می خواهید
اولین فضانورد ایرانی باشید؟
عرفانی- آیا می دانستید انتخاب فضانورد یکی از حساس ترین مراحل پروژه اعزام انسان به فضاست؟ فرد اعزام شونده نباید سابقه ابتلا به هیچ بیماری داشته باشد، به لحاظ جسمی و روحی و روانی نیز باید کاملاً سالم باشد و حتی با خطر احتمال ابتلا به بیماری ها در آینده نیز مواجه نباشد، این ها تنها بخشی از فرآیند دشوار انتخاب فضانورد مناسب است. پس از انتخاب و گذر از مراحل متعدد تست های فیزیکی و روانی، تازه نوبت به انجام تمرینات دشوار و طاقت فرسا می رسد از آشنایی با ریاضیات و پزشکی گرفته تا تمرین در اعماق دریاها! در قالب پروژه عظیم اعزام انسان به فضا، در آینده نزدیک در کشور با اعلام فراخوان از بین متقاضیان، بهترین کاندیداها برای فضانورد شدن انتخاب می شوند. اما چه پیش شرط هایی برای ایفای نقش یک فضانورد لازم است و پس از انتخاب چه تمرین هایی در انتظارش است؟
دکتر زهرا حاج ابراهیمی عضو هیئت علمی گروه زیست فضای پژوهشکده سامانه های فضانوردی ایران درباره مراحل انتخاب فضانورد ایرانی به خراسان می گوید: انتخاب فضانورد مراحل مختلفی دارد و ممکن است فرآیند این انتخاب یک سال به طول انجامد تا چند نفر به عنوان فضانورد برای اعزام به فضا انتخاب شوند و طی این فرآیند، در هر مرحله تست هایی انجام می شود. ممکن است در مرحله اعلام فراخوان، هزار نفر داوطلب اعزام به فضا باشند اما در غربالگری اولیه این تعداد به ۶۰۰ و در نهایت به ۲۰ نفر که شرایط جسمی و روحی مورد نظر را داشته باشند، کاهش می یابد و در نهایت ۱۱ نفر انتخاب می شوند تا تمام دوره های آموزش تئوری و عملی را که برای فضانورد شدن لازم است، بگذرانند. این افراد به لحاظ هوش، تبحر در علم ریاضیات و زبان و مواردی مانند برقراری تعامل با افراد و زندگی گروهی مورد بررسی و آزمایش قرار می گیرند. علاوه بر این توانایی های ذهنی و جسمی این افراد نیز سنجیده می شود. همچنین این افراد باید جسمی کاملاً سالم داشته باشند تا بتوانند در هنگام پرتاب و سپس بازگشت به زمین که شرایط سختی است، مقاومت داشته باشند.
وی با بیان این که یک فضانورد باید مانند یک خلبان از نظر جسمانی از هر نظر سالم و دارای قدرت بینایی کامل باشد، می افزاید: تمام آزمایش های پزشکی برای این افراد انجام می شود تا علاوه بر اطمینان از سالم بودن آن ها در زمان حاضر، بیماری هایی که ممکن است فرد در طول زندگی خود با آن ها مواجه شود نیز بررسی شود.
همچنین وضعیت سلامتی داوطلبان در گذشته نیز کنترل می شود، آنان نباید سابقه ابتلا به بیماری هایی مانند امراض قلبی، تنفسی، گوارشی و... را داشته باشند. پس از اطمینان از وضعیت سلامت داوطلبان و غربالگری، در مرحله بعد آموزش های تئوری و عملی آغاز می شود. در مرحله آموزش های تئوری، داوطلبان باید یکسری دروس را فرابگیرند و اطلاعاتی را که ممکن است در طول مأموریت نیاز داشته باشند، دریافت کنند.
