم هواپیما در ثابت گرانش

نیروی تراست یا پیشرانه همواره از طریق موتور هواپیما تولید میشود.

نمودار زیر تغییرات زاویه ی حمله با مقدار لیفت را نشان میدهد. با افزایش زاویه ی حمله تا زاویه استال، با افزایش زاویه ی حمله مقدار لیفت افزایش می یابد.

اما پس از زاویه ی استال، با افزایش زاویه ی حمله مقدار لیفت کاهش می یابد.

مطالعه اتمسفر از دیدگاه مکانیک پرواز

تعریف اتمسفر از دیدگاه مکانیک پرواز

اتمسفر عبارتست از توده ی گازی شکل اطراف زمین، که بخش نزدیک به زمین آن میتواند نیروی بالابر لازم جهت جبران وزن و صعود هواگردها را فراهم نماید.

اهمیت دیگر اتمسفر زمین اکسیژن لازم جهت احتراق در موتورهای هواسوز می باشد.

مواد تشکیل دهنده هوا عموما گازی هستند و شامل موارد زیر است:

نیتروژن

اکسیژن

آرگون

دی اکسید کربن

گازهای دیگر

هوا یک گاز کامل در نظر گرفته میشود، که تحت اثر جاذبه ی زمین و حرکت های مولکولی گاز رفتار میکند.

چگالی و فشار هوا با افزایش ارتفاع از سطح زمین کاهش می یابد.

ادامه دارد…

آیرودینامیک چیست؟

پردیس فناوری کیش_طرح مشاور متخصصین صنعت و مدیریت_گروه هوافضا

آیرودینامیک شاخه‌ای از دینامیک گازها و در حالت کلی‌تر دینامیک سیّالات است که به بررسی رفتار جریان هوا و اثر آن بر اجسام متحرک می‌پردازد. منظور از حل یک مسئلهٔ آیرودینامیکی، محاسبهٔ میدان سرعت، فشار، و دمای هوا در اطراف یک جسم است. برای این منظور باید معادله‌های حاکم بر جریان سیّال را حل کرد. سپس به کمک حل به دست آمده می‌توان نیروها و گشتاورهای وارد بر جسم را حساب کرد.

مسئله‌های آیرودینامیکی را می‌توان از جنبه‌های مختلف طبقه‌بندی کرد. یک طبقه‌بندی معمول بر اساس الگوی جریان هواست. اگر مسئلهٔ آیرودینامیکی مربوط به جریان هوا در اطراف یک جسم باشد به آن آیرودینامیک بیرونی و اگر مربوط به جریان هوا داخل یک محیط بسته باشد به آن آیرودینامیک درونی گفته می‌شود. مثال آیرودینامیک بیرونی، جریان هوا در اطراف یک هواپیما و مثال آیرودینامیک درونی، جریان هوا داخل یک موتور جت یا تونل باد است.

روش دوم طبقه‌بندی بر اساس چگالی هواست. اگر چگالی جریان هوا در همهٔ نقاط میدان سیّال ثابت باشد و با زمان تغییر نکند، جریان تراکم‌ناپذیر و در غیر این صورت تراکم‌پذیر است.

روش سوم طبقه‌بندی مسئله‌های آیرودینامیکی بر اساس عدد ماخ جریان هوا است. اگر عدد ماخ کوچک‌تر از یک باشد جریان فروصوتی، اگر نزدیک یک باشد جریان هَماصوتی، اگر بزرگ‌تر از یک و کوچک‌تر از پنج باشد جریان زبرصوتی، و اگر بزرگ‌تر از پنج باشد جریان فوق‌صوتی خوانده می‌شود.

روش چهارم طبقه‌بندی بر اساس گرانروی هواست. اگر ضریب گرانروی ناچیز فرض شود جریان غیرلزج و در غیر این صورت لزج خوانده می‌شود.

 

کاربردهای آیرودینامیک

مهم‌ترین کاربرد آیرودینامیک در مهندسی هوافضا است. البته آیرودینامیک کاربردهای زیاد دیگری هم دارد. در مهندسی خودرو، از آیرودینامیک برای طراحی بدنهٔ خودرو استفاده می‌شود تا نیروی پسای خودرو کم شود. مهندسان سازه از آیرودینامیک برای تحلیل اثر هواکشسانی جریان باد بر سازه‌هایی مثل آسمان‌خراش‌ها یا پل‌ها یا برج‌ها استفاده می‌کنند. طراحی پره‌های توربین‌های گازی و بادیاز دیگر کاربردهای مهم آیرودینامیک در صنعت محسوب می‌شود. در ادامه برخی از این شاخه‌ها و کاربردها توضیح داده شده‌است:

آیرودینامیک پره‌های توربین و کمپرسور

در این شاخه از آیرودینامیک، روی جریان عبوری از پره‌های توربین گازی و کمپرسور تمرکز می‌شود و یکی از اهداف مهم تحقیقات، جلوگیری از پدیده surge و stall در پره هاست. البته فن‌ها هم در این دسته جا دارند… این شاخه جزو دسته آیرودینامیک داخلی محسوب می‌شود و نه تنها در موتورهای جت، بلکه در توربین‌های گازی صنعتی نیز جای کار و خواهان بسیار دارد.

surge چیست؟

surge یک اختلال محلی از جریان هوا در کمپرسور توربین گاز یا توربوشارژر است. واماندگی‌ای که منجر به قطع کامل جریان هوا از درون کمپرسور می‌شود، سرج(موج) نامیده می‌شود. شدت این پدیده از افت لحظه‌ای توان که توسط تجهیزات به سختی نشان داده می‌شود و سرجی که باعث افت کامل توان کمپرسور می‌شود و باید میزان سوخت را تغییر داد تا توان دوباره بدست آید و عملکرد عادی شود، متغیر است.

