اصول تسیولکوفسکی

تسیولکوفسکی در سال ۱۸۹۷ اصول موتورهای کنترلی را تعریف و در سال بعد کتابی تحت عنوان ورود به مدارات ماهواره ای از زمین و سپس کتاب دیگری با نام کیهان نوردی با استفاده از موتورهای عکس العملی به رشته تحریر درآورد

تسیولکوفسکی در سال ۱۸۹۷ اصول موتورهای کنترلی را تعریف و در سال بعد کتابی تحت عنوان ورود به مدارات ماهواره ای از زمین و سپس کتاب دیگری با نام کیهان نوردی با استفاده از موتورهای عکس العملی به رشته تحریر درآورد. در این زمان با مندلیف نیز تماس هایی داشت ولی مندلیف به او گفت که کارهایش اتلاف وقت است و به عنوان انجمن شیمی از او خواست که از محاسبات آینده مطلع شود ولی تسیولکوفسکی دست از فعالیت های خود برنداشت و در سال ۱۸۹۸ دیگر قانون های ریاضی حرکت موشکی که اساس طرح همه سفینه های فضایی است را به دست آورده بود و در سال ،۱۹۰۳ سال اولین پرواز هواپیمای برادران رایت نتایج اصلی کار خود را منتشر کرد و پایه های دانش فضانوردی را بنا نهاد که شامل بررسی نظری از مسئله سوخت موشک ها، کارایی موتور موشک و استفاده از هیدروژن و اکسیژن مایع به عنوان ماده محرک موشکی است که طبق محاسبات او امکان مسافرت بین سیارات و یا استفاده از ماهواره و ایستگاه های فضایی در مدارات مختلف زمین امکان پذیر است و ثابت کرد برای ورود به مدار زمین رسیدن به سرعت ۸ کیلومتر در ثانیه ضروری است.

در سال ۱۹۰۳ دستگاه کاملی را معرفی کرد که قادر به حمل انسان به فضا بود و نیروی محرکه آن را اکسیژن مایع و هیدروژن تشکیل می داد. وی با درک مشکلات نیروی محرکه موتورهای چندمرحله ای را پیشنهاد و فرمول های قوانین حرکت در فضا را ارائه کرد و در سال ۱۸۸۱ اولین تونل باد روسیه را ساخت که شاید در دنیا اولین باشد. این دانشمند نابغه که نتیجه تحقیقاتش برای ساختن موشک V۱ آلمانی مورد استفاده قرار گرفت و به رغم داشتن محدودیت، تلاش های ارزنده ای در ساخت موتور راکت و مطالعات کیهان نوردی داشت، در ۱۱ سپتامبر ۱۹۳۵ در سن ۷۸ سالگی در کالوگا در حالی که نزدیک به ۵۰۰ اثر علمی به صورت مقاله و کتاب از خود بر جای گذاشت چشم از جهان فرو بست.

● رابرت هاچگینز گادارد

مردی که همه موشک ها مرهون او هستند. گادارد که در سال ۱۸۸۲ در شهر ووستر در ایالت ماساچوست به دنیا آمده بود، مبتکر تک رویی بود که در جوانی از حمله مکرر بیماری جان به در برده بود. این شخص به راستی یک پیشاهنگ واقعی بود، همانند تسیولکوفسکی در شوروی سابق و هرمان ابرت در آلمان به محاسبات موشکی و پرواز فضایی پرداخت ولی بعداً کارش را با پرداختن به مسائل عملی طرح دستگاه ها و وسایل آزمایش سوخت ها و ساختن و پرواز دادن موشک ها دنبال کرد و سال ها پس از مرگ او روشن شد که موشک های او نه تنها از محرکه دگرگونی فناوری سالم بیرون آمده اند بلکه خود سهمی در به وجود آوردن آن دگرگونی ها داشته که در این رابطه یک کارشناس موشکی به نام جروم هان ساکر گفته است هر موشک مایع سوزی که پرواز می کند یک موشک گادارد است. در واقع اگر تسیولکوفسکی را پدر علم راکت بدانیم، بدون شک گادارد را باید پدر مهندسی راکت خطاب کنیم. اگر چه این دو نابغه چندین دهه بدون اطلاع از هم بودند ولی تحقیقاتشان عملاً به موازات یکدیگر بوده است.