به عنوان نمونه، آن ها باید درباره سفینه، آیرو دینامیک و مهندسی سفینه اطلاعات کافی داشته باشند تا اگر با مشکلی مواجه شدند، از عهده رفع آن برآیند. این افراد همچنین باید یکسری اطلاعات پزشکی داشته باشند تا با مشاهده هرگونه علایم بیماری، قادر به تشخیص دلیل بروز آن باشند. پس از مراحل آموزش های تئوریک، آموزش های عملی داوطلبان شروع می شود که طی آن ها توانایی های جسمانی شان تقویت می شود تا بتوانند شرایط سفینه را هنگام رفت و برگشت و همچنین شرایط سخت فضا را تحمل کنند، آن ها باید این توانایی را پیدا کنند که هنگام تجربه شتاب و تکان های شدید سفینه، بتوانند تصمیم گیری کنند و بدانند باید در این مرحله چه کاری انجام دهند. ضمن این که به لحاظ فیزیک بدنی نیز باید دارای بدنی متناسب باشند چرا که فضا در سفینه بسیار محدود است و از نظر قد و وزن باید این افراد ویژگی هایی داشته باشند. علاوه بر این موارد، افراد باید تحت آموزش های شبیه سازی قرار بگیرند زیرا ممکن است در فضا با شرایط غیرمنتظره ای روبه رو و یا در طول مأموریت خود با مشکلاتی مواجه شوند. همه این موارد باید شبیه سازی شود تا فضانورد در آن شرایط قرار گیرد و عکس العمل، رفتار و چگونگی برخورد او با مشکل و نحوه رفع آن سنجیده شود. ممکن است این آموزش ها به ۳ تا ۴ سال زمان نیاز داشته باشد.
جنسیت فضانورد
جنسیت فضانورد در دنیا اهمیتی ندارد و فرقی نمی کند که فضانورد زن باشد یا مرد، اما در کشور ما چون فعلاً قرار است فضانوردان از بین خلبانان انتخاب شوند به احتمال زیاد فضانوردان ایرانی نیز از بین مردان انتخاب خواهند شد. البته اگر این فضانوردان از بین خلبانان هم انتخاب نشوند از بین افرادی برگزیده می شوند که در آینده تخصص خلبانی پیدا خواهند کرد.
تمرین فضانوردی در آب
دکتر حاج ابراهیمی در ادامه به بخش دیگری از تمرین های دشوار و طاقت فرسای فضانوردان اشاره می کند و می گوید: علاوه بر این، داوطلبان فضانوردی باید در آب نیز آموزش هایی را فرابگیرند. این آموزش ها، آموزش های شناوری خنثی است و هدف از انجام آن ها، قرار گرفتن فضانورد در یک عمق و فشار خاص است چرا که در آب فرد با شرایط بی وزنی روبه رو می شود. تحت شرایط بی وزنی، فضانوردان کارهایی را که قرار است در فضا انجام دهند، در آب انجام می دهند. به عنوان نمونه قرار است در ایستگاه فضایی بین المللی فرد قسمتی از سفینه یا ایستگاه را تعمیر کند حال این کار عیناً داخل آب شبیه سازی می شود تا فرد بتواند یک بار آن را در شرایط بی وزنی انجام دهد و با شرایط آشنا شود.
تمرین فضانوردی در دل غارها و اقیانوس ها
جالب است بدانید که غارنوردی و زندگی در اعماق اقیانوس ها از جمله تمرین هایی است که فضانوردان برای آشنایی با محیط فضا مجبور به انجام شان هستند.
آژانس فضایی اروپا با هدف آماده سازی فضانوردان با برگزاری دوره ویژه ای با عنوان «CAVES»، ۶ فضانورد را به مدت یک هفته در یکی از غارهای ایتالیا تحت آموزش قرارداد تا شرایط ایزوله و خطرات احتمالی در مأموریت های فضایی را تجربه کنند و آزمایش های علمی و تحقیقاتی مختلفی را که فضانوردان در شرایط حضور در فضا انجام می دهند، شبیه سازی و تمرین کردند. جمع آوری نمونه برای بررسی توپوگرافی غار، انجام آزمایش های علمی از جمله بررسی شیمی آب، میکروبیولوژی خاک و سطح، بررسی دی اکسیدکربن، دما و رطوبت از جمله فعالیت های این فضانوردان بود.
