فضاپیمای ترابری خودکار
یکشنبه 30 خرداد 1389 ساعت 11:41 ق.ظ | نوشته ‌شده به دست Mr.pouria ..... | ( نظرات )



پرش به: ناوبری, جستجو
فضاپیمای ترابری خودکار (اِی‌تی‌وی)

اِی‌تی‌وی-۱: نخستین مدل ای‌تی‌وی موسوم به ژول ورن
ویژگی‌ها
سازنده سازمان فضایی اروپا
کارکرد پشتیبانی ایستگاه فضایی بین‌المللی از طریق حمل سوخت، آب، هوا، لوازم یدکی و ابزارآلات پژوهشی؛ انبار مواد مصرف‌شده و پس‌ماندهای ایستگاه
سرنشین بی‌سرنشین؛
پس از اتصال به ایستگاه فضایی، امکان زیست و کار فضانوردان در آن وجود دارد.
اندازه
درازا ۱۰٫۳ متر
قطر ۴٫۵ متر
حجم مفید ۴۸ متر مکعب
بار ۹٬۰۰۰ کیلوگرم
کارایی
پایداری می‌تواند تا ۶ ماه به ایستگاه فضایی بین‌المللی متصل بماند
اوج ۴۰۰ کیلومتر
حضیض ۳۰۰ کیلومتر

فضاپیمای ترابری خودکار (به انگلیسی: Automated Transfer Vehicle) یا بطور خلاصه اِی‌تی‌وی (ATV) فضاپیمای بدون سرنشینی است که توسط سازمان فضایی اروپا برای رساندن خدمات و پشتیبانی به ایستگاه فضایی بین‌المللی، و اصلاح مدار آن دور زمین ساخته شده است. اِی‌تی‌وی بزرگترین و سنگین‌ترین فضاپیمای ساخت اروپا است.

فضاپیمای ترابری خودکار با استفاده از گونه‌ای تغییریافته از موشک پرقدرت آریان-۵ به نام آریان-۵ ای‌اس اِی‌تی‌وی از پایگاه فضایی اروپا، که در شهر کورو در گویان فرانسه واقع شده، به مدار زمین فرستاده می‌شوند. ای‌تی‌وی سنگین‌ترین محموله‌ای است که موشک آریان-۵ تاکنون به مدار زمین حمل کرده است. پس از دو روز پرواز مداری، ای‌تی‌وی بطور خودکار به بخش سرویس‌دهی روسی ایستگاه که ازوزدا نام دارد متصل می‌شود.


نقش فضاپیمای ترابری خودکار

عملکرد ایستگاه فضایی بین‌المللی به پشتیبانی دائمی و دریافت مواد مصرفی، ابزارآلات پژوهشی و قطعات یدکی از زمین وابسته است. علاوه بر این، برای باقی ماندن ایستگاه فضایی بین‌المللی در مدار زمین، مدار پرواز آن باید در بازه‌های زمانی مشخص اصلاح گردد. فضاپیمای ترابری خودکار از ماه مارس سال ۲۰۰۸ این وظایف را به عهده گرفته است.

وظایف مهم فضاپیمای اِی‌تی‌وی عبارتند از:

  • انتقال اقلام مورد استفاده به ایستگاه فضایی بین‌المللی، از جمله سوخت، هوا، آب، تجهیزات آزمایشگاهی و محموله‌های دیگر.
  • رانش و تصحیح مدار ایستگاه فضایی بین‌المللی در مدار زمین
  • متصل ماندن به ایستگاه فضایی بین‌المللی تا ۶ ماه و جمع‌آوری پس‌ماندهای مصرفی ایستگاه

طراحی

اِی‌تی‌وی به عنوان دستیاری برای فضاپیمای ترابری پروگرس ساخته شده، و دارای ظرفیت باری معادل سه برابر پروگرس است. این فضاپیما می‌تواند مانند پروگرس مقادیر زیادی مایعات و قطعات ظریف و حساس با خود به ایستگاه فضایی حمل کند، و تا ۶ ماه به ایستگاه متصل باقی بماند. پس از تخلیه بار و محموله‌های ای‌تی‌وی، می‌توان از آن به عنوان انبار مواد مصرف‌شده و پس‌ماندهای ایستگاه فضایی بین‌المللی استفاده کرد.

حجم فضای داخل ای‌تی‌وی ۴۸ متر مکعب و سه برابر بزرگتر از فضاپیماهای ترابری پیشین است. فشار هوایی این فضا معادل فشار هوای داخل ایستگاه فضایی است، بطوریکه پس از اتصال آن به ایستگاه، فضانوردان می‌توانند بدون نیاز به پوشیدن لباس فضایی به درون ای‌تی‌وی رفته و اقدام به تخلیه محموله‌های آن کنند. طراحی کابین ای‌تی‌وی بر اساس طراحی بخش پشتیبانی چندمنظوره (MPLM) ساخت سازمان فضایی ایتالیا است.

ظرفیت

هر فضاپیمای ای‌تی‌وی ۲۰٫۷ تُن وزن دارد، ظرفیت بار آن ۹ تُن است و می‌تواند اقلام زیر را به ایستگاه فضایی حمل کند:

  • ۸۴۰ کیلوگرم آب
  • ۱۵۰۰ تا ۵۵۰۰ کیلوگرم بار شامل ابزارهای پژوهشی و مواد مصرفی غیرمایع برای ایستگاه
  • ۱۰۰ کیلوگرم گاز مانند نیتروژن، اکسیژن، یا هوا. در هرپرواز ای‌تی‌وی می‌تواند دو نوع گاز متفاوت را با خود به ایستگاه حمل کند.
  • ۴۷۰۰ کیلوگرم سوخت برای رانش و تغییر مدار ایستگاه فضایی. سوخت مصرفی ای‌تی‌وی از ترکیب سوخت مونومتیل هیدرازین و ماده اکسیژن‌زای دی‌نیتروژن تتروکسید (N۲O۴) تشکیل شده‌است.

پس از بارگیری پس‌ماندهای ایستگاه، ای‌تی‌وی در مسیر معینی هدایت می‌شود تا پس از ورود به جو زمین سوخته شود و از بین برود.

