شاتل اندیور اولین فضاپیمایی است که به سوی ایستگاه فضایی بین المللی پرواز کرد به همین منظور، همزمان با انجام آخرین ماموریت برنامه های فضایی شاتل های ناسا توسط آتلانتیس، روزنامه لارپوبلیکا با اولین و آخرین فضانورد اروپایی که با شاتل اندیور به ایستگاه فضایی سفر کردند مصاحبه کرده است.
به گزارش مهر، این روزها شاتل آتلانتیس درحال انجام آخرین ماموریت فضاپیماهای ناسا است تا به این ترتیب به عصر شاتل ها پایان دهد. در این راستا روزنامه لارپوبلیکا مصاحبه ای را با «اومبرتو گوئیدونی» و «روبرتو ویتوری» فضانوردان آژانس فضایی اروپا انجام داد.
این دو، اولین و آخرین فضانوردان اسا هستند که به ایستگاه فضایی بین المللی سفر کردند و این سفر خود را با شاتل اندیور انجام دادند.
«اومبرتو گوئیدونی» به ترتیب در ماموریت های شاتل کلمبیا در سال 1996 و شاتل اندیور در سال 2001 شرکت کرد و روبرتو ویتوری نیز در آخرین ماموریت اندیور که ماه گذشته انجام شد حضور داشت و به ایستگاه فضایی بین المللی رفت.
این شاتل در ماموریت STS-88 دسامبر 1998 اتاقک Unity node را در مدار قرار داد. این اتاقک، اولین بخش ایستگاه فضایی بین المللی است که نخستین بار توسط شاتل اندیور به فضا برده شد و به همین دلیل اولین سفر یک شاتل به ایستگاه فضایی به نام این ماموریت به ثبت رسید.
اولین فکر در زمان حرکت
روبرتو ویتوری: چند دقیقه قبل از پرتاب را به یاد می آورم. دو زانو نشسته بودیم و بالا را نگاه می کردیم. یک توده ابر بود که می توانست مانع پرتاب شود. یک دسته عقاب بر فراز دماغه شاتل به پرواز درآمدند. شمارش معکوس بالاخره به صفر رسید. حرکت: صدای موتورها را شنیدم و در این لحظه به عقابهای بیچاره فکر کردم.
اومبرتو گوئیدونی- فقط به این سئوال ها فکر می کردم: واقعاً این فضا چگونه خواهد بود که این همه برای ما از آن تعریف می کنند؟ الان چه اتفاقی می افتد؟
زیباترین فکر فضانوردان
روبرتو ویتوری: خاموش شدن موتورها. شتاب از صفر تا 25 هزار کیلومتر بر ساعت تنها در مدت 8 دقیقه و 40 ثانیه پس از پرتاب. و اینکه … نمی دانم می دانید یا نه. در ناسا سنتی وجود دارد که براساس آن فضانوردان چند کارت را که روی آنها تفکرات ساده را می نویسند به خانواده های خود می دهند و خانواده ها تنها زمانی که همه چیز به خوبی پیش رود می توانند آنها را باز کنند. وقتی موتورها خاموش شد فکر کردم که خانواده ام مشغول باز کردن کارتها هستند.
اومبرتو گوئیدونی: در طول ماموریت اول با شاتل کلمبیا من دانشمند تیم بودم. به نظرم شگفت انگیز می رسید. وقتی در رشته فیزیک درس می خواندم حتی در رویا هم نمی دیدم که روزی به آن بالا برسم.
عمیق ترین فکر
روبرتو ویتوری: امسال ناسا به ما دوربینهای عکاسی با حساسیت بسیار بالایی داد. من چند زاویه بسیار تاریک را پیدا کردم و از آن زاویه ها از آسمان پر ستاره عکس گرفتم. چطور می توانی این کار را بکنی و فکرهای عمیقی نداشته باشی؟
اومبرتو گوئیدونی: در این فضاپیمای شگفت انگیز هستی و فکر می کنی که چه کاری می توانی انجام دهی. فکر می کنی که چرا به ماه باز نگشتیم؟ چرا به دور زدن در اطراف زمین با این شاتل ادامه نمی دهیم؟
زشت ترین فکر
اومبرتو گوئیدونی: آزمایشی که موفق نشد و من هنوز کنفرانس خبری آن را به یاد می آورم. همه تیم به سئوالاتی که از زمین می رسید جواب می دادند. حال و هوای بسیار غم انگیزی بود. در آنزمان هنوز اینترنت نبود و ما تلکس داشتیم که با آن از هاستون پیامی برای ما رسید:«لطفاً لبخند بزنید!»
روبرتو ویتوری: تنها در لحظه پرتاب این فکر که خانواده ات که تو را نگاه می کنند و تا چه نگران هستند آزار دهنده است.
خجالت آورترین فکر
روبرتو ویتوری: در جاذبه صفر، هر عملیات بسیار ساده ای نیز می تواند بغرنج باشد. من باید دیواری از آب را بر روی نمای داخلی یک اتاقک می ساختم. تنها به خاطر یک خطای ساده در اثر عدم تعادل کل دیواره اشتباه شد. چه خجالتی!
اومبرتو گوئیدونی: در ایستگاه ما در فضایی بسیار تنگ زندگی می کنیم. فقط به این فکر کنید که می خواستید حمام کنید. خوشبختانه من همیشه با تیم هایی که همه آقا بودند پرواز کردم.
زیباترین خوابی که فضانوردان دیدند
اومبرتو گوئیدونی: من حتی خواب هایی را که روی زمین می بینم به یاد نمی آورم. اما به خاطر دارم که تازه روی زمین برگشته بودیم که با حس بیرون آمدن از تختخواب متحرک از خواب بیدار شدم. مثل همان تخت هایی که در شاتل داریم. خوشبختانه بیدار شده بودم!
روبرتو ویتوری: به جای پر کلی مو به ما چسبیده است که با آنها نمی توانیم پرواز کنیم و بعد ناگهان خود را در جاذبه صفری پیدا می کنی که بدنت را به طور عجیبی معلق نگه می دارد. در گیجی میان خواب و بیداری، مغز احساسات عجیبی را پردازش می کند. مثل این است که به خودت از بیرون نگاه می کنی.
خوبترین و بدترین چیزها
اومبرتو گوئیدونی: چیز خوب خوب وجود ندارد. اما خوب ترین چیزی که من با خودم از خانه برده بودم پنیر پارمزن بود.
روبرتو ویتوری: در واقع این باید یک راز می ماند: اما برای اولین بار ما در ایستگاه ترتیب یک ناهار ایتالیایی را دادیم که از گزیده ای از غذاهای شمالی تا جنوبی ایتالیا بود.
اومبرتو گوئیدونی: بدترین چیز به طور قطعی، قهوه است. قهوه آمریکایی حتی روی زمین هم خوب نیست چه برسد به فضا!
روبرتو ویتوری: از پائولو نسپولی که شش ماه در ایستگاه بود خواستم که برای خوردن چیزی به من بدهد. هرگز مثل آن را ندیده بودم. میوه خشک بود. گلابی خشک. مزه اش وحشتناک بود. رنگم عوض شد! و نسپولی با خونسردی به من گفت:«بی خیال! بدتر از این هم هست!»
اولین فکر پس از فاجعه شاتل کلمبیا
اومبرتو گوئیدونی: در آنزمان من در هلند در آژانس فضایی اروپا بودم که به من زنگ زدند و خبر را گفتند. وحشتناک بود. حادثه مربوط به همان فضاپیمایی بود که من در ماموریت اول خود سوار آن بودم.
