up
Search      menu
اقلیم و هواشناسی :: مقاله تامين فشار جو PDF
QR code - تامين فشار جو

تامين فشار جو

پوشاک ۲۲ ميليون دلاري

سازمان هوانوردي و فضانوردي امريکا (ناسا) به تازگي براي طراحي، ساخت و توليد لباس هاي فضايي جديد قراردادي را با يک شرکت بين المللي منعقد کرده است. فضانوردان از اين لباس جديد در برنامه هاي بعدي سفر به ايستگاه فضايي بين المللي و سپس سفر به سطح ماه در سال ۲۰۲۰ استفاده مي کنند. به گفته جف هانلي مدير برنامه ناوگان در مرکز فضايي جانسون ناسا واقع در هيوستون، انعقاد قرارداد لباس هاي فضايي، ملزومات سخت افزاري مورد نياز پروازهاي فضايي سرنشين دار را براي نخستين پرواز برنامه ناوگان در سال ۲۰۱۵ فراهم مي کند. قراردادهاي کپسول سرنشين دار اوريون و راکت آرس I طي دو سال گذشته واگذار شده است. قرارداد منعقده در زمينه لباس فضايي شامل دوره زماني عملياتي از ژوئن ۲۰۰۸ تا سپتامبر ۲۰۱۴ و ارزش آن بالغ بر ۸ ۱۸۳ ميليون دلار است. به گزارش ايسنا طي مدت قرارداد، شرکت اوشن يرينگ و پيمانکارانش کار طراحي، ساخت، آزمون و ارزيابي درباره ساخت، مونتاژ و نخستين پرواز اجزاي لباسي که براي فضانوردان مستقر در وسيله سرنشين دار اوريون لازم است، انجام مي دهند. همچنين، قرارداد پايه شامل کار اوليه روي طراحي لباس فضايي مورد نياز براي سفر به سطح ماه نيز مي شود. لباس ها و سامانه هاي پشتيباني مورد نياز بايد براي بيش از چهار فضانورد عازم به ماه و شش نفر مسافر ايستگاه فضايي بين المللي تهيه شود. اين لباس فضايي، براي سفرهاي کوتاه به کره ماه از پياده روي هايي فضايي روي سطح آن به مدت يک هفته طراحي مي شود. همچنين اين سامانه بايد به گونه يي طراحي شود که بتوان با استفاده از آن شمار قابل توجهي پياده روي فضايي را طي ماموريت هاي بالقوه گروه هاي اعزامي به ايستگاه در مدت شش ماه انجام داد. افزون بر اين، لباس فضايي و سامانه هاي پشتيباني امکان راهپيمايي هاي فضايي محتمل و محافظت از فضانوردان در برابر محيط پرتاب و فرود ( مانند نشتي هاي کابين فضاپيما) را فراهم مي کند.
اگر شخصي بدون استفاده از لباس هاي فضايي از جو خارج شود، به دليل وضعيت خاص محيط، دشواري هاي بسياري براي وي به وجود مي آيد، از جمله؛
▪ از دست دادن هوشياري به دليل نبود اکسيژن
▪ به جوش آمدن خون و ديگر مايعات بدن به دليل نبود فشار هوا
▪ انبساط اندام هاي بدن به دليل جوشش مايعات
▪ روبه رو شدن با تغييرهاي شديد دماي محيط پيرامون (از ۱۲۰ درجه سانتيگراد در نور خورشيد تا۱۰۰ درجه در سايه)
▪ روبه رو شدن با انواع مختلف تابش ها از جمله پرتوهاي کيهاني و ذرات بارداري که از خورشيد گسيل مي شوند (بادهاي خورشيدي)
▪ برخورد با انواع ذرات کوچک سرگردان در فضا که با سرعت زياد در حرکتند.
بنابراين براي آنکه شخص بتواند يک سفر فضايي بي خطر را به پايان برساند، بايد از يک دست لباس فضايي استفاده کند که داراي ويژگي هاي زير باشد؛
▪ محيطي با فشار مناسب براي بدن پديد آورد.
▪ اکسيژن بدن را فراهم کند.
▪ دي اکسيد کربن توليد شده را دور کند.
▪ دماي مناسبي را فراهم آورد تا شخص بتواند حتي در نور خورشيد هم به فعاليت هاي خود ادامه دهد.
▪ مانعي براي فعاليت و تحرک و جابه جايي شخص نشود.
▪ از شخص در برابر انواع ذرات فضايي محافظت کند.
▪ مانعي براي رسيدن پرتوهاي کيهاني به بدن شخص شود.
▪ مانعي براي ديدن محيط پيرامون نشود.
▪ امکان گفت وگو با ديگران (ديگر فضا نوردان همکار و پايگاه زميني ) را فراهم آورد.
▪ امکان حرکت در خارج از فضاپيما را به وجود آورد.
با توجه به موارد بالا مي توان دريافت که لباس هاي فضايي بايد گستره وسيعي از امکانات را براي فضا نورد فراهم آورد و در عين حال وي را از بسياري از مشکلات و دشواري هاي فضا دور نگه دارد.
در ادامه مهم ترين ويژگي هاي لباس فضايي را بررسي مي کنيم.
تامين فشار جو؛
لباس فضايي فشاري بر بدن فضا نوردان وارد مي کند تا مانع جوشيدن مايعات بدن شود. امروزه بيشتر لباس هاي فضايي ساختاري چند لايه دارد و بخش دروني آن به شکل بدن انسان است. باتوجه به وجود هوا در لايه هاي آن فشاري ( که البته کمتر از فشار در سطح زمين است ) بر بدن فضا نوردان وارد مي کند که وضعيت سطح زمين را براي فضانورد شبيه سازي مي کند.
تامين اکسيژن؛
از آنجا که فشار درون لباس فضايي کمتر از يک اتمسفر است، فضا نورد نمي تواند از هواي معمولي ( که داراي ۷۸ درصد نيتروژن، ۲۱ درصد اکسيژن و يک درصد گازهاي ديگر است) استفاده کند زيرا در اين صورت با کمبود اکسيژن در ريه ها و خون مواجه مي شود. ( شبيه حالتي که کوهنوردان هنگام صعود به قله اورست با آن روبه رو مي شوند.) بنابراين بيشتر لباس هاي فضايي اکسيژن خالص را براي تنفس در اختيار فضانوردان قرار مي دهند. برخي از لباس هاي فضايي اين اکسيژن را توسط لوله يي که از يک طرف به بدن فضا نورد و از طرف ديگر به فضاپيما متصل است، فراهم مي کنند، اما برخي ديگر از لباس ها به يک کوله پشتي مجهز هستند که اکسيژن مورد نياز در آن ذخيره شده است. البته هم در شاتل فضايي و هم در ايستگاه فضايي بين المللي ترکيب درصد هواي تنفسي شبيه به هواي سطح زمين است و بنابراين شخص براي آنکه لباس فضايي بپوشد و اکسيژن خالص تنفس کند، بايد ابتدا مدتي هواي با اکسيژن خالص مصرف کند تا نيتروژن موجود در خون و اندام هاي وي خارج شود.
▪ حذف دي اکسيد کربن؛
فضا نورد در عمل تنفس دي اکسيد کربن آزاد مي کند که تجمع اين دي اکسيد کربن در فضاي بسته لباس فضايي موجب مرگ وي مي شود، بنابراين لازم است اين دي اکسيد کربن را جمع آوري کرد. معمولاً در کوله پشتي فضانوردان بخشي است که هيدروکسيد ليتيم درون آن، دي اکسيد کربن بازدم فضا نوردان را به خود جذب مي کند.
▪ تنظيم دما؛
لباس هاي فضايي براي آنکه دماي مناسبي را براي فعاليت فضانوردان فراهم کند، داراي چند لايه از الياف هاي خاص است و با توجه به خاصيت نارسانايي حرارتي، دما را از خود عبور نمي دهد.
لايه بيروني لباس هم به خوبي پرتوهاي خورشيد را بازتاب مي دهد و از افزايش دما جلوگيري مي کند. بدن فضانوردان هنگام کار و فعاليت حرارت ايجاد مي کند که باعث افزايش عرق مي شود. براي جلوگيري از افزايش دما در درون لباس فضايي تدابيري انديشيده اند، از جمله در برنامه هاي مرکوري و جميني لباس هاي فضايي به فن و تبادل گرهاي حرارتي مجهز بودند، اما امروزه لباس هاي فضايي با جريان آب خنک، سرد مي شود.
▪ حفاظت در برابر ذرات و تابش؛
براي آنکه لباس هاي فضايي بتوانند از فضانورد در برابر برخورد ذرات سرگردان فضا محافظت کنند، آنها را از چندين لايه الياف مقاوم مي سازند. علاوه براين، لباس هاي فضايي از فضانورد در برابر پرتوها نيز محافظت مي کند، البته بايد به خاطر داشت اين لباس ها توانايي چنداني براي مقابله با اين پرتوها و به ويژه زبانه هاي خورشيدي ندارد، بنابراين برنامه هاي راهپيمايي فضايي را در دوره هايي که فعاليت خورشيدي کمتر است، برنامه ريزي مي کنند.
▪ امکان ديدن محيط اطراف؛