ساختار و بخش‌ها

ATV propeller fuel tank p1220787.jpg ATV water tank P1220789.jpg
مخزن حمل سوخت مخزن حمل آب

بدنه خارجی

ابعاد خارجی فضاپیما

بدنه خارجی فضاپیمای ترابری خودکار بصورت استوانه‌ای با قطر ۴٫۵ متر و طول ۱۰٫۳ متر است. سازه خارجی این فضاپیما با لایه‌هایی پوشانده شده که آنرا در برابر برخورد شهاب سنگ‌های کوچک مقاوم می‌کند.[۴]

صفحه‌های خورشیدی

چهار صفحه خورشیدی فضاپیمای ای‌تی‌وی ۱۱۰ دقیقه پس از پرواز باز شده و شکلی ضربدر مانند به خود می‌گیرند. فاصله دو انتهای هر جفت از صفحات ۲۲٫۳ متر است. این صفحه‌ها کاملا مستقل از هم حرکت می‌کنند و می‌توانند موقعیت خود را برای گرفتن حداکثر نور از خورشید تنظیم کنند.

بخش‌های داخلی

فضای داخلی فضاپیمای ای‌تی‌وی از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

  • بخش حمل بار
  • بخش سرویس‌دهی
بخش حمل بار

این بخش با حجم ۴۸ متر مکعب برای جاسازی محموله‌های ارسالی از زمین به ایستگاه فضایی استفاده می‌شود. فشار هوای این بخش معادل فشار هوای داخل ایستگاه فضایی و مناسب برای کار و زندگی فضانوردان است.

بخش سرویس‌دهی

بخش سرویس‌دهی ای‌تی‌وی شامل موتورها و جلوبرنده، واحد نیرودهنده، کامپیوترها و ابزارآلات مخابراتی و ناوبری است. این بخش فضاپیما دارای هوای قابل تنفس برای انسان نیست.

فضاپیمای ای‌تی‌وی دارای چهار موتور اصلی و ۲۸ موتور کوچکتر برای مانور و کنترل ارتفاع مداری است. تمامی این واحدهای پیشرانه توسط سیستم‌های ناوبری فضاپیما کنترل می‌شوند تا پروازی کاملا خودکار را میسر سازند.ایستگاه فضایی بین‌المللی، می‌توان از این موتورها برای رانش و اصلاح مدار ایستگاه استفاده کرد. همچنین، پس از اتصال ای‌تی‌وی به

ساخت



سخت‌افزار بخش اتصالی ای‌تی‌وی؛ فضاپیما از طریق این بخش به ایستگاه فضایی متصل می‌گردد

پیمانکار اصلی ساخت فضاپیمای ترابری خودکار، شرکت ترابری فضایی ای‌اِی‌دی‌اس آستریوم (EADS Astrium) است. دفتر اصلی برای مدیریت این پروژه در شهر مورو در کشور فرانسه واقع شده است. در نهایت، فضاپیماهای ای‌تی‌وی در شهر برمن در آلمان مونتاژ و آماده‌سازی می‌شوند.

پیمانکارهای دیگر فضاپیمای ای‌تی‌وی از این قرارند:

  • شرکت فضایی تالس آلنیا در شهر تورین در ایتالیا مسئول ساخت محفظه بار، سیستم‌های کنترل حرارت و نیرو، سیستم‌های آزمایشی و ابزار اندازه‌گیری از راه دور در فضاپیما است.
  • شرکت روسی انرگیا، تامین کننده تجهیزات پیشرفته برای اتصال خودکار در فضا، سوخت‌گیری و کنترل پرواز، با همکاری شرکت فضایی تالس آلنیا
  • شرکت اورلیکان در سوییس، سازنده قسمت‌های عمده از سازه فضاپیما
  • شرکت فضایی هلند سازنده صفحات خورشیدی برای تامین ۴۸۰۰ وات انرژی خورشیدی برای فضاپیما

[ویرایش] هزینه ساخت

سازمان فضایی اروپا بیش از ۱٫۳ میلیارد یورو برای طراحی و ساخت ای‌تی‌وی هزینه کرده است

مدل‌ها و ماموریت‌های ای‌تی‌وی

در حال حاضر قرارداد ساخت ۵ فروند فضاپیمای ای‌تی‌وی منعقد شده است، که بین سال‌های ۲۰۰۸ تا ۲۰۱۵ به فاصلهٔ تقریبا هر ۱۷ ماه، یک فروند از آنها ساخته و به فضا پرتاب می‌شوند.اهمیت ای‌تی‌وی پس از بازنشسته شدن شاتل‌های فضایی ناسا در سال ۲۰۱۰ دوچندان خواهد شد.

نخستین مدل ای‌تی‌وی

نخستین مدل فضاپیمای ترابری خودکار، موسوم به ای‌تی‌وی-۱، به افتخار نویسنده داستان‌های علمی تخیلی، ژول ورن نامگذاری شده است. فضاپیمای ژول ورن در بندر روتردام در هلند بارگیری شد و پس از سفر دریایی دو هفته‌ای، سرانجام روز ۳۱ ژوئیه ۲۰۰۷ به پایگاه فضایی اروپا در گویان فرانسه در قاره آمریکای جنوبی رسید.