روبرتو ویتوری: من در خانه خود در هاستون بودم. به هال رفتم و در تلویزیون اولین تصاویر فاجعه را دیدم. در آنجا دوستان زیادی بودند. فضانورد مادری که همراه با بچه هایش در خروجی مرکز فضایی جانسون در هاستون منتظر آمدنش بودیم.
درباره پرواز آخرین شاتل
روبرتو ویتوری: در این مورد حتی با اوباما هم که برای بدرقه ما آمده بود حرف زدیم: اینکه این تصمیم گیری مطمئناً جنبه فنی ندارد. چرا که این ماشین خیلی مطلوب است و هنوز می تواند پرواز کند.
اومبرتو گوئیدونی: در آینده درباره شاتل آنطور حرف خواهیم زد که امروز درباره آپولو حرف می زنیم. من سوپرمن بودم و الان خودم را بازنشسته می بینم.
پدر و پسری با ثبت تصویر خود در روز آغاز عصر شاتل ها و آخرین روز آن داستان 30 ساله ای از تحول یک نسل و یک عصر را به تصویر کشیدند
30 سال پیش زمانی که برای نخستین بار سفینه فضایی جدیدی به نام شاتل فضایی قرار بود عصر جدیدی بعد از دوران پر شکوه فتح ماه را رقم بزند، کریس بری به همراه پدرش به خیل جمعیتی پیوستند که در ساحل ایالت فلوریدا گرد هم آمده بودند تا نخستین پرواز شاتل های فضایی را از نزدیک به تماشا بنشینند و درآن لحظه تاریخی سهیم باشند.
از آن پس کریس و پدرش هیچگاه دوباره برای تماشای پروازهای شاتل ها به آن ساحل نرفتند تا چند روز گذشته که قرار بود آتلانتیس برای آخرین بار به فضا اعزام شود و پرونده شاتل ها را برای همیشه ببندد. 30 سال پس از آن روز تاریخی که آنها شاهد آغاز عصر شاتل ها بودند در کنار هم و در حالتی شبیه به 30 سال پیش پایان عصر شاتل ها را هم به نظاره نشستند. تصویری که از این دو رویداد از آنها گرفته شده است سفری 30 ساله را روایت می کند.
کریس در این باره می گوید، پدرش و او از طرفداران برنامه های فضایی بودند اما از آنجا که وی در نیو یورک و پدرش در نیو جرسی زندکی می کنند کار چندان را حتی نبود که بخواهند پروازهای دیگر را هم از نزدیک تماشا کنند اما زمانی که سال گذشتته خبر دار شدند ناسا قصد بازنشسته کردن شاتل ها را دارد تصمیم گرفتند بار دیگر با هم برای تماشای آخرین پرواز به فلوریدا سفر کنند.
آنها برای رسیدن به تماشای این پرواز، مسیری هیجان انگیزی را پشت سر گذاشتند . مسیری که از ذخیره جا در محل تماشای عمومی شروع شد و با تاخیر هواپیما و از دست دادن ماشین اجاره ای برای رسیدن به محل همراه شد اما در نهایت آنها توانستند خود را به مقصد برسانند و خاطره 30 سال قبل خود را زنده کنند.
>> کریس و پدرش بالا درسال 1981 و هنگام اولین پرواز شاتل . تصویر پایین هفته گذشته هنگام آخرین پرتاب شاتل/ Image courtesy Chris Bay
این تصویر که گذر 30 ساله را نشان می دهد اما داستان های دیگری را روایت می کند این که چگونه در طول مدت 30 سال شاتل های فضایی توجه دایمی علاقمندان را به خود جلب کردند. در همین مدت که آثار گذشت زمان بر چهره های افراد ظاهر می شود شاتل هم پیر و سالخورده می شد. در این 30 سال علم و شاتل ها داستان های فراوانی را پشت سر گذاشتند. آنها بزرگترین ابزارهای علمی را به مدار زمین بردند. همکاری های فرا مرزی بین جهان دو قطبی آن دوران را آغاز کردند و بزرگترین سازه دست بشر در فراسوی زمین را بنا نهادند. آنها 2 بار سوگوار شدند و به سوگ 14 فضا نوردی نشستند که در 2 حادثه شاتل کلمبیا و چلنجر جان خود را از دست دادند.
در این 30 سال دید ما از اعماق جهان به کمک شاتل ها و ابزارهایی که آنها به مدار زمین برده اند – نظیر تلسکوپ فضایی هابل – تغییر کرده است و خرد انسان نیز مانند شاتل ها و افرادی که شاهد پرواز آن بودند دستخوش تغییر شده است.
این دو عکس در کنار هم نه تنها روایت داستان یک زندگی طولانی است که روایت آغاز و پایان یک دوره تاریخی است. عکسی که تکمیل آن 30 سال به طول انجامیده است.
66 سال پیش در روز 16 ژوییه سال 1945 میلادی ایالات متحده نخستین بمب اتمی جهان را آزمایش کرد. این آزمایش به صورت بسیار محرمانه در منطقه آلاموگوردو در بیابان نیومکزیکو در 350 کیلومتری لس آلاموس انجام شد.
بزرگترین دانشمندان هسته ای ، اوپنهایمر ، چادویک ، فریش ، لاورنس در یک پناهگاه بتنی در فاصله 8 کیلومتری «نقطه صفر» محل انفجار ناظر بر انجام این آزمایش بودند. نزدیکترین منطقه مسکونی 35 کیلومتر با محل آزمایش فاصله داشت.
در سال 1944 میلادی ژنرال گروز منطقه آلاموگوردو را برای انجام آزمایش بمب اتمی که نام ترینیتی را به آن داده بودند ، انتخاب کرده بود. در جریان یک سال در این منطقه پناهگاه های بتنی برای نظارت بر نحوه عملکرد آزمایش احداث شدند و یک برج فولادی که بمب بر فراز آن منفجر می شد در «نقطه صفر» برپا گردید.
در روز 15 ژوییه 1945 میلادی در حالی که بمب اتمی که شهر هیروشیما را با خاک یکسان کرد به نام «لیتل بوی» در داخل ناو جنگی ایندیاپولیس جا گرفته بود و مسیر جزیره تینیان (جزیره ای که دو بمب اتمی لیتل بوی و فت من در آنجا نگهداری شدند) را می پیمود ، 150 دانشمند هسته ای در آلاموگوردو گرد آمده بودند تا ناظر بر آزمایش بمب پلوتونیوم «ترینیتی» باشند.
بمب در محل مونتاژ شد و به بالای برج فولادی منتقل گردید. اندکی بعد از ساعت 5 صبح نخستین انفجار اتمی تاریخ بشریت رخ داد.
ژنرال فالر در خاطرات خود نوشت یک نور کور کننده که حتی از فاصله 35 کیلومتری غیرقابل تحمل بود ، آسمان تیره را روشن کرد و پس از آن صدای انفجاری شنیده شد. موج انفجار به شدت افرادی که در پناهگاه ها بودند را به گوشه ای پرتاب کرد و بلافاصله صدای یک غرش کرکننده و وحشتناک که پایان ناپذیر بود بلند شد. در اینجا بود که ما متوجه شدیم موجودات حقیر مرتدی هستیم که جرات کردیم به نیرویی دست یابیم که می تواند پایان بشریت را رقم بزند.
ژنرال گروز بقیه ماجرا را حکایت کرد:یک ابر غلیظ و عظیم از زمین برخاست و هر لحظه بر ابعاد آن افزوده می شد و به سوی آسمان پیش می رفت ، اندکی بعد این ابر به شکل یک قارچ غول آسا درآمد. اوپنهایمر هنگام مشاهده انفجار به یاد یک متن قدیمی سانسکریت افتاد :«اکنون ، من شریک مرگ هستم ، یک نابود کننده دنیاها».
قدرت این انفجار معادل 20 هزار تن تی ان تی بود. بلافاصله پس از انجام آزمایش ، بمب اتمی به یک سلاح سیاسی تبدیل شد و هری ترومن رئیس جمهور آمریکا که در آن هنگام در کنفرانس پتسدام حضور داشت ، صریحا موفقیت آزمایش بمب اتمی را اعلام کرد.
به این ترتیب ، در روز 16 ژوییه سال 1945 میلادی با آزمایش نخستین بمب اتمی جهان توسط ایالات متحده ، عصر هسته ای جهان آغاز شد و منجر به بزرگترین مسابقه تسلیحاتی تمام دوران ها گردید.
چند روزی است که شاتل فضایی آتلانتیس، آخرین ماموریت شاتلهای فضایی را آغاز کرده است. همین بهانه کافی است تا نگاهی بیندازیم به 30 سال تاریخ عملیاتی شاتلهای فضایی که پر بوده است از اما و اگرها، امیدها و ناامیدیها، یاس و غرور و در نهایت شادی و غم.
12 آوریل 1981 نخستین شاتل فضایی راهی مدار زمین شد. شاتل کلمبیا در میان بیم و امید دانشمندان ناسا به فضا پرتاب شد. آنها فکر میکردند همه چیز کاملا مرتب و بدون نقص انجام شده است و گرچه شاتل با موفقیت مأموریت خود را انجام داد و به زمین بازگشت اما از همان نخستین مأموریت نواقصی در ساختار شاتلها دیده میشد.
پس از بازگشت کلمبیا به زمین مهندسان ناسا تمام قسمتهای آن را سانتیمتر به سانتیمتر مورد بررسی قرار دادند و متوجه شدند یکی از کاشیهای عایق حرارتی نزدیک به در مخزن خارجی شاتل به شیوهای نادرست نصب شده بوده است. این نقص کوچک منجر به ایجاد حرارت بیش از حد در همان نقطه و ذوب شدن بخشی از قفل در شده بود. دقیقا از همان روز تا 30 سال بعد از آن دانشمندان و مهندسان ناسا همواره نگرانیهایی را درخصوص ساختار شاتل و نوع مهندسی به کار گرفته شده در ساخت آن مطرح میکردند. اتفاقاتی که برای مخزن سوخت شاتل دیسکاوری روی داد نیز به یکی از چالش برانگیزترین دوران فعالیت ناسا تبدیل شد.
اما برای آنها که افسانه شاتلها را در 3 دهه گذشته دنبال کردهاند نخستین مأموریت یعنی STS-1 رویدادی فراموش نشدنی است. شاتل کلمبیا تنها 2 روز در فضا حضور داشت و در 14 آوریل به زمین بازگشت اما در همین مدت کوتاه 37 بار به دور زمین چرخید. کل مأموریت تنها 5/54 ساعت به طول انجامید. برای ناسا این مأموریت از اهمیت فوقالعاده زیادی برخوردار بود چون پس از پروژه آزمایشی آپولو ـ سایوز که به جولای 1975 مربوط میشود این نخستین بار بود که فضاپیمایی از ناسا راهی فضا میشد. یکی دیگر از نکات جالب توجه این مأموریت انجام آن در بیستمین سالگرد انجام مأموریت ووستوک یک بود که طی آن یوری گاگارین عنوان پرافتخار نخستین فضانورد دنیا را از آن خود ساخته بود. ووستوک یک، نخستین مأموریت فضایی سرنشیندار در تاریخ بشریت بود.
افسانه 6 برادر
دانشمندان ناسا برای تحقق برنامه توسعه ایستگاه فضایی بینالمللی و همچنین استقرار ماهوارههای مختلف در مدار زمین و حتی سرویسدهی به تلسکوپ فضایی هابل، از6 شاتل استفاده کردهاند البته شاتل اینترپرایز تنها شاتلی است که هیچگاه به فضا سفر نکرده و تنها برایآزمایش تواناییهای گلایدری شاتلها در جو زمین مورد استفاده قرار گرفته است. بعدها از اینترپرایز به منظور آمادهسازی و تمرین فضانوردان در ماموریتهای فضایی و همچنین انبار قطعات یدکی استفاده شد. کلمبیا، چلنجر، دیسکاوری، آتلانتیس و ایندیور 5 شاتلی هستند که وظیفه دشوار اما درخشان پیادهسازی برنامههای سرنشیندار ناسا در فضا را به عهده داشتهاند.
تکامل 30 ساله شاتلها
شاتلها ساختار فوقالعاده پیچیدهای دارند. در حقیقت، در ساختار آنها از طیف قابل توجهی از فناوریهای نوین استفاده شده است. شاتلها یکی از نخستین سیستمهای حمل و نقل جهان به حساب میآیند که در آنها از سیستم کنترل پرواز رایانهای استفاده شده است. البته استفاده از این فناوری به معنای آن نیست که هیچگونه ارتباطی میان فرمان کنترل خلبان و مجموعه اتصالات مکانیکی و هیدرولیکی شاتل برای اعمال کنترل بر سطوح یا سیستم کنترل واکنشها وجود ندارد.
خلبان شاتل در مواقعی که تشخیص دهد، خود میتواند کنترل این گلایدر عظیم را هنگام فرود در جو زمین به عهده گیرد. از آن گذشته نرمافزار رایانههای فوق مدرن شاتلها با استفاده از زبان بسیار پیشرفته HAL/S نوشته شده تا بیش از پیش بر کارایی، اطمینان و پیچیدگی آن افزوده شده باشد.
دانشمندان ناسا در 3 دهه گذشته بارها در موتورهای شاتل دست برده و آنها را با توجه به جدیدترین پیشرفتهای صورت گرفته در دنیای فناوری به روز کردهاند.
به عنوان مثال در 2 ماموریت نخست شاتلها یعنی STS-1 و STS-2 مخزن سوخت خارجی شاتلها به رنگ سفید درآمده بود تا بر استحکام سطح عایق شده آن افزوده شود، اما آزمایشهای بعدی نشان داد که نیازی به انجام چنین کاری نبوده و میتوان به جای وزن قابل توجهی که رنگآمیزی بر شاتل تحمیل میکند، محمولههای بیشتری را به فضا ببرد.
حدود 6 ماه قبل از قدم گذاشتن تاریخی نیل آرمسترانگ بر سطح خاکستری رنگ ماه، ناسا طرحی را در دستور کار خود قرار داده بود که آن روزها فازA نامیده میشد و هدف آن ساخت وسیله نقلیه فضایی ارزان قیمتی بود که بتواند چندین بار مورد استفاده قرار گیرد
اگر به یاد بیاوریم که آن زمان جنگ سرد در داغترین لحظات تاریخی خود قرار داشت، حضور نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا در کنار ناسا برای طراحی چنین فضاپیمایی که بتواند بارها به فضا سفر کند و تعداد زیادی خدمه را نیز با خود به فضا ببرد، عجیب به نظرمان نخواهد رسید، چرا که در آن زمان ارتش آمریکا در فکر ایجاد نیروی فضایی خود بود؛ طرحی که بعدها با توافقنامههای متعدد بینالمللی منتفی شد.
ناسا نیز از حضور نیروی هوایی در این پروژه به دلیل قدرت اقتصادی و نفوذ سیاسی فراوان آنها، خشنود بود و از این ماجرا استقبال میکرد.
هنگامی که دوران آپولوها در حال اتمام بود، سیاستهای فضایی آمریکا در بخش پروازهای سرنشیندار توسط پرزیدنت نیکسون به مدارگردی در اطراف زمین محدود شد تا بودجههای کلان برنامههای جاهطلبانهای مثل سفر انسان به مریخ، صرف کارهای مهمتری البته از نظر وی و مشاورانش گردد. همه این رویدادها و تصمیمگیریها در نهایت به نفع تخیل تازه پرداخته شدهای از آب درآمد که در سالهای بعد به بزرگترین دستاورد فناورانه آمریکا در فضا تبدیل میشد.
ابتدا طرحهای فراوانی مطرح بود. اما عقیده بر این استوار شد که وسیله حمل و نقل فضایی آینده باید از نقطه نظرهای هزینه ساخت، هزینه بهرهبرداری و توانایی برای ارسال وزن بیشتر محموله به فضا، بهینه از آب درآید. این لیست پر و پیمان نیازمندیها از یک طرح بزرگ سرچشمه میگرفت. آمریکا قصد داشت بزرگترین سازه و به عبارت امروزی ایستگاه فضایی را در مدار زمین بسازد تا پایگاهی برای مراقبت از فضا در دوران جنگ سرد و سفرهای جاهطلبانه به آنسوی مدار ماه در منظومه شمسی باشد. این بود که طرح مدارگردی که بتواند در جو زمین مانند یک گلایدر پرواز کند با بوسترهای کمکی که احتمالا سوخت جامد بسوزانند، روی میز قرار گرفت و شکل عوض کرد و قیافه تغییر داد تا اینکه شبیه آن چیزی شد که ما امروز شاتل فضایی میشناسیم.
اولین شاتل فضایی در واقع هیچگاه به فضا نرفت. اینترپرایز یک مدل از شاتل فضایی بود که برای آزمایش بخش پرواز در جو زمین و فرود در فرودگاه ساخته شده بود. به همین دلیل این شاتل فضایی فاقد کاشیهای عایق حرارتی و موتور بود. اواخر سال ۱۳۵۶شاتل اینترپرایز سوار بر یک بوئینگ ۷۴۷ برای اولینبار پرواز را آزمود. طی 5 پرواز بر دوش هواپیمای پهن پیکر بوئینگ ۷۴۷ موارد بسیاری از جمله توانایی هدایت و کنترل شاتل برای فرود آوردن آن بر باند فرودگاه مورد آزمایش قرار گرفت.
دومین شاتل فضایی که از کارخانه سازنده خود بیرون آمد، تفاوتهای عمدهای با اینترپرایز داشت. این تفاوتها تنها به دلیل عملیاتی بودن شاتل فضایی کلمبیا نسبت به آزمایشی بودن اینترپرایز نبود، بلکه در فرآیند طراحی و ساخت کلمبیا ایدهها و مشکلات جدیدی رخ نشان دادند که باعث شد اساسا کلمبیا با اینترپرایز تفاوت داشته باشد.
اولین مأموریت شاتل کلمبیا در فروردین ۱۳۶۰ اولین پرواز فضایی شاتلهای فضایی نیز بود. اولین پرواز شاتل فضایی کلمبیا را مأموریت STS-1 مینامند. ما امروز شاهد مأموریت جاری STS-135 هستیم و اگر به خاطر آوریم که مأموریت STS-L51 هیچگاه نتوانست جو زمین را پشت سر بگذارد، در خواهیم یافت که 5 شاتل فضایی ساخته شده، توانستهاند ۱۳۴ بار حضور در فضا را تجربه کنند.
5 شاتل فضایی کلمبیا (نخستین پرواز در سال ۱۳۶۰)، چلنجر (نخستین پرواز در سال ۱۳۶۲)، دیسکاوری (نخستین پرواز در سال ۱۳۶۳)، آتلانتیس (نخستین پرواز در سال ۱۳۶۴) و نهایتا اندیور (نخستین پرواز در سال ۱۳۷۱) از زمان ساخت خود به اسبان قدرتمند برنامههای فضایی سرنشیندار ایالات متحده آمریکا تبدیل شدند. این 5 برادر در دوران 30 ساله خود، خدمات فراوانی در راستای کاوشهای فضایی و تجهیز 2 ایستگاه فضایی میر و بینالمللی داشتهاند. تعمیر تلسکوپ فضایی هابل و برخی از ماهوارههای در راه مانده، بازگرداندن ماهوارههای مستعمل به زمین، تزریق خیلی از کاوشگران سیارهای که این روزها سیارات دور و نزدیک منظومه شمسی را برای یافتن پاسخ پرسشهای بزرگ ما میکاوند و انجام صدها مورد آزمایش زیستی و شیمیایی در فضا توسط فضانوردان دانشمند، از دستاوردهای پر افتخار آنها بوده است.
اما این خانواده پرافتخار روزهای تلخی را نیز تجربه کرده است. با آنکه هنوز چند روزی مانده بود تا کارکنان ناسا پنجمین سالگرد به خدمت گرفتن شاتلهای فضایی را جشن بگیرند اما عملیات فشرده و حجیم آمادهسازی شاتل جوان چلنجر تمام توان و تمرکز فکری آنها را به خدمت گرفته بود. بیست و پنجمین پرواز شاتلهای فضایی و دهمین مأموریت فضایی چلنجر در راه بود. ثانیهها یکی پس از دیگری گذشت تا اینکه غرشی مهیب پایگاه پرتاب فضایی کندی را به لرزه درآورد. غریو شادی مردمی که با افتخار این صحنه دلهرهآور را تماشا میکردند فضا را پر کرده بود تا اینکه ۷۳ ثانیه پس از آغاز پرواز، ناگهان چلنجر در برابر دیدگان هزاران تماشاچی حاضر در محوطه و میلیونها نفری که صحنه پرتاب را بهطور مستقیم از تلویزیون تماشا میکردند، منفجر شد و همه 7 فضانورد آن جان باختند.
پس از فاجعه چلنجر، شاتلهای فضایی بیش از ۸۰ بار دیگر به فضا پریدند. مأموریت STS-170 را شاتل کلمبیا، بزرگترین برادر ناوگان شاتلها بر عهده گرفته بود. عملیات پرتاب، تزریق در مدار، پهلو گرفتن در کنار ایستگاه فضایی و بازگشت به زمین بخوبی انجام شده بود و مشکلی خود را نشان نمیداد. در لحظات حساس ورود شاتل به جو زمین و هنگامی که دما در برخی نقاط شاتل تا هزاران درجه سانتیگراد بالا میرود، یک صدمه کوچک در کاشیهای سرامیکی عایق بال چپ کلمبیا، یک فاجعه بزرگ دیگر را رقم زد. باز هم یک شاتل در آسمان کشور آمریکا منفجر شد تا بر همگان ثابت شود که فضانوردی پس از چهل و اندی سال از آغاز آن هنوز کاری خطرناک است. مرگ ۷ فضانورد حاضر در شاتل فضایی کلمبیا با احتساب 7 کشته شده قبلی، از شاتلهای فضایی یک قاتل بزرگ ساخت که قلب هر فضانورد و البته وابستگان آنها را در تمامی پرتابهای بعدی شاتلها، بشدت به تپش وامیداشت.
نکته: پس از شاتلها دنیا منتظر وسایل حمل و نقلی خواهد ماند تا زمینه لازم برای کشف دنیاهای ناشناخته، تجربه حضور در فضا و گردشگری فضایی فراهم آید
پس از فاجعه کلمبیا، تمامی ساختارهای سازنده و فرآیندهای پرتابی شاتل فضایی بازنگری شد تا آمریکا تحت لوای برنامه بازگشت به فضا بار دیگر شاتلها را به خدمت گیرد تا به امروز که شاهد آخرین مأموریت آخرین شاتل فضایی هستیم. شاتل فضایی آتلانتیس با مأموریت STS-135 پرونده 30 ساله شاتلهای فضایی را که سرشار از شادی و افتخار و پیشرفت علمی و توسعه فناوری و اشک و اندوه و امید و بازگشت و حرکت به جلو بود، خواهد بست تا یک بار دیگر پس از خاتمه به خدمتگیری موشکهای فضایی ساترن ـ 5 جهان شاهد آمریکایی بدون وسیله نقلیه فضایی باشد.
از همین حالا حدس و گمانها آغاز شده است. بسیاری در آمریکا از خود میپرسند آیا فضانوردان آنها که روزگاری با هر قدمی که در سطح ماه بر میداشتند، فخری هم به روسها میفروختند، باید چشم به گشاده دستی این رقیب سنتی بدوزند تا جایی در کپسول کهنهکار فضایی آنها که سایوز نامیده میشود برای آمریکاییها کنار گذاشته شود. شاید هم اروپاییها باید از این فرصت تاریخی حداکثر استفاده را ببرند و وسیله نقلیه فضایی خودکار خود را هر چه زودتر برای استفاده فضانوردان آماده کنند. البته چینیها هم که از هر آب گل آلودی ماهی میگیرند شاید نتوانند از این بازار چند صد میلیارد دلاری بگذرند و کپسول فضایی سرنشیندار خود که 2 بار هم امتحان پس داده است را زودتر برای حملونقل مسافر به تاکسی تبدیل کنند. کسی نمیداند اما شاید شرکتهای بزرگی هم در داخل خاک این کشور مشغول توسعه سیستمهای فضایی خود هستند تا بار دیگر بازار اصلی سفر به فضا در داخل آمریکا باقی بماند. در چند ماه گذشته خبرهای زیادی درباره کپسول فضایی اژدها که محصول یک شرکت خصوصی آمریکایی است، شنیده شده است.
هر اتفاقی که بیفتد یک چیز از همین الان کاملا مشخص است و آن قلبهای بسیاری است که از ندیدن شاتلهای فضایی، این ابر فضاپیماهای پرهزینه در مدار زمین اندوهگین خواهند شد. شاتلهای فضایی با آن هیبت و مکنت هالیوودی و آن پخشهای مستقیم پرتاب، با آن داستانهای هیجانانگیزی که از زبان فضانوردانش شنیده شده و آن همه تأثیر شگرفی که در علاقهمندساختن صدها هزار کودک و نوجوان به مقوله علم و فناوری داشته است و از همه مهمتر آن همه جانهای باارزشی که در طول طراحی، ساخت، آمادهسازی و پرواز شاتلها گرفته شده، هیچگاه از یادها نخواهند رفت. از مجموع 6 شاتل فضایی ساخته شده، 2 تا از آنها همانطور که اشاره شد در حین پرواز منفجر شدند و جز قطعاتی از آنها چیزی باقی نمانده است. اما اینترپرایز، دیسکاوری و اندیور که بازنشسته شدند و آتلانتیس که میرود تا چند روز آینده بازنشسته شود، در موزههایی در سرتاسر کشور آمریکا برای همیشه جا خوش خواهند کرد تا همچنان قلبهای بیشتری را به تپش درآورند و منبع بیپایانی شوند از ایده و خلاقیت و انگیزه برای انجام کارهای بزرگ و بهظاهر نشدنی.
دیدگاههای افراد در برابر شاتلهای فضایی همواره یکسان نبوده است. در حالی که برخی ، شاتل ها را یک اشتباه بزرگ تصمیمگیری و فناوری مینامیدند، برخی نیز شاتلها را بزرگ ترین دستاورد فناورانه قرن بیستم قلمداد کردهاند. جان شانون، مدیر برنامه فعلی مرکز فضایی جانسون ـ واقع در هیوستون ایالات متحده آمریکا ـ در آخرین مصاحبه خود با مجله هوا و فضا گفته است:
اما واقعبینانه است اگر این گونه نتیجهگیری کنیم که شاتلهای فضایی نیز مانند هر دستساخته دیگری از بشر، مجموعهای از خوبیها و بدیها را همزمان داشته است. شاتلهای فضایی بهرغم ظاهر بسیار پیچیده و فنی خود دارای نقاط تاریک بسیار بود. گویا طراحان که از توجه به برخی زوایای این طرح بزرگ خسته شده بودند، پارهای از سیستمها و زیرسیستمهای این پرنده هوا ـ فضایی را به حال خود رها کردند تا بعدهایی که هیچگاه از راه نرسید به آن بپردازند. در همین رابطه بروس مکاندلس، فضانورد پیشین ناسا و یکی از معروفترین فضانوردان دوره شاتلها که با آزمایش معروف خود با صندلی موتوردار فضایی به معروفترین تصویر انسان تنها در مدار تبدیل شده بود، در مصاحبهای اختصاصی با پوریا ناظمی، روزنامهنگار علمی «جامجم» میگوید:
در کنار تمامی محسناتی که میتوان برای شاتلها متصور بود، آنها از نقاطضعفی هم رنج میبردند که مهمترین آنها نبود یک سیستم فرار مطمئن بود. بعد از 4 پرواز آزمایشی اولیه که در آنها سیستم صندلی فرار (مشابه صندلی جتهای جنگی) برای 2 فضانورد در نظر گرفته شده بود، ناسا اعلام کرد شاتلها به اندازه هواپیماهای مسافربری خطوط تجاری از امنیت برخوردارند. این باور تا زمان حادثه چلنجر باقی ماند. در آن هنگام اما دیگر طراحی یک سیستم فرار کارآمد و موثر هم خیلی دیرهنگام و هم خیلی هزینهبر ارزیابی شد.
او در ادامه به سیستم فرود و نشستن دستی شاتل در باند فرودگاه اشاره میکند و میافزاید: اگرچه این سیستم در طراحی ابتدایی شاتلها در نظر گرفته شده بود و این سفینهها به سیستمهای مورد نیاز این کار نظیر سیستم پویش مایکروویوی فرود و تمام سیستمهای مورد نیاز محاسباتی کابین مجهز شده بودند، اما هیچ گاه از این قابلیت استفاده نشد. در تمام فرودهای شاتلها، فرمانده فضاپیما یک تا 2 دقیقه قبل از نشستن بر سطح زمین، کنترل دستی شاتل را به دست میگرفت. اگرچه انجام چنین فرودی بسیار جذاب است اما از نظر مالی هم بسیار گران درمیآید؛ چراکه خلبانان شاتل نیازمند طیکردن دورههای تخصصی و حرفهای برای این کار هستند. این نکته مهمی است و در نظر داشته باشید فضانورد آیندهای که از ماموریت 5/2 ساله به مقصد مریخ قرار است به زمین بازگردد دارای تواناییها و دقت فضانوردی که از یک ماموریت 2 هفتهای در مدار نزدیک زمین به خانه برمیگردد، نیست و توانایی فرود خودکار باید مورد توجه جدی قرار میگرفت.