● هدف گیری به سوی ماه در سال های ۱۹۲۰

رابرت گادارد روزی که به صورت جدی به فکر موشک بازی و پرواز فضایی افتاد فقط ۱۷ سال داشت. وقتی که در دانشگاه کلارک در ووستر در رشته فیزیک درس می خواند یکه و تنها به بررسی سوخت های احتمالی موشک ها پرداخت. پس از توجه به سوخت های جامد گوناگون به این نتیجه رسید که ترکیبی از ئیدروژن و اکسیژن مایع از همه بهتر خواهد بود اما در آن تاریخ هیچ یک از این دو گاز مایع به صورت تجارتی برای فروش موجود نبود. او پس از پایان دوره دبیرستان به دانشگاه کلارک در ووستر رفت و در سال ۱۹۱۱ وقتی که ۲۸ ساله بود در رشته فیزیک دکترا گرفت و یک سال بعد هم معلم دانشگاه کلارک شد و سر کلاس مباحث خارج برنامه ای چون راه های مسافرت به ماه را نیز شرح می داد. او در حقیقت پایه گذار راکت هایی است که هم اکنون به شکل فعلی در قرن بیستم شناخته شده است و در سال ۱۹۱۶ گادارد به قصد تهیه بودجه پژوهشی از انجمن اسمیتسونی تقاضا کرد تا موشک های آزمایشی بسازد و این انجمن نیز پنج هزار دلار به او اعطا کرد و در سال ۱۹۱۹ کتابی تحت عنوان روش های رسیدن به ارتفاعات فوق العاده بالا منتشر ساخت.

● ناکامی ها و کامیابی ها

در جنگ جهانی اول رسته مخابرات ارتش آمریکا گادارد را مامور طرح سلاح سبک و در عین حال پرقدرتی کرد. او هم موشک کوچک جامدسوزی را که از درون یک لوله پرتاب می شد برای این کار به وجود آورد و در سال ۱۹۲۰ انجمن اسمیتسونی واشینگتن رساله ای که نخستین بورس تحقیقاتی گادارد را نصیب او ساخته بود منتشر ساخت و پیشنهاد او درباره سفر موشکی به ماه هیاهوی بسیار بزرگی داشت و گادارد انسان ماه موشکی لقب گرفت و سرانجام در سال ۱۹۲۶ راکت با سوخت مایع و نفت را آزمایش کرد. این راکت با سرعت ۶۰۰ مایل در ساعت تا ارتفاع ۱۸۴ پا صعود کرده و سپس توجه خود را به جای افزایش در ارتفاع، انعطاف پذیری در برد معطوف کرد و سرانجام طی آزمایش های متعدد سرعت مافوق صوت را در راکت به دست آورد و او که از استفاده زمین های ایالتی برای آزمایش های موشکی منع شده بود به ناچار عملیات خود را به هل پاند (برکه دوزخ)، باتلاق برهوتی در وسط میدان تیر فدرال نزدیک اردوگاه دیونز منتقل ساخت و اعلام کرد که با به کارگیری شکل خاصی از نازل می توان با سوخت ثابت سرعت پرتاب را هشت برابر بالا برد و برد راکت نیز ۶۴ برابر افزایش پیدا می کند. و او دریافت که برای رسیدن به سرعت مافوق صوت، موتور های سوخت مایع بر موتور های با سوخت باروتی ارجحیت دارند.

● دره بهشت بعد از برکه دوزخ

در سال ۱۹۲۹ شخص مهمی که از کار گادارد تحت تاثیر قرار گرفته و شور آینده فضانوردی در وجودش رفته بود، به قصد کمک به گادارد قدم پیش نهاد. این شخص سرهنگ چارلز لیندبرگ قهرمان هوانوردی آمریکا بود و به زودی بورس دوساله ای به مبلغ ۵۰ هزار دلار نصیب گادارد شد و او که بودجه کافی به دست آورده بود رهسپار غرب گردید و به شهر راس ول در ایالت نیومکزیکو رفت، جایی که آب و هوا و طبیعت از هر لحاظ برای کار او مناسب بود. گادارد مرکز کار خود را نزدیک راسل ول در محلی به نام دره بهشت قرار داد. گادارد در طول تمامی سال های آزمایش خود با کارشناسان موشکی در سراسر دنیا مکاتبه داشت و از دریافت گزارش موشک سازی آلمان ها روز به روز نگران تر می شد. او حتی ترسید که آلمان برخلاف ایالات متحده خیلی زود به امکانات نظامی موشکی پی ببرد.