ماموریت‌های ای‌تی‌وی

جدول زیر ماموریت‌های برنامه‌ریزی شده و پیش‌بینی شده برای فضاپیمای ای‌تی‌وی را نشان می‌دهد:

شماره تاریخ پرتاب نام ماموریت
۱ ۹ مارس ۲۰۰۸ ای‌تی‌وی-۱ (ژول ورن)
۲ ۲۰۰۹  ای‌تی‌وی-۲
۳ ۲۰۱۱ (برنامه‌ریزی شده) ای‌تی‌وی-۳
۴ ۲۰۱۲ (برنامه‌ریزی شده) ای‌تی‌وی-۴
۵ ۲۰۱۳ (برنامه‌ریزی شده) ای‌تی‌وی-۵
۶ بعداً تعیین می‌شود ای‌تی‌وی-۶
۷ بعداً تعیین می‌شود ای‌تی‌وی-۷

مرکز کنترل اِی‌تی‌وی

مرکز کنترل فضاپیمای ای‌تی‌وی در شهر تولوز در جنوب فرانسه واقع شده است. بیش از ۳۰ متخصص ماموریت‌های فضایی در این مرکز به پرواز و عملکرد ای‌تی‌وی در مدار زمین نظارت می‌کنند. این مرکز بوسیله ارتباطات ماهواره‌ای با مراکز دیگر سازمان فضایی اروپا در نقاط دیگر جهان در تماس است

مرتبط با: نجوم ,

xyTune


eMech


قانون تنبلی کیهانی
جمعه 30 بهمن 1388 ساعت 09:27 ب.ظ | نوشته ‌شده به دست Mr.pouria ..... | ( نظرات )

بدین ترتیب معلوم شد که مطابق تئوری گرانش انیشتنی، فضا در مجاورت ماده کمی انحنا می یابد و بنابراین حضور ماده باعث می شود که مسیری با کمترین مقاومت در میان منحنی ها اختیار شود. او این اصل را قانون تنبلی کیهانی (Cosmic laziness) یا اصل تنبلی در طبیعت یا اصل کمترین عمل نام نهاد. هر جسمی در عبور از حالتی به حالت دیگر راهی را انتخاب می کند که مشمول کمترین مقدار "عمل" گردد. اجسامی که آزادانه در طبیعت رها شده اند تا حد ممکن به کندی سیر می کنند، یعنی راهی را طی می کنند که زمان لازم بین دو مرحله از حرکت آن تا حد ممکن طولانی تر باشد. یک ماده جذاب شبیه یک تپه است. با توجه به قانون تنبلی کیهانی، وقتی یک جسم وارد مجاورت این تپه می شود مستقیما از روی تپه نمی گذرد بلکه سعی می کند آن را دور بزند. می توانیم تصور کنیم که بر فراز یک تپه، چراغی نصب شده است. در شب تاریک، مردم با فانوس هایی در دست در حال عبور از مسیر این تپه به روستای دیگر هستند. ناظری که از بالا نگاه می کند در می یابد که این نورهای ضعیف با رسیدن به آن نور قوی، مسیرشان منحرف می شود. اما واقعیت این است که چراغ روی تپه اثری روی فانوس بدست ها نمی گذراند بلکه آنها راحت ترین راه ممکن را برای عبور از کنار این چراغ انتخاب می کنند.



مرتبط با: نجوم , فیزیك ,


xyTune


eMech


جابجایی كره زمین
چهارشنبه 21 بهمن 1388 ساعت 10:47 ب.ظ | نوشته ‌شده به دست Mr.pouria ..... | ( نظرات )

ناسا قصد دارد کره زمین را جابجا کند!

دانشمندان یک روش غیرمعمول برای غلبه بر گرمای کره زمین یافته اند و آن هم این است که کره زمین را به یک مدار دور تر از خورشید یعنی یک منطقه خنک تر حرکت بدهند!

این ایده عجیب زائیده ی ذهن مهندسان ناسا و یکسری از اخترشناسان آمریکایی ست که معتقدند این روش حدود ۶ بیلیون سال به عمر سیاره ما اضافه می کند، به عبارت دیگر عمر مفید زمین ۲ برابر خواهد شد! برای این کار طرح هایی هم ارائه داده اند.

جالب است بدانید که برای این کار نیاز به نیروی عظیمی برای حرکت دادن کره زمین نیست. فقط کافی ست یک ستاره ی دنباله دار را به سمت زمین هدایت کنند.

دکتر Laughlin که در مرکز تحقیقات ناسا در کالیفرنیا کار می کند گفته است که برای این کار فقط لازم است یک ستاره ی دنباله دار و یا شهاب آسمانی را به سمت زمین هدایت کنیم به طوری که با سرعت از کنار و نزدیک زمین رد بشود و به این طریق می توان از نیروی گرانشی شهاب که روی زمین اثر خواهد گذاشت استفاده کرد. در نتیجه ی اینکار سرعت مداری زمین افزایش پیدا می کند و به یک مدار بالاتر می رود که از خورشید دورتر است و به این ترتیب به یک منطقه ی خنک تر هدایت می شویم.

همچنین این مهندسان گفته اند که پس از این کار، باید این ستاره ی دنباله دار را به سوی زحل یا مشتری هدایت کرد تا روند رو به عقب اتفاق بیفتد و انرژیش را از یکی از این ۲ سیاره غول آسا بگیرد. بعدها مدارش آن را دوباره به سمت زمین برخواهد گرداند و این روند همچنان تکرار خواهد شد!

این گروه گفته اند که هدفشان در نجات کره زمین کاملا جدی ست و تنها چیزی که احتیاج دارند پرتاب یک موشک شیمیایی به یک شهاب آسمانی یا ستاره ی دنباله دار است که در زمان مقرر باعث آتش گرفتنش بشود که چنین دانشی همین حالا هم وجود دارد!

این طرح جنبه های نگران کننده ی زیادی دارد. مهندسین هوافضا باید برای هدایت شهاب و یا ستاره ی دنباله دار به سمت زمین نهایت دقت را بکنند زیرا کوچک ترین اشتباهی در این زمینه، کره زمین رو به مداری جلوتر خواهد برد (مدار آتش) و عواقب ویرانگری را در پی خواهد داشت. کباب شدن محیط زیست زمین کم ترین آن ها خواهد بود.

مرتبط با: نجوم , فیزیك ,


xyTune


eMech


كشف سیاره جدیدی شبیه زمین
چهارشنبه 21 بهمن 1388 ساعت 10:00 ب.ظ | نوشته ‌شده به دست Mr.pouria ..... | ( نظرات )

كشف سیاره جدیدی شبیه زمین

ببین نیوز، اخترشناسان به تازگی سیاره ای را كشف كردند كه به سیاره زمین بسیار شبیه است و نیمی از سطح آن را آب پوشانده است.

بر اساس گزارشی كه روز چهارشنبه در مجله علمی «نیچر» به چاپ رسیده است این سیاره كه به «super Earth» معروف شده، حدود 42 سال نوری با ما فاصله دارد.

دانشمندان دانشگاه كالیفرنیا معتقدند كه كشف سیاره «GJ 1214b» یك گام مؤثر و مفید در زمینه پروژه جستجوی سیارات مشابه زمین است.

مركز اختر فیزیك هاروارد گفت: دمای این سیاره جدید بسیار بالا است و به همین دلیل حیات و زندگی به گونه ای كه برای ما شناخته شده است، نمی تواند در این سیاره وجود داشته باشد.

دانشمندان دمای این سیاره را بین 120 تا 280 درجه سیلسیوس (248 تا 536 درجه فارنهایت) را تخمین می زنند.

این سیاره خیلی كوچك تر و سردتر از سایر سیارات شبیه زمینی است كه تاكنون كشف شده است.

مرتبط با: دانستنی ها , نجوم ,


xyTune


eMech


انواع كهكشان
چهارشنبه 21 بهمن 1388 ساعت 09:51 ب.ظ | نوشته ‌شده به دست Mr.pouria ..... | ( نظرات )

مقدمه

کهکشان به مجموعه ستارگان ، گاز و غبار گفته می شود که با نیروی جاذبه کنار هم نگاه داشته شده‌اند. کوچکترین کهکشانها دارای عرضی برابر با چند صد سال نوری ، شامل حدود 100000 میلیارد سال ستاره هستند. بزرگترین کهکشانها تا 3 میلیون سال نوری عرض دارند و شامل بیش از 1000 میلیارد ستاره هستند.

اشکال کهکشانها بر اساس شیوه‌ای طبقه بندی می‌شود که طبق شیوه طبقه بندی ستاره شناس آمریکایی ، ادوین هابل (1953- 1986) ، شکل یافته است. در مورد تکامل کهکشانها اطلاعات قطعی کمی در دست است. تنها مطلب مورد اطمینان این است که کهکشانها میلیاردها سال پیش به شکل توده‌ای از ابرهای گازی و غباری بوجود آمدند.

کهکشان بیضوی

کهکشانهای نامنظم هیچ شکل یا ساختار منظمی ندارند، آنها دارای جرم بیشتری از کهکشانهای دیگر هستند و بیشتر ستاره‌های موجود در آنها دارای طول عمر کم و درخشان می‌باشند. با وجود اینکه بسیاری از کهکشانهای نا منظم در بر گیرنده نواحی تابان گازی هستند که ستاره‌ها در آنها شکل می‌گیرند، بیشتر گاز میان ستاره ای کهکشانها بایستی متراکم شوند تا ستاره‌های جدیدی بوجود آورند. حدود 5% از هزار کهکشان درخشان را کهکشانهای نا منظم تشکیل می‌دهند. این در حالی است که یک چهارم کهکشانهای شناخته شده نیز کهکشانهای نامنظم هستند.

کهکشانهای مار پیچی

کهکشانهای مارپیچی دارای بازوهایی هستند که شکلی مارپیچی در اطراف بر آمدگی مرکزی یا هسته ، قرصی ایجاد می‌کنند که چرخش هسته با چرخش بازوهای آن همراه می‌شود. جوانترین ستاره‌های کهکشانهای مارپیچی در بازوهای کم توده یافت می‌شوند و ستاره‌های کهن اکثرا در هسته متراکم قرار دارند. کهنترین ستاره‌ها در هاله‌های کروی پراکنده قرار دارند و اطراف قرص کهکشانی را فرا گرفته‌اند. بازوهای مذکور همچنین دارای غبار و گاز فراوانی هستند که منجر به تشکیل ستاره‌های جدید می‌شود.

کهکشان مارپیچی میله ای

یک کهکشان مارپیچی میله‌ای دارای یک هسته برآمدگی مرکزی کشیده شده و میله‌ای شکل است. همزمان با چرخش هسته اینطور به نظر می‌رسد که در هر سوی هسته یک بازو نیز می‌چرخد. برخی ستاره شناسان عقیده دارند کهکشان راه شیری نیز یک کهکشان مارپیچی میله‌ای است. شکل کهکشانهای مارپیچی و کهکشانهای مارپیچی میله‌ای متغیر است.

از کهکشانهای با برآمدگیهای مرکزی بزرگ با بازوهای نه چندان بهم پیوسته تا کهکشانهای با برآمدگیهای مرکزی کوچک و بازوهای آزاد. گر چه کهکشانهای مارپیچی و مارپیچی میله‌ای پیش از این به عنوان دو نوع کهکشان متفاوت طبقه بندی می‌شدند، ولی امروزه ستاره شناسان آنها را مشابه می‌دانند.

کهکشانهای بیضوی

کهکشانهای بیضوی از نظر شکل ، از شکل بیضی‌گون (شبیه توپ فوتبال امریکایی) تا شکل کروی متغیر هستند و اشکالی ما بین این دو نیز یافت می‌شوند. بر خلاف کهکشانهای دیگر که نوری آبی از ستاره‌های فروزان و کم عمر منعکس می‌کنند، کهکشانهای بیضوی زرد رنگ بنظر می‌رسند. علت این امر توقف شکل گیری ستارگان در این کهکشانها می‌باشد که در نتیجه تقریبا تمام نور آنها از ستاره‌های غول سرخ که دارای طول عمر زیادی هستند تأمین می‌شود.

کهکشانهای فعال و غیر عادی

از تمام کهکشانها میزان معینی تشعشع الکترومغناطیسی ساطع می‌شود. برخی کهکشانها ، به طرز غیر عادی ، مقادیر زیادی تشعشع تابش می‌کنند. این کهکشانها ، کهکشانهای فعال نامیده می‌شوند. انرزی آنها از منبعی با جرم بسیار زیاد اما به هم فشرده که در مرکز کهکشان فعال قرار دارد تأمین می‌شود.

انرژی اغلب بصورت اشعه ایکس ، موج رادیویی و همچنین نور است و میزان انرژی آزاد شده به قدری زیاد است که نمی‌توان تصور کرد ستاره‌ها آنرا بوجود آورده باشند. ستاره شناسان بر این عقیده اند که تنها جسمی که قادر است این مقدار انرژی را ازاد کند یک حفره سیاه فوق العاده پر جرم است. بنابر این، علت اینکه برخی کهکشانها از جمله کهکشان خودمان انرژی نسبتا کمی آزاد می‌کنند این است که حفره سیاه مرکزی کوچکی را در میان گرفته‌اند.

کوازارها

بنظر می‌رسد که کوازارها (شبه ستاره‌ها) هسته فعال کهکشانهای دور دست باشند. آنها درخشانترین ، سریعترین و دورترین اجرام شناخته شده در جهان هستند. کوازارها همانند ستارگان از سطح زمین به مثابه یک نقطه نورانی خیلی ریز دیده می‌شوند. اگر چه کوازارها فقط به اندازه منظومه شمسی هستند، نور برخی از آنها مسافتی در حدود 10 میلیارد سال نوری را طی می کند تا به ما برسد. ما برای اینکه بتوانیم چنین اجرام دوری را شناسایی کنیم نیاز به تابش زیاد نور آنها داریم. تشعشع انرژی بعضی از کوازارها حدود 100 برابر تشعشع کهکشانهای عظیم است.

با گسترش جهان کوازارها که در لبه خارجی آن قرار دارند بسرعت از زمین فاصله می‌گیرند. دورترین کوازارهایی که قابل رویت حدود 12 میلیارد سال نوری در جهت انتهای قابل مشاهده جهان قرار دارند. بخاطر زمان زیادی که طول می‌کشد تا نور کوازارها به زمین برسد، این کهکشانها ستاره شناسان را قادر می‌سازند تا جهان را در اولین مراحل شکل گیری ، مورد مطالعه قرار دهند. کوازارها فوق العاده درخشان و در عین حال بسیار مهم فشرده می‌باشند. در مقایسه با گستره کهکشان راه شیری که 100000 سال نوری می‌باشد، کوازارها قطری معادل چند روز یا هفته نوری را تشکیل می‌دهند.

کهکشانهای رادیویی

تمامی کهکشانها ، موج رادیویی ، نور قابل رویت و انواع تشعشع از خودشان تولید می‌نمایند. انرژی رادیویی یک کهکشان رادیویی خیلی متراکمتر از انرژی کهکشانهای معمولی است. این انرژی از دو قطعه خیلی بزرگ ، یا ابرهای عظیم الجثه متشکل از ذرات در حال دور روشن از کهکشانها تشتشع می‌یابند.

این ابرهای عظیم از فورانهای گازی که از مرکز کهکشان با سرعتی معادل یک پنجم سرعت نور خارج می‌شوند، در آسمان شکل می‌گیرند. به نظر می‌رسد که فوران این انرژی عظیم توسط یک حلقه پیوستگی صورت می‌گیرد که یک حفره سیاه خیلی متراکم را در بر می‌گیرد و در مرکز کهکشان واقع است. از هر یک میلیون کهکشان فقط یکی از آنها یک کهکشان رادیویی است.

تصادم کهکشانها

بیشتر کهکشانها از کهکشانهای همسایه خود صد هزار سال نوری فاصله دارند. به هر حال، بعضی از کهکشانها تا اندازه‌ای به یکدیگر نزدیک می‌شوند که نیروی جاذبه دو طرفه آنها اشیاء موجود در کهکشانها دیگر را به اطراف خود می‌کشد و این امر باعث بوجود آمدن توده‌هایی به نام دنباله‌های کشندی می‌گردد، که این دنباله‌ها مانند پلی کهکشانها را به یکدیگر وصل می‌نمایند. نزدیکی بیش از حد کهکشانها ممکن است، توأم با تصادم آنها گردیده و به دنبال این عمل یک تغییر شکل بنیادی در شکل ظاهری آنها صورت پذیرد.

مرتبط با: نجوم ,


xyTune


eMech


محاسبه متریك گرانشی سیاه چاله ( جرم نوترونی )
چهارشنبه 21 بهمن 1388 ساعت 09:47 ب.ظ | نوشته ‌شده به دست Mr.pouria ..... | ( نظرات )

 

 

نسبیت عام و سیاه چاله ها :

یكی از نخستین حل‌های معادله میدان انیشتین را فیزیكدان منجمی به نام كارل شوارتس شیلد به دست آورد . شوارتس شیلد متریك اطراف یك كره ، مثلا اطراف یك ستاره را بدست آورد . این متریك كه امروزه متریك شوارتس شیلد نام دارد ، خاصیت بسیار عجیبی دارد ، اگر شعاع ستاره از حدی كوچكتر شود ، دیگر حتی نور هم نمیتواند از آن بگریزد . در این حالت ستاره به شیء عجیبی تبدیل می‌شود كه سیاه چاله نام دارد . درك فیزیك سیاه چاله ها یكی از چالش‌هایی است كه فیزیكدانان بیش از نیم قرن است با آن دست و پنجه نرم می‌كنند . امروزه تقریبا اكثر فیزیكدانان فعال اعتقاد دارند كه در دنیا ، از جمله در مركز كهكشان راه شیری سیاه چاله وجود دارد .

 

 

تاریخچه سیاه چاله ها :

پس از آنكه مكانیك نیوتنی تحت عنوان مكانیك آسمانی در شناخت جهان مورد استفاده قرار گرفت ، یكی از موارد مورد توجه سیاه چاله ها بود . نخستین بار در سال 1784 جان میشل طی یك مقاله سرعت فرار را با اطلاعات آن روز محاسبه كرد و اظهار داشت كه اگر گرانش چنان قوی باشد كه سرعت فرار در آنجا بیش از سرعت نور باشد ؛ نور نمیتواند از آنجا بگریزد . البته در آن زمان به طور تقریبی سرعت نور را می‌دانستند ولی حد سرعت ، سرعت نور نبود . زیرا در مكانیك نیوتنی سرعت نامتناهی قابل قبول بود . در سال 1796 لاپلاس همان نظریه جان میشل را دوباره مطرح كرد . در اواخر قرن نوزدهم سرعت نور كاملا معلوم و اندازه گیری شده بود . در سال 1915 انیشتین نظریه نسبیت عام را مطرح كرد و نشان داد كه گرانش روی نور اثر دارد . چند ماه بعد كارل شوارتس شیلد با حل معادله میدان انیشتین برای یك جرم نقطه‌ای ، اظهار داشت كه از دیدگاه نظری ، سیاه چاله ها وجود دارند . شعاعی كه نور نمی‌تواند از آنجا خارج شود به نام شعاع شوارتس شیلد شناخته میشود . چند ماه بعد از شوارتس شیلد ، یكی از دانشجویان لورنتس به نام ژوهانس دروست ، به همان نتایج شوارتس شیلد رسید .

