برادران رایت و تحقق رویای پرواز

در مطالب گذشته شرح اشتیاق و تلاش انسان به منظور تحقق رویای پرواز را دنبال کردیم. از افسانه‌های چین و یونان باستان عبور کردیم و به قرن بیستم و انقلاب بزرگ برادران رایت رسیدیم. (اگر مطلب قبل را نخواندید اینجا کلیک کنید.) اما چطور است کمی بر روی اختراع شگفت­ انگیز برادران رایت مکث کنیم و ساده از کنار آن عبور نکنیم؟ در متن پیش رو کلیه­ اقدامات این دو برادر برای دستیابی به ماشین پرنده را با هم بررسی می­کنیم.

برادران رایت که بودند؟

اوریول رایت ( Orville Wright ) و ویلبر رایت ( Wilbur Wright ) دو برادر از یک خانواده­ی 9 نفره بودند که در دهه های ­پایانی قرن نوزدهم در اوهایوی آمریکا متولد شدند. جالب است بدانید این دو، تنها فرزندان خانواده بودند که هرگز به دانشگاه نرفتند و گذراندن مقطع دبیرستان آخرین تجربه‌ی آکادمیک آن‌ها در زندگی به حساب می­آمد.

پس از اتمام متوسطه، اورویل به یادگیری مهارت چاپ پرداخت. هنگامی که به تجربه‌ی کافی در این حرفه دست یافت، ویلبر را ترغیب کرد که در تاسیس یک چاپخانه با او همکاری کند. برادران رایت همواره به دنبال کسب تجاربی جدید بودند. داشتن یک چاپخانه­ ساده برای آن­ها به اندازه­ کافی مهیج نبود؛ از این رو آن­ها اقدام به تهیه و انتشار یک نشریه­ محلی کردند. این نشریه که در اوایل عمرش به صورت هفتگی چاپ میشد West Side News نام داشت. اما با گذشت زمان آن­ها هفته نامه­ خود را به یک روزنامه­ محلی تغییر دادند و نام The Evening Item را بر روی آن نهادند. این اقدام آن­ها شهرتی محلی را برایشان در پی داشت. اگرچه این روزنامه­ محلی عمری بیش از 4 ماه نداشت، اما اولین نشانه­ هایی از کنجکاوی، خلاقیت و ایده ­پردازی اورویل و ویلبر به آن دوران باز می­گردد.

در سال 1892 برادران رایت اقدام به تاسیس و راه اندازی یک مغازه­ فروش و تعمیر دوچرخه کردند. با گذشت زمان کنجکاوی و علاقه، برادران رایت را به سمت طراحی و ساخت دوچرخه در مقیاسی کوچک کشاند. این فروشگاه با نام Wright Cycle Company چنان برای این دو برادر پر رونق بود که تنها کمی پس از تاسیس، از برند اختصاصی خود در تولید دوچرخه رونمایی کردند. در تمام این سال­ها اندیشه­ پرواز به واسطه­ اسباب بازی ماشین پرنده­ای که از پدرشان هدیه گرفته بودند­،­ در سرشان بود. برادران رایت سود حاصل از چاپخانه و فروشگاه دوچرخه، همچنین تجربه­ طراحی و ساخت اجسام مکانیکی در آن فروشگاه را توشه­ راه خود در مسیر پر پیچ و خم پرواز قرار دادند.

دهه­ پایانی قرن نوزدهم با تحولاتی در زمینه­ تحقیقات و آزمایشات پرواز همراه بود. دو دانشمند مشهور آن زمان به نام های ساموئل لنگلی و اوکتاو چانوت در تکاپوی توسعه­ی طرح ماشین­های پرواز خود بودند. لنگلی در آن زمان موفق شده بود اولین ماشین پرنده­ی بدون سرنشین را با استفاده از یک موتور بخار به پرواز در آورد، و اوکتاو چانوت به ارائه­ی ایده­هایی نو در طراحی یک گلایدر پرداخته بود. اما آنچه که بیش از دیگران برادران رایت را تحت تاثیر قرار داد و آنها را مصمم­تر از پیش در این مسیر می­کشاند، حادثه­ تلخی بود که در اوت سال 1896 برای لیلینتال دانشمند و مهندس آلمانی رخ داد. او در هنگام آزمایش آخرین نمونه از گلایدر خود بر اثر سانحه از دنیا رفت و برادران رایت را به فکر ادامه­ این مسیر فروبرد.