«آندروفیوستل» یکی از فضانوردان ناسا درباره تجربه خود در این دوره گفت: غار یک محیط پرتنش است و تصمیم گیری و انجام هر کاری حتی راه رفتن عادی نیز در آن دشوار است.
غار تاریک است و اگر هنگام راه رفتن، تدابیر احتیاطی رعایت نشود ممکن است غارنورد دچار آسیب دیدگی شود. ضمن این که تنها راه زنده ماندن در تاریکی مطلق غار، استفاده از نور مصنوعی است. هر غارنوردی در این موقعیت بدون داشتن نور گم می شود. اگرچه نمی شود گفت غار شبیه فضاست اما بخشی از تجربه زندگی چند روزه در غار شباهت زیادی به مأموریت های فضایی دارد به عنوان مثال استفاده از طناب های کوتاه و قلاب برای بالا رفتن از دیواره های غار شبیه راه پیمایی در فضاست زیرا در هر ۲ موقعیت، فرد باید مطمئن شود که حرکت بعدی حساب شده است و دقت در هر ۲ موقعیت، نقش مهمی دارد. علاوه بر غارها، فضانوردان باید زندگی در اعماق اقیانوس ها را نیز تجربه کنند.
برنامه ریزان ناسا از سال ۲۰۰۱ فضانوردان خود را به منظور آمادگی برای مواجهه با شرایط سخت فضا و اقامت های طولانی مدت در ایستگاه فضایی، در اعماق اقیانوس ها آموزش می دهند چرا که اعماق دریا بهترین شرایط برای شبیه سازی گرانش کم فضاست. به همین منظور فضانوردان در عمق ۶۳ پایی زیر سطح اقیانوس با پوشیدن قطعات کوچک فوم، میزان شناوری خود را افزایش دهند. آن ها باید در طول شب و پس از چند ساعت پیاده روی در کف اقیانوس، محل سکونت خود را با استفاده از نور پیدا می کردند. آنها همچنین در این تجربه نحوه نمونه برداری از سنگ ها و اجرام سیارات دیگر و راه پیمایی فضایی را نیز تمرین کردند.
زمان انتخاب فضانورد ایرانی
به گفته عضو هیئت علمی گروه زیست فضایی پژوهشکده سامانه های فضانوردی ایران، هنوز برای انتخاب فضانورد ایرانی فراخوانی داده نشده و ممکن است فرآیند اعلام فراخوان و انتخاب فضانورد یک سال زمان ببرد، اما در هر صورت این موضوع به سیاست های کشور و نحوه برنامه ریزی پژوهشگاه سامانه های فضانوردی ایران بستگی دارد.
لباس فضانورد؛ یک سفینه کوچک
لباس فضانورد انواع مختلفی دارد. برخی از این لباس ها برای راه پیمایی در فضاست، انواعی از آن ها برای استفاده در داخل سفینه و برخی نیز برای استفاده در ایستگاه فضایی.
دکتر حاج ابراهیمی با بیان این مطلب تصریح می کند: در واقع لباس فضانورد خود یک سفینه کوچک است و همه امکاناتی را که سفینه برای فضانورد فراهم می کند مانند اکسیژن، فشار مناسب و جلوگیری از وارد شدن تشعشعات به بدن فضانورد را باید برای وی در هنگام خروج از سفینه فراهم کند. لباس فضانورد برای داشتن این ویژگی های خاص باید از لایه های مختلف ساخته شده باشد. این لایه ها باید محکم باشد و جلوی آسیب دیدگی فضانورد را در صورت برخورد با اجسام و یا موارد دیگر بگیرد. به عبارت دیگر لباس فضانورد باید بتواند شرایط حیات را زمانی که فضانورد از سفینه خارج می شود، برای وی تأمین کند. البته لباس فضانورد داخل سفینه با لباسی که برای راه پیمایی در فضا می پوشد، بسته به نوع مأموریت متفاوت است.
