اولین مجله اخبار و اطلاعات هوانوردی
0 0 vote
Article Rating

چرا هواپیماها قادر به خروج از جو نیستند

0 90

برای دریافت جدیدترین به روز رسانی ها در موبایل خود مشترک ما شوید

بیش از 130 سال از نخستین پرواز برادران رایت و بیش از 50 سال از زمانی که نیل آرمسترانگ برای اولین بار پا در ماه گذاشت، می گذرد. هر دو مورد در طول تاریخ باعث هیجان تخیل بشر بوده است. اما چرا آن ها یکسان نیستند؟ یا به عبارتی چرا هواپیماها نمی توانند به فضا پرواز کنند؟

هواپیماها می توانند تا ارتفاع ده ها هزار پایی از هوا صعود کنند، پس چرا نمی توانند از جو خارج شوند؟ باید گفت دلایل زیادی برای این امر وجود دارد، روش های گوناگونی بر مبنای علم فیزیک و ریاضی وجود دارد که باعث می شود یک هواپیما پرواز کند، بیایید تا با بررسی عوامل گوناگون دریابیم که چرا یک هواپیما نمی تواند در فضا به پرواز درآید.

  • هواپیماها چگونه پرواز می کنند؟

در ابتدا بیایید یک قدم به عقب برداریم و بپرسیم که هواپیماها چگونه پرواز می کنند؟ هنگامی که در خصوص پرواز صحبت می کنیم، معمولا منظور نیروی آیرودینامیکی مکانیکی است که با حرکت هواپیما از طریق هوا تولید می شود.  اما به واقع این به چه معناست؟

هنگامی که در مورد نیروی بالابر صحبت می کنیم، معمولاً تصور بر این است که هوا به زیر بال هواپیما فشار وارد می کند. از نظر فنی و تکنیکی این تصور درست است. اما چگونگی و میزان وارد شدن این نیرو باعث به حرکت درآمدن و در هوا ماندن هواپیما می شود. بنابراین باید دید چه چیزی از این معادله در فضا صدق نمی کند.

از یک طرف، در پرواز روی زمین همه چیز مربوط به چگونگی تاثیر هوا بر بال ها است. هوا در اطراف بال خمیده جمع شده و فشار را در زیر آن افزایش می دهد، در حالی که فشار هوا در قسمت بالای بال ها کاهش پیدا می کند.

 اینجا روی زمین همه چیز در مورد چگونگی تاثیر هوا بر بالها است. در اطراف بال خمیده پرش می شود و فشار هوا را در زیر بال ها افزایش می دهد در حالی که میزان فشار هوا بالاتر از بال کاهش می یابد. این همان چیزی است که باعث بلند شدن و در هوا ماندن هواپیما می شود.

با این وجود، این تنها نیمی از معادله است. شما می توانید به هر اندازه ای که می خواهید نیروی بالابر ایجاد کنید اما اگر هواپیما قادر به حرکت رو به جلو نباشد، هیچ فایده ای نخواهد داشت. به همین دلیل نیروی رانش، کشش و جاذبه وارد این معادله می شوند.

رانش باید به اندازه کافی باشد تا بتواند هوا را در قسمت بال و بدنه هواپیما در حرکت نگه دارد به گونه ای که جبران فشار به عقب و کشیده شدن توسط جاذبه به سمت پایین را بکند. با این وجود، در حالی که تعادل دقیق همه این نیروها برای فعال کردن هواپیما به منظور پرواز ضروری است اما هنگام سفر به فضا، تمامی این موارد وجود ندارد.

  • تفاوت نیروها در فضا

همانطور که می دانیم پرواز وابسته به گرانش زمین است. هواپیماها برای جبران گرانش ما ساخته شده اند، اما میزان گرانش اعمال شده مخصوصاً از سمت زمین در اثر عومال گوناگونی ایجاد می شود، به همین جهت در فضا گرانش متفاوت است.

از آنجا که همان نیروی گرانش مداوم در فضا وجود ندارد که هواپیماها را به سمت پایین بکشد، تمام مفهوم مقابله با گرانش برای جلوگیری از پایین آمدن از بین می رود. همین امر در خصوص اصطکاک هوا در نیروی بالابر نیز صادق است. در صورت عدم وجود عواملی مانند سرعت باد در فضا، اصولی که باعث ایجاد نیروی بالابر در زیر بال های هواپیما می شوند، به سادگی قابل اعمال نیست.

  • همه چیز در حال گرم شدن است

این واقعیت نیز وجود دارد که ورود یا خروج از جو گرمای باورنکردنی را ایجاد می کند. اگر تا به حال یک ستاره دنباله دار یا در واقع شهاب سنگ را مشاهده کرده باشید که از فضا وارد جو زمین می شوند، میبینید که در حال سوختن هستند.

از همین جهت شاتل های فضایی برای محافظت در برابر اصطکاک باورنکردنی که باعث ایجاد گرمای ناشی از آن می شود، به محافظ حرارتی خاصی مجهز هستند. تصور کنید شاتل های فضایی هنگامی که وارد جو زمین می شوند دارای سرعتی معادل حداقل 4.7 مایل بر ثانیه هستند که گرمایی به اندازه 2900 درجه فارنهایت تولید می کنند.

