baten kaitos
کاربر نگاه دانلود
یکی از آموزش‌های اصلی فضانوردان پیش از پرتاب به فضا، فعالیت در محیط شبیه‌سازی‌شده گرانش ناچیز است.
اما روش‌های عملی ایجاد شرایط بی‌وزنی و گرانش ناچیز بر روی زمین که حضور و فعالیت انسان هم در آن محیط امکان‌پذیر باشد، چندان زیاد نیست. لذا در این مطلب به‌طور خاص بر روی روش‌هایی که امکان حضور انسان در آنها میسر است و هم اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرند، تمرکز می‌کنیم.
بی‌وزنی احساسی است که فرد در حین سقوط آزاد بدون داشتن وزن ظاهری تجربه می‌کند. عبارت گرانش صفر اغلب به‌عنوان یک واژه مترادف با بی‌وزنی به کار می‌رود. بی‌وزنی در مدار در نتیجه حذف گرانش یا حتی کاهش قابل توجه آن نیست. در حقیقت شتاب ناشی از گرانش در ارتفاع صد کیلومتری نیز تنها سه درصد کمتر از مقدار آن بر روی سطح زمین است؛ به معنای دیگر، شخص ساکن در آن ارتفاع با نرخی تقریباً مشابه فرد نزدیک به زمین، شتاب سقوط می‌گیرد. بی‌وزنی در اصطلاح عام به حالتی اطلاق می‌شود که شخصی یا جرمی آزادانه سقوط کند؛ این حالت ممکن است در مدار، فضای ماورای جوّ (نواحی دوردست یک سیاره، ستاره یا اجرام عظیم دیگر)، یک هواپیما با مانوری منطبق بر یک مسیر پروازی سهموی خاص و یا دیگر روش‌ها و چارچوب‌های نامتعارف روی دهد.
آنچه انسان به‌عنوان وزن احساس می‌کند، واقعاً نیروی گرانشی که وی را به سمت مرکز زمین می‌کشد نیست؛ هرچند این عبارت، تعریف فنی وزن به شمار می‌رود. آنچه ما به‌عنوان وزن حس می‌کنیم، در حقیقت نیروی عکس‌العمل عمودی زمین (یا هر سطح دیگری که روی آن قرار داریم) است که ما را به سمت بالا هل می‌دهد تا نیروی گرانش که باعث کشیده شدن به سمت پایین می‌شود را خنثی کند. این همان چیزی است که وزن ظاهری خوانده می‌شود. به‌عنوان مثال، قطعه فلزی که داخل یک ظرف قرار دارد، در صورت رها شدن ظرف به شکل سقوط آزاد بی‌وزنی را تجربه می‌کند. دلیل این پدیده آن است که هنگامی که قطعه و ظرف هر دو با سرعت یکسان به سمت پایین کشیده می‌شوند، هیچ نیرویی از جانب ته ظرف در مقابل نیروی گرانش به قطعه وارد نمی‌شود. در حالی که وقتی ظرف روی زمین ساکن است، نیروی گرانش پایین کشنده دقیقاً با نیروی وارده از ته ظرف، به همان اندازه و در جهت مخالف، خنثی می‌شود.
در حال حاضر، استفاده از روش‌های گوناگون برای کم کردن وزن ظاهری و رسیدن به شرایط بی‌وزنی با اهداف تحقیقاتی و تجاری در سراسر جهان انجام می‌شود. از سوی دیگر، ایجاد شرایط گرانش صفر بر روی زمین، امری حیاتی برای آزمایش‌های مقدماتی فضایی است. این آزمایش‌ها می‌تواند در پیشبرد اهداف و موفقیت پروژه‌های فضایی نقش تعیین‌کننده‌ای را ایفا کند و دقت عملکرد تجهیزات مختلف را در سفرهای فضایی به میزان قابل‌توجهی بهبود بخشد. مطالعه حالت مواد و برهم‌کنش آنها در شرایط گرانش ناچیز، فرصتی است تا مرزهای علم گسترش یابد. این تحقیقات شامل بیوفناوری، علوم احتراق، فیزیک سیالات، فیزیک پایه و علم مواد می‌شود. در مقابل، هزینه صرف شده برای چنین آزمایش‌هایی در مقایسه با هزینه‌های سرسام‌آور سفرهای فضایی، با توجه به نتایج باارزش آنها بسیار ناچیز است.