لباس هاي فضايي، کلاه هاي ايمني ويژه يي دارند که پلاستيک شفافي در بخش جلويي دارد و امکان ديدن اطراف را براي فضانورد فراهم مي کند. بسياري از اين کلاه هاي ايمني همانند عينک هاي آفتابي پوششي دارد که نور خورشيد را بازتاب مي کند. علاوه بر اين فضانوردان پيش از راهپيمايي فضايي بخش دروني کلاه ايمني را با ماده يي ضد مه اسپري مي کنند تا از تشکيل مه در اثر بخارهاي عرق بدن فضانورد جلوگيري شود.
▪ توانايي حرکت؛
هنگامي که شخص لباس فضايي اش را مي پوشد، حرکت و جابه جايي براي وي دشوار مي شود. بسياري از ما اين تجربه را داشته ايم که هنگام پوشيدن دستکش هاي ضخيم، از توانايي و حرکت انگشت هاي ما به شدت کاسته مي شود. فضانوردان اوليه نيز از دشواري حرکت دادن دست، بازو و پاها به ويژه در مفصل ها شکايت مي کردند اما امروزه لباس ها را چنان مي سازند که حرکت اندام ها در مفصل ها آسان تر باشد.
▪ ارتباطات؛
لباس هاي فضايي داراي گيرنده و فرستنده راديويي است و بنابر اين فضانورد مي تواند در هنگام راهپيمايي فضايي با ديگر فضانوردان و کارکنان ايستگاه زميني در ارتباط باشد. اين گيرنده- فرستنده که در کوله پشتي فضانوردان نصب مي شود، داراي ميکروفن و گوشي است که در کلاه ايمني تعبيه شده است.
حرکت در فضا؛ حرکت در حالت بي وزني بسيار دشوار است. اگر فضانورد چيزي را به سمت جلو پرتاب کند، خودش رو به عقب مي رود. (قانون سوم نيوتن؛ براي هر عملي عکس العملي است مساوي با آن و در خلاف جهت ) فضانورداني که در برنامه فضايي جميني راهپيمايي کردند، مي گفتند براي تثبيت مکان خود، با دشواري هاي بسياري روبه رو مي شدند. اما امروزه فضاپيما داراي جاي پا و دست است تا فضانوردان در حالت بي وزني هم بتوانند کار کنند. علاوه براين فضانوردان پيش از انجام راهپيمايي هاي واقعي فضايي، چنين کاري را روي زمين تمرين مي کنند. پوشيدن لباس هاي فضايي و شناور شدن در مخزن هاي بزرگ آب حالت بي وزني را شبيه سازي مي کند. علاوه براين ناسا، ابزارهايي ابداع کرده است که به فضانورد امکان مي دهد، در فضا به آساني جابه جا شود، بدون آنکه با طناب يا چيز ديگري به فضاپيما متصل باشد. چنين ابزارهايي معمولاً از موتورهاي پيشران تشکيل شده اند که با خروج گاز از پشت سر، فضا نورد را به جلو مي راند. اين ابزارها داراي يک اهرم کنترل هستند که فضانورد مي تواند با استفاده از آن جهت خود را تغيير دهد. اين ابزارها داراي مخزني هستند که حاوي ۴ ۱ کيلو گرم گاز نيتروژن است و فضانورد را با سرعت سه متر بر ثانيه به حرکت در مي آورد.
● تاريخچه لباس هاي فضايي
از زماني که هواپيماهاي جت ابداع شد، خلبانان نياز به لباس پرواز که فشار طبيعي زمين را فراهم سازد، احساس کردند زيرا د ر ارتفاعات زياد فشار جو به شدت کم مي شود و اکسيژني براي تنفس وجود ندارد. معمولاً از اين لباس ها وقتي استفاده مي شود که فشار طبيعي درون کابين خلبان بنا به دلايلي کاهش مي يابد. اين لباس ها را از الياف هايي مي ساختند که داراي روکش نئوپرن بودند. اين لباس ها همانند بادکنک منبسط مي شوند و به بدن خلبان فشار مي آورند. لوله يي هم از درون کابين به لباس خلبان وصل مي شد که وظيفه تامين اکسيژن را به عهده داشت.