در 1920 چاندرازخار كه از شاگردان ادینگتون بود ، نشان داد كه اگر سرعت فرار بخواهد بیش از سرعت نور باشد ، جرم جسم باید حداقل 1.44 برابر جرم خورشید باشد . این عدد امروزه به عنوان حد چاندرازخار شناخته می‌شود . ادینگتون با دست آورد وی مخالف كرد و آن را نادرست خواند . در 1939 اپنهایمر به اتفاق شاگرد خود اسنایدر پیش بینی كردند كه یك ستاره پر جرم در اثر گرانش فرو می‌ریزد و به سیاه چاله تبدیل می‌شود . هم زمان با آغاز جنگ جهانی دوم ، مسئله سیاه چاله ها به فراموشی سپرده شد .  در دهه 1960 دوباره نظریه سیاه چاله ها و راه حل شوارتس شیلد و فروپاشی گرانشی مورد توجه فیزیكدانان قرار گرفت .  

 

 

شعاع شوارتس شیلد :

شعاع شوارتس شیلد را میتوان با استفاده از رابطه سرعت فرار بدست آورد . توضیحات كاملی در مورد سرعت فرار در مبحث نظریه انفجار بزرگ محال است ارایه شده و روابط آن از قرار زیر است :

اگر انرژی پتانسیل گرانشی یك دستگاه شامل دو جسم در فاصله بی نهایت را برابر صفر در نظر بگیریم به راحتی می توان اثبات كرد كه :

 

 

كه در این رابطه U انرژی پتانسیل ، M جرم زمین ، m جرم گلوله ، G ثابت جهانی گرانش و r فاصله مركز زمین تا مركز گلوله است .  با توجه به مطالب گفته شده در بالا می توان گفت كه :

 

 

K انرژی جنبشی و Vesc سرعت فرار گلوله میباشد .

 

برای آنكه نور نتواند از سطح یك جسم بگریزد ، باید در رابطه فوق سرعت فرار در آنجا برابر سرعت نور شود . چنین جسمی كه مانع فرار نور میشود ، قابل رویت نیست و آن را سیاه چاله می‌نامند . شوارتس شیلد با استفاده از نسبیت عام ، شعاع یك سیاه چاله را محاسبه كرد و به صورت زیر ارایه داد :

 

 

كه در آن r شعاع شوارتس شیلد و c سرعت نور میباشد . سیاه چاله ها مثل گرداب عمل می‌كنند . هر جرم یا انرژی كه به یك سیاه چاله نزدیك شود ، در داخل فاصله معینی كه افق رویداد آن خوانده می‌شود ، به طور مقاومت ناپذیری به درون سیاه چاله كشیده میشود . سیاه چاله ماده را به سمت خود می‌كشد و منقبض می‌كند ، تا آنكه ماده به كلی تجزیه و جز پیكره سیاه چاله شود .

نوری كه از اطراف یك سیاه چاله عبور می‌كند ، اگر به افق رویداد نرسد ، روی مسیری منحنی شكل از كنار آن می‌گذرد . اگر به افق رویداد برسد ، در سیاه چاله سقوط می‌كند و سیاه چاله را سیاه و بنابراین نامریی می‌كند .

 

 

موج یا امواج گرانشی :

گرانش یكی از چهار نیروی اساسی طبیعت فرض میشود كه ماهیت عمل آن نظیر سایر نیروهاست ، با این تفاوت كه بسیار ضعیف تر از آنهاست .  نخستین نیرویی كه به طور جدی مورد توجه قرار گرفت گرانش است . طبق قانون جهانی گرانش كه نیوتن كاشف آن است ، هرگاه دو جسم در فاصله‌ای از یكدیگر قرار گیرند ، نیرویی بر هم وارد می‌كنند كه با حاصل ضرب جرم دو جسم متناسب و با مجذور فاصله نسبت عكس دارد . این نیرو خاصیت ذاتی ماده است و تجربه نشان داده مستقل از خواص فیزیكی ، شیمیایی و محیطی همواره اعمال می‌گردد . برد این نیرو بینهایت است .  بسیاری از فیزیكدانان از جمله فارادی و پلانك اعتقاد داشتند كه نیروهای گرانشی و الكترومغناطیسی تشابه بسیار زیادی به یكدیگر دارند و احتمالاً رابطه مشابهی نظیر آنچه كه بین نیروهای الكتریكی و مغناطیسی وجود دارد ، بین گرانش و نیروی الكترومغناطیسی نیز وجود دارد . آلبرت انیشتین نیز تلاش بسیار كرد كه این دو نیرو را در یك نیروی اولیه خلاصه كند ، اما موفق نشد . البته در زمان انیشتین نیروهای مهم و مطرح همین دو نیروی گرانشی و الكترومغناطیسی بود . 

نظریه نسبیت عام كه گرانش را به منزله انحنای فضا - زمان چهار بعدی مطرح می كند ، انواعی از پدیده‌های غیر عادی را پیش بینی می كند . بنابر نسبیت عام هر جسمی كه جرم داشته باشد موجب می‌گردد كه فضای اطراف آن خمیده شود . هر زمان كه این جسم حركت كند ، این انحنا با صورت بندی جدید ماده ، متناسب می گردد . این تنظیم فضا - زمان با وضعیت متغیر مكانی ماده موجب می شود كه امواج گرانشی با سرعت نور در فضا منتشر شود . در نتیجه هر جسم متحركی از خود تشعشعات گرانشی منتشر می كند .