اما روش‌های عملی ایجاد شرایط بی‌وزنی و گرانش ناچیز بر روی زمین که حضور و فعالیت انسان هم در آن محیط امکان‌پذیر باشد، چندان زیاد نیست. لذا در این مطلب به‌طور خاص بر روی روش‌هایی که امکان حضور انسان در آنها میسر است و هم اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرند، تمرکز می‌کنیم.
بی‌وزنی احساسی است که فرد در حین سقوط آزاد بدون داشتن وزن ظاهری تجربه می‌کند. عبارت گرانش صفر اغلب به‌عنوان یک واژه مترادف با بی‌وزنی به کار می‌رود. بی‌وزنی در مدار در نتیجه حذف گرانش یا حتی کاهش قابل توجه آن نیست. در حقیقت شتاب ناشی از گرانش در ارتفاع صد کیلومتری نیز تنها سه درصد کمتر از مقدار آن بر روی سطح زمین است؛ به معنای دیگر، شخص ساکن در آن ارتفاع با نرخی تقریباً مشابه فرد نزدیک به زمین، شتاب سقوط می‌گیرد. بی‌وزنی در اصطلاح عام به حالتی اطلاق می‌شود که شخصی یا جرمی آزادانه سقوط کند؛ این حالت ممکن است در مدار، فضای ماورای جوّ (نواحی دوردست یک سیاره، ستاره یا اجرام عظیم دیگر)، یک هواپیما با مانوری منطبق بر یک مسیر پروازی سهموی خاص و یا دیگر روش‌ها و چارچوب‌های نامتعارف روی دهد.
آنچه انسان به‌عنوان وزن احساس می‌کند، واقعاً نیروی گرانشی که وی را به سمت مرکز زمین می‌کشد نیست؛ هرچند این عبارت، تعریف فنی وزن به شمار می‌رود. آنچه ما به‌عنوان وزن حس می‌کنیم، در حقیقت نیروی عکس‌العمل عمودی زمین (یا هر سطح دیگری که روی آن قرار داریم) است که ما را به سمت بالا هل می‌دهد تا نیروی گرانش که باعث کشیده شدن به سمت پایین می‌شود را خنثی کند. این همان چیزی است که وزن ظاهری خوانده می‌شود. به‌عنوان مثال، قطعه فلزی که داخل یک ظرف قرار دارد، در صورت رها شدن ظرف به شکل سقوط آزاد بی‌وزنی را تجربه می‌کند. دلیل این پدیده آن است که هنگامی که قطعه و ظرف هر دو با سرعت یکسان به سمت پایین کشیده می‌شوند، هیچ نیرویی از جانب ته ظرف در مقابل نیروی گرانش به قطعه وارد نمی‌شود. در حالی که وقتی ظرف روی زمین ساکن است، نیروی گرانش پایین کشنده دقیقاً با نیروی وارده از ته ظرف، به همان اندازه و در جهت مخالف، خنثی می‌شود.
در حال حاضر، استفاده از روش‌های گوناگون برای کم کردن وزن ظاهری و رسیدن به شرایط بی‌وزنی با اهداف تحقیقاتی و تجاری در سراسر جهان انجام می‌شود. از سوی دیگر، ایجاد شرایط گرانش صفر بر روی زمین، امری حیاتی برای آزمایش‌های مقدماتی فضایی است. این آزمایش‌ها می‌تواند در پیشبرد اهداف و موفقیت پروژه‌های فضایی نقش تعیین‌کننده‌ای را ایفا کند و دقت عملکرد تجهیزات مختلف را در سفرهای فضایی به میزان قابل‌توجهی بهبود بخشد. مطالعه حالت مواد و برهم‌کنش آنها در شرایط گرانش ناچیز، فرصتی است تا مرزهای علم گسترش یابد. این تحقیقات شامل بیوفناوری، علوم احتراق، فیزیک سیالات، فیزیک پایه و علم مواد می‌شود. در مقابل، هزینه صرف شده برای چنین آزمایش‌هایی در مقایسه با هزینه‌های سرسام‌آور سفرهای فضایی، با توجه به نتایج باارزش آنها بسیار ناچیز است.
