اگر یک موشک کاغذی را از ایستگاه فضایی پرتاب نماییم، چه می شود؟
پروژه آسان: گاهی وقت ها در زندگی سؤال های عمیقی مطرح می شوند که باید به آنها پاسخ داده شود. بطورمثال این که معنای وجود چیست؟ آیا ما در جهان تنها هستیم؟ یا اگر یک موشک کاغذی را از ایستگاه فضایی بین المللی پرت کنید چه اتفاقی رخ می دهد؟
غزال زیاری: شاید هنوز بشر نتوانسته باشد تا به بخش عمده ای از این سؤالات پاسخ دهد؛ اما خوشبختانه جواب سؤال سوم آماده است.
ماکسیمیلیَن برته و کوجیرو سوزوکی از دانشگاه توکیو در مقاله جدیدشان به بررسی پویایی های یک موشک کاغذی فضایی اوریگامی هنگام بازگشت به جو زمین پرداختند؛ بدین معنا که وقتی یک موشک کاغذی را از ایستگاه فضایی بین المللی پرتاب می کنید، چه اتفاقی می افتد.
بررسی شرایط موجود در فضا
اوریگامی" در زبان ژاپنی به مدلول "کاغذ تاخورده" است؛ در این آزمایش پژوهشگران تصمیم گرفتند تا موشک کاغذی شان را با بهره گیری از یک برگه A4 کاغذ سفید بسازند که نتیجه غائی شبیه یک موشک کاغذی شد که یک دانش آموز ساخته باشد؛ هرچند که موشک پژوهشگران با مدل سازی های خیلی پیچیده آئرودینامیکی ساخته شد.
پس از ساخت مدل نرم افزاری، نوبت به آزمایش موشک کاغذی رسید؛ ایستگاه فضایی بین المللی در ارتفاع حدود ۴۰۰ کیلومتری مدار زمین قرار دارد و پژوهشگران تصمیم گرفتند تا موشکشان را از همان ارتفاع، با سرعتی مشابه با خود ایستگاه (یعنی ۷۸۰۰ متر بر ثانیه) به سوی زمین پرتاب کنند. شاید فکر کنید که در این سرعت، هر موشکی از جنس کاغذ پاره خواهد شد؛ اما در ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری، جو آن قدری که بتواند به موشک کاغذی لطمه زیادی وارد کند، متراکم نیست. بعلاوه این وضعیت در بخش عمده ای از فرود به سوی زمین برقرار می ماند.
یعنی به سبب نبود هوا، موشک کاغذی از ارتفاع ۴۰۰ کیلومتر تا حدود ۱۲۰ کیلومتری زمین شرایط نسبتاً پایداری دارد. موشک به سبب ضریب بالستیک پائینش که معیار دقیقی برای غلبه بر مقاومت هوا است، پایین می آید. با ضریب بالستیک پایین، سرعت موشک بلا فاصله کند می شود و پس از حدود ۳.۵ روز به ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری زمین می رسد.
از سوی دیگر، ضریب بالستیک پایین بدان معناست که وقتی موشک وارد جو شود، سرعت غائی اش حتی کمتر از چیزی مثل یک گلوله توپ خواهد بود.
بر طبق شبیه سازی های انجام شده، موشک هیچ گاه به آن مرحله نمی رسد؛ چونکه در ارتفاع حدود ۱۲۰ کیلومتری، افزایش چگالی هوا موجب چرخش های غیرقابل کنترلی خواهد شد که موشک را وارد مسیر پروازی آشفته ای می کند.
ساخت موشک کاغذی و انجام عملی آزمایش
ما وقتی با اتکا به دانش مهندسی هوافضا، می توان برای انجام عملی این آزمایش یک موشک کاغذی ساخت؛ چرا این کار را نکنیم؟ به همین خاطر نویسندگان این مقاله مدلی واقعی از هواپیمای کاغذی البته با دمی از جنس آلومینیوم ساختند و در دانشگاه توکیو، آنرا در تونل بادی هایپرسونیک و انرژی بالا قرار دادند تا ببینند موشک آنها تا چه اندازه می تواند نیروهای آئرودینامیکی را تحمل کند.
مدل تولید شده که ابعادش یک سوم واقعی موشک کاغذی بود، برای ۷ ثانیه در معرض بادهایی با سرعت ۷ ماخ (مشابه نیروهایی که موشک در هنگام بازگشت واقعی در جو تجربه می کند) قرار گرفت؛ این مسئله موجب خم شدن دماغهٔ موشک کاغذی شد؛ اما دست کم در همان مدت موشک از هم نپاشید.
در عین حال نشانه های قابل توجهی از سوختگی در دماغه و نوک بال ها دیده شد که نشان میدهد اگر آزمایش طولانی تر شده بود، موشک می سوخت.
اثبات وقوع چنین اتفاقی، یکی از اهداف این آزمایش بود. ممکنست که در معماری های مأموریتی زیادی از مدلی شبیه به این هواپیمای کاغذی استفاده گردد که ازجمله آن می توان از آزمایش LEAVES برای اکتشاف زهره نام برد. درعین حال مشاهدات زمینی زیادی هم هستند که از یک پلت فرم سبک و پایدار که در آخر عمر خود بطورکامل در جو می سوزند برای جمع آوری داده استفاده می نمایند.
راه اندازی هر مأموریتی از این قبیل، نیازمند الکترونیک ها و افزودنی های گوناگون دیگری است که سادگی آزمایش یک موشک کاغذی ساده، مثل همان چیزی که یک کودک می سازد را پیچیده می کند.
منبع: sciencealert
۲۲۷۲۲۷
منبع: پروژه آسان
این مطلب پروژه آسان را پسندیدید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب