آیا می‌شود یک هواپیمای کاغذی را از ایستگاه فضایی بین‌المللی به فضای جو رها کرد؟ و در این صورت چه سرنوشتی در انتظار آن است؟
به گزارش تکناک، پژوهشی جدید با شبیه‌سازی‌های پیشرفته و آزمایش‌های تونل باد نشان می‌دهد که این ایده نه‌تنها ممکن است، بلکه می‌تواند به ابزار مفیدی برای سنجش جو زمین تبدیل شود. جزئیات علمی و نتایج جالب را در این گزارش بخوانید.
فهرست مطالب
چرا این سؤال اهمیت دارد؟
فضای نزدیک به زمین، به‌ویژه مدار پایین زمین (LEO)، به‌شدت شلوغ و آلوده به زباله‌های فضایی شده است. این آلودگی نه‌تنها تهدیدی برای ماهواره‌ها و مأموریت‌های فضایی به حساب می‌آید، بلکه در صورت وقوع پدیده‌ای موسوم به اثر کسلر (Kessler Effect)، می‌تواند باعث زنجیره‌ای از برخوردها شود و بخش‌هایی از فضا را برای همیشه غیرقابل استفاده کند.
از این رو، دانشمندان در حال بررسی راه‌هایی برای ساخت فضاپیماها و ماهواره‌هایی با اثر محیطی کمتر هستند، که از جمله آنها می‌توان به استفاده از مواد ارگانیک، سازه‌های تجزیه‌پذیر و حتی ابزارهای یک‌بارمصرف مثل هواپیماهای کاغذی اشاره کرد.
آزمایشی با یک برگ کاغذ A4 در مدار زمین
دانشمندان در یک تحقیق جدید بررسی کردند که اگر یک هواپیمای کاغذی (ساخته‌شده از یک برگ A4) را از ایستگاه فضایی بین‌المللی در ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری از سطح زمین رها شود، چه اتفاقی می‌افتد.
آنها با استفاده از شبیه‌سازی‌های عددی و آزمایش تونل باد با نمونه‌ای ترکیبی از کاغذ و آلومینیوم، نتایج شگفت‌انگیزی به دست آوردند، که به شرح زیر بود:
- هواپیما در ابتدا پایداری دینامیکی خوبی دارد و می‌تواند جهت خود را با مسیر حرکت هماهنگ کند.
- اما به دلیل مقاومت بالای جو، مدار آن خیلی سریع دچار فروپاشی می‌شود.
- طی حدود ۳.۵ روز هواپیمای کاغذی وارد جو زمین می‌شود و با گرمای شدید مواجه می‌گردد.
- گرمای آیرودینامیکی به‌اندازه‌ای زیاد است که باعث سوختن و تجزیه شدن هواپیما می‌شود.
آیا پرتاب هواپیمای کاغذی به فضا فایده‌ای هم دارد؟
شاید به‌نظر برسد که پرتاب یک هواپیمای کاغذی و سوختن آن در جو کار بی‌فایده‌ای باشد، اما دانشمندان خلاف آن را ثابت کردند.
هواپیماهای کاغذی در مدار پایین زمین، نسبت به چگالی هوا بسیار حساس هستند. این ویژگی آنها را به ابزارهای ارزان‌قیمتی برای سنجش چگالی جو تبدیل می‌کند.
با ردیابی حرکت مداری این فضاپیماها، می‌توان چگالی هوا را به صورت معکوس محاسبه کرد. از آنجا که فرایند ورود به جو تنها چند دقیقه طول می‌کشد، داده‌ها به سرعت و با دقت بالا به‌دست می‌آیند.
آینده هواپیمای کاغذی در فضا
به گفته پژوهشگران، اگر این هواپیماها به سیستم‌های تصویربرداری نازک (thin-film imaging systems) مجهز شوند، می‌توانند به ابزارهایی برای مأموریت‌های علمی کم‌هزینه تبدیل شوند.
همچنین می‌توان ده‌ها هواپیمای کاغذی را به صورت هم‌زمان به فضا فرستاد و به‌صورت توزیع‌شده، اطلاعات دقیقی درباره جو زمین با هزینه‌ای بسیار پایین نسبت به ماهواره‌های سنتی جمع‌آوری کرد.
این تحقیق نه‌تنها به یک سؤال قدیمی پاسخ داده است، بلکه نشان می‌دهد ایده‌های ساده می‌توانند راه‌حل‌های علمی بزرگ خلق کنند. شاید در آینده‌ای نزدیک، ابزارهای علمی ساخته‌شده از کاغذ، نقشی کلیدی در پایش جو زمین و پایش زباله‌های فضایی ایفا کنند.
