فضا چيست ؟
فضاي بين ستارگان خلاء است . در حقيقت اين فضا محوطه ي وسيعي است كه درآن هيچ چيز نيست حتي هوا نيز در فضا وجود ندارد .شايد بپرسيد : فضا از كجا آغاز مي شود ، در جواب : بايد گفت براي فضا به هيچ وجه نمي توان مرزي مشخص كرد . و گفت اينجا نقطه ي شروع فضاست فضا ، كره ي ما را احاطه كرده است .
در صورت پرواز از زمين به طرف بالا به فضا وارد مي شويم . هر چه از زمين دورتر مي شويم هواي جو رقيق تر مي شود . حتي چند مايل بالاتر از سطح زمين هوا چندان رقيق است كه تنفس براي بشر غير ممكن مي شود . از اين رو كپسول اكسيژن جز تجهيزات ضروري كوهنورداني است كه قصد صعود به كوههاي مرتفع را دارند . هواپيما نيز براي پرواز به هوا احتياج دارد و به همين دليل نمي توانند از ارتفاع مشخصي بالاتر پرواز كنند .
نكته جالب توجه اين است كه علت آبي رنگ بودن آسمان و زمين همين جاست . البته درون فضا جايي كه هوا وجود ندارد آسمان تيره رنگ است . در فضا چيزي به نام آسمان معني ندارد . در آنجا نه ابري هست نه جانور زنده اي و نه هيچ موجودي كه بتوانند تنفس كنند .
وضع زمين در فضا
بر همه آشكار است كه ما روي كره ي خاكي به نام زمين زندگي مي كنيم و آن سياره اي است كه به شكل توپ زمين همراه ديگر سياراتي كه به دور خورشيد مي چرخند خانواده ي خورشيد را تشكيل مي دهند . خانواده ي خورشيد را منظومه ي شمسي مي نامند . منظومه ي شمسي قسمت كوچكي از فضاي كهكشان راه شيري است . كهكشان راه شيري تنها جز كوچكي از فضاي جهان هستي است . هيچ كس به درستي نمي داند كه در جهان هستي چند كهكشان وجود دارد . تعداد بسيار زيادي منظومه هاي ديگر و همچنين سيارات ديگر وجود دارد .
استفاده از بالن و هواپيما
ابتدا دانشمندان تلسكوپهايي را توسط بالن به آسمان فرستادند . اين بالن ها از قسمت متراكم جو مي گذشتند . بالن ها عموما قادرند تا ارتفاع 25 كيلومتري از سطح زمين صعود كنند . همچنين براي بالا رفتن در جو زمين از هواپيما نيز مي توان استفاده كرد .
استفاده از موشك
براي رسيدن به ارتفاع بيشتر بايد از موشك استفاده كرد . موشك قادر است تا ارتفاع 120 كيلومتري از سطح زمين بالا برود . وقتي سوخت موشك تمام ميشود به زمين سقوط مي كند .
ماهواره
دانشمندان براي مطالعه ي جامع در باره ي اجرام سماوي ، ماهواره هايي به بالاي جو فرستاده اند . ماهواره ها در ارتفاع بالا و ثابتي از سطح زمين به روي زمين گردش مي كنند . ماهواره هايي براي جمع آوري اطلاعات به منظور تحقيق در باره اشعه ي ايكس ساطع از لكه هاي سياه خورشيد به فضا فرستاده شده اند . برخي ماهواره ها نيز در مورد دماي ستارگان در دست تحقيق مي كنند . اين نوع ماهواره -ها قادر به ثبت و ضبط نورهاي ماوراي بنفش و مادون قرمز ستارگان غول آسايي هستند كه دماي آنها گاهي به چندين برابر دماي خورشيد مي رسد . ماهواره هايي نيز موظف اند با بررسي جو زمين ، وضع هوا و ابرها را پيش بيني كنند و همچنين با عكس برداري از سطح زمين ، اطلاعات مفيدي در مورد آفات نباتي و آلودگي آبهاي دريا به دست دهند .
كاوشگرهاي فضايي
كاوشگرهاي فضايي ، در واقع ، نوعي فضاپيما هستند كه تجهيزات نجومي را در نقاطي از فضا به كار مي اندازند كه هيچ بشري تا به حال بدان راه نيافته است . كاوشگرهاي فضايي بسيار براي بررسي ماه و سيارات منظومه ي شمسي به فضا فرستاده شده اند كه بعضي از آنها براي تحقيق در مورد غبارها و گازهاي موجود در فضا به فضا پرتاب شده اند . بزودي براي مطالعه ي خورشيد از فاصله نزديك ، كاوشگرهايي به فضا فرستاده خواهد شد .
انسان در فضا
تا به حال اطلاعات بسيار توسط موشكها ، ماهواره ها و كاوشگرها به دست آمده است . اما مسلما اگر بشر خود به فضا سفر كند اطلاعات بسيار كامل تري را بدست خواهد آورد با همين انگيزه بود كه بشر بركرة ماه قدم نهاد و نمونه هايي از سنگهاي اين سياره را براي شناسايي با خود به كره ي زمين آورد . فضا نورداني كه به ماه فرستاده شدند ، همانند زمين شناسان به بررسي سطح ماه پرداختند . پس از فرود آمدن بر سطح ماه ، فضانوردان به كمك تجهيزات و تلسكوپي كه با خود داشتند .
