زندگی در فضا

سه‌شنبه 21 دی‌ماه سال 1389

زندگی در فضا

بارزترین اختلاف زندگی در زمین و فضا بی وزنی است، که بر کلیه شئون زندگی مسافر تاثیر می گذارد. برخی میگویند که محدود بودن در مکان کوچکی نظیر ایستگاه میر به مدت طولانی می تواند مشکلاتی پدید آورد. برای راحتی بیشتر، ایستگاه فضایی میر با رنگهای آرامش بخش تزئین شده است. ساکنان میر تاحدودی زندگی خصوصی و اتاقکهایی برای استراحت دارند. کتاب و موسیقی در اختیارشان قرار می گیرد و برای تماشای زمین دریچه ای دارند. سفینه های تدارکاتی نامه و هدایای خانواده هایشان و کالاهای تجملاتی نظیر میوه تازه به ایستگاه می آورند.

● خوردن:

تمام غذایی که در فضا خورده می شود، از زمین برده می شود و برای کاهش وزن سفینه، اکثر آن خشک و در بسته های مجزا بسته بندی می شود. آب غذا گرفته می شود، یعنی قبل از خوردن غذا باید به آن آب افزود. سپس غذا در اجاقی گرم می شود. غذاهای کنسروی نیز خورده می شوند. برای نوشیدن، فضانوردان باید مایعات را با نی از بطری یا فنجان دردار بنوشند. بدون در پوش ، مایعات به بیرون شناور می شوند.

● خواب :

در فضا فضانوردان برای خواب احتیاجی به تخت ندارند. در عوض از کیسه خواب استفاده می کنند. این کیسه ها به دیوار متصل می شوند تا مانع حرکت و برخورد آنها به اجسام دیگر شوند. اگر دست فضانوردان بسته نشود، شناور می شوند. بنابراین به هنگام خواب دست و پایشان بسته می شود. در محیطی بی وزن فراز و نشیب نیست بنابراین فضانوردان می توانند در هر زاویه ای بخوابند. سفینه ها پر سرو صدا هستند بنابراین برخی از فضانوردان برای کسب آسایش و آرامش گوشی می گذارند.

در روزهای اولیه پرواز فضایی، فضانوردان از گروه نخبه خلبانان آموزشی نظامی انتخاب می شدند. فضانوردان آینده باید تحصیلات عالی، معمولا دارای مدرک تحصیلی علوم یا مهندسی می داشتند. آنها همچنین باید فوق العاده ورزیده بودند و قبل از پذیرش برای آموزش تحت معاینات پزشکی و روانی قرار می گرفتند. فضا نوردان باید شتابهای بالایی را در خلال پرتاب یا بازگشت تحمل می کردند، بنابراین دستگاههای مخصوصی برای آزمودن آنها ساخته شد. فضانوردان همچنین به طراحان و مهندسان سازنده سفینه در کار ساخت آن یاری می رساندند.

● نرمش:

نرمش عضلات قائم نگهدارنده بدن در زمین ضروری است. بدون نرمش ممکن است فضانورد آنقدر تضعیف شود که در بازگشت به زمین پس از ماموریتی طولانی نتواند بایستد.

● آموزشهای نوین :

کماکان فضانوردان باید در علوم پایه، مهندسی یا پزشکی تحصیلات عالی داشته باشند. بسیاری از خلبانان از نیروی هوایی انتخاب می شوند و درمیان خدمه متخصصانی هستند که برای انجام آزمایشها تعلیم می بینند. سفر با شاتل فضایی آنها را در معرض شتابهای سفینه های سابق قرار نمی دهد، ولی باید همچنان ورزیده باشند. در هواپیماهایی به نام ستاره تهوع آور آنها برای مدتی کوتاه بیوزنی را تجربه می کنند.

تا کنون هیچ نشانه ای از حیات در نقاط دیگر منظومه شمسی نیافته ایم، ولی میدانیم که میلیاردها ستاره و سیاره دیگر وجود دارند. بسیاری از این ستارگان شبیه خورشیدند و می دانیم که حتی شاید یکی از آنها سیاراتی نظیر منظومه شمسی داشته باشد. تلسکوپهای نوری آنقدر قوی نیستند که سیاره دیگری را مثل زمین ببینند، ولی می توانند غبار اطراف ستارگان را که شاید محل تشکیل سیارات باشند، ببینند. گروهی از دانشمندان به نام کاوش هوش فرا زمینی(ستی) در جستجوی زندگی هوشمند در نقاط دیگر کهکشان مان هستند آنها با بشقابهای رادیویی علائم رادیویی را جمع آوری و با رایانه تجزیه می کنند. رایانه ها می توانند علائم مصنوعی را شناسایی کند.