واماندگی کمپرسور یک مشکل رایج در موتورهای جت ابتدایی با واحدهای ساده آیرودینامیکی و واحدهای کنترل سوخت دستی یا مکانیکی بود، اما با طراحی بهتر و استفاده از سیستم‌های کنترل هیدرومکانیکی و الکترونیکی نظیر Full Authority Digital Engine Control، عملاً از بین رفته‌است. کمپرسورهای مدرن به دقت طراحی شده و کنترل می‌شوند تا از واماندگی درمحدوده عملیاتی موتور جلوگیری شده یا محدود شود.

stall چیست؟

stall در دینامیک سیالات، کاهش ضریب برآ (Lift) است که به علت افزایش زاویه حمله توسط یک فویل ایجاد می‌شود.^[۱] این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که زاویه حمله از مقداری بحرانی عبور کند. زاویه حمله بحرانی معمولاً ۱۵ درجه می‌باشد، اما این زاویه در سیالات و فویل‌های مختلف و تغییر عدد رینولدز ممکن است به مقدار قابل توجهی تغییر کند.

در هوانوردی، واماندگی یا دکروشاژ، به وضعیتی از هواگرد یا هواپیما در هنگام پرواز اشاره می‌کند. واماندگی وضعیتی است که در آن، جریان هوا از لایهٔ مرزی سطح برآیِ هواپیما (مانند بال‌ها) جدا می‌شود. در این حالت نیروی برآ، به شدت کاهش می‌یابد و اصطکاک با هوا به شدت افزایش می‌یابد.

آیرودینامیک لایه مرزی

هنگامی که جسم در معرض جریان قرار می‌گیرد، لایه‌ای نازک در جریان (و چسبیده به جسم) ایجاد می‌شود که خصوصیاتش با نواحی دیگر جریان سیال فرق می‌کند. این لایه در اثر خاصیت چسبندگی سیال (لزجت – viscosity) به وجود می‌آید. در این ناحیه سرعت سیال از صفر تا ۹۹ درصد سرعت جریان آزاد، تغییر می‌کند. لایه مرزی خودش به دو بخش ناحیه آرام (laminar) و مغشوش یا آشفته (turbulent) تقسیم می‌شود که هر کدام دامنه گسترده‌ای از تحقیقات و مطالب علمی دارند.

فرض پیوستگی

هوا مانند هر مادهٔ دیگری از مولکول‌های کوچک تشکیل شده‌است که در حال حرکت و برخورد با هم هستند؛ ولی چون فاصلهٔ این مولکول‌ها در عمل خیلی کوچک است، در آیرودینامیک می‌توان هوا را یک محیط پیوسته فرض کرد. با رقیق شدن هوا و افزایش فاصلهٔ بین مولکول‌ها، دقت فرض پیوستگی کم می‌شود.

نیروی آیرودینامیکی

نیروی آیرودینامیک در اثر وزش باد بر روی یک جسم تولید می‌شود. این جسم می‌تواند تیر چراغ‌ برق ، یک آسمان خراش ، پل ، هواپیما و یا کابل برق فشار قوی باشد. اما بازتاب نیروی آیرودینامیکی که ایجاد می‌شود، بستگی به شکل این جسم خاص که در معرض وزش باد قرار گرفته است. اگر هم پهن و دارای زاویه تند باشد در برابر باد مقاومت می‌کند و در جهت وزش باد خم می‌شود. اما اگر دارای زوایای خمیده و یا نیم‌دایره باشد، مقاومت کمتری نسبت به سایر اجسام خواهند داشت. نیروهای آیرودینامیکی شامل چهار نیرو می‌شود، که این نیروها عبارتند از:

نیروی برا (LIFT)

نیروی برا ، نیرویی است که باعث بالا رفتن هواپیما یا هلیکوپتر و اجسام برنده ایجاد می‌شود. برای اینکه این نیرو ایجاد شود باید جسم مورد نظر شکل خاصی داشته باشد، مطلوب‌ترین شکل می‌تواند به صورت یک قطره آب و یا یک جسم که یک طرفش نیم‌دایره و طرف مقابل آن زاویه تند داشته باشد. اگر این جسم به گوشه‌ای در جریان هوا قرار گیرد که باد از سمت جسم که حالت نیم‌دایره دارد بوزد و از طرف مقابل که زاویه تندی دارد جسم را ترک کند، نیروی برا ایجاد خواهد شد. وقتی که مولکولهای هوا با لبه جلوی بال برخورد می‌کند، تعدادی به سمت بالا و تعدادی به سمت پایین بال متمایل می‌شوند. هر دو گروه مولکولها می‌بایستی در انتهای بال همزمان به یکدیگر برسند. چون بالای بال هواپیما انحنای بیشتری دارد و مسافت آن نسبت به زیر بال بیشتر است.

در نتیجه مولکولهایی که از سطح بالایی عبور می‌کنند. می‌بایستی با سرعت بیشتری حرکت کنند تا با مولکولهای سطح پایین همزمان به انتهای بال هواپیما برسند. این عمل باعث کاهش فشار هوا در سطح بالا نسبت به سطح پایین بال خواهد شد. اشاره به اصل برنولی وقتی که سرعت هوا در سطح بالای بال بیشتر از سطح پایینی آن باشد، فشار در سطح بالایی کم می‌شود. حال که فشار هوا در قسمت بالای بال کاهش می‌یابد و یک خلا نسبی ایجاد می‌شود که جسم را به طرف خود می‌کشد. این خلا نسبی همان نیروی برا می‌باشد که باعث بالا رفتن هواپیما می‌شود. هر چقدر سرعت هواپیما بیشتر باشد مقدار خلا نسبی نیز بیشتر می‌شود.