پس از فرود آمدن به سطح ماه ، فضانوردان به كمك تجهيزات و تلسكوپي كه با خود داشتند ، به مطالعه ي جهان هستي از ديدگاه اين كره پرداختند . در آينده ي نزديك دانشمندان قصد دارند تلسكوپهاي عظيمي را به مدار زمين بفرستند كه بدين ترتيب ، ديگر جو ما ، زمين مزاحمي بر سر راه رصد ستارگان نخواهد بود .
ستارگان بسيار واضح تر از آنچه از زمين ديده مي شود ، مشاهده خواهند شد و ستارگاني كه به علت دور بودن از زمين ، نورشان به چشم نمي آيد رويت خواهند شد . در چند دهه ي آينده بشر شاهد ساخته شدن پايگاههاي فضايي در كره ي ماه خواهد بود كه شامل تلسكوپهاي عظيم و راديوتلسكوپهاي بسيار بزرگي است كه امكان پرتاب آنها به مدار زمين نبوده است .
سفر به فضا
موشك
هر چه از سطح زمين بالاتر برويم هوا رقيق تر مي شود و در نتيجه ، در ارتفاع خيلي بالا ديگر هوايي وجود نخواهد داشت ، تا هواپيما بتواند پرواز كند .
درفضا بالهاي هواپيما به دليل فقدان هوا بي خاصيت مي شود بنابراين ، چگونه مي توان به فضا سفر كرد . به چه صورت مي توانيم از زمين كه هميشه در آن بوده ايم فرار كنيم ؟ در عصر حاضر جواب اين سوال براي بشر ، بسيار آسان است . موشك مي تواند اين كار را انجام بدهد . موشك احتياج به بالي براي پرواز ندارد و در جايي كه هوا نباشد به راحتي پرواز مي كند . سرعت موشك به مراتب بيشتر از سرعت هواپيماست همين امر سفر بشر از زمين به فضا را ميسر مي كند .
اگر تا به حال پرواز موشك را ديده باشيد ، در خاطرتان هست كه موشك از ميان توده اي آتش و دود به هوا بلند مي شود . اين آتش و اين توده ي گاز از كجا مي آيند ؟
در اكثر موشكها تانكرهاي سوختي وجود دارد كه در زمان شروع پرتاب موشك اين سوختها نيز شروع به سوختن مي كنند با سوختن سوخت موشك ، گازي به طور پيوسته از انتهاي موشك به شدت تمام به بيرون رانده مي شود . اين گاز داغ در درون خود موشك توليد مي شود ، درست مانند بخار آب كتري در حال جوش . اين گازهاي داغ از تنها راه فرار خود ، يعني اگزوز انتهاي موشك با فشار هر چه بيشتر خارج مي شوند و همين خروج با شدت گاز است كه موشك را به جلو ميراند .
كار موشك
شما هم مي توانيد به آساني موشك بسازيد . بادكنكي را پر از باد كنيد . سپس دهانه ي ان را محكم با دست بگيريد . حالا بادكنك شما پر از گاز است . گاز درون بادكنك مي خواهد از آن خارج شود ، اما اين كار وقتي عملي است كه شما دهانه ي بادكنك به مشابه اگزوز انتهايي موشك است وقتي شما دهانه ي بادكنك را رها كنيد ، گاز آن به شدت خارج مي شود و بادكنك را به طرف بالا و در جهت مختلف پرواز مي دهد . در موشك هم دقيقا همين عمل رخ مي دهد تنها راه خروج گازي كه درون موشك ساخته مي شود ، اگزوز آن است . گازي كه با فشار تمام خارج مي شود موشك را به جلو مي راند . تنها اختلاف آن با حركت بادكنك د اين است گاز درون موشك داغ است . به همين دليل موشك براي پرواز به گازهاي ديگر ، از جمله هوا احتياج ندارد .
اندازه ي موشك
برخي موشكها داراي جثه ي بزرگي هستند و بسيار سنگين اند . اين موشكها براي پرواز به چندين تن سوخت احتياج دارند . موشك « ساترن ها » يكي از بزرگترين موشكهاي آمريكايي بوده كه در هنگام بازگشت به زمين فقط يك مرحله ي 4 متري از آن باقي مانده است . و وزن اين موشك قبل از پرواز 1000 تن بوده اما بعد از سوزانيدن سوخت خود وزنش كمتر از 200 تن بود .اين موشك حدود 111 متر بلندي داشت .
مراحل پرواز موشك
موشك هاي بزرگ به صورت چند مرحله اي ساخته مي شوند . هر كدام از اين بخش ها مربوط به يك مرحله ي پرواز است . اكثر موشكها داراي دو يا سه مرحله اند . موشكها داراي دو يا سه مرحله اند . موشكهاي دو مرحله اي يا داراي بيش از دو مرحله راه چند مرحله اي است . براي ساختن موشكهاي چند مرحله اي دو راه كلي وجود دارد .
