تبلیغات
بانک بزرگ مقالات علمی - چتری از پلاسما بر سر فضانوردان
بانک بزرگ مقالات علمی
بانک مقالات علمی
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ


امیدوارم لحظات خوشی را در این وبلاگ سپری کنید و با نظر هایتان به ما دلگرمی دهید

با تشکر مدیر سایت

مدیر وبلاگ : علیرضا سیلسپور

ناسا برای فرستادن فضانوردان به مریخ نگران است، چرا كه قرار گرفتن در معرض بادهای پرانرژی خورشیدی، كُشنده است. اما گروهی تحقیقاتی در آزمایشگاه آپلتون رادرفورد (RAL)، در انگلستان، به یك راه حل رسیده‌اند. آنها نشان داده‌اند كه آهن‌ربایی به اندازه انگشت شست دست، قادر است جریانی از ذرات باردار همچون باد خورشیدی را منحرف كند.

هسته زمین همچون دیگی چرخان از مواد مذاب است كه سبب تولید مگنتوسفر (مغناطیس‌كُره) شده است. مگنتوسفر زندگی را بر روی زمین ممكن ساخته است. در حقیقت، مگنتوسفر میدانی مغناطیسی است كه دور زمین را پوشانده و باد خورشیدی را منحرف می‌كند. بدون این محافظ، برخی از ذراتی كه از خورشید ساطع می‌شوند از میان بدن ما گذشته و سیستم سلولی ما را در هم می‌شكنند.

اما در فواصل دور از زمین (به عنوان مثال برای سرنشینانی كه به سمت مریخ سفر می‌كنند)، لایه محافظ را از دست می‌دهیم. باد خورشیدی می‌تواند جریاناتی از پرتو، 1000 برابر قدرتمندتر از بمب‌های اتمی ‌هیروشیما و ناكازاكی ایجاد كند. از این‌رو دانشمندان همواره به دنبال یافتن یك محافظ مناسب برای فضانوردان بوده‌اند.

در سال 1960 "ورنر فون براون،" تصمیم گرفت یك محافظ مغناطیسی برای فضاپیما طراحی كند. او سرانجام نظر خود را تغییر داد، زیرا تصور می‌كرد كه برای ساختن این محافظ به یك آهن‌ربای بزرگ احتیاج دارد و ساخت این آهن‌ربا غیرعملی و نشدنی است. اما او اشتباه می‌كرد.

ما در ابتدا تصور می‌كردیم كه در منظومه شمسی فقط اجرامی ‌به اندازه كافی بزرگ كه دارای هسته آهنی مذاب و چرخان هستند، مگنتوسفر دارند. اما بعدها به این نتیجه رسیدیم كه منظومه شمسی ما شامل محافظ‌های مغناطیسی كوچك اما به طور شگفت‌آوری قدرتمند است.

به نظر می‌رسد كه بر روی ماه، محدوده‌هایی شامل میدان مغناطیسی وجود دارد. در سال 1998 "كاوشگر ماه" ناسا بر روی یكی از این مناطق پرواز كرد. در فاصله 18 كیلومتری بالای سطح ماه، ابزار حساس نشان داد كه كاوشگر از میان منطقه‌ای از خطوط میدان مغناطیسی در حال گذر است. در حقیقت این كاوشگر، به یك مینی مگنتوسفر وارد شده بود كه ذرات باد خورشیدی نمی‌توانست در آن نفوذ كند. احتمالا این میدان زمانی به وجود آمد كه گرمای ناشی از یك سیارك برخوردی، سطح ماه را ذوب كرد و به این ترتیب پلاسما (ابری از گاز داغ و یونیده) به وجود آمد. پلاسما شامل میدان مغناطیسی است بنابراین زمانی كه سطح ماه دوباره سفت و جامد می‌شود، اثرات مغناطیسی پلاسما بر روی سنگ‌های ماه ثبت می‌شود. كاوشگر ماه پی برد كه پهنای این میدان چند صد كیلومتر است و تا ده‌ها كیلومتر به فضا امتداد دارد و گسترش یافته است.

ماه تنها مكانی نیست كه محافظ مغناطیسی دارد. در بخش‌هایی از مریخ نیز بسته‌هایی از میدان مغناطیسی وجود دارند كه باقی‌‌مانده از دورانی است كه مریخ به اندازه‌ای داغ بود كه توانست مگنتوسفر خود را تولید كند. در مریخ نیز همچون ماه، اثراتی از میدان مغناطیسی بر روی سنگ‌ها حك شده است.

هیجان‌انگیزتر از این موضوع، مربوط به كشفی است كه فضاپیمای "گالیله" ناسا در سال 1990 میلادی انجام داد. این فضاپیما در مسیر خود به سمت مشتری، با دو سیارك "آیدا" و "گاسپرا" كه به ترتیب دارای پهنای 30 و 20 كیلومتر بودند، ملاقات كرد. برخلاف انتظار، مشاهده شد كه هر دو جرم شامل میدان‌های مغناطیسی ضعیفی هستند. شاید سیاره یا قمری بزرگ كه درونی مذاب داشته و دارای میدان مغناطیسی بوده، در اثر یك برخورد درهم شكسته و تكه‌تكه شده و این دو سیارك را به وجود آورده باشد.