لباس فضانورد می تواند به کپسول اکسیژن متصل باشد و یا برای تأمین اکسیژن فضانورد از روش های مختلف دیگری استفاده کرد به عنوان نمونه می توان با روش های شیمیایی از موادی استفاده کرد که اکسیژن تولید می کند. اگر هم مأموریت فضایی طولانی مدت باشد می توان به روش های زیستی، از گیاهانی استفاده کرد که co2 محیط را جذب و اکسیژن تولید می کنند. علاوه بر این می توان از طریق کابل هایی که از یک طرف به کپسول اکسیژن در سفینه و از طرف دیگر به لباس فضانورد متصل می شود، اکسیژن مورد نیاز فضا نورد را تهیه کرد.
تحمل بیش از
۱۵۰۰ درجه حرارت
پرتاب یک فضاپیما به فضا نیازمند یکسری فناوری ها و بازگرداندن سالم آن، نیازمند فناوری هایی است که از فناوری های اول بسیار پیچیده تر است.بازگشت فضاپیما به جو زمین به چند دلیل یک فرآیند بسیار دشوار است؛ زمانی که یک جسم وارد اتمسفر زمین می شود در معرض چندین نیرو قرار دارد از جمله جاذبه و مقاومت هوا.
نیروی جاذبه به طور طبیعی جسم را به سمت زمین می کشد و موجب می شود جسم با سرعت بسیار خطرناکی سقوط کند. خوشبختانه اتمسفر زمین شامل ذرات هواست و همچنان که جسم در حال سقوط است، با این ذرات برخورد و اصطکاک پیدا می کند. این اصطکاک موجب می شود که جسم در معرض مقاومت هوا قرار گیرد و در نتیجه با سرعت امن تری وارد جو زمین شود.
البته اصطکاک با وجود این که به دلیل کم کردن سرعت فضاپیما نوعی موهبت محسوب می شود، حرارت شدیدی نیز ایجاد می کند. به طور مشخص شاتل ها حرارتی بیش از ۱۶۴۹ درجه سانتی گراد را تجربه می کنند. در این میان طراحی قوسی شکل و بدون زاویه فضاپیما به کاهش مشکل حرارتی کمک می کند. زمانی که جسمی با سطحی قوسی و بدون زاویه به سمت زمین حرکت می کند، نوعی موج ضربه ای در جلوی آن شکل می گیرد و همین موج ضربه ای بین حرارت و بدنه فضاپیما فاصله ایجاد می کند. ضمن این که چنین ساختار بدون زاویه ای سرعت سقوط فضاپیما را نیز کاهش می دهد. در پروژه «آپولو» که طی دهه ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ چندین سفینه سرنشین دار را به فضا منتقل کرد و بازگرداند، بخش فرمان سفینه با نوعی ماده خاص پوشانده می شد که در زمان ورود سفینه به جو می سوخت و حرارت را جذب می کرد. برخلاف سفینه های «آپولو» که برای یک بار استفاده ساخته می شد، شاتل های فضایی وسایل پرتابی قابل استفاده مجدد (RLVs) هستند و باید از عایق های با دوام ساخته شوند.
به طور کلی مهم ترین نکته برای ورود موفق یک فضاپیما به جو زمین، کنترل زاویه پرواز آن است. مراحل فرود یک شاتل بدین شرح است:
۱ - ترک مدار: به منظور کم کردن سرعت، سفینه می چرخد و برای مدت زمانی به حالت وارونه پرواز می کند. سپس موتورهای مانورمداری (oms) با نیروی رانشی سفینه را به بیرون از هوا و به سمت زمین هدایت می کند.
