ایروپدیا | هوافضای جوان

کمربند سیارک‌ها

کمربند سیارک‌ها

کمربند سیارکی بین مدار مریخ و مشتری قرار گرفته است. در این کمربند تعداد زیادی سیارک با ابعاد مختلف به دور خورشید می‌گردند. شکل زیر به شما کمک می‌کند که دید بهتری نسبت به مکان قرار گیری این کمربند پیدا کنید. البته ممکن است با توجه به این شکل فکر کنید که سیارک‌ها خیلی بهم نزدیک هستند، اما باید بدانید که فاصله آن‌ها با یکدیگر حدودا ۱ تا ۳ کیلومتر است به عبارت دیگر اگر روی یکی از این سیارک‌ها بایستید، نزدیک‌ترین جرم به شما به سختی دیده خواهد شد.

This image depicts the two areas where most of the asteroids in the Solar System are found: the asteroid belt between Mars and Jupiter, and the trojans, two groups of asteroids moving ahead of and following Jupiter in its orbit around the Sun. The binary asteroid 288P is part of the asteroid belt.

همانطور که گفته شد، ابعاد سیارک‌های موجود در کمربند سیارکی متنوع است. حدودا تعداد ۱.۱ تا ۱.۹ میلیون سیارک قطری بزرگتر از یک کیلومتر دارند و میلیون‌ها سیارک کوچک‌تر نیز در این کمربند وجود دارد که ابعاد بعضی از آن‌ها در حد سنگریزه است.

مثل بسیاری از موضوعات ستاره‌شناسی، این بار هم مهندسین هوافضا به ستاره شناسان کمک کردند تا اطلاعات بیشتری در مورد کمربند سیارکی به دست آورند. برای مثال فضاپیمای گالیله با مخابره عکسی به زمین نشان داد که سیارک‌ها می‌توانند قمر داشته باشند! شکل زیر یکی از این سیارک‌ها را نشان می‌دهد.

converted PNM fileشاید باور این موضوع سخت باشد، اما با توجه به اینکه سیارک‌ها از فلزات کمیابی مانند تیتانیوم، نیکل و … و همچنین آب تشکیل شده‌اند، بشر به فکر استخراج این مواد از سیارک‌ها افتاد، و از سال ۲۰۱۳ تعدادی شرکت مرتبط با این موضوع برنامه‌های خود را برای عملیاتی کردن این کار اعلام کردند. البته مهم‌ترین نکته برای عملیاتی شدن این ایده کاهش هزینه سفرهای فضایی است تا استخراج فلزات از سیارک‌ها مقرون به صرفه باشد.

منابع:

nasa.gov

space-fact.com

 

ضربه ویژه

کمیتی که قراره در ادامه معرفی کنیم یعنی ضربه مخصوص، معیاری برای اندازه گیری عملکرد موتور موشک می‌باشد. به طور خاص، میشه گفت که ضربه مخصوص بیان­گر تغییرات مومنتوم بر جرم پیشران راکت هست. به بیان ساده، ضربه مخصوص به ما نشون میده که همان طور که سوخت در موتور سوزانده می شود چقدر نیروی تراست به دست می‌آید. با درنظر گرفتن راکت زیر

sch-r

ضربه مخصوص به صورت زیر تعریف می شه:

ضربه مخصوص=نیروی تراست برحسب نیوتن/(دبی جرمی پیشران برحسب کیلوگرم بر ثانیه)*(شتاب جاذبه در سطح دریا برحسب متر بر مجذور ثانیه)

ضربه مخصوص بر حسب ثانیه بیان می‌شود. وقتی که تراست و نرخ جریان در زمان سوزشِ پیشران ثابت باقی بمونه، ضربه مخصوص برابر است با مدت زمانی که موتور راکت می‌تونه تراستی برابر با وزن پیشران مصرف شده تولید بکنه.

برای یک موتور راکت ضربه مخصوص در سطح زمین و در خلا مقادیر متفاوتی داره. علت آن این است که در محاسبه تراست فشار محیط تاثیر گذار است. پس مهمه که گفته بشه ضربه مخصوص در سطح دریا اندازه گیری شده یا در خلا.

بعضی­ها ممکنه که اشتباها نیروی تراست و ضربه مخصوص را یکی بدونن در حال که این دو مفهوم، کاملا متفاوت هستند. تراست در واقع قدرت موتور رو نشون می­ده. برای اینکه راکت بتونه از سکوی پرتاب بلند بشه و بعد از اون وارد مدار مدنظر بشه به مقدار زیادی نیروی تراست نیاز هست. برای این که بشه با حداقل میزان سوخت به مدار مورد نظر رسید از موتورهایی با ضربه مخصوص بالا استفاده میشه.

سرعت راکت به میزان تراست بستگی داره (و تراست به میزان جرم و سرعت پیشران در هنگام خروجی از نازل راکت بستگی داره). هر چقدر که سرعت پیشران تخلیه شده بیشتر باشه تراست تولیدی بیشتر می‌شود.

حالا تعریف کمیتی به اسم ضربه مخصوص چه فایده‌ای داره؟ در زیر چند مورد استفاده از ضربه مخصوص آورده شده:

  • اگر جریان وزنی خروجی از موتور راکت را بدونیم به راحتی می‌شه گفت که موتور راکت چقدر تراست به ما میده.
  • شاخصی از عملکرد موتور هست. دو موتور مختلف که ضربه مخصوص متفاوتی دارند رو در نظر بگیرید. موتوری که ضربه مخصوص بالاتری داره بهینه‌تر است چرا که برای میزان مشخصی از پیشران، می­‌تونه تراست بیشتری تولید بکنه.
  • تحلیل‌­های ریاضیِ ترمودینامیکِ راکت رو راحت تر می­کنه و روش ساده‌ای به منظور تعیین اندازه موتور در حین آنالیزهای اولیه به ما ارائه می‌ده.

 

دسته بندی موتورها: ۱. از نظر وابستگی به هوا

به طور کلی موتورهایی که در وسایل پرنده استفاده می‌شوند به دو دسته قابل تقسیم‌اند: موتورهای هواتنفسی و موتورهای غیر هواتنفسی. این دسته بندی یکی از اصلی‌ترین دسته‌بندی‌های موتورهای هواییه و مبنای کار هرکدام از دو دسته با دسته دیگر کاملاً متفاوته. موتورهای غیرهواتنفسی موتورهایی هستند که برای اینکه ازشون استفاده کنیم هیچ نیازی نیست که در محیطی پر از هوا باشیم. قطعاً با همین تعریف اولین چیزی که به ذهنتون رسید اینه که از این موتورها می‌تونیم در فضا و خارج از جو زمین هم استفاده کنیم. نمونه‌های مختلفی از موتورهای غیرهواتنفسی وجود داره مثل تراسترهای یونی، تراسترهای گاز سرد و… اما معروف‌ترین نمونه از موتورهای غیرهواتنفسی موتورهای راکتی هستند. موتورهای راکتی همون موتورهایی هستند که در اکثر موشک های بالستیک و ماهواره‌برها استفاده می‌شوند. شکل زیر نحوه کار یک موتور راکتی سوخت مایع رو نمایش میده که در اون دو مایع مختلف وارد محفظه احتراق شده و در اینجا با هم واکنش می‌دهند و این واکنش در نهایت به وسیله نازل و به صورتی که در درس‌های آینده می‌بینیم، منجر به ایجاد نیروی جلوبرنده میشه.
4liquid-rocket-engine

ادامه نوشته

سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS)

جی پی اس نام یک سیستم موقعی یابی جهانیست (GPS) که با استفاده از منظومه‌ای متشکل از ۲۴ ماهواره به تمام نقاط سطح کره زمین، به طور ۲۴ ساعته، سرویس میدهد. این سیستم از تعدادی ماهواره در مدار زمین، تعدادی ایستگاه کنترلی زمینی و در نهایت تعداد زیادی کاربر مجهز به دستگاه گیرنده خاص برای امواج ماهواره تشکیل می شود.

ادامه نوشته

پرواز گروهی ماهواره‌ها

پرواز گروهی ماهواره‌ها

تا کنون بشر راه درازی را برای انجام پروژه‌های بزرگ در فضا توسط ماهواره­‌های بزرگ و پیچیده پشت سر گذاشته است. که حاصل آن تلسکوپ­‌های بزرگ و پیشرفته، ماهواره­‌های سنجش از دور، مخابراتی و ایستگاه­‌های فضایی حامل انسان می­‌باشد. یک رویکرد دیگر برای ورود به عرصه فضا برای انجام ماموریت­‌های فضایی به کارگیری گروهی از ماهواره­‌های کوچکتر و ساده است که در یک ساختار و هماهنگ با هم ماموریت را به انجام می­‌رسانند.