به هر حال، خوب یا بد، آخرین مأموریت شاتل فضایی تا چند روز آینده به پایان خواهد رسید و دنیا منتظر وسایل حمل و نقل ارزانتر، ایمنتر و پیشرفتهتری خواهد ماند تا زمینه لازم جهت تحقق آرزوهای دیرینه نوع بشر برای کشف دنیاهای ناشناخته، تجربه حضور در فضا و گردشگری فضایی را فراهم آورند.
الکترو مغناطیس یکی از شاخههای فیزیک است که مباحث مربوط به بارهای الکتریکی ساکن و متحرک ، میدانهای الکتریکی و مغناطیسی را مورد بحث قرار میدهد. اما در این بحث بیشتر مفاهیم فیزیکی و توصیف کیفی این پدیدهها مورد توجه قرار میگیرد. و تا حد امکان از توصیف کمی این موارد که به ریاضیات عالی نیاز دارد، خودداری میشود. بنابرابن توصیف کمی پدیدههای فوق در الکترودینامیک انجام میگیرد. میتوان گفت که الکترودینامیک نسبت به سایر علوم تقریبا یک علم تازه است که در کمتر از یکصد سال اخیر بوجود آمده است.
تاریخچه
هر چند کهربا و مغناطیس طبیعی برای یونانیان شناخته نشده بودند ، با وجود این الکترودینامیک در مقام یک موضع کمی تنها در کمتر از یکصد سال رشد پیدا کرد. آزمایشات قابل ملاحظه کاوندیش در زمینه الکترو استاتیک از 1771 تا 1773 انجام شدند. تحقیقات ماندگار کولن در سال 1785 شروع به چاپ شدند. این کار شروع تحقیق کمی در الکترسیته و مغناطیس را در مقیاس جهانی مشخص کرد. پنجاه سال بعد از آن فارادی مشغول مطاله اثرات نظریه دینامیکی میدانهای الکترومغناطیسی منتشر کرد. بیست و چهار سال بعد هرتز کشف خود را در مورد امواج الکترومغناطیسی عرضی که با سرعتی مشابه با سرعت نور انتشار مییابد به چاپ رسانید و با این کار نظریه ماکسول را در یک وضعیت کاملا آزمایشی قرار داد.
سیر تحولی و رشد
از دهه 1960 یک انقلاب واقعی در درک ما از نیروهای اساسی و اجزا تشکیل دهنده ماده صورت گرفته است.
در دهه 1990 الکترودینامیک کلاسیک در مقابل جبههای از توصیف وحدت یافته ذرات و بر همکنشهای که به عنوان مدل استاندارد نامیده میشود، ساکن مانده بود، مدل استاندارد یک توصیف کوانتوم مکانیکی منسجم از برهمکنشهای الکترومغناطیسی ، ضعیف و قوی بر اساس اجزاء اصلی ، بعضی کوارکها و لپتونها ( که از طریق حاملهای نیرو یعنی فوتونها ، بوزونها ، و گلوئونها ، برهمکنش میکنند) ارائه میکند. چهار چوب نظریه وحدت یافته از طریق اصول مربوط به ناوردایی پیمانهای الکترومغناطیس (متصل به نیروها و تفاوتهای گسسته خواص ذرات) ایجاد گردید.
از نقطه نظر مدل استاندارد ، الکترودینامیک کلاسیک ، حداکثر و دینامیک کوانتومی است. بنابرین تلاش عظیمی که در اواخر قرن نوزدهم در جهت وحدت موضوعات فیزیک شروع شده سبب ایجاد الکترودینامیک کوانتومی شود و بدین ترتیب الکترودینامیک کلاسیک را متحول ساخت. بنابراین در حالت کلی الکترودینامیک را میتوان به دو قسمت اصلی تقسیم کرد.
الکترودینامیک کلاسیک
الکترودینامیک با استفاده از مفاهیم بنیادین ریاضیات عالی یک توصیف کمی از مباحث الکترومغناطیسی کلاسیک ارائه میکند. الکترومغناطیس کلاسیک در محاسبه میدانهای الکتریکی و مغناطیسی حاصل از توزیعهای معین بار تبحر دارد و توصیف فیزیکی این کمیتها مورد بحث قرار میگیرد. اما در مواردی که مرزهای معین وجود داشته باشند. به عنوان مثال اگر بخواهیم میدان و پتانسیل حاصل از یک کره رسانا که نصف آن دارای پتانسیل و نصف دیگرش دارای پتانسیل V1 است ، در یک نقطه معین از فضا تعیین کنیم، باید از شگردهای خاص ریاضی که در V1 الکترو دینامیک کلاسیک کاربرد دارد، استفاده کنیم.
همانگونه که الکترومغناطیس به دو قسمت الکتریسیته و مغناطیس تقسیم میشود که در قسمت الکترواستاتیک بارهای الکتریکی ساکن و چگالیهای بار مستقل از زمان فرض میشوند و در الکترومغناطیس بارهای الکتریکی متحرک بوده و چگالیهای بار میتوانند تابعیت زمانی نیز داشته باشند. الکترودینامیک کلاسیک نیز به دو بخش تقسیم میگردد. مکانیک کلاسیک و الکترودینامیک کلاسیک به عنوان پیشروان درک کنونی ما از پدیدهها مفید واقع شوند و هنوز هم نقشهای مهمی را در زندگی علمی و در مرز مربوط به تحقیقات علمی ایفا میکنند.
الکترودینامیک کوانتومی
الکترودینامیک کوانتومی ، نتیجهای است از تقارن شکسته شده ، خودی به خودی در یک نظریه که در آن برهمکنشهای ضعیف و الکترومغناطیسی در ابتدا وحدت یافتهاند و این که حاملهای نیروی مربوط به هر دو بدون جرم هستند . شکست تقارن ، و حامل نیروی الکترومغناطیسی (فوتون) را بدون جرم باقی میگذارد همراه 80 الی 90 Gv/c2 را با یک برهمکنش ضعیف هستهای در انرژیهای پایین با برد بسیار کوتاه (2×10 -18 ) بدست میآورند.
الکترودینامیک کلاسیک برای انتقالات کوچک انرژی و اندازه حرکت و تعداد میانگین بزرگ فوتونهای مجازی یا حقیقی حد الکترودینامیک کوانتومی است. علی رغم حضور تعداد نسبتا زیادی از کمیتهای که بایستی از آزمایش بدست آیند، مدل استاندارد وحدت یافته (همراه با نسبیت عام در مقیاسهای بزرگ) توضیعی با دقت بالا از طبیعت را در تمام جنبههایش ارائه میدهد. از درون هسته ، تا میکروالکترونیک و میزها و صندلیها و دورترین کهکشانها. بخاطر مبدأها در یک نظریه وحدت یافته ، برد و قدرت برهمکنشهای ضعیف به جفت شدگی الکترومغناطیسی مربوط شدند.