● بی وزنی:

در مدار به محض خاموش شدن موتورهای اصلی، فضانوردان دچار وضعیت بی وزنی ظاهری می شوند. در زمین ما ار وزنمان آگاهیم زیرا فشار رو به بالای هر چیزی که بر رویش ایستاده ایم مانع کشش رو به پایین جاذبه بر بدنمان می شود. در فضا، فضا پیما و سرنشینانش تحت تاثیر جاذبه مرتبا بسوی زمین کشیده می شوند. فضانوردان که چیزی مانع سقوطشان نمی شود، درون سفینه شناور می شوند.

● بی وزنی در فضا:

در مدار، سقوط فضا پیما و سرنشینانش بسوی زمین به همراه حرکت رو به جلوی فضا پیما باعث ایجاد مسیر مداری منحنی شکل می شود.

در مدار فضانوردان احساس می کنند بسوی زمین سقوط آزاد می نمایند و بی وزن اند.

هنگام بر خاستن فضا پیما، شتاب باعث می شود فضا نوردان خود را سنگین تر احساس کنند.

● کار کردن در فضا :

فضا نوردان همواره در فضا پرکارند. شاتل فضایی آمریکا و ایستگاه فضایی میر برای فضانوردان محل انجام آزمایشات فراوانی می باشند تا در مدار انجام دهند. فضا نوردان برای رصد فضا از تلسکوپ و برای عکس برداری از زمین از دوربین استفاده می کنند. آنها همچنین باید سفینه را نگهداری و نظافت کنند اولین ایستگاههای فضایی بصورت یک قطعه پرتاب می شدند، اما فضانوردان با افزودن واحدهای جدید به ساختار فعلی، آن را گسترش می دهند. ایستگاه پیشنهادی آلفا در مدار توسط فضانوردان مونتاژ می شود و قطعاتش با سفینه به فضا برده می شوند.

سرنشینان شاتل فضایی برای برگرداندن و تعمیر ماهواره ها می توانند در مداری کوتاه با ماهواره ملاقات کرده، با بازوی قابل تنظیم آن را بگیرند و برای تعمیر در مخزن محموله قرار دهند. در سال ۱۹۸۴، فضانوردان شاتل با گرفتن ماهواره های وستار ۶ و پالاپا ب ۲، آنها را برای تعمیر به زمین آوردند. برخی از ماهواره ها قطعاتی دارند که براحتی در فضا تعویض می شوند. در سال ۱۹۹۳، یک شاتل بسوی تلسکوپ فضایی هابل در مدار رفته، صفحه های خورشیدی آنرا تعویض نمود و آینه های آن را اصلاح کرد.

● انجام آزمایش:

اکثر آزمایشهای فضا درباره خواص بی وزنی وکاربردهای احتمالی آن است. فضانوردان مرتبا بدنشان را آزمایش می کنند تاببینند چگونه انسان به زندگی در محیط بی وزن واکنش نشان می دهد. موجوداتی که همسفر انسان به فضا بوده اند عبارتند از :حشرات، قورباغه، مارمولک، بچه قورباغه، موش و عنکبوت. رشد و رفتار آنها در مدار مورد مطالعه قرار می گیرد. هدف آزمایشات پرورش گیاهانی جهت تامین غذای مجتمع های فضایی احتمالی در آینده است. متاسفانه تا کنون این آزمایشها ناموفق بوده اند.

● تولید در شرایط جاذبه خفیف:

اگر چه تولید مواد در فضا هنوز در مراحل آزمایشی است، تایید شده است که جاذبه خفیف می تواند برای برخی از فرآیندها مفید باشد. در زمین جاذبه جریانهای کنوکسیون را پدید می آورد که مایعات سردتر یا سنگین تر را به پایین می کشد. در شرایط جاذبه خفیف، این جریانها پدید نمی آیند و بنابراین می توان به آسانی بلورهای بزرگتر و خالص تر برای برخی از اجزای الکترونیکی تولید کرد. در زمینه تهیه آلیاژ و تولید دارو آزمایشهایی صورت گرفته تا مزایای جاذبه خفیف مطالعه شود، اما تولید کالا در فضا تا هنگام کاهش هزینه سفر فضایی مقرون به صرفه نیست.