گالیله در اطراف هر دو سیارك مناطق محافظی شبیه به مگنتوسفر زمین را تشخیص داد. اما این مناطق در فاصله بسیار دورتری (نسبت به آن‌چه انتظار می‌رفت) از سطح سیارك بودند.

حال به بررسی جزئیات می‌پردازیم. هنگامی‌كه یك ذره باردار با میدان مغناطیسی برخورد می‌كند، ابتدا یك نیروی عمود بر خطوط میدان را تجربه می‌كند. ذره به سمت جلو حركت می‌كند اما نه به طور مستقیم و در طول خطوط میدان. در حقیقت، این ذره به طور مارپیچ با شعاع "لارمور" به دور خطوط میدان حركت می‌كند.

شعاع لارمور به قدرت میدان، جرم و بار ذره و سرعت حركت ذره بستگی دارد. در منطقه‌ای كه باد خورشیدی، میدان مغناطیسی زمین را ملاقات می‌كند، یك ذره باد خورشیدی (یك پروتون) دارای شعاع لارموری بین 20 تا چند صد كیلومتر است. بنابر این مگنتوسفری با پهنای 20 تا چند صد كیلومتر قادر است ذراتی را كه در حال ضربه زدن به سطح زمین هستند، متوقف كند.

اما اجرامی ‌به كوچكی آیدا و گاسپرا نمی‌توانند مگنتوسفری به این اندازه تولید كنند. باد خورشیدی، پلاسمایی است كه از ذرات باردار ساخته شده و دارای میدان مغناطیسی است. زمانی كه میدان ناشی از باد خورشیدی به مینی مگنتوسفر سنگ‌ها می‌رسد، دو میدان با یكدیگر برخورد كرده و نیرویی را به یكدیگر وارد می‌كنند. در این زمان، میدان ناشی از باد خورشیدی جهتش را به حداقل تضاد با میدان مینی مگنتوسفر تغییر می‌دهد.

جرم پروتون‌هایی كه دارای بار مثبت هستند تقریبا 2 هزار برابر جرم الكترون‌های با بار منفی است. بنابراین الكترون‌ها آسان‌تر منحرف می‌شوند، پس الكترون‌ها در سطح حباب مغناطیسی می‌مانند، در حالی‌كه ذرات باردار مثبت بیشتر در آن نفوذ می‌كنند.

این جدایی بارهای مثبت و منفی، میدان‌های الكتریكی شدیدی را كه بیش از یك میلیون برابر قوی‌تر از میدان‌های مغناطیسی تولید شده توسط همین ذرات هستند، به وجود می‌آورند. ذرات بعدی باد خورشیدی با برخورد به این میدان‌های الكتریكی، به شدت منحرف می‌شوند. نتیجه این فرایند، ایجاد حفاظی قدرتمندتر ازحفاظ تولید شده توسط میدان مغناطیسی است.

"بامفورد" و گروهش در این رابطه آزمایشی را طراحی كردند. آنها آهن‌ربایی به قطر 5/2 سانتی‌متر را در یك لوله بلند استوانه‌ای شكل از خلا آویزان كردند. سپس پلاسما را با سرعت فراصوت به سمت آن دمیدند. شعاع لارمور ذرات در حدود 120 میلی‌متر بود. آنها باید درست به آهن‌ربا برخورد می‌كردند. اما این‌طور نشد. هیچ‌یك از ذرات به آهن‌ربا نرسیدند. بررسی‌ها نشان داد كه خطوط میدان مغناطیسی در اطراف آهن‌ربا متمركز شده و یك مینی مگنتوسفر را ایجاد كرده است. همچنین، ذرات باردار توسط یك حباب محافظ تابان از پلاسما تا 25 میلی‌متر خارج از آهن‌ربا و در طول آن گسترده شده بودند.

این آزمایش توانست چشم‌انداز ما را برای پروازهای فضایی تغییر دهد. پیش از این، ناسا به بررسی دو روش برای مقابله با پرتوهای مضر كه مانع اكتشافات فضایی می‌شوند، می‌پرداخت. یك روش، یافتن دارویی است كه بتوان احتمال مبتلا شدن فضانوردان را به بیماری‌هایی همچون سرطان كاهش داد یا حتی آسیب‌های وارد شده به دی.ان.ای را بهبود بخشید. روش دیگر، حمل محافظ‌های سنگینی ساخته شده از فلز یا تانكرهایی از آب است كه تاثیر جو زمین را تقلید كنند؛ به این ترتیب كه ذرات بدون بار یا با انرژی بالا را جذب كنند.

اما امروزه ناسا انتخاب سومی ‌نیزدارد: فضاپیمایی بسازد كه مگنتوسفر محافظ را كه توسط یك آهن‌ربای الكتریكی تولید شده است، حمل كند.

این ایده خوب مطابق با نظر "اندرو كوتز" از آزمایشگاه علمی‌ـ فضایی "مولارد" انگلستان است. او می‌گوید حمل مگنتوسفر با فضاپیما شدنی است؛ با این حال، مشكلاتی به همراه خواهد داشت. انرژی همