چرا فضاپیماها فقط در آب فرود می‌آیند؟

آب ویسکوزیته (گِران‌رَوی) نسبتا پایینی دارد؛ یعنی در شرایطی که تحت فشار باشد، به‌سرعت تغییر شکل می‌دهد. از سوی دیگر، چگالی آن بسیار کمتر از سنگ سخت است. این دو ویژگی باعث می‌شود که آب برای فرود فضاپیما گزینه‌ای مطلوب باشد.

کد خبر: ۷۱۷۸۷۶

تاریخ: ۱۸ تير ۱۴۰۳ - ۱۹:۱۶

به گزارش ایران اکونومیست، به نقل از خراسان، بسیاری از ما تصاویر فرود فضاپیماها در آب، با چتری بالای آن و همچنین خارج شدن فضانوردان از کپسول فضایی را دیده‌ایم. فرود کپسول‌های فضایی روی آب یا اصطلاحا آب‌فرود، تاریخ پرفرازونشیبی داشته است. اما چرا همیشه فضاپیماها داخل آب می‌روند؟

غلبه بر انرژی جنبشی زیاد

فناوری و روش مهندسی آب‌فرود همچنان با گذشت چند دهه از آغاز عصر فضا یکی از رایج‌ترین روش‌های بازگشت فضانوردان به زمین است. در واقع پیش از این که یک فضاپیما بتواند یک فرود امن انجام دهد، به کاهش سرعت نیاز دارد. فضاپیماها در حالی که به سمت زمین بازمی‌گردند، انرژی جنبشی زیادی دارند. اصطکاک بدنه فضاپیما با جو در برابر حرکت مقاومت ایجاد می‌کند و این سرعت فضاپیما را کاهش می‌دهد. در عین حال اصطکاک، انرژی جنبشی فضاپیما را به انرژی حرارتی، یا گرما تبدیل می‌کند.

دلیل استفاده از چتر

از این رو با توجه به سرعت بسیار زیاد فضاپیماها هنگام ورود به جو زمین، آن‌چه مهم این است که فضاپیما بتواند این دماهای بالا در حد ۱۵۰۰ تا ۱۷۰۰ درجه سانتی‌گراد را تحمل کند. در عین حال، کاهش سرعت فضاپیما به‌سادگی ممکن نیست و نمی‌توان فضاپیما را در این حین به‌سرعتی ایمن رساند تا بتواند به‌سادگی روی زمین فرود بیاید. بنابراین، مهندسان به روش‌های دیگری متوسل می‌شوند که بتوانند فرود فضاپیما را ممکن کنند. استفاده از چترهای بزرگ فرود که معمولا رنگ‌های روشن مانند نارنجی دارند تا به‌راحتی قابل مشاهده باشند، از جمله این روش‌هاست.

مراحل فرود

فضاپیماها برای فرود موفق از چند مرحله چتر فرود استفاده می‌کنند؛ اولین آن‌ها زمانی باز می‌شود که سرعت فضاپیما به کمتر از ۷۰۰ متر بر ثانیه رسیده باشد. با این حال این سرعت هنوز هم به‌قدری زیاد است که نمی‌توان انتظار داشت فضاپیما با این سرعت روی سطح سختی مانند زمین فرود بیایند. از نظر مهندسی، فضاپیما باید جایی فرود بیاید که شوک برخورد را جذب کند. از این رو محققان خیلی زود متوجه شدند که آب یک ضربه‌گیر عالی است و به این ترتیب، دانش و فناوری آب‌فرود متولد شد.

اما چرا آب؟

آب ویسکوزیته (گِران‌رَوی) نسبتا پایینی دارد؛ یعنی در شرایطی که تحت فشار باشد، به‌سرعت تغییر شکل می‌دهد. از سوی دیگر، چگالی آن بسیار کمتر از سنگ سخت است. این دو ویژگی باعث می‌شود که آب برای فرود فضاپیما گزینه‌ای مطلوب باشد. دلیل اصلی دیگری که آب را به یک گزینه خوب برای فرود فضاپیماها تبدیل می‌کند، این است که ۷۰ درصد سطح سیاره ما پوشیده از آب است، بنابراین احتمال این که فضاپیما به آب بیفتد، بیشتر از آن است که به زمین برخورد کند. مدل‌ها و الگوهای فرود در آب و فناوری پشت آن در طول تاریخ تغییرات بسیاری را یافته است. در سال ۱۹۶۱، ایالات متحده نخستین فرودهای آبی سرنشین‌دار در تاریخ را انجام داد که در آن کپسول‌ها شکلی تقریبا مخروطی داشتند و با قاعده خود به سمت آب می‌افتادند و فضانورد داخل آن نیز روبه‌بالا نشسته بود. افزون بر اینکه روش‌هایی برای کاهش دمای بدنه وجود داشت، روشی نیز طراحی شده بود که در سرعت به قدر کافی پایین، چترهای فرود آن باز شوند. فرود در آب با سرعت حدود ۲۴ متر بر ثانیه رخ می‌دهد که برای یک فرود نرم، سرعت کمی نیست. اما به‌ قدر کافی کند است تا کپسول بتواند به اقیانوس برخورد کند و شوک ناشی از برخورد را جذب کند، بدون این که ساختار خود کپسول، محموله یا فضانوردان داخل آن آسیب ببیند.

روشی که قدیمی نمی‌شود

فناوری‌های جدید برای استفاده مجدد از موشک‌ها به شرکت‌های خصوصی امکان می‌دهد تا میلیون‌ها دلار در زیرساخت‌هایشان صرفه‌جویی کنند و هزینه‌های ماموریت‌های فضایی را کاهش دهند. از این رو، پرتاب‌های فضایی بیشتر به معنی دانش و تجربه بیشتر و توسعه این فناوری در گذر زمان است. به بیان دیگر آب‌فرود در زمان ما همچنان رایج‌ترین روش ورود فضاپیماها به اتمسفر زمین محسوب می‌شود و از آن جا که این روش پس از گذشت دهه‌ها، کارآمدی خود را نشان داده است، احتمالا به روشی پایدار و پرکاربرد در صنایع فضایی آینده تبدیل خواهد شد.