علم و فناوری

شبیه‌ساز “بی‌وزنی” زمینه‌ساز پیشرفت‌های فضایی

همانطور که بشر به جستجوی جهان می‌پردازد، محیط کم‌جاذبه‌ی فضا چالش‌های غیرمعمولی برای دانشمندان و مهندسان به وجود می‌آورد.

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، دانشکده مهندسی “FAMU-FSU” و آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی بالا در دانشگاه ایالتی فلوریدا، ابزاری جدید برای مقابله با این چالش‌ها طراحی کرده‌اند. یک شبیه‌ساز “بی‌وزنی” که می‌تواند زمینه‌ساز پیشرفت‌ در تحقیقات مرتبط با فضا و سکونت در آن باشد.
طرح جدید آن‌ها برای ساخت یک شبیه‌ساز شرایط “بی‌وزنی” که مبتنی بر تعلیق مغناطیسی است می‌تواند منطقه‌ای با گرانش کم با اندازه‌ای حدود هزار برابر بزرگ‌تر از شبیه‌سازهای موجود ایجاد کند.
نتیجه تحقیقات آنها در مجله‌ی “npj Microgravity” منتشر شده است.
“وی گو”(Wei Guo)، دانشمند اصلی این تحقیقات می‌گوید: بی وزنی تاثیر زیادی بر عملکرد سیستم‌های زیستی می‌گذارد و همچنین بسیاری از فرایندهای فیزیکی از دینامیک و انتقال حرارت سیالات گرفته تا رشد و خودسازماندهی مواد را تحت تاثیر قرار می‌دهد. با این حال آزمایش‌ در پروازهای فضایی به طور معمول به دلیل هزینه بالا و کم بودن حجم محموله قابل حمل با محدودیت‌هایی روبرو است. بنابراین ساخت یک شبیه‌ساز زمینی اهمیت زیادی دارد.
شبیه‌سازهایی که در حال حاضر موجود هستند مانند “برج سقوط”(drop towers) و “هواپیمای سهمی‌وار”(parabolic aircraft) از سقوط آزاد برای ایجاد شرایط بی‌وزنی استفاده می‌کنند. اما این تجهیزات به طور معمول برای مدتی کوتاه (چندین ثانیه تا چندین دقیقه) شرایط بی‌وزنی را به وجود می‌آورند و به همین دلیل برای آزمایش‌هایی که به زمان طولانی‌تری نیاز دارند، نامناسب هستند. از طرف دیگر شبیه‌ساز مبتنی بر تعلیق مزایای منحصربه‌فردی دارد. برای مثال هزینه آن کم، دسترسی به آن آسان و جاذبه آن قابل تنظیم است و زمان نامحدودی برای انجام آزمایش فراهم می‌کند.
اما این شبیه‌ساز تنها قادر به ایجاد بی وزنی در فضای کوچکی است. زمانی که یک شبیه‌ساز معمولی شرایطی را که در آن گرانش یک صدم گرانش زمین است ایجاد می‌کند،  اندازه آن تنها چند میکرولیتر است که برای تحقیقات فضایی کاربردی بسیار کوچک است.
محققان برای افزایش اندازه حجم کاربردی این شبیه‌ساز به آهن‌ربایی نیاز داشتند که نیروی تعلیق یکنواختی ایجاد کند و نیروی گرانش را در حجم بیشتر به وجود بیاورد. آنها دریافتند که برای رسیدن به این هدف می‌توان از یک آهن‌ربای ابررسانا ترکیب شده با سیم‌پیچ مکسول(Maxwell coil) استفاده کرد. سیم‌پیج مکسول، یک سیم‌پیچ ساخته شده توسط “جیمز کلارک مکسول” در سال ۱۸۰۰ است.

“حمید سناوندی”، یکی از نویسندگان این مقاله و دانشجوی دکتری می‌گوید: بررسی‌های ما نشان می‌دهد که با استفاده از سیم‌پیچ فشرده با قطر تنها هشت سانتی‌متر می‌توان به حجم کاربردی چهار هزار میکرولیتر دست یافت. هنگامی که جریان در این شبیه‌ساز برای شبیه‌سازی جاذبه مریخ کاهش یافت، حجم کاربردی آن تا ۲۰ هزار میکرولیتر یا حدود ۲۰ سانتی‌متر مکعب افزایش یافت.
محققان همچنین نشان دادند که می‌توان این شبیه‌ساز را با استفاده از مواد ابررسانا با دمای بالا ساخت تا با حداقل انرژی کار کند.
این تحقیقات می‌تواند به آماده شدن برای ماموریت‌های فضایی آینده و سکونت طولانی مدت در ماه و مریخ کمک کند.
“گو” میگوید: وقتی این شبیه‌ساز برای ساخت گرانش محیط‌هایی مثل ماه و مریخ مورد استفاده قرار بگیرد می‌تواند فضایی کاربردی ایجاد کند که اندازه‌ی آن به قدری بزرگ است که می‌تواند گیاهان کوچک را در خود جای دهد و ابزاری مناسب برای تحقیقات پزشکی و زیست‌شناسی باشد.
انتهای پیام

منبع : ایسنا