بطور خلاصه میتوان گفت که در الکترودینامیک کوانتومی با استفاده از مفاهیم آنالیز تانسوری یک میدان برداری (که به تانسور الکترومغناطیسی معروف است ) معرفی میشوند ، سپس با تعریف چگالیهای لاگرانژی و هامیلتونی خاص سیستمها مورد بحث قرار میگیرند.
سختی الکترودینامیک
همانطوری که اشاره شد، الکترودینامیک جهت توصیف کمی پدیدههای الکترو مغناطیسی از ریاضیات عالی و روشهای پیچیده ریاضی بهره میگیرد. بنابراین افرادی که تمایلی به استفاده از این پیچیدگیها ندارند و آن را دشوار میدانند، به الکترودینامیک به دید یک شاخهای از فیزیک که درک آن بسیار سخت است، نگاه میکنند. اما امروزه با پیشرفت علوم کامپیوتری و گسترش روشهای عددی ، بسیاری از مسائل الکترودینامیک را میتوان با استفاده از حلهای عددی مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.
فیزیک نوین با فیزیک کلاسیک چه تفاوتی دارد و در چه مواردی با آن مشابه است؟
چه مفاهیم اساسی از فیزیک کلاسیک به فیزیک قرن بیستم ، که با ذرات خیلی و خیلی سریع سروکار دارد ، انتقال یافتهاند؟
کدامیک از مفاهیم کلاسیک بدون تغییر می ماند و کدامیک باید اصلاح شود؟
این سوالها و سوالهای مهم دیگر موضوعاتی هستند که در فیزیک نوین مورد بحث قرار میگیرند.
پیدایش فیزیک نوین
تا اواخر قرن نوزده قوانین حرکت نیوتن بر دنیای مکانیک حکومت میکرد و به عنوان پایههای مکانیک کلاسیک بودند. همچنین تا این زمان تبدیلات گالیله به عنوان بهترین الگو جهت تبدیل مختصات به شمار می رفت. بر اساس این تبدیلات سرعت نور مقداری ثابت میشود و با حرکت ناظر تغییر میکرد. تا اینکه آلبرت انیشتیننظریه نسبیت را ارائه داد و دنیای فیزیک را متحول ساخت. در این زمان آزمایشهای زیادی برای اندازه گیری سرعت نور انجام شد و دانشمندان به این نتیجه رسیدند که سرعت نور مستقل ار حرکت چارچوبهای مرجع مقداری ثابت است. به این ترتیب فیزیک نوین بصورت رسمی پایه ریزی شد. در حالت کلی میتوان گفت که فیزیک نوین در مورد اصول فیزیک قرن بیستم به صورت نسبتا دقیق و در عین حال در یک سطح بنیادی بحث میکند.
پایستگی جرم
برخلاف آنچه در مکانیک کلاسیک تصور میشد ، در فیزیک نوین جرم یک جسم کمیتی تغییر ناپذیر نیست ، بلکه با بالا رفتن سرعت افزایش پیدا میکند. بدین ترتیب است که وقتی سرعت یک جسم به سرعت نور (C=3X108m/s) نزدیک میشود، جرم آن به سوی بینهایت میل میکند. پس سرعت نور معرف حدی است که تجاوز از آن را نمیتوان انتظار داشت. لازم به یادآوری است که غیر از مورد سرعتهای بیشتر از 0.1 سرعت نور ، این تصحیح جرم محسوس نیست. از طرف دیگر ، قبول میکنیم که جرم و انرژی میتوانند متقابلا به یکدیگر تبدیل شوند. بدین جهت است که در فروپاشیهای اتمی چنانکه میدانیم ، انرژی قابل ملاحظه ای تولید میشود. مجموع جرمهای اجسام حاصل همیشه کمتر از جرم جسم خرد شده است. با استفاده از فرمول آلبرت انیشتین میتوان انرژی آزاد شده را محاسبه کرد.
E=mC2
بنابراین ، بجای پایستگی جرم در حالت کلاسیک ، پایستگی جرم و انرژی قرار میگیرد. به عبارت دیگر هرگاه جرم تغییر کند آن تغییر به وسیله تغییر انرژی جبران میشود. و لذا انرژی و جرم را میتوان به یکدیگر تبدیل کرد.
پایستگی زمان
برخلاف فیزیک کلاسیک ، در فیزیک نوین زمان یک کمیت ثابت و پایا نیست و بلکه به حرکت چارچوبهای مرجع بستگی دارد و با بالا رفتن سرعت طولانیتر میگویند. از این مسئله تحت عنوان پدیده اتساع زمان در فیزیک نوین یاد میشود.
T=T0/√1-(v/c)2
پدیده اتساع زمان به مسائل بسیار جالبی مانند پاردوکس دو قلوها منجر میشود. به عبارت دیگر ، اگر دو برادر دو قلو را در نظر بگیریم که در یک لحظه در روی زمین متولد میشوند ، آنگاه یکی از این دو برادر بوسیله سفینهای که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت میکند به طرف کره ماه برود ، در اینصورت بعد از گذشت مدت زمانی ، فاصله سنی که دو برادر از یکدیگر دارند متفاوت خواهد بود.
لازم به ذکر است که در حد V< زمان نسبی در فیزیک نوین به زمان مطلق در فیزیک کلاسیک تحویل میشود. در تجربههای روزمره ، اجسامی را مشاهده میکنیم که با سرعتهای خیلی کوچکتر از سرعت نور در حرکتاند. بنابراین ، اثرهای نسبیتی برجستهای که بوسیله تبدیلات لورنتس جسم میشوند ، به آسمانی قابل درک نیستند. این پدیده ها اغلب در واپاشیهای پرتوزا اعمال میشوند.
پایستگی طول
در فیزیک نوین فضا نیز مطلق بودن خود را از دست داده و به یک کمیت نسبی تبدیل میشود که به سرعت ناظرها بستگی دارد. این پدیده نیز به عنوان انقباض فضا معروف است. رابطهای که انقباض فضا بر حسب آن بیان میشود ، به صورت زیر است.
L=L0x√1-(v/c)2
بر اساس رابطه فوق اگر سرعت افزایش پیدا کند ، طول کوتاهتر میشود.
جرم فوتون
ملاحظه کردیم که در فیزیک نوین جرم بر اساس رابطه m=m0/√1-(v/c)2 تغییر میکند. بنابراین در مورد فوتون که دارای سرعت C میباشد ، مقدار بینهایت برای جرم فوتون حاصل میگردد. برای احتزار از این مسئله جرم سکون فوتون (m0) را برای صفر فرض میشود.
پایستگی تکانه
میدانیم که در فیزیک کلاسیک تکانه بر حسب رابطه P=mv بیان میشود. از طرف دیگر گفتیم که جرم پایسته نبوده و بسته به سرعت ناظرها تغییر میکند. بنابراین تکانه که یک کمیت پایسته در فیزیک کلاسیک است ، پایستگی خود را از دست میدهد. همچنین دیدیم که طبق رابطه آلبرت انیشتین تغییر در جرم با تغییر در انرژی جبران میشود. بنابراین ، بجای کمیت پایسته تکانه فیزیک کلاسیک ، در فیزیک نوین کمیت دیگری بنام اندازه حرکت-انرژی معرفی میشود. این کمیت همواره مقداری پایسته خواهد بود که براساس رابطه زیر بیان می شود.