نیروی وزن (WEIGHT)

زمانی که ما روی زمین قرار گرفته‌ایم وزن ما بطور عمود بر مرکز زمین وارد می‌شود. وزن ما باعث قرار گرفتن روی زمین و نیز جاذبه‌ای که برما وارد می‌شود با وزن ما برابر خواهد بود. طبق قانون نیوتن ، نیروی جاذبه‌ای که بر جسم ما وارد می‌شود برابر با یک خواهد بود.

برای اینکه هواپیما به پرواز درآیند باید بر نیروی جاذبه غلبه کند. وزن همیشه در جهت مخالف نیروی برا است.

نیروی رانش (THRUST)

وقتی جسمی از زمین بلند شده و در فضا قرار می‌گیرد، باید نیروی رانش کافی داشته باشد. به عبارت دیگر نیروی رانش باعث می‌شود تا هواپیما به طرف جلو حرکت کرده و جریان لازم را ایجاد کند. جریان ایجاد شده تولید نیروی برا این کار را خواهد کرد. در هواپیما نیروی رانش بوسیله موتور فراهم می‌شود.

نیروی پسا (DRAG)

طبق قانون نیوتن هر عملی یک عکس‌العمل در جهت مخالف خواهد داشت به دلیل اینکه نیروی رانش باعث جلو رفتن هواپیما می‌شود. افزایش این نیرو باعث افزایش نیروی پسا خواهد شد. وجود نیروی پسا یک امر اجتناب ناپذیر است ولی کارشناسان ، طراحان و سازندگان هواپیما سعی می‌کنند در حین پرواز از مقدار نیروی پسا کاسته شود.

شکل هواپیما ، هر قدر بالها نازکتر یا محل اتصال اجزا خارجی با بدنه زاویه‌هایی تند نداشته باشد، بخشی از نیروی پسا کاهش می‌یابد. بستگی به شکل خاص اجزایی که در تولید نیروی برا نقش دارند. مانند بالها ، و بخشی از بدنه . برای اینکه هواپیما بتواند سرعت‌های کم به اندازه کافی نیروی برا و در سرعت‌های زیاد از تولید نیروی پسا کاسته شود بالهای آن را به گونه‌ای مناسب طراحی می‌کنند.

 

پس متوجه می‌شویم که با افزایش نیروی رانش بر سرعت هواپیما افزوده می‌شود. با افزوده شدن سرعت هواپیما ، جریان هوا نیز افزایش یافته و نیروی برا افزایش می‌یابد تا بر وزن هواپیما غلبه کند. با افزایش نیروی برا و رانش بر میدان نیروی پسا نیز افزوده خواهد شد. اما زمانی که هواپیما در مسیر پرواز قرار می‌گیرد کلیه نیروها به حالت تعادل در آمده و هواپیما با سرعت ثابتی به پرواز خود ادامه می‌دهد.

 

هولفضا را با ما بهتر بشناسید.

 

کوادکوپتر چیست؟

پردیس فناوری کیش_طرح مشاور متخصصین صنعت و مدیریت_گروه هوافضا

یکی از انواع وسایل پهپاد است. کواد کوپتر زیر مجموعه دسته مالتی روتورها هستند. به دلیل کمک گرفتن از چهار پروانه برای نیروی پیشرانش، به عنوان کواد (چهار) کوپتر نامیده می‌شوند.

کواد کوپتربا داشتن قدرت مانور فوق‌العاده و پروازهایی با تعادل بالا از کاربردهای بسیار گسترده برخوردارند.

در سال‌های اخیر توجه شرکت‌ها، دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی بیش از پیش به این نوع از پهپادها جلب شده‌است .لذا روزانه پیشرفت چشم‌گیری در امکانات و پرواز این نوع از پرنده‌ها مشاهده می‌کنیم.

کواد کوپتر در زمینه‌های تحقیقاتی، نظامی، تصویر برداری و تفریحی از کاربرد بالا و روزافزونی برخوردارند.

امروزه یکی از تفریحات پر طرفدار کواد کوپترهای تفریحی و حرفه‌ای تصویر برداری می‌باشند که از جذابیت بسیار بالایی برخوردار است. بازار بزرگی از محصولات رادیو کنترلی را در جهان به خود اختصاص داده‌است.امروزه مسابقات پهپادها هم در سراسر نقاط جهان برگزار می‌شود که در دو دستهٔ داخل ساختمان و ریس وجود دارد. شرکت کنندگان می‌توانند در این دو دسته به رقابت بپردازند که این شاخه ای بسیار پر هزینه است. در صورت crash (سقوط) امکان دارد هزینهٔ ساخت دوبارهٔ کل کواد را به همراه داشته باشد.

 

ساختار

کواد کوپترها همانند انواع دیگر وسایل پرنده از ایجاد اختلاف فشار در اتمسفر پیرامون خود برای بلند شدن و حرکت در هوا استفاده می‌نمایند.

همان‌طور که هلیکوپتر‌ها به کمک پره اصلی این اختلاف فشار را ایجاد می‌کنند و نیروی برآ ی خود را تأمین می‌کنند.

در هلیکوپترها به دلیل وجود نیروی عمل و عکس‌العمل، پس از اینکه پره اصلی شروع به چرخش می‌کند با برخورد مولکول‌های هوا به این پره و وجود عکس‌العمل، یک نیرویی با جهت مخالف جهت چرخش پره به پره و در ادامه به شفت متصل به پره اعمال می‌شود (نیروی گشتاور) و باعث چرخش هلیکوپتر به دور خود می‌شود. حالا برای حل این مشکل از پره دم هلیکوپتر استفاده می‌شود تا نیرویی را تولید کند مانع چرخش هلیکوپتر به دور خود شود.

حال اگر هلیکوپتر به جای داشتن یک پره اصلی از دو پره اصلی که خلاف جهت یکدیگر بچرخند استفاده می‌نمود، به دلیل خنثی شدن دو نیروی گشتاور توسط یکدیگر، دیگر هلیکوپتر به دور خود نمی‌چرخید! مانند هلیکوپترهای شنوک. حال با توجه به توضیحات داده شده راحت‌تر می‌توان به ساختار کواد کوپترها اشاره نمود.

کنترل پرواز کواد کوپتر

کواد کوپترها با بهره‌گیری از چهار موتور و پره مجزا و چرخش دو به دو معکوس این موتورها نیروی گشتاورهای ایجاد شده را خنثی می‌کنند و همچنین اختلاف فشار لازم جهت ایجاد نیروی برآ را تأمین می‌کنند.

نحوه ایجاد فرامین کنترلی در کواد کوپترها به این صورت است که، برای تغییر ارتفاع از کم یا زیاد کردن سرعت چرخش همه موتورها استفاده می‌شود و باعث کمتر یا زیاد تر شدن اختلاف فشار به وجود آمده می‌شود. برای چرخش کواد کوپتر به دور خود و به صورت درجا، دو پره هم جهت با سرعت کمتر و دو پره هم جهت دیگر با سرعت بیشتر می‌چرخند و نیروی گشتاور به یک سمت ایجاد می‌شود.

اختلاف فشار همانند قبل است (زیرا دو پره با سرعت کمتر و دو پره دیگر به همان نسبت با سرعت بیشتر می‌چرخند) لذا کواد کوپتر در ارتفاع ثابت به دور خود می‌چرخد. برای حرکت کواد کوپترها در جهت‌های مختلف (عقب، جلو، چپ و راست) توسط کم و زیاد کردن سرعت موتورها کواد کوپتر را از حالت افقی خارج کرده و باعث حرکت آن می‌شوند.

تمامی این فرامین توسط برد کنترلر ایجاد می‌شود که این برد از المان‌هایی جهت تشخیص زاویه و موقعیت کواد و قطعات پردازنده تشکیل شده‌است. این قطعات نظیر جایرو، شتاب سنج، قطب‌نما و میکرو پروسسور‌ها هستند.

تاریخجه

مدل‬ اولیه آزمایشی یک Multiroter در سال ۱۹۰۷ توسط دو برادر فرانسوی بنام Jacques and Louis Breguet در پروژه‌ای بنام Quadcopter ساخته و تست شد، هرچند آن‌ها نتوانستند پرنده خود را در آسمان نگه دارند ولی موفق به پرواز ثابت شدند.

بعد از آن ساخت بالگرد چهار پروانه‌ای به سال ۱۹۲۰ میلادی برمیگردد. در آن سال یک مهندس فرانسوی بنام etienne oehmichen اولین بالگرد چهارپره را اختراع نمود. مسافت ۳۶۰ متر را با کوادکوپتر خود پرواز کرد در همان سال او مسافت یک کیلومتر را در مدت هفت دقیقه و چهل ثانیه پرواز کرد. این بالگرد از روش تنظیم X بهره می‌جست.

شخصیت برجسته ی دیگر در این زمینه

در حدود سال ۱۹۲۲ در آمریکا Dr George de Btheza موفق به ساخت و تست تعدادی Quadcopter برای ارتش شد که قابلیت کنترل و حرکت در سه بعد را داشت، ولی پرواز با آن بسیار سخت بود. در سال ۱۹۵۶ مدل دیگری توسط Convertewings طراحی شد و در سال ۱۹۵۸ مدل Curtis-Wright VZ-7 توسط کمپانی Curtis- Wright طراحی شد.

در سال‌های اخیر توجه مراکز دانشگاهی به طراحی و ساخت پهپادهای چهارپره جلب شده‌است و مدل‌های مختلفی در دانشگاه استانفورد و کورنل ساخته شده‌است و به تدریج رواج یافته‌است.

از حدود سال ۲۰۰۶ کواد کوپترها شروع به رشد صنعتی به صورت وسایل پرنده بدون سرنشین نمودند.

کاربرد

امروزه مالتی روتورها به ویژه مدل‌های چهارپره که به کواد کوپتر شهرت دارند یکی از پر کاربردترین وسایل پرنده بدون سرنشین می‌باشند؛ که به عنوان مثال می‌توان به کاربردهای گسترده تصویر برداری هوایی، نقشه‌برداری، جاسوسی، تفریحی و … اشاره نمود.

با گسترده‌تر شدن روزافزون جلوه‌های بصری در تبلیغات و فیلم‌های سینمایی و تلویزیونی، استفاده از وسایل پرنده و تصویر برداری هوایی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته‌است.

پیش از وجود کواد کوپترها به صورت صنعتی از هلیکوپترهای رادیو کنترلی به عنوان وسایلی برای حمل دوربین‌ها و تجهیزات تصویر برداری استفاده می‌شد؛ که این موضوع به سال‌های (۲۰۰۰–۲۰۱۰ میلادی) بر می‌گردد.

 

مولتی روتورها

با پیشرفت وسایل پرنده و به وجود آمدن مالتی روتورها این وظیفه (تصویر برداری هوائی) به عهده این دستگاه قرار گرفت. کواد کوپترها و هگزا کوپترها به دلیل داشتن تعادل پروازی بسیار بالا برای این کار مناسب هستند. با موجود شدن فلایت کنترلرها (کنترل‌کننده‌های پرواز) و تحقیقات صورت گرفته بر روی این کنترلرها پرواز با کواد کوپترها بسیار آسان شده.