برادران رایت در سال 1899 مطالعات خود در زمینه­ پرواز را به طور جدی آغاز کردند. آن­ها ساعاتی از روز را در کتابخانه­ های محلی به تحقیق، بررسی و مطالعه­ کتب مربوطه می­پرداختند. اورویل و ویلبر برای کسب دانش بیشتر در زمینه­ هوانوردی با موسسه­ اسمیتسونین مکاتباتی انجام دادند و از آن­ها خواستند آخرین تحقیقات خود در این زمینه را در اختیارشان قرار دهند. یک سال از ارسال نخستین نامه­ آن­ها گذشته بود که پاسخ را دریافت کردند. این موسسه از برادران رایت خواست که خود را به اوکتاو چانوت معرفی کرده و در این زمینه از وی کمک بخواهند. پس از این آشنایی، اقدامات عملی آن­ها در این راستا شروع و منجر به ساخت نمونه ای از یک گلایدر شد.

آزمایش های اولیه گلایدر

توانایی برادران رایت در تجزیه و تحلیل مشکلات مکانیکی و تلاش برای حل آن­ها از ابتدای فعالیتشان در هوانوردی مشهود بود. آن­ها به سرعت دریافتند که یک هواپیما برای پروازی موفق علاوه بر بال به یک سیستم پیشرانش برای حرکت و یک سیستم کنترل پرواز نیاز دارد.

در حالی که لیلینتال، دانشمند اثر نهاده بر آنها، موفق به ساخت بال­هایی برای پرواز انسان شده بود، اما سازندگان وسایل نقلیه­ خودران به دنبال تولید موتورهایی قدرتمند برای تحقق این امر بودند. از این رو آن­ها تکه­ گم شده­ی پازل پرواز را ” سیستم کنترل ” آن دانستند. در حقیقت آنچه که از یک سیستم کنترل ایده­آل انتظار می­رفت، رعایت اصول پایداری ذاتی برای ماشین پرنده بودند. پایداری به این معنا که هواپیما یک مسیر مستقیم با ارتفاع مشخص را طی کند، مگر آنکه خلبان برای تغییر ارتفاع یا جهت هواپیما مداخله کند.

در نمونه های اولیه، برادران رایت تصمیم گرفتند سیستم کنترل ماشین پرواز را در اختیار خلبان قرار دهند و او با تنظیمات دستی موقعیت هواپیما را تغییر دهد؛ اگرچه آن­ها از خطرات احتمالی و مشکل وزن سیستم کنترل آگاه بودند. آن­ها با تغییر قابل قبول مرکز فشار بر روی دو بال هواپیما ماشین پرواز را به کنترل در آوردند. اورویل و ویلبر پس از در نظر گرفتن طرح­های مختلف مکانیکی برای به دست آوردن چنین كنترلی، تصمیم گرفتند با القای پیچ و تاب­های به بال­های هواپیما و کنترل میزان ارتفاع پرواز، به این هدف دست یابند. چنین اقدامی توسط خلبان، در هنگام پرواز و بر روی نوک بال­ها صورت می­گرفت.

در سال 1901برادران رایت برای آزمایش ماشین پرنده­ خود بررسی­هایی در مورد شرایط آب و هوایی و محیطی مناطق مختلف آمریکا انجام دادند. آن­ها به دنبال مکانی بودند که آب و هوا و وزش باد کمترین میزان خطا را برای آزمایششان به همراه داشته باشد؛ سرانجام منطقه­ کیتی هاوک، روستایی دور افتاده در سواحل کارولینای شمالی را برای پروژه­ پرواز انتخاب کردند. این روستا دارای وزش باد متوسط، تپه­ هایی نسبتا بلند با شن­هایی نرم و روان بود.