شاتل فضايي
موشكهايي چند مرحله اي كه فقط براي يكبار مورد استفاده قرار ميگرند ، بسيار پرخرج اند و هزينه ي آنها سر به فلك مي گيرند ، بسيار پر خرج اند . اگر بتوان از اين موشك بارها استفاده كرد ، بسيار با صرفه تر خواهد بود ، دانشمندان ، به همين منظور ، طرح ساختن نوعي موشك به نام شاتل فضايي را پيشنهاد كرده – اند . شاتل فضايي از دو فرصت اصلي تشكيل شده ، يك قسمت موشك پيشران اصلي است و در اطراف آن موشك هاي كمكي قرار دارند . وظيفه ي اين دو موشك كمكي پرتاب سفينه به فضاست ، كه پس از مدتي از سفينه جدا شده به اقيانوس مي افتند . اين موشكها را از آب مي گيرند و دوباره مورد استفاده قرار مي دهند . اما ، بقيه ي شاتل فضايي ، يعني موشك اصلي ، وارد مداري به دور زمين شده و در آن مدار مي چرخد . شاتل فضايي داراي يال است و بازگشت به زمين ، مانند هواپيما از يان بالها استفاده مي كند .
يك ماهواره در مدار
موشكهاي بزرگ قادرند ماهواره اي را باخود به فضا حمل كنند . ماهواره به محض قرار گرفتن در بالاي جو ، شروع به حركت به دور زمين مي كند . اين مسير را مدار مي گويند . مدار ، منحني دايره اي شكلي است كه ماهواره به روي آن به دور زمين مي چرخد . براي قرار دادن ماهواره در مدار بايد دو مسئله در نظر گرفت ابتدا اينكه ماهواره را بايد بالاتر از جو قرار داد ، زيرا در غير اينصورت ، اصطكاك ماهواره با هواي اطراف تدريجا سرعت آن را كاهش مي دهد و سرانجام ماهواره در اثر جاذبه ي زمين سقوط مي كند . پس در اين قسمت نتيجه مي گيريم كه پتانسيل گرانش ماهواره بر سرعت سقوط آن بستگي دارد .
جاذبه ي زمين = پتانسيل بيشتر = سرعت
مسئله دوم ، دادن سرعت كافي به ماهواره است با سرعت زياد مي توان حالتي را ايجاد كرد كه نيروي فرار از جاذبه ي زمين ماهواره درست برابر نيروي جاذبه ي زمين ماهواره درست برابر نيروي جاذبه ي زمين باشد و در اين حالت ، ماهواره در مدار خود به دور زمين به طور ثابت حركت مي كند . پس : جاذبه ي زمين موجب مي شود هر جسمي كه به هوا پرتاب مي شود تحت تاثير نيروي جاذبه زمين ، به زمين باز مي گردد .
آموزش فضانوردان
از آنجا كه فضانوردان در فضا تحرك چنداني ندارند وبايد به مدت چند روز شرايط سختي را تحمل كنند ، بنابراين ، براي تمرين اين سختي ها ، آنها را به مدت چند روز در اتاق ساكت و تاريك محبوس مي كنند و به قدري سرد است كه آنان تقريبا يخ مي زنند . سپس آنان را در اتاقي بسيار گرم و پر حرارت ، اين اتاق به قدري گرم است كه از شدت گرما ، فضانوردان تقريبا هلاك مي شود . زيرا فضا يا بسيار داغ است يا سرد ، به همين دليل فضانوردان بايد اين سرما و گرما را از قبل تجربه كنند و تحمل خود را بيازمايند . فضانوردان درون دستگاه گريز از مركزي قرار مي گيرند تا عملا فشار را كه در هنگام پرواز به آنان وارد مي شود حس كنند . همچنين آنان در هواپيماهايي مخصوص مي نشينند تا احساس بي وزني را لمس كنند . درون هواپيمايي كه به طرف زمين سقوط مي كند جاذبه وجود ندارد . همه اجسام داخل هواپيما در حال سقوط نيز بي وزن خواهند بود . فضانوردان در شرايط فقدان جاذبه را تمرين كنند بالاخره ، انان لباس هاي مخصوص خود را امتحان ميكنند . هواپيماها از اوج ارتفاع خود به طرف زمين سقوط مي كنند اجسام درون هواپيما بي وزن خواهد شد .
پيشتازان فضا
كشورهاي شوروي و آمريكايي براي سفر به فضا رقابت فشرده اي داشته اند و اولين كسي كه به فضا پرتاب شد ، يوري گاگارين روسي بود . در دوازدهم آوريل سال 1961 ميلادي يوري گاگارين يك دور به دور زمين گردش كرد . اولين آمريكايي كه در مدار قرار گرفت جان گلن نام داشت . او در بيستم فوريه ي سال 1962 سه بار به دور زمين چرخيد . اولين زن فضانورد را روسها در سال 1963 ميلادي به فضا پرتاب كردند