۲ - فرود از طریق جو: پس از خروج ایمن از مدار، شاتل دوباره به گونه ای می چرخد که دماغه اش رو به جلو قرار گیرد و به نوعی با حالت شیرجه با شکم وارد جو می شود تا به کمک بخش زیرین بدون زاویه بدنه اش از نیروی مقاومت هوا برای کاهش سرعت بهره ببرد. در این حالت رایانه ها دماغه شاتل را با زاویه ۴۰ درجه در حالت فرود قرار می دهند.
۳ - فرود: شاتل های فضایی امروزی هم از نظر ظاهر و هم نحوه فرود مانند هواپیماها هستند. زمانی که سفینه به اندازه کافی به زمین نزدیک می شود، فرمانده کنترل رایانه ها را به دست می گیرد و شاتل را در حالت موتور خاموش به سمت محدوده فرود هدایت می کند و هم زمان از چتر نجات نیز برای کاهش سرعت استفاده می شود. سفر بازگشت به زمین سفری پرحرارت است و شاتل های فضایی برای تحمل این حرارت طاقت فرسا به مواد مقاوم در برابر حرارت و روکش های عایق مجهز می شوند. جالب است بدانید که بدنه فضاپیما با انواع مواد و عایق ها پوشانده می شود تا بتواند حرارت ورود به جو زمین را تحمل کند. این عایق ها عبارت است از:
۱ - کربن تقویت شده (RCC): این کامپوزیت دماغه و لبه های بال را می پوشاند یعنی نواحی که بیشترین حرارت را تجربه می کنند. در سال ۲۰۰۳، این کامپوزیت در شاتل کلمبیا دچار آسیب دیدگی شد و موجب مرگ ۷ سرنشین شاتل در هنگام ورود به جو زمین شد.
۲ - عایق سطح مقاوم در برابر حرارت بالا و قابل استفاده مجدد (HRSI): این کاشی های سیاه رنگ سیلیکا بخش انتهایی و دیگر نقاطی را می پوشانند که باید دمایی معادل ۱۲۶۰ درجه سانتی گراد را تحمل کنند.
۳ - عایق کامپوزیتی نسوز رشته ای (FRCI): این کاشی های سیاه رنگ به دلیل سبکی، قدرت بیشتر و مقاومت بالاتر در برابر حرارت، جانشین عایق های نوع دوم (HRSI) شده اند.
۴ - عایق پیشرفته سطح با قابلیت انعطاف پذیری و استفاده مجدد (AFRSI): این پوشش های بیرونی از جنس سیلیکا روی بخش های بالایی فضاپیما در قسمت جلو نصب می شود و قادر به تحمل درجه حرارت ۸۱۶ درجه سانتی گراد است.
۵ - عایق نمدی سطح قابل استفاده مجدد (FRSI): این ماده که دمای ۳۷۱ درجه سانتی گراد را تحمل می کند، از موادی مشابه آن چه در لباس محافظ آتش نشان ها استفاده می شود، ساخته شده است. در هر حال هم مرحله پرتاب و هم مرحله فرود فضاپیما بسیار دشوار، پرمخاطره و نیازمند انجام آزمایش های متعدد و کسب اطمینان کامل از آماده بودن تمامی زیرساخت ها و تمهیدات لازم است. در واقع فاجعه «چلنجر» در سال ۱۹۸۶ به دانشمندان نشان داد که فرآیند پرتاب شاتل تا چه حد ممکن است خطرآفرین باشد، فاجعه «کلمبیا» در سال ۲۰۰۳ نیز که به مرگ ۷ سرنشین فضاپیما انجامید، به محققان این واقعیت تلخ را یادآوری کرد که مرحله ورود فضاپیما به جو زمین چه مخاطراتی به همراه دارد.
منبع: Howstuffworks