این وسایل از پرواز هوشمند بهره می‌برند و لذا تصویر برداران می‌توانند با تمرکز بیشتر بر تصویر برداری، تصاویر بهتری را تهیه کنند. همچنین با وجود GPSها پرواز این وسایل به صورت کاملاً امن و هوشمند صورت می‌گیرد.

 کواد کوپترها به تازگی یکی از لوازم سرگرمی و تفریحی به حساب می‌آیند. این تفریح که مخاطب‌های بزرگ‌سال را به خود اختصاص داده‌است، روز به روز رو به گسترش است؛

با پدید آمدن عینک‌های واقعیت مجازی و لینک شدن آن‌ها با دوربین‌های کواد کوپترها، یک نوع از فعالیت را به نام مسابقات کوادکوپترهای FPV (نمایش اول شخص) ایجاد کرده‌است؛ که به نظر در سال‌های آینده به یک رشته ورزشی پر طرفدار تبدیل می‌شود.

نقش کوادکوپتر در مقابله با کرونا

تا قبل از شیوع کرونا شهروندان جهان کمتر نسبت به کاربردهای کوادکوپتر بخصوص در زمینه پزشکی و مقابله با بیماری های همه گیر مثل کرونا آگاهی داشتند. و تنها برداشتی که از هلی شات داشتند برای فیلمبرداری و سرگرمی بود.

اما چگونه این هواپیماهای بدون سرنشین کوچک به بازیگر مهم در مقابله COVID-19 تبدیل شده اند؟

کوادکوپترها قبل از COVID-19 توسط بسیاری از شرکتها در سراسرجهان به روشهای مثبت استفاده شده اند.

از جمله کارهایی مانند فیلمبرداری، کاشت بذر و سمپاشی مزارع، حیات وحش، صنعت، حمل و نقل، بررسی زمینه و کمک در ساخت سازه های مهندسی، و.. دیگر کاربردهای کوادکوپتر هستند. با گذشت زمان شاهد نقش بیشتر این نوع پهپاد ها در زندگی بشر هستیم.

هر چند بسیاری از مردم در سراسر جهان به دید منفی نسبت به آنها نگاه می کنند. چرا که آنها تصور می کنند که هلی شات یک ابزار جاسوسی است. بخصوص در کشورهایی که محدودیت پرواز چندانی وجود ندارد.

اما پس از شیوع همه گیری COVID-19 و استفاده از هلی شات در مبارزه با این بیماری توجه رسانه ها و مردم جهان را به خود جلب کرده است.

تحویل دارو و لوازم پزشکی

سابقه استفاده از کوادکوپتر جهت جابجایی کالا به دوران قبل از حکمرانی COVID-19 بر می گردد. اما استفاده از آن جهت تحویل دارو به مکان های دور دست یا رساندن دارو به بیمارستان آن هم با سرعت بالا سابقه چندان طولانی ندارد. و در دوران کووید -19 این جنبه از کارها پهپاد رونق بیشتری به خود گرفته است.

کمپانی آمریکایی Zipline کار جمع آوری نمونه آزمایش های COVID-19 و نمونه های خون را با استفاده از کوادکوپتر از روستاهای دورافتاده غنا آغاز کرده است. و اخیرا در جریان شیوع کرونا در آمریکا کار خود را برای رساندن ماسک های پزشکی به کارکنان بهداشت و درمان خط مقدم مبارزه با کووید 19 در کارولینای شمالی بطور مستقل شروع کرده است.

 

در انتها

کوادکوپتر صنعت جدیدی هست که سابقه آن کمتر از 10 سال است. و آینده نقش پررنگ تری در زندگی بشر ایفا خواهد کرد. و پهپادهای جدید با قدرت بیشتر، توان پرواز بالاتر، و آپشن های جدیدتر به بازار عرضه می شود. و شاهد سرمایه گذاری های عظیم در این بخش خواهیم بود.

اینکه کواکوپتر یک موجود فضول و جاسوسی هست یا اینکه ابزار مفید و ضروری برای زندگی بشر بحثی است میان مخالفان و علاقمندان به دنیای هلی شات.

تاریخچه

اهمیت فراهم ساختن امکانات تجربی در داخل آزمایشگاه به منظور ایجاد جریان هوا به سال 1871 برمیگردد.

در این آزمایشگاه ها قادر بودند تا پرواز واقعی را در ابعاد آزملیشگاهی مدل کنند.در آن زمان فرانسیس ون هام از انگلستان اولین تونل باد تاریخ را ساخته و مورد استفاده قرار می‌دهد. 

از آن تاریخ تا اواسط سال ۱۹۳۰ تقریباً همه تونل‌های باد به منظور ایجاد جریان‌هایی با سرعت ۰ تا ۲۵۰ مایل بر ساعت طراحی شدند.در اواخر سال ۱۹۴۰، گسترش و توسعه هواپیماها به‌طور فزاینده‌ای گران شد همچنین هزینهٔ طراح‌های ناموفق هواپیما رو به افزایش بود.

به همین علت طراحان هواپیما دنبال راهی برای مدل کردن هواپیما به صورت ریاضی و شبیه‌سازی پایداری و کنترل می‌گشتند. این مسئله با افزایش سرعت هواپیماها همراه شد و باعث افزایش نیاز به تونل‌های باد پیچیده تر گشت.و به‌طور اختصاصی بعد از جنگ جهانی دوم به تونل‌های ما فوق صوت نیاز بود.