بنابراین، نیازی به گفتن نیست که هواپیمایی مانند بوئینگ 747 قادر به تحمل چنین دمایی نخواهد بود. به همین جهت اگر هواپیمایی تلاش کند تا از جو زمین خارج شود، قطعا خواهد سوخت. اما همانطور که پیشتر بیان شد، در خصوص اتصال نوع محافظ حرارتی که از شاتل های فضایی محافظت می کند، چه می توان گفت؟

حتی با در نظر نگرفتن این واقعیت که این سپرها برای هواپیما طراحی نشده اند، این نکته را نمی توان نادیده گرفت که هواپیماها می بایست به اندازه کافی سبک باشند تا از نیروی بالابر برای ماندن در هوا استفاده کنند. به همین جهت ساختن یک محافظ حرارتی که تاثیر چندانی روی وزن هواپیماها نداشته باشد کار بسیار سختی به نظر می رسد.

اما نکته دیگر در خصوص دمای بالا این است که در صورت ساخت چنین محافظ حرارتی، گرمای زیاد برای مسافران هواپیما بسیار زیاد و غیر قابل تحمل خواهد بود.

همچنین در کنار تمام این موارد، ورود به فضا شامل تغییرات بسیاری در نیروی گرانشی است که می تواند فشار بسیار زیادی را به بدن فضانوردان آموزش دیده وارد کند، چه برسد به کارمندان و مسافران بدون محافظ که در بهترین حالت ممکن باعث بیمار شدن آن ها به طرز وحشتناکی شود.

  • نوع هوا

این واقعیت وجود دارد که هوا در ارتفاعات گوناگون از سطح زمین یکسان نیست و هر چه بالاتر از سطح زمین برویم، هوا نازک تر و ضعیف تر خواهد شد.

به عنوان مثال اگر تاکنون در شهر دنور یا مکان دیگری بوده اید که دارای قله ها و مناطقی با ارتفاع زیاد است، به خوبی تغییر در وضعیت هوا را درک خواهید کرد. هوا در مکان هایی مانند آن نازک تر است و این امر عواقبی برای افرادی که در آنجا زندگی می کنند دارد.

به این ترتیب هر چه شما از سطح زمین فاصله بیشتری بگیرید، هوا نازک تر می شود و در نهایت تبدیل به یک خلا می شود. همان گونه که پیشتر توضیح داده شد در چنین حالتی فشار هوای لازم برای ایجاد نیروی بالابر وجود نخواهد داشت.

  • نیروی پرتاب و فشار موتور

یکی از عواملی که باعث پرتاب سفینه های فضانوردی به فضا می شود، نیروی پرتاب ناشی از فشار موتورها است. هواپیماها نه تنها قادر به تحمل گرمای ناشی از خروج از جو نیستند، بلکه در درجه اول قدرت موتور کافی نیز ندارند.

یک هواپیمای معمولی بوئینگ 747 یا جت تجاری مشابه، نهایت می تواند نیروی پرتابی معادل 63.300 پوند را ایجاد کند. در حالی که همچنان با نیروی پرتاب لازم جهت ترک جو زمین که معادل 7.2 میلیون پوند است، فاصله بسیار زیادی دارد.

بنابراين، براي خارج شدن از جو زمين، داشتن راكت و نيروي رانشي كه فراهم می کند ضروري است، چيزي كه در هواپيما وجود ندارد.

 

  • چگونگی خروج راکت ها از زمین

برخلاف هواپیماها که برای ایجاد تعادل میان نیروی کششی در برابر نیروی بالابری که آن ها را در هوا حفظ می کند به جریان هوا نیاز دارند، راکت ها به جریان هوا وابسته نیستند تا بخواهند خود را به سمت بالا سوق دهند. در واقع راکت ها از گازهای خروجی فشار قوی برای تولید میلیون ها پوند نیروی پرتاب لازم برای رسیدن به جو استفاده می کنند.

علاوه بر این، یک موشک برای کمک به پرواز خود دارای چندین افزودنی، از جمله مخازن اکسیژن است. همانطور که مشخص شد، اکسیژن بسیار کمی در جو وجود دارد. گفته می شود، اکسیژن برای کمک به سوخت پیشران لازم برای ورود به جو و خروج از آن ضروری است. بنابراین اضافه کردن مخازن اکسیژن به هواپیماها باعث سنگین تر شدن آنها شده که مانند محافظ گرما، این نیز یک مشکل محسوب می شود.

این واقعیت نیز وجود دارد که به محض ورود به فضا، هوا وجود نخواهد داشت و این امر باعث می شود انواع موتورهای مورد استفاده اکثر جت های تجاری بی فایده باشند. این جت ها از توربین هایی استفاده می کنند که با مکش هوا به سوخت رسانی در پرواز کمک می کنند و بدون هوا، آنها قادر به انجام این کار نخواهند بود.

به این ترتیب با دلایل علمی بسیار زیادی در خصوص عدم توانایی هواپیماها در پرواز به خارج از جو آشنا شدیم که نشان می دهد چرا هواپیماها قادر نیستند از ارتفاع معینی بیشتر پرواز کنند. 

0 0 vote
Article Rating

برای دریافت جدیدترین به روز رسانی ها در موبایل خود مشترک ما شوید

مشترک شدن در خبرنامه ما
مشترک شدن در خبرنامه ما
برای دریافت آخرین اخبار ، به روزرسانی ها و پیشنهادات ویژه ای که مستقیماً به صندوق ورودی شما تحویل داده می شود ، اینجا ثبت نام کنید.
در هر زمان می توانید مشترک شوید
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x