هنگامي که ناسا برنامه مرکوري را آغاز کرد، لباس هاي فضايي به لباس پرواز خلبان ها بسيار شبيه بود، اما روي نئوپرن را با يک لايه از ميلار آلومينيوم دار پوشاندند. علاوه بر اين لباس فضايي مرکوري داراي چکمه، دستکش و کلاه ايمني بود که با حلقه يي به لباس متصل مي شد. اين لباس به وسيله يک فن خارجي که فضانورد همراه داشت، خنک مي شد. فضانوردان اکسيژن مصرفي خود را به وسيله لوله يي که به لباس وصل مي شد، دريافت مي کردند. هرچند لباس فضايي مرکوري آنها را از خطرات حفظ مي کرد، اما هنگامي که پرفشار مي شد، از کارايي آن کاسته مي شد زيرا براي راهپيمايي فضايي طراحي نشده بود. به همين دليل براي برنامه جميني لباس هاي جديدي طراحي شد که نه تنها براي وضعيت هاي اضطراري، بلکه براي راهپيمايي فضايي مناسب بود. لباس هاي برنامه جميني از قالب هايي به شکل بدن انسان ساخته شده بود. اين لباس ها روکشي داشت که فضانورد را در برابر ذرات ريز شهاب سنگ ها محافظت مي کرد. فضاپيما نيز اکسيژن و هواي لازم براي خنک کردن لباس فضانورد را به وسيله يک لوله به فضانورد مي رساند.
اما پس از برنامه جميني فضانوردان دريافتند که هوا خنک کننده چندان مناسبي نيست. در موارد بسيار دماي بدن فضانورد در اثر راهپيمايي فضايي بالا مي رفت و مه از درون کلاه ايمني آنها را فرا مي گرفت. به همين دليل ناسا براي برنامه آپولو به فکر افتاد از لباس هاي کارآمدتر استفاده کند.
لباس فضايي برنامه آپولو؛ از آنجا که قرار بود فضانوردان در اين برنامه در ماه نيز پياده روي کنند، لباس ويژه يي طراحي شد که انجام اين کار را امکان پذير مي ساخت. لباس فضايي آپولو شامل موارد زير بود؛
▪ يک زيرپوش که با آب خنک مي شد.
▪ بخش چندلايه براي تامين فشار؛
۱) لايه دروني که از نايلون سبک وزن بود.
۲) لايه مياني که نايلون با پوشش نئوپرن بود و فشار را تنظيم مي کرد.
۳) لايه بيروني که فشار لايه هاي زيري را نگه مي داشت.
▪ پنج لايه از ميلار آلومينيوم دار که با چهار لايه از داکرون به هم بافته شده بود و وظيفه حفاظت گرمايي را به عهده داشت.
▪ دو لايه از کابتون که آن هم نارساناي حرارتي است.
▪ يک لايه ديگر با پوشش تفلون براي حفاظت در برابر ضربه
▪ يک لايه ديگر از جنس تفلون
اين لباس به چکمه، دستکش، ابزارهاي ارتباطي و کلاه با پلاستيک شفاف مجهز بود و براي راهپيمايي در ماه نيز تجهيزات اضافه داشت. يک کوله پشتي نيز اکسيژن و آب براي خنک کردن را تامين و دي اکسيد کربن اضافه را حذف مي کرد. اين لباس روي زمين در مجموع ۸۲ کيلوگرم وزن داشت، اما وزنش در ماه فقط ۱۴ کيلوگرم بود. از لباس طراحي شده براي ماموريت آپولو در ماموريت اسکاي لب نيز استفاده شد. پس از آنکه پرواز شاتل به کاري عادي تبديل شد، فضانوردان مجبور نبودند هنگام پرتاب يا ورود به زمين لباس فضايي متداول را بپوشند تا اينکه سانحه چلنجر روي داد. در اين حادثه، چلنجر لحظاتي پس از پرتاب منفجر شد و همه هفت سرنشين آن جان باختند. از آن پس ناسا پوشيدن لباس هاي فضايي را هنگام پرتاب و ورود به زمين اجباري کرد. از اين لباس ها که ابزار جابه جايي فرازميني (EMU) نام دارد، براي راهپيمايي فضايي و جابه جايي در ايستگاه فضايي استفاده مي شود. هرچند لباس هاي فضايي امروزي کارايي خوبي دارند، ناسا هر روزه در جست وجوي لباس هاي فضايي بهتري است و طراحي و ساخت لباس ها (و گاهي بخش کوچکي از آن مانند دستکش که داراي ويژگي هاي خاصي باشد) را به مناقصه مي گذارد. به همين دليل برخي شرکت ها لباس هايي ارائه کردند که داراي ويژگي هاي بسيار جالب و قيمت هاي بسيار زياد ( حدود ۲۲ ميليون دلار) است. در سال ۲۰۰۸ نيز ناسا يک پروژه ۷۴۵ ميليون دلاري را براي طراحي و ساخت لباس هاي فضايي نسل جديد به اجرا گذاشت.