امواج گرانشی نسبت به سایر نیروها فوق‌العاده ضعیف است . برای مشاهده ضعیف بودن امواج گرانشی نسبت به امواج الكترومغناطیسی كافیست قانون گرانش و قانون كولن را برای دو الكترون بكار برید . خواهید دید كه امواج الكترومغناطیسی تقریباً ده بتوان چهل مرتبه از امواج گرانشی قوی تر است .

وقتی امواج الكترومغناطیسی به ماده برخورد می كنند ، فقط ذرات باردار را تكان می دهند . ولی امواج گرانشی موجب میشوند كه تمام ذرات ماده تحت تاثیر قرار گیرند . همچنین به دلیل آنكه امواج الكترومغناطیسی بسیار قوی تر از امواج گرانشی است ( تقریباً ده بتوان چهل بار ) هنگام عبور امواج به همین نسبت نیز ذراتی كه در مسیر آنها هستند تحت تاثیر قرار می گیرند .

در دهه 1960 ژوزف وبر از دانشگاه مریلند ترتیبی داد تا امواج گرانشی را آشكار سازد . آنتنی كه وبر برای آشكار ساختن امواج گرانشی ساخت استوانه‌ای آلومینیمی بود به قطر 60 سانتیمتر و طول 1.5 متر كه وزن آن بیش از یك تن بود . این استوانه توسط سیمی كه در وسط آن به دور استوانه پیچیده شده بود در یك محفظه خلا به طور معلق قرار داشت . همچنین این محفظه به وسیله سیستمی از كمك فنرها از جهان خارج جدا شده بود . وقتی یك موج گرانشی از درون استوانه عبور میكرد فشارهایی به وجود می آورد . وبر برای آشكار كردن نوسانات حاصل ، تعدادی كریستال پیزوالكتریك بر روی سطح استوانه نصب كرد . این كریستالها نوسانات را به جریان‌های الكتریكی ضعیفی مبدل می كنند . سپس این جریان‌ها تقویت و ثبت می شوند . یك چنین استوانه آلومینیمی به دلیل وجود تاثیرات گرمایی همواره در حال نوسان خواهد بود . برای غلبه بر این مشكل صافیهایی الكترونیكی در سیستم نصب شده تا تمام نوسانات را به استثنای بزرگترین آنها حذف كند . علاوه بر این وبر دو عدد از این آنتن‌ها را یكی در دانشگاه مریلند در نزدیكی واشنگتن و دیگری را در آزمایشگاه ملی ارگون خارج از شیكاگو نصب كرد . این دو آنتن بوسیله خطوط تلفن به نحوی به هم وصل بودند كه نوسانات بزرگ آنی كه در هر دو ایستگاه رخ می داد ، به سرعت ثبت می كردند . در سال 1969 وبر با اعلام این خبر كه امواج گرانشی را به طور موفقیت آمیزی آشكار كرده فیزیكدانان را متحیر كرد . هر روزه حداقل یك نوسان بزرگ ثبت می شد و نشان می داد كه یك موج گرانشی به زمین برخورد می كند . با این وجود بسیاری از دانشمندان نسبت به درستی نتایج آزمایش وبر مشكوك هستند . هرچند كه هیچ كس نتوانسته نشان دهد كه كدام قسمت از نتایج آزمایش وبر نادرست است .

نحوه عملكرد امواج گرانشی بر ذرات باردار و بدون بار چنین بنظر میرسد : زمانیكه یك موج گرانشی از یك جسم عبور میكند ، ممكن است جهت نوسان ذرات عمود بر جهت انتشار موج گرانشی باشد ، ولی در این حالت ذرات نسبت به یكدیگر حركت نسبی دارند و ذرات بطور یكسان و یكپارچه و باهم ارتعاش نمی كنند .  بطور مثال اگر امواج گرانشی از یك لوله استوانه‌ای عبور كنند و ما سطح مقطع دایره‌ای آنرا ناظر باشیم ، مشاهده خواهیم كرد كه ذرات سمت چپ و راست از مركز دایره دور میشوند و در همان لحظه ذرات بالا و پائین به مركز دایره نزدیك میشوند و لحظه‌ای بعد ، این وضعیت بر عكس میشود . نمونه كیهانی این تحولات گرانشی ، لحظه انفجار ستارگان بسیار عظیم است كه جرمشان هزاران مرتبه از خورشید ما بزرگتر است و امواج گرانشی حاصل از انفجار ، بهنگام عبور از منظومه شمسی ، موجب نوسان ماه و زمین به عقب و جلو میشوند .

 

 


اشكالات امواج گرانشی در نسبیت عام :

1- همچنانكه می دانیم در نسبیت عام ، گرانش اثر هندسی ماده بر فضای اطرافش میباشد و آنرا انحنای فضا - زمان می نامند كه كمیتی پیوسته است . با حركت جسم میزان انحنای فضا - زمان نیز تغییر می كند . اگر فرض كنیم كه امواج گرانشی نیز كمیتی پیوسته است آنگاه با مكانیك كوانتوم ناسازگار خواهد بود . یعنی از چهار نیروی اساسی سه تای آنها كوانتومی و یكی پیوسته است . اگر فرض كنیم كه امواج گرانشی نیز كوانتومی است كه در این صورت فضا - زمان با امواج گرانشی كه نسبیت خود بانی است ناسازگار خواهد بود .

 

 

"‌ اخترشناسان به تازگی از پیشرفت‌های رصدی و نظری درباره فاجعه بارترین واقعه در عالم ، پس از مهبانگ ، خبر دادند یعنی :

ادغام سیاهچاله های ابر پر جرم . این برخوردهای عظیم باید در مدت كوتاهی ، 23^10 برابر خورشید انرژی آزاد كنند ، كه همه این انرژی به شكل امواج نامریی گرانشی است ؛ امواجی در انحنای فضا ـ  زمان كه در نسبیت عام انیشتین هم پیش بینی شده ، اما هنوز بطور قطع شناخته نشده‌اند .

اخترشناسان سالهاست كه میدانند ابر سیاهچاله ها ، با جرمی معادل چند میلیون تا چند میلیارد برابر جرم خورشید ، در مركز كهكشانهای بزرگ مخفی شده‌اند . این هیولاها به تحول كهكشانها نظم می بخشند . وقتی دو كهكشان با هم ادغام می شوند ، سیاهچاله های ابر پر جرم باید در عرض چند صد میلیون سال در مداری به گرد هم قفل شوند .