تعریف تونل باد

تونل باد دستگاهي است كه جريان هوا با شرايط مشخص سرعت و فشار را روي يك مدل ساكن جهت شبيه‌سازی شرايط پرواز واقعی ايجاد كرده و با ابزارآلات اندازه‌گيری، مشخصات پروازی جسم پرنده مورد نظر در شرايط مختلف بررسی می‌شود.

تونل باد مافوق صوت

تونل‌های باد ما فوق صوت به صورتی کار می‌کنند که بر خلاف منطق به نظر می‌آید. مثلاً در گلوگاه تونل باد تنگ شده انتظار می‌رود که سرعت بادی که از میان آن عبور می‌کند، افزایش یابد. بنابراین به نظر می‌آید که در چنین تونل بادهایی مدل باید در گلوگاه قرار گیرد تا با سطح بالاتری از سرعت جریان در تماس باشد.اما واقعیت این است که به محض رسیدن جریان به این قسمت سرعت هواپیما به ماخ ۱ می‌رسد، هوا متراکم و گرم می‌شود.وقتی که هوا از این گلوگاه عبور می‌کند انرژی که در هوا به علت متراکم شدن و گرم شدن ذخیره شده بود، به انرژی جنبشی تبدیل می‌گردد. 

یعنی تمام این انرژی ذخیره شده مجبور به تبدیل شدن به گونه دیگری از انرژی می‌باشد.در فرم جدید میزان زیادی هوا با سرعت بسیار بالا در حال حرکت از میان تونل می‌باشد. تونل باد ما فوق صوت به این طریق کار می‌کند و مدل در مقطعی از تونل که گشاد می‌شود قرار می‌گیرد.

تعداد بسیار زیادی تونل ما فوق صوت کوچک در دهٔ ۴۰ میلادی مورد استفاده بودند.اما طراحان هواپیما به تونل‌های بزرگتری برای مدل هایشان نیاز داشتند. در سال 1948 ناکا شروع به ساخت تونل بادهای مافوق صوتی با ابعاد ۱٫۲*۱٫۲ متر در مرکز تحقیقاتی لانگلی در سواحل اتلانتیک در ویرجینیا کرد. در همین زمان تأسیسات دیگر ناسا در مرکز ایمز واقع در کالیفرنیا نیز شروع به شاخت تونل مافوق صوت بزرگتر و پیچیده تر کرد.

راه حلی دیگر پیدا شد.

متد دیگر دست یابی به سرعت‌های بالا این می‌باشد که مدل از داخل لولهٔ یک اسلحه، در داخل تونل باد بر خلاف جریان شلیک شود. در این حالت سرعت مدل با سرعت جریان هوا جمع می‌شود و سرعت شبیه‌سازی شدهٔ بالایی را ایجاد می‌کند. مدل‌ها در حالی که با سرعت بالا حرکت می‌کنند، عکس برداری می‌شوند. در این متد به خاطر این که برای رسیدن به سرعت‌های ماورائ صوت فقط هوا به تنهایی حرکت نمی‌کند، مشکلی در رابطه با مایع شدن (تغییر فاز) هوا ایجاد نمی‌شود. اما مدل‌ها در پروسهٔ آزمایش از بین می‌روند.

یکی از پیشرفت‌های مهم در طول این مدت (۱۹۴۰ تا ۱۹۵۰)، شیارهای داخل دیوارهٔ تونل باد بود. یک مشکل بزرگ با تونل‌های باد این بود که جریان هوای ردشده از مدل می‌تواند با دیوارهٔ تونل برخورد کند. و به سمت مدل برمی گردد یا در وسایل ای آزمایش اختلال ایجاد می‌کند. ری رایت، یک محقق در مرکز تحقیقاتی لانگلی پیشنهاد کرد که شیارهایی در دیوارهٔ تونل باد ایجاد شود. تا هوا در اطراف مدل راحت‌تر حرکت کند. یک گروه دیگر از متخصصان آیرودینامیک به سرپرستی جان استک این روش را در یک تونل مافوق صوت به کاربردند.  که فوراً بسیاری از مشکلاتی را که آن‌ها در سرعت‌های نزدیک ماخ ۱ با آن مواجه بودند حل کرد. به عنوان نتیجهٔ کار آن‌ها جایزه ی کلییرترافی در سال ۱۹۹۵ به استک و گروه او داده شد. جایزه‌ای که مهم‌ترین پیشرفت در دانش هوانوردی در سال را نشان می‌دهد.

همچنین استفاده کردن از تونل باد برای طراحی هواپیماهای جدید، مشکلاتی را نیز که بر روی هواپیماهایی که تازه عملیاتی شده بودند، حل می‌کند. یک مشکل که هواپیماهایی که در دمای پایین پرواز می‌کنند، عاجز می‌کند یخ می‌باشد. یخ بر روی ملخ‌ها و بدنهٔ هواپیما، مخصوصاً ٌ بال‌ها تشکیل می‌شود. بر عملکرد هواپیما تأثیر مخربی دارد. تشکیل یخ به‌طور اختصاصی روی بال‌ها بد می‌باشد زیرا می‌تواند لیفت را از بین ببرد. باعث از دست رفتن ارتفاع هواپیما وسقوط آن می‌شود. و می‌تواند جلوی حرکت سطوح کنترل را گرفته و پرواز را برای خلبان غیرممکن کند.

تونل های یخی!