ادامه نوشته

سازه

سازه

در یک تعریف ساده، هر چیز یا حجمی که حضور فیزیکی داره، برای اینکه استحکام کافی داشته باشه از یک سازه داخلی یا خارجی استفاده می‌کنه. خب شاید بپرسید این یعنی چی؟ برای پاسخ باید بگیم همین ساختمونی که داخلش نشستیم از یک اسکلت یا همون سازه داخلی تشکیل شده. بنابراین این سازه باید بتونه استحکام کافی در تحمل وزن‌ها و نیروهای مختلف رو داشته باشه. همچین باید بتونه نیروهای قوی و ناگهانی مثل زلزله یا بادهای مختلف رو تحمل کنه. بنابراین تمامی محصولات مهندسی مثل هواپیما، هلیکوپتر، ماشین، قطار، کشتی و … همگی دارای سازه‌های مختلف اسکلتی مثل تیرهایی با شکل‌های مختلف و بخش‌های غیر اسکلتی مثل بدنه و دیواره هستند.

ادامه نوشته

مخازن تحت فشار

مخازن تحت فشار از سازه‌های مهم در دنیای مهندسی مکانیک هستند. مهمترین کاربرد این مخزن‌ها در هوافضا، مربوط به مخازن ذخیره سوخت در موشک‌های سوخت جامد و سوخت مایع است. همونطور که از اسم این سازه‌های مهم پیداست، وظیفه تحمل فشارهای بسیار زیاد رو برعهده دارند و تحت تنش‌های اصطلاحا حلقه‌ای و طولی بزرگی قرار دارند. یعنی در همه جهت به آنها نیرو وارد می‌شه، هم در طول مخزن و هم در حلقه یا محیط مخزن. اگرچه مخازن موشک‌های سوخت مایع نسبت به سوخت جامدها تحت فشارهای بالا قرار ندارند اما قسمت محفظه احتراقشون که سوخت و اکسید کننده در اونجا باهم محترق می‌شوند تحت فشارهای خیلی بالا قرار دارند. بنابراین مهندس‌های سازه باید با دقت خیلی زیادی این مخزن‌ها رو طراحی کنند چون هرگونه اشکال هر چند کوچک می‌تونه باعث انفجار مخزن بشه و حادثه‌های زیادی هم به همین دلیل برای موشک‌های نظامی و غیر نظامی در هنگام تست‌ها و حتی در حین پرتاب‌های عملیاتی پیش اومده.

ادامه نوشته

دستگاه‌های سی ان سی

انسان از ابتدای شناخت محیط اطرافش و نیازهایی که در پی اون به وجود اومده همیشه سعی کرده با استفاده از روش‌های مختلف ابزارهای مورد نیاز زندگی خودش و اجتماعش رو بسازه و تولید کنه. راحتی ساخت، دقت ساخت، سرعت ساخت و خیلی از پارامترهای دیگه در کنار پیشرفت تکنولوژی‌های مختلف علوم پایه و مهندسی، در طی سالیان خیلی زیاد باعث معرفی تدریجی روش‌ها، ابزارها و دستگاه‌های جدید ساخت شده. دستگاه‌هایی که خیلی‌هاشون مدیون حضور کامپیوترها هستند. یکی از این دستگاه‌های بسیار کاربردی که قصد داریم در مورش صحبت کنیم، دستگاه‌های سی ان سی است. شاید اسم این دستگاه به گوشتون خورده باشه اما عملکرد و نحوه کار این دستگاه مطمئنا براتون جالبه. دستگاه‌هایی که بخش زیادی از قطعات وسایل مهندسی از جمله هواپیماها، بالگردها و هر وسیله‌ای که به فکرتون می‌رسه رو به‌راحتی، با دقت و سرعت زیادی می‌سازه.

ادامه نوشته

لود فکتور یا ضریب بار

ضریب بار پارامتری مهم در مهندسی هوافضاست و هنگام طراحی هواپیما یا هر وسیله پرنده‌ی دیگه‌ای، مهندس‌ها باید حسابی بهش توجه کنند و محاسبه‌اش کنند. این پارامتر برای مهندس‌های سازه اهمیت بیشتری داره. عدم توجه به این پارامتر می‌تونه حادثه‌ای بزرگ رو به وجود بیاره. با ما همراه باشید تا در مورد لود فکتور بیشتر بدونید.

ادامه نوشته

صفحه 1 از 712345...قبلی »