این جفت چرخان به دور هم ، ستاره های نزدیك را پراكنده می كنند . به این فرآیند كه آنها را نزدیكتر به هم می كشاند ، اصطكاك دینامیكی می گویند . اگر این دو به فاصله یك هزارم سال نوری از هم برسند آنچنان با حركت خود ساختار فضا ـ  زمان را در هم می پیچند كه با گسیل امواج گرانشی و از دست رفتن انرژی ، مطابق اصل بقای تكانه انرژی ، امواج گرانشی قدرتمندی را ساطع می كنند . مدارهایشان جمع تر می شود و سرانجام آنقدر به دور هم می گردند تا تبدیل به یك سیاهچاله شوند . اما چنین رخدادی چقدر معمول است ؟

اخترشناسان ، برای یافتن پاسخ این پرسش ، باید سیاهچاله های دوتایی با جدایی كم را پیدا كنند . اخترشناسان دانشگاه نیومكزیكو در گزارش اخیر خود خبر كشف احتمالی به هم چسبیده ترین جفت سیاهچاله ها را اعلام كردند . این دو سیاهچاله ، دو منبع رادیویی درخشان در نزدیكی مركز كهكشان 0402+379 در صورت فلكی برساوش اند .

اخترشناسان با استفاده از آرایه با خط مبنای بسیار بلند (VLBA) ـ  شبكه‌ای از 10 تلسكوپ رادیویی كه در خطی به طول 8000 كیلومتر از هاوایی تا شرقی ترین جزایر دریایی كارایب گسترده‌اند ، جدایی زاویه‌ای این زوج را فقط 6.9 میلی ثانیه قوس بدست آوردند ، كه با توجه به فاصله 750 میلیون سال نوری این جفت از ما ، فاصله آن دو از هم 24 سال نوری به دست می‌آید . این عدد 100 بار كمتر از جدایی بین جفت سیاهچاله هایی است كه پیش از این كشف شده بود .

طیفهایی با تفكیك كم كه به كمك تلسكوپ هابی ـ ابرلی در تگزاس گرفته شده است كه گردش آنها به دور هم را نشان می دهد و جرم مجموعشان را دست كم 150 میلیون برابر جرم خورشید به دست می دهد . احتمالا ً دوره گردش آنها به دور هم 150 هزار سال طول می كشد تا آن دو در هم ادغام شوند .

ممكن است جدایی بین دو سیاهچاله بیشتر از این باشد ، اگر یكی از آنها بسیار جلوتر از دیگری ، نسبت به زمین باشد و از دید ما كنار هم بنظر برسند ؛ كه البته احتمالش بسیار كم است . براساس بررسی های نظری وقتی كهكشانها ادغام می شوند ، اصطكاك دینامیكی به سرعت دو سیاهچاله را به هم نزدیك می كند تا فاصله شان به 30 سال نوری برسد . سپس مهاجرت بسوی هم كند می شود ، پیش از این كه برهمكنش با گاز ، دسته‌ای ستاره ، یا سیاهچاله سومی سبب ادغام دو ابرسیاهچاله شود .

فیزیكدانان همچنین مایل اند ردپای امواج گرانشی را در انحنای فضا ـ  زمان شناسایی كنند ؛ آثاری كه حاصل ادغام سیاهچاله های غول پیكرند . مطابق نسبیت عام انیشتین انحنای فضا در اطراف جرم شكل می گیرد و جرم زیاد و بی اندازه چگال سیاهچاله انحنای فوق‌العاده‌ای را در فضا ـ زمان ایجاد می كند و با حركت دو سیاهچاله به دور هم خمیدگی فضا ـ زمان نیز جابجا می شود و موجی از انحنای فضا ـ زمان را منتشر می كند كه موج گرانشی نام دارد . اخترشناسان مركز پرواز های فضایی گادرد ناسا در گزارشی اعلام كردند كه شبیه سازی های سه بعدی ابر رایانه ها نشان می دهد در جریان فرایند ادغام ، امواج به سوی بیرون حركت می كنند . آنها معادلات انیشتین را به زبان رایانه ترجمه كردند . شبیه سازی مشخص كرد كه اگر سیاهچاله های ابر پر جرم در هر كهكشان در فاصله چند میلیارد سال نوری از زمین با هم ادغام  شوند ، آشكارسازهای امواج گرانشی باید به دنبال چه نشانه‌هایی بگردند . چندین شبیه سازی انجام شده و حالا دانشمندان مطمئن اند كه شبیه سازی‌ها بیشترین شباهت را با واقعیت دارند . آنها دریافتند كه 4 درصد جرم سیاهچاله ها به امواج گرانشی تبدیل می شود . بسامد و شدت امواج با نزدیكتر شدن سیاهچاله ها به هم افزایش می یابد .

هر موجود میكروسكوپی در فاصله چند واحد نجومی از این رخداد به سبب امواج گرانشی تكه تكه خواهد شد . اما زمانی كه این امواج میلیون‌ها یا میلیارد‌ها سال نوری سفر كنند و به زمین برسند ، اثر كشیده شدن یا فشرده شدن حاصل از عبور موج گرانشی بر موجودات زمین بسیار كمتر از اندازه هسته یك اتم است . به سبب بسامد كم و ضعیف بودن این امواج ، دانشمندان برای آشكار ساختن آنها به آرایه‌ای از فضاپیماها نیاز دارند . ناسا و اسا در حال تدارك این ماموریت اند ؛ آنتن فضایی تداخل سنجی لیزری (لیزا) . البته لیزا هم یكی از ماموریتهای ناسا در فهرست ابهام است زیرا كاهش بودجه ناسا بسیاری از ماموریتهای آینده را لغو كرده است .    


مرتبط با: نجوم ,


xyTune


eMech


 
موضوعات
نویسندگان
دیگر موارد
تعداد مطالب :
تعداد نویسندگان :
آخرین بروز رسانی :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
بازدید کل :
آخرین بازدید :

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Mobile Traffic | سایت سوالات