توسعهٔ ساخت تونل‌های یخی در دههٔ ۴۰ برای مطالعه روی این مسئله شروع شد. آن‌ها شبیه تونل‌های سادهٔ مادون صوت ساده هستند. اما با سیستم خنک‌کننده‌ای که می‌تواند هوا را به خوبی تا زیر دمای یخ زدن خنک کند مجهز شده‌اند. قطرات آب درون جریان هوا افشانده می‌شود تا روی بدنهٔ هواپیما یخ بزنند. مهندسان تشکیل یخ روی هواپیما را نظارت می‌کنند. وسائل ضد یخ مثل گرم کن‌های برقی یا لوله‌های شامل مایع ضدیخ مثل الکل در قطعاتی از هواپیما که بیشتریین میزان یخ تشکیل می‌شود نصب شده‌اند. در تونل یخ وقتی یخ شروع به تشکیل روی بدنهٔ هواپیما می‌کند، گرم کن‌ها روشن می‌شونند. و محققان تأثیر این وسایل را در جلوگیری از تشکیل یخ را بررسی می‌کنند.

مدل های دیگر تونل باد

 “تونل‌های گردش” که رفتار هواپیما را وقتی که خارج از کنترل، پرواز و شروع به گردش می‌کند را آزمایش می‌کنند. این تونل‌ها آزمایش می‌کنند که آیا در این حالت خلبان می‌تواند پرواز را به حالت عادی برگرداند یا باید اجکت کند. تونل‌های پرواز آزاد نیز وجود دارند. جایی که مدل‌ها توسط کنترل از راه دور واقعاً به پرواز در می‌آیند، به کمک خلبانی که در اتاق کنترل نشسته و سیگنال‌ها را از طریق کابل متصل به هواپیما می‌فرستد.

تونل‌های کوره مانندی برای تست چگونگی رفتار موشک‌ها و فضاپیماها در جریان‌های دما بالا وجود دارند. مثلاً وقتی که در حال برگشت به اتمسفر زمین هستند. تونل‌های مغناطیسی نیز وجود دارند. جایی که مدل داخل تونل توسط میدان‌های قدرتمند مغناطیسی در حال تعادل نگه داشته می‌شوند و اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق تری برداشته شود.

کشورهای برجسته در ساخت تونل باد

قبل از دههٔ ۵۰ میلادی بیشتر تونل‌های باد، در ایالات متحده ساخته شدند وهمه توسط ناکا اداره می‌شدند. اما در سال ۱۹۴۶ در نتیجهٔ یک مطالعه در مورد تونل‌های باد در ایالات متحده این پیشنهاد شد که صنعت و دانشگاه‌ها نقش بزرگتری در توسعهٔ تونل‌های باد دارند. این مسئله به عقد قرار داد تونل باد ملی در ۱۹۴۹ سرانجام یافت. قرار داد، تونل‌های باد مافوق صوت جدید را در سه تاٌسیسات اصلی ناکا را مقرر کرد. همچنین برایجاد تونل‌های مافوق صوت مشخص در دانشگاه‌ها پا فشاری می‌کرد. پیشرفت‌ها در تونل‌های باد دانشگاهی به صورت پایه‌ای از دو جهت مهم بود، تا هم نتایج تحقیقات ناکا را چک کند و هم مهندسان جدید در علم آئرودینامیک آموزش دهد، و کمتر شدن نقش بودجهٔ دولت در تحقیقات تونل باد را نشان دهد.

تونل باد بازنشسته میشود!

برای سال‌ها تونل‌های باد راه کم خرج تری را برای تست هواپیما نسبت به ساخت هواپیما با سایز اصلی ارائه کردند. اما تحقیقات تونل باد نیز گران بوده و هست. آزمایش یک طرح جدید هواپیما در یک تونل باد میلیون‌ها دلار خرج دارد. در نتیجه طراحان به‌طور فزاینده‌ای به سمت کامپیوتر و متدهایی، که حل عددی مکانیک سیالات (هوا، آب، …) گفته می‌شود، تغییر مسیر دادند. متدی که جریان سیال را به‌طور کامل شبیه‌سازی می‌کند. کامپیوترهای قدرتمند نسبتاًارزان بوده و مدل‌های کامپیوتری خیلی راحت‌تر از مدل‌های فیزیکی که از پلاستیک، آهن یا چوب ساخته می‌شوند قابل تغییر هستند.

امروزه تونل‌های باد کمتر و کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرند و تونل‌های باد غول پیکری که مورد نیاز بودند ،اکنون فقط به عنوان پشتوانهٔ شبیه‌سازی‌های کامپیوتری مورد استفاده هستند. تا ثابت کنند که حدس‌های عددی درست هستند. گرچه در بسیاری از موارد مهم، طراحان هواپیما مجبور به استفاده از تونل‌های باد برای آزمایش طرح هایشان بعد از شبیه‌سازی و حدس اشتباه هستند. برای مثال موشک هوا پرتاب “پگاسوس ایکس ال” تلفات داد، در یک نقص ایرودینامیکی در پرواز که پیش‌بینی نشده بود. اما در طول سال‌ها بیشتر تونل‌های بزرگ باد ساخت ناکا ممکن است به‌طور کامل خاموش شوند. صدای مهیب آن‌ها با صدای وزوز کردن فن کامپیوترها جانشین شده‌است.

 

مطالب هوافضا را با ما دنبال کنید.

 

پردیس فناوری کیش_طرح مشاور متخصصین صنعت و مدیریت_گروه هوافضا

آوانگارد فوق صوت از هر سیستم دفاعی عبور میکند.

روسیه موشکی مافوق صوت تولید کرده که از هر سیستم دفاعی عبور می کند.

موشک آوانگارد علاوه بر داشتن سریع ترین سرعت، دوربردترین موشک جهان نیز است و تا 4000 کیلومتر برد پرواز دارد.