E2=E20+(pc)2
معادله فوق یک رابطه اساسی در دینامیک نسبیتی میباشد. چون در فضای سه بعدی اندازه حرکت (تکانه) دارای سه مولفه است. رابطه فوق به عنوان چهار بردار اندازه حرکت – انرژی معروف است.
چهار بردار فضا-زمان
ملاحظه کردیم که در فیزیک نوین رابطه پایسته جدیدی به نام اندازه حرکت-انرژی حاصل شد. همچنین بجای پایستگی جداگانه فضایی و پایستگی زمانی فیزیک کلاسیک ، در فیزیک نوین زمان و فضا به یکدیگر وابسته گشته و یک کمیت پایسته به عنوان چهار بردار فضا-زمان بوجود میآید.
سخن آخر
آنچه اشاره شد در واقع مفاهیم اولیهای هستند که برای ورود به فیزیک نوین لازم است. یعنی باید ابتدا در نگرش کلاسیکی خود تغییراتی اعمال کنیم و سپس وارد فیزیک نوین شویم. بعد از اینکه خود را به این اطلاعات اولیه تجهیز کردیم ، به راحتی میتوانیم پدیدههایی چون پدیده فوتوالکتریک ، اثر کامپتون ، تولیدزوج و نابودی زوج ، تولید اشعه ایکس و موارد دیگر را به راحتی تغییر کنیم.
مسئله دیگری که در فیزیک نوین مورد مطالعه قرار می گیرد ، مطالعه ساختار اتمی مواد ، برهمکنش فوتون با ماده و واکنش های هستهای با استفاده از مفاهیم اولیه فیزیک نوین
در این آتشفشان به علت گرانروی زیاد گدازه دهانه دودکش بسته میشود. و با بالا رفتن فشار گدازهها در زیر مواد قبلی باعث میگردد که به حالت انفجار دهانه کنده شده و به قطعات ریز تبدیل شده تولید ابرهایی ضخیم و وسیعی از خاکستر میکند که در هوا پراکنده شده و سپس رسوب میکنند. این گدازهها شکلی به حالت مخروط ساده را ایجاد میکنند. این نوع مخروط آتشفشانها اغلب دارای دو شیب یکی به طرف دهانه و یکی به طرف خارج است.
نوع ولکانو
ب) آتشفشان سپری (هاوایی) :
در این آتشفشان فوران شدید نمیباشد. آتشفشان به شکل مسطح است. گدازه بازالتی است و از سیالیت زیادی برخوردار است. دهانه در این نوع روی دامنه کوه قرار دارد.
آتشفشان سپری
ج) آتشفشان استرومبولی :
آتشفشانی منظم است ارتفاع آن زیاد و شیب تندی دارد. به سبب داشتن گدازهای نسبتاً لزج ممکن است که بر اثر بسته شدن دهانه آن انفجار تولید کند. این نوع آتشفشان خاکستر ندارد ولی به مقدار زیاد بمب و قطعات جامد دارد.
در هنگام انفجار تولید ابرهای سبک وزن میکند. سیالیت گدازه در این نوع از نوع هاوایی کمتر است.
نوع استرومبولی
د) آتشفشان نوع وزوو :
در این نوع آتشفشان به سبب لزجی فراوان گدازه منجر به بسته شدن دودکش شده و سپس در اثر فشار گازهای زیرین که به سمت بالا وارد میشود مخروط بلندی تشکیل میشود که به نام گنبد یا سوزن خوانده میشود.
جنس گدازه در این نوع آتشفشان آندزیتی است که به مراتب گرانروی بالاتری نسبت به بازالت دارد. در این آتشفشان ابرهای سوزان تولید شده بیشتر موازی سطح زمین پراکنده میشوند و نه به صورت قائم.
آتشفشان نوع وزوو
تفرا :
هر نهشته پیروکلاستیک که سنگ نشده باشد و معمولاً بر اساس نوع و اندازه قطعاتی که دارد مشخص میشود.
تفرا
آتشفشان نوع سیندر:
این نوع آتشفشان هنگامی به وجود میآید که تفرا فوران میکند از دودکش بیرون میآید و در اطراف دودکش نهشته میشود. این تفراهای جمع شده که معمولاً سیندر نامیده میشود، تشکیل کوهی به شکل مخروط را میدهند.
پایه و اساس رشته فوتونیک بر روی دو مبحث الکترونیک و فتو نیک بر می گردد و به استفاده مدارات فوتونی (مداراتی که به جای الکترون از فوتون استفاده می شود) در وسایل الکترونیکی مانند رادارها ، فیبرهای نوری و … توجه دارد. فوتونیک در ایران رشته تقریبا نوپایی است.
در این علم آنچه نقش اساسی را بر عهده دارد بر هم کنش نور (فوتون) و ماده است در حالی که در علم الکترونیک نقش اصلی بر عهده ی برهم کنش الکترون و ماده است. لذا با توجه به اینکه فوتون از نظر بر هم کنش با ماده هزاران برتری نسبت به برهم کنش الکترون با ماده دارد هر روزه شاهد نشانه های این برتری در عرصه ی فناوری های نوین هستیم، به طوری که با رونق علم فوتونیک در اوایل دهه ی ۱۹۸۰، رفته رفته سهم علم الکترونیک در فناوری و زندگی ما کاهش می یابد. لیزر، فیبر نوری، نیمه هادیها و نانو فوتونیک از جمله مباحث مطرح در این رشته است.
از جمله موضوعات مطرح در این رشته می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساخت، توسعه و مطالعات بر روی لیزرهای مختلف با طول موج و توان های متفاوت
- بکارگیری لیزرهای ساخته شده و خریداری شده در طرح های مختلف.
- مطالعه و توسعه پایه ای در اپتیک کوانتومی مطالعه و توسعه فیزیک نیمه هادی در جهت مطالعه انواع لیزرهای نیمه هادی و ساخت آنها
- مطالعه برروی آشکار سازهای نیمه هادی
- مطالعه و ساخت فیبرنوری و بررسی کاربردهای فیبر در جهت رفع مشکلات مخابراتی کشور
- مطالعه و پژوهش در زمینه نانوفوتونیک به منظور رسیدن به تکنولوژی قطعات دیجیتالی فوتونی و نهایتاً پردازنده های فوتونیکی
دروس امتحانی آزمون کارشناسی ارشد این رشته زبان عمومی و تخصصی، الکترومغناطیس، مکانیک کوانتومی، الکترونیک و فیزیک مدرن هر یک با ضریب 1 می باشد. داوطلبان این رشته بیشتر دارای مدرک کارشناسی فیزیک و بعضاًَ از رشته برق می باشند. نکته جالب توجه در آزمون این رشته، درصد پایین رتبه های برتر این رشته در درس الکترونیک است که باید مورد توجه علاقه مندان این رشته قرار گیرد زیرا همانطور که می دانید نمرات بالا در دروسی که دیگران نمره پایینی دارند تاثیر زیادی در افزایش نمره کل دارد.
دانشگاه آزاد اسلامی تاکنون در این رشته پذیرش نداشته است و پذیرش دانشگاه های دولتی نیز به این شرح است: دانشگاههای شهید بهشتی (20 نفر)، کرمان(3نفر)، علم و صنعت(6نفر)، گیلان(7نفر)، سمنان(5نفر) و مرکز علوم و تکنولوژی کرمان (6 نفر). از این تعداد 36 نفر در دوره های روزانه و 11 نفر نیز به صورت شبانه پذیرش می شوند.