يکي از غلات مهم در جهان است که به عنوان غذا مورد استفاده بشر و حيوانات قرار مي گيرد. اين گياه علفي متعلق به خانواده گندميان مي باشد. و داراي انواع زرا ...

يکي از غلات مهم در جهان است که به عنوان غذا مورد استفاده بشر و حيوانات قرار ميگيرد. اين گياه علفي متعلق به خانواده گندميان ميباشد. و داراي انواع زراعي ...

دي اکسيد کربن از گازهاي ديگري که در روش قوس الکتريکي استفاده مي شوند، ارزانتر است. اولين گازي که دردستگاه هاي تمام اتوماتيک بکار رفت دي اکسيد کربن بود ...

جو گياهي است علفي و يكساله كه ارتفاع آن بسته بانواع مختلف آن تا يك متر مي رسد . برگهاي آن متناوب و باريك و دراز و به رنگ سبز تيره مي باشد . جو از نظر ...

مناطق جوي به چند طريق نامگذاري مي شوند: ▪ يونوسفر منطقه اي که شامل يونها ميشود: تقريبا مزوسفر و ترموسفر تا حدود ۵۵۰ کيلومتر. ▪ اگزوسفر- بالاي يونوسفر، ...

اتمسفر زمين را بر حسب چگونگي روند دما، اختلاف چگالي، تغييرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ويژگيهاي الكتريكي به لايه هاي زير تقسيم كرده اند: ۱) تروپوسفر ...

اتمسفر زمين را بر حسب چگونگي روند دما، اختلاف چگالي، تغييرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ويژگيهاي الكتريكي به لايههاي زير تقسيم كردهاند: ۱) تروپوسفر ت ...

سونامي چگونه به وجود مي‌آيد؟ كلمه سونامي (tsunami) از كلمات ژاپني tsu (بندر) و nami (امواج) تشكيل شده است. سونامي موج يا رشته‌اي از امواج است كه در اق ...

دانلود نسخه PDF - تامين فشار جو