ارتش روسیه سریع ترین موشک دوربرد جهان را تولید کرده و به خدمت گرفته است.شویگو، وزیر دفاع روسیه گفته است که هنگ مجهز به موشک آوانگارد از بامداد جمعه (27 دسامبر) آماده عملیات است. او این گام را دستاوردی مهم برای کشور و ارتش خواند.

به گفته ی کارشناسان روسیه، کشورشان در جهان با این سیستم، پیشتاز است.ولادیمیر پوتین، رئیس جمهور روسیه، پیش از این موشک آوانگارد را سلاحی بی نظیر دانسته و گفته بود که این موشک قادر است از هر دفاع ضد موشکی عبور کند.

آوانگارد را بیشتر بشناسیم.

یک موشک بالستیک قاره‌پیمای اَبَرصوت ساخت روسیه است که می‌تواند به عنوان موشک چندمنظوره به کار برود.

این موشک که توانایی حمل کلاهک هسته‌ای را داراست، در ماه مارس سال ۲۰۱۸ در حضور ولادیمیر پوتین به عنوان یکی از شش جنگ‌افزار راهبردی روسیه معرفی شد.

آوانگارد می‌تواند به عنوان یک سامانه هدایت‌پذیر در سرعت ابرصوت برای ایجاد خاصیت مانورپذیری در موشک‌های بالستیک سنگین همانند UR-100UTTKh , R-36M2 و RS-28 Sarmat هم به کار برود.

فناوری آوانگارد، مشابه با فناوری به کار رفته در موشک ابرصوت کینژال است. هردو در طبقه‌بندی سرعت ابرصوت جای می‌گیرند. البته در فاز شیرجه سرعت آن به طبقه‌بندی بیش‌اَبَرصوت و سرعت گرانشی هم می‌رسد.

این موشک یکی از استراتژی ترین موشک های دنیاست.

آزمایش های آوانگارد

موشک آوانگارد چندین بار در سال ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶ مورد آزمایش قرار گرفت و سرعت آن به بیش از ۹ ماخ (۱۱۲۰۰ کیلومتر درساعت) رسید و اهداف خود را مورد اصابت قرار داد.

مسئولین روسیه اعلام کردند که این موشک توانایی رسیدن به حداکثر سرعت ۲۷ ماخ را نیز دارد. در فاصله‌های نزدیک با نقطه اصابت، سرعت این موشک بسیار بالا خواهد بود و با وجود اینکه هدایت‌پذیر بوده و قابلیت مانورپذیری دارد، دربرابر سامانه‌های دفاع موشکی کاملاً ایمن خواهد بود.

  ادعای روسیه این است: «آوانگارد می‌تواند همانند شهاب سنگ یا آذرگوی به هدف خود اصابت کند.». اگر یک کلاهک هسته‌ای با آوانگارد پرتاب شود، قدرت تخریب برابر با دو مگاتن تی‌ان‌تی است.

ولادیمیر پوتین موشک‌های کینژال، سارمات و آوانگارد را به عنوان سه‌ مورد از شش جنگ‌افزار برتر روسیه نام برده است.

موشک فراصوت چه ویژگی هایی دارد؟

ویژگی موشک‌های فراصوت قابلیت حرکت آن‌ها با سرعت بالای ۵ تا ۷ برابر صوت است. موشک‌های فراصوت با قابلیت حرکت در ارتفاعات پایین‌تر، سامانه‌های پدافندی را غافلگیر میکند. پس می‌توانند با مانورهای سنگین هرگونه واکنش دفاعی را خنثی کنند.

طبق برآوردهای نیروی هوایی آمریکا زمان واکنش در مقابل یک موشک بالستیک در برد ۳ هزارکیلومتری نزدیک به ۱۲ دقیقه است. اما در مقابل یک موشک فراصوت این زمان تنها به ۶ دقیقه کاهش می‌یابد.

مدتی پیش، به عنوان بخشی از اجرای توافقنامه استارت -۳، سامانه موشکی آوانگارد به بازرسان آمریکایی معرفی شد.این اتفاق در حالی رخ داد که آمریکا به تمدید اعتبار این سند که در فوریه ۲۰۲۰ منقضی شده است تمایلی نشان نمی‌داد.حتی از پیمان منع موشک‌های هسته‌ای میان‌برد که در سال ۱۹۸۷ با روسیه امضا شده بود، خارج شد.

نظرات کارشناسان

کارشناسان معتقدند خروج آمریکا از پیمان این نگرانی را ایجاد کرده است. چون امکان دارد واشنگتن و مسکو یک مسابقه خطرناک تسلیحات هسته‌ای را آغاز کنند. به عقیده آنها، سامانه موشکی آوانگارد ، روسیه را به یک پتانسیل قدرتمند هسته‌ای تبدیل می‌کند. در چارچوب این رویداد، آمریکا باید به فکر توسعه سیستم‌های دفاع موشکی باشد. زیرا توانایی مقابله با چنین سامانه‌ای را ندارد.

تاکنون دفاع موشکی آمریکا بر رهگیری چندین موشک بالستیک شلیک شده توسط یک نیروی کوچک مانند کره شمالی متمرکز شده است.

نشریات وارد عمل مشوند.

نشریه «امریکن اینترست» گزارشی درباره قصد روسیه برای استفاده از سامانه موشکی هسته‌ای آوانگارد در جنگ منتشر کرد.نویسندگان توجه مخاطبان را به نامه وزارت دفاع روسیه جلب کردند . سپس مدعی شدند نمایش سامانه موشکی هسته‌ای آوانگارد روسیه هشدار جنگ در دسامبر ۲۰۱۹ است.

به گفته کارشناسان، نمایش این سامانه به بازرسان آمریکایی رویدادی بسیار مهم است چراکه «کابوس هسته ای» در غرب تلقی می‌شود.