● گادارد و دستیارانش

میدان موشک آزمایی (دره بهشت) بیش از هفت کارمند نداشت. پنج مکانیک و از جمله برادر همسر گادارد و همسرش در نقش عکاس رسمی و خاموش کننده حریق های ایجاد شده از گاز های خروجی موشکی بودند. موشک ها در واقع همه سرهم بندی شده بودند. گادارد قسمتی از مصالح خود را از طریق سفارش پستی از عمده فروشی های ابزار و ادوات تهیه می کرد و قسمتی دیگر را دستیاران او ضمن شکار در ابزارفروشی ها، فروشگاه های وسایل ورزشی و مراکز فروش قطعات یدکی اتومبیل می خریدند و هنگامی که چیزی پیدا می کردند که به درد می خورد مثلاً یک ساعت مچی بچه، یک تکه سیم پیانو یا شمع اتومبیل آن را جهت مصرفی به کار می بردند که سازندگان آن قطعات حتی در خواب هم ندیده بودند. همچنین بیشتر وقت کارگاه صرف دست چین کردن قطعات قابل استفاده از موشک های ناموفق می شد یعنی موشک هایی که پرواز می کردند و ناکام در جایگاه پرتاب باقی می ماند باعث تاسف بود اما در عوض معمولاً سالم می ماند. به هر حال یک پرواز موفق شادی بخش بود اما در عین حال مترادف بود با برگرداندن توده ای فلز اسقاط به کارگاه یعنی آنچه معمولاً از موشک بعد از سقوط باقی می ماند. موشک های له شده را به ندرت می شد تعمیر کرد. از این رو گادارد سیستمی برای سالم بازگرداندن موشک ها به زمین به کمک چتر نجات طرح کرد که فرود موشک ها را آرام تر می ساخت. این سیستم به صورتی بود که پوزه مخروطی موشک خود به خود جدا می شد و چتر کوچک پیشاهنگی اول بیرون می آمد و به نوبه خود چتر اصلی را که سه متر قطر داشت بیرون می کشید و موشک را آرام به زمین می رسانید.

● سه سال پیش از ساخت V۲

در سال ۱۹۳۹ سال آغاز جنگ جهانی دوم هزاران آلمانی سرگرم کار روی طرحی بودند که موشک V۲ را به وجود می آورد و نخستین پرواز آن در سال ۱۹۴۲ انجام شد ولی سه سال زودتر از آن گادارد و تیم کوچک او به کار پرواز دادن موشک اشتغال داشتند.

پس از ورود آمریکا به جنگ جهانی دوم گادارد به آناپولیس رفت تا به خدمت دولت آمریکا درآید و در آنجا به تقاضای نیروی دریایی به طرح سیستمی برای به پرواز درآوردن هواپیما های معمولی به کمک موشک پرداخت و در مارس ۱۹۴۵ گادارد یک موشک V۲به غنیمت گرفته را از نزدیک مشاهده کرد که از هر لحاظ شبیه به موشک های خود او بودند که آلمانی ها از کشف بی علاقگی دولت آمریکا به کار گادارد مبهوت ماندند. هنگامی که بعد از خاتمه جنگ جهانی دوم از کارشناسان موشکی آلمان که به آمریکا انتقال داده شده بودند پرسیده شد چه اطلاعاتی پایه و اساس توسعه موشک در آلمان قرار گرفت؟ آنها گفتند: بهتر است این را از گادارد بپرسید. ما هر چه اطلاعات داریم از اوست و وقتی که ورنهرفن براون در سال ۱۹۵۰ نوآوری های به ثبت رسیده اش را بررسی می کرد اعلام داشت گادارد از همه ما جلو بود.

گادارد برای کنترل جریان سوخت به محفظه احتراق یک شیر کنترل طراحی و نصب نمود. از این طریق موشک قادر بود به طور اتوماتیک خاموش شود. او برای هدایت و کنترل پره های متحرکش را در خروجی اگزوز نصب کرد. در واقع این دانشمند اولین کسی بود که تفکر راکت های چند مرحله ای را به ثبت رسانید. گادارد سرانجام با استفاده از ژیروسکوپ دستگاهی ساخت که پرواز موشک ها را در مسیر تعیین شده ثابت می کرد و از ژیروسکوپ برای هدایت خودکار مسیر موشک ها استفاده کرد. سرانجام در ۲۸ مارس ۱۹۳۵ اولین موشک مجهز به ژیروسکوپ گادارد، ۴۸۰۰ پا به صورت عمودی پرواز کرد و سپس با کمک گرفتن از کنترل های سطحی _ افقی با سرعت حدود ۵۵۰ مایل در ساعت ۱۳۰۰ پا پرواز کرد. او ضمن کار در نیروی دریایی آمریکا در مورد بهسازی سیستم های هدایتی موشک در سال ۱۹۴۵ به عضویت هیات مدیره مجمع راکتی آمریکا درآمد. او روی هم رفته امتیاز ۲۱۴ ابتکار و اختراع را که عملاً شامل تمامی جنبه های موشک های مایع سوز می گردید به ثبت رسانده بود. در سال ۱۹۶۰ دولت آمریکا با پرداخت یک میلیون دلار به ورثه گادارد در ازای استفاده از ابتکار های به ثبت رسیده از وی به سهمش در تحول موشکی صحه گذارد.

چنانچه دولت آمریکا بودجه تحقیقاتی گادارد را تامین می نمود چه بسا اولین کشور در توسعه و طراحی در کار های موشکی می شد. اما سرانجام در ماه اوت ۱۹۴۵ در سن ۶۲ سالگی، پس از ۴۲ سال تلاش تحقیقی از دنیا رفت و با فوت این دانشمند دنیا مخترع بزرگی را که کشورش قادر به تشخیص نبوغ او نشد از دست داد.

ادریس سلطانی

http://www.edrissoltany.blogfa.com