● لباس فضایی:

در خارج از محیط محافظ سفینه فضایی، فضانورد باید برای زنده ماندن لباس فضایی بپوشند. چنان لباسهایی تضمین می کنند که فشار مناسب بر بدن فضانورد حفظ می شود. بدون این فشار بر بدن، فضانورد می میرد زیرا گازهای جریان خون در شریان حبابهای مرگباری را تشکیل می دهند. کپسول اکسیژن کافی را تامین میکند تا فضانورد عادی تنفس کند لایه خارجی لباس برای حفاظت فضانورد از ذرات متحرک در فضا محکم است. شیشه کلاه خود از جشمها در برابر تشعشع ماوراء بنفش خطرناک خورشید محافظت می کند. میکروفونها و گوشی های داخل کلاه به فضانورد امکان ایجاد تماس با خدمه یا مرکز هدایت زمینی را می دهد.

● مجتمع های فضایی:

شاید انسانها در آینده مجبور نباشند برای همیشه در زمین زندگی کنند. آنها می توانند در مجتمع های فضایی مستقر در ماه، یا سیاره ای دیگر نظیر مریخ یا شهرهای فضایی که در مدار قرار دارند زندگی کنند . هیچ جای دیگر منظومه شمسی شرایط زیستی زمین را ندارد، بنابراین مجتمع های فضایی باید محیطی مصنوعی بسازند تا انسانها براحتی زندگی و کار کنند. نیازهای اولیه هر اجتماعی هوا برای تنفس، آب و غذا و نیروی لازم برای اداره مجتمع است. مجتمع های بزرگ دایمی فضایی نمی توانند برای تامین آن نیاز ها به زمین متکی باشند بنابراین هر شهرک فضایی باید کاملا خودکفا باشد.

● کار بر روی ماه:

سنگهای ماه سرشار از مواد خام مفیدند و می توانند در آینده نیاز زمین یا ایستگاههای فضایی را تامین کنند. مجتمع های مستقر در ماه می توانند مواد سنگهای آن را استخراج کنند. سپرها فضایی می توانند شهابها را بدام اندازند، زیرا آنها نیز از مواد خام غنی اند. شاید اولین مجتمع ماه پیرامون یک رصدخانه احداث شود. ماه بخاطر نداشتن جو که دید تلسکوپ را تار می کند و مانع دیدن اشکال نامرئی تشعشع نظیر اشعه ایکس می شود، برای ستاره شناسی مکان مطلوبی است. می توان تلسکوپهای بزرگتری نسبت به زمین ساخت زیرا عدسی ها با جاذبه ضعیف تر ماه مختل نمی شوند.

● مشکلات پزشکی:

در شرایط ظاهرا بی وزن سفینه ، بدن انسان دچار تغییرات اندکی می شود. ستوان فقرات تا ۵/۲ سانتیمتر افزایش می یابد، ضربان قلب کند می شود، مایعات بدن بیشتر می شوند و در نتیجه چهره چاقتر و سر سنگین تر به نظر می آید. عضلاتی که بدن را در زمین قائم نگه می دارند، در فضا کاربردی ندارند و ضعیف می شوند، و استخوانها برخی از کلسیم تقویت کننده شان را از دست می دهند. با کمک تمرین منظم درخلال پرواز فضایی، بدن بعد از بازگشت به زمین به حالت عادی باز می گردد. فضا زدگی که مشابه تهوع ناشی از سفر است، نیز بر مسافران فضایی اثر می گذارد.

● راه پیمایی در فضا:

فضانوردان برای تعمیر سفینه، انجام آزمایش و تعمیر ماهواره سفینه شان را ترک می کنند. پوشیدن لباس فضایی ضروری است. طنابی به فضانوردان متصل می شود تا در فضا شناور نشوند. باید همه ابزارها را بست و گرنه بصورت زباله های فضایی پیرامون زمین شناور می شوند. فضانوردان شاتل فضایی با استفاده از انتهای بازوهای قابل تنظیم سکویی می سازند تا به هنگام کار ثابت بایستند. بخاطر آنکه آنها بی وزنند، همه حرکات فضا نوردان آنها را در جهت مخالف به درون فضا می راند، بنابراین آنها بوسیله طناب به سفینه شان متصل می شوند.

● واحد مانور سرنشین دار:

یک بسته دارای موتور جت متصل شونده به لباس فضایی به نام واحد مانور سرنشین دار ۲۴ دهانه دارد که گاز نیتروژن را به بیرون می دهند و باعث حرکت فضانورد در هر جهتی می شوند. دسته های روی آستین سرعت و جهت فضا نورد را تنظیم می کنند. میتوان مخزن نیتروژن را در شاتل فضایی پرکرد. با پوشیدن این بسته فضانوردان می توانند به راحتی در خارج شاتل حرکت کرده، به تعمیر ماهواره ها بپردازند.

● رکوردهای اقامت در فضا:

با افزایش تدریجی طول ماموریتها برای مشاهده چگونگی تاثیر بی وزنی بر بدن انسانها در دوره های طولانی تر، اولین رکوردهای اقامت در فضا شکسته می شد. به منظور مهیا شدن برای برنامه آپولو، لازم بود که معلوم شود که آیا فضانوردان می توانند برای سفر رفت و برگشت به ماه دوام کافی بیاورند. درسال ۱۹۶۵، ماموریت جمینی ۵ نشان داد که این امر امکان پذیز است. حالا دیگر فضا نوردان روس آنقدر در فضا مانده اند که می توانند به مریخ، مقصد احتمالا بعدی انسان، سفرکنند. از سال ۱۹۷۳ که فضانوردان آمریکایی رکورد ۸۴ روزه اقامت در اسکای لاب را ثبت نموده اند، آمریکا دیگر ایستگاه فضایی نداشته است.

بنابراین روسها صاحب تازه ترین رکورد اقامت در فضا هستند که در خلال سفر به ایستگاه های فضایی سالیوت و میر به ثبت رسانده اند.

● مرکز هدایت زمینی :

هر فضا پیما، کاوشگر و یا ماهواره در حال فعالیتی باید با مرکز هدایت زمینی در ارتباط باشد. فضا پیماها برای در جریان گذاشتن مرکز هدایت زمینی ازکارهای عادی خود، علایمی را به این مرکز مخابره می کنند. درضمن مرکز فضایی مربوطه نیز دستورات لازم در مورد مسیر حرکت و دیگر عملیات فضا پیما را برای آن می فرستد. در زمان پرتاب، فضا پیما از پایگاه پرتاب هدایت می شود، اما به محض قرار گرفتن فضا پیما در فضا، مرکز اصلی هدایت زمینی هدایت آن را بر عهده میگیرد.مراکز گوچکتر برقراری ارتباط با فضا پیما در سراسرجهان پراکنده اند. این مراکز ارتباط ۲۴ ساعته را با فضا پیما میسر میکنند. همچنین ماهواره های مخابراتی می توانند علایم را از فضا پیما گرفته و به نزدیکترین مرکز هدایت زمینی بفرستند.

● مرکز فضایی کندی:

شاتل های فضایی، آپولو و اغلب ماهواره ها و کاوشگر های فضایی آمریکا از مرکز فضایی کندی در فلوریدا (کیپ کاناورال)، به فضا پرتاب شده اند.این مرکز اکنون صاحب ۲ سکوی پرتاب برای شاتل های فضایی، ۲ سکو برای پرتاب ماهواره ها و یک بند فرود برای نشستن شاتل های فضایی است. تجهیز شاتل در آشیانه های بزرگی صورت میگیرد. پایگاه نیروی هوایی واندنبرگ در کالیفرنیا یکی دیگر از مهمترین پایگاه های فضایی آمریکا محسوب می شود. ماهواره های نظامی و آنهایی که در مدارهای قطبی قرار میگیرند، از این پایگاه به فضا پرتاب می شوند.

● سکوهای پرتاب:

بایکونور در قزاقستان محل پرتاب تمام پروازهای سرنشین دار روسیه است. از این همچنین برای پرتاب ماهواره های زیادی استفاده می شود. موشکها در آشیانه ها، موشکها را درمقابل شرایط جوی نامناسب از هوای بسیار سرد گرفته تا هوای بسیار گرم محافظت می کنند. سکوهای پرتاب شمالی در پلستک روسیه شلوغترین پایگاه پرتاب در جهان بوده اند.