فضا و سرعت با مثال مسابقه ای

مسابقه‌ی لاک‌پشت و سفینه‌ی فضایی- قسمت اول

فرض کنید می‌خواهید با اتومبیل به مسافرتی طولانی بروید و در طول سفر امکان توقفی ندارید. چه می‌کنید؟ اولین چیزی که به ذهن می‌رسد، همراه داشتن مقدار زیادی آذوقه است. اتومبیل شما هم به سوخت کافی احتیاج دارد. حالا فرض کنید به دلایلی اصلا قرار نیست خودتان سوار اتومبیل بشوید و می‌خواهید آن را بدون راننده به یک سفر طولانی مدت بفرستید. اولین مشکل، کنترل آن است. اتومبیل باید خود به خود حرکت کند و مسیرش را بیابد و با مشکلات غیر عادی مثل یک درخت شکسته در وسط جاده مواجه بشود! از طرفی سوخت آن محدود باشد و سفر ناتمام بماند. حالا اگر این مسافت، بسیار بسیار طولانی باشد (طولانی‌ترین مسیری را که می‌توانید تصور کنید) نمی‌توانید که صدها تانکر سوخت به آن ببندید چون که دیگر نمی‌تواند حرکت کند! پس چه کار باید کرد؟ از طرفی سرعت حرکت هم باید متناسب با مسافتی باشد که قرار است پیموده شود. در غیر این صورت مثل لاک پشتی است که بخواهد دور دنیا سفر کند. احتمالا قبل از رسیدن به مقصد می‌میرد. بنابراین سرعت اتومبیل باید تا حد امکان زیاد باشد. به همه‌ی این مشکلات این را هم اضافه کنید که اصلا جاده را نمی شناسید و از پیچ و خم آن و حوادث احتمالی موجود در مسیر، اطلاع درستی ندارید. شاید عده‌ای از شما بگویید که اصلا چنین سفر پر خطری را انجام نمی‌دهید. ولی آیا چیزی می‌تواند مانع میل فراوان ما انسان‌ها به درک ناشناخته‌ها بشود؟   تلسکوپ فضایی هابل، یکی از مشهورتریین سفینه‌های فضایی که به رشد علم بشری خدمت فراوانی کرده است. کشتی‌های فضایی و یا همان سفینه‌ها که بشر برای کشف فضای ناشناخته، به خارج از جو زمین می‌فرستد، همیشه با چنین مشکلاتی مواجه بوده‌اند. مهمترین موضوع آن است که سفینه‌های فضایی، مانند هر سیستمی، برای ادامه‌ی کار خود به منبع دائمی انرژی نیاز دارند. نبودن انرژی، حتی برای یک ثانیه، به قطع شدن فعالیت‌ها و حتی نابودی آن‌ها منجر می‌شود. بشر، از زمان‌های بسیار دور می‌دانست که خورشید منبع تمام انرژی‌های روی زمین است و در فضا هم می‌توان از آن استفاده کرد، ولی مشکل اساسی، تبدیل این انرژی به نوعی قابل استفاده، برای سفینه‌ها بود، که آن هم با ساخت باتری‌های خورشیدی رفع شد. این فکر، در ابتدا ساده می‌آید، ولی باید بدانید که تکنولوژی ساخت این باتری‌ها بسیار پیچیده است. آن‌ها باید از موادی ساخته شوند که در مقابل شرایط سخت دمایی (بسیار گرم و بسیار سرد) مقاومت کنند. در ضمن سبک هم باشند، در این حد که اگر وزن سفینه به اندازه‌ی مشت شما باشد، صفحه‌های خورشیدی مثل ورق کاغذی باشد که روی آن را می‌پوشاند. مساله‌ی بعدی، راه کنترل سفینه است تا که بتواند مسیر و مکانش را به درستی پیدا کند. در ضمن همیشه باید نوع قرار گفتن سفینه بررسی بشود. تصور کنید که اگر صفحه‌های خورشیدی آن به سمت زمین و آنتن‌های فرستنده‌اش به سمت خورشید باشد، چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ یکی دیگر از مشکلات، ماده‌ای است که سفینه از آن ساخته می‌شود. فرض کنید می‌خواهید باری را با یک کیف دستی نایلونی حمل کنید. اگر بار از یک حدی سنگین‌تر بشود، کیف پاره می‌شود. برای وزن‌های بیشتر می‌توان از کیفی نایلونی و کلفت‌تر استفاده کرد، ولی هیچ نایلونی در برابر یک بار 100 کیلویی مقاوم نیست. البته برای این کار می‌شود از مواد بهتری استفاده کرد، مثل یک کیف پارچه‌ای ضخیم، چوبی و یا حتی جعبه ای فلزی، ولی اگر باری داشته باشید که هیچ یک از این مواد نتواند وزن آن را تحمل کند، چه می‌کنید؟ سفینه‌ی فضایی روسی سایوز، سنگین‌ترین سفینه‌ی ساخته شده علاوه بر این، بدنه‌ی سفینه در معرض تغییرات شدید دما قرار دارد و ممکن است پی در پی بسیار گرم و یا بسیار سرد شود. ساختن چنین ماده‌ی سختی مانند درست کردن یک لباس بسیار مقاوم است که بتواند شما را در زمستان، گرم و در تابستان، خنک نگه دارد! حتی اگر بتوانیم تا این مرحله پیش برویم و سفینه‌ای بسیار مقاوم، با قابلیت کنترل کافی و منبع انرژی مطمئن بسازیم، نکته‌ی بعدی آن است که سفینه را به مدار زمین یا به موقعیت خاصی در فضا و یا حتی بر روی سیاره‌ای بفرستیم. هیچ می‌دانید که آن را چه گونه می‌توانید پرتاب کنید، چه وقت، به کجا، در چه جهتی و با چه سرعتی؟ پرتاب سفینه‌های فضایی به سمت سیاره‌های مختلف، مانند شوت کردن توپ به سمت دروازه است، با این تفاوت که هم شما و هم دروازه با سرعت سرسام‌آوری به دور خود می‌چرخید.