آن­ها هواپیمای خود را با بال هایی به وسعت 26 مترمربع به پرواز درآوردند. هرچند نمی­توان این آزمایش را یک آزمایش شکست خورده نامید، اما باید گفت آنها به اهداف اصلی خود برای کنترل هواپیما دست نیافتند. عدم دستیابی به اهداف مشخص شده آن­ها را ناامید نکرد. پس از آن  ویلبر رایت دعوت چانوت برای پیوستن به گروهی از مهندسان و محققان غربی را پذیرفت و در 18 سپتامبر 1901 طرحی با عنوان ” آزمایش های هوانوردی ” را در مجله ی “جامعه” در شیکاگو منتشر کرد. این نشان می­داد که برادران رایت علی­رغم شکست آزمایششان، به پیشرفتی فراتر از سایر محققان پرواز دست یافته بودند.

حل مشکلات کنترل هواپیما

برادران رایت می­دانستند که عدم موفقیت آن­ها در اولین آزمایش پرواز در اثر خطاهای جوی و محیطی رخ داده است؛ از این رو تصمیم گرفتند آزمایششان را در یک شرایط آزمایشگاهی پیش ساخته برای دومین بار تکرار کنند. برای این منظور آن­ها یک تونل بادی کوچک طراحی و اجرا کرده و اطلاعات مربوط به جریان هوای عبوری از روی بال­ها را ثبت کردند. اطلاعات ثبت شده شامل میزان و شدت جریان عبوری سیال از روی بال­ها و همچنین شکل و نحوه­ گذر این جریان بود. این آزمایش به تحلیل، بررسی و حل نواقص ماشین پرواز برادران رایت کمک شایانی کرد.

با نتایج به دست آمده از آزمایشات تونل باد، آن­ها در سپتامبر 1902 سومین هواپیمای خود در مقیاس واقعی را طراحی و اجرا کردند. این بار همه چیز مطابق پیش­بینی­ها و محاسبات این دو پیش رفت؛ در نهایت برادران رایت موفق شدند یک پرواز کنترل شده را به انجام برسانند. ماشین پرنده­ آنها مسافتی حدود 189 متر را پیمود و 26 ثانیه در هوا باقی ماند. پس از این، اورویل و ویلبر با کسب تجاربی بی نظیر در صدد توسعه­ ماشین پرواز خود برآمدند.

گزارشی از اولین پرواز پایدار بشر

با وجود مشکلات عمده­ آیرودینامیکی و الزام به کنترل آن­ها، این دو برادر با بهبود ماشین پرواز خود مسیری رو به جلو را می­پیمودند. آنها یک موتور چهار سیلندر احتراق داخلی را با کمک چارلز تیلور ، طراحی و اجرا کردند. خوب است بدانید نمونه­ اولیه­ این موتور، از دسته ابتکارات آن­ها در فروشگاه دوچرخه فروشیشان بود. آن­ها با شناخت این مساله که تیغه­ های پروانه ای موتور را می­توان بال­هایی چرخشی برای یک ماشین پرنده دانست، توانستند بر اساس داده های تونل باد، تیغه­ های پروانه­ ای دوقلو برای موتور خود طراحی کنند.

اورویل و ویلبر در سپتامبر 1903 به اردوگاه پرواز خود بازگشتند. آنها هفت هفته­ متوالی را با مونتاژ، تعمیر ماشین پرواز و انجام آزمایش هایی جدید گذراندند. ویلبر در 14 دسامبر اولین تلاش خود برای پرواز را انجام داد. او هواپیما را در هنگام پرواز متوقف کرد و به بخش جلویی دستگاه آسیب رساند. او سه روز را صرف تعمیرات هواپیما کرد و مجددا منتظر شرایط آب و هوایی ایده­آل ماند. در 17 دسامبر سال 1903، اورویل اولین پرواز موفق را انجام داد. او در 12 ثانیه 36 متر را پیمود؛ و ویلبر در اولین تلاش خود در 12 ثانیه 53 متر پرواز کرد. به دنبال آن در تلاش دوم اورویل در زمان 15 ثانیه و مسافت 60 متر به پرواز در آمد؛

طی چهارمین و آخرین پرواز روزانه، ویلبر در مدت زمان 59 ثانیه و مسافت 259 متر هواپیما را با موفقیت به زمین نشاند. این چهار پرواز توسط پنج شهروند محلی مشاهده شد؛ آنچه که آن­ها برای اولین بار در تاریخ بشر شاهدش بودند پرواز یک ماشین سنگین تر از هوا، به صورت پایدار و تحت کنترل کامل خلبان بود.

در اکتبر 1905، برادران رایت می­توانستند به مدت 39 دقیقه در بالاترین سطح باقی بمانند و حتی مانورهایی در آسمان انجام دهند. آن­ها نگران بودند که ویژگی­ها و عملکرد دستگاهشان توسط ناظران آگاه و اهل فن کپی برداری شود. به این منظور تصمیم گرفتند پروازهای خود را تا زمان به ثبت رسیدن اختراعشان متوقف کنند.

انتشار اختراع

ادعای برادران رایت مبنی بر پرواز، در طول سالهای 1906 تا 1907 مورد شک و تردیدهای فراوان قرار گرفته بود؛ چراکه در آن دوره تنها تعداد انگشت ­شماری از محققان و دانشمندان دانشگاهی در این زمینه فعالیت می­کردند. در همین حال، برادران با اطمینان از اختراع بزرگ خود به مذاکره با سرمایه داران و نمایندگان خرید دولت های آمریکایی و اروپایی ادامه دادند.

در فوریه 1908، برادران رایت قرارداد فروش هواپیما به ارتش آمریكا را امضا كرند. آنها برای طرح خود به عنوان هواپیمایی با خلبان و یک مسافر، که توانایی یک ساعت پرواز با سرعت 65 کیلومتر بر ساعت را داراست 25000 دلار دریافت کردند. ماه بعد آن­ها با یک گروه سرمایه گذار فرانسوی که آوازه هواپیمای برادران رایت را شنیده بودند توافق دوم را امضا کردند.

ویلبر پس از آن به فرانسه سفر کرد؛ جایی که با اولین پرواز عمومی خود رویای اروپاییان را به تصرف خود درآورد. این پرواز در دوره مسابقات Hunaudières در 8 آگوست 1908 برگزار شد. در طی ماههای بعد نخبگان اروپایی و آمریکایی برای تماشای پرواز انسان، این بار نه در افسانه و رویا، بلکه توسط دو محقق و مخترع جوان، به فرانسه سفر می­کردند.

پایان برادران رایت، آغاز یک مسیر

ویلبر خسته از نگرانی ­های تجاری و حقوقی اختراع خود و رنج ناشی از تب حصبه، در تاریخ 30 می 1912 در رختخوابش درگذشت. او برادرش اورویل را به سمت هوانوردی کشانده بود و از سال 1905 تا پایان عمر امور تجاری گروه تحقیقاتی کوچکشان را به عهده داشت. اورویل رایت پس از درگذشت برادرش تا سال 1915 مدیریت شرکت رایت را به عهده داشت اما پس از آن با همه  دلبستگی­هایش، شرکت را به گروهی از سرمایه­داران واگذار کرد.

اورویل رایت مدارک و جوایز افتخاری زیادی از دانشگاه­ها و سازمان­های علمی در سراسر آمریکا و اروپا دریافت کرد. وی به عنوان عضو کمیته ملی مشاوره­ای هوانوردی (48- 1920) برای ارتقا این علم تلاش های فراوان کرد. او در جنگ جهانی اول به عنوان مهندس مشاور مشغول به کار شد و به شرکت Dayton-Wright برای تولید هواپیما و کمک به آموزش خلبانان کمک کرد. اورویل رایت در طی چهار دهه­ی آخر زندگی خود انرژی قابل توجهی را برای دفاع از اولویت اول زندگی خود و برادرش ویلبر، به عنوان مخترعین هواپیما، صرف کرد. در 27 ژانویه سال 1948، اورویل دچار حمله قلبی شد و سه روز بعد در بیمارستان دیتون درگذشت.

شاید هیچ کلماتی از آنچه که دوستانشان برای تعریف آ­ن­ها گفته­اند مناسب­تر نباشد. این­ها جملاتی است که برای معرفی این دو برادر و اختراع شگفت انگیزشان، بر روی تابلویی در موزه ملی ایالات متحده آمریکا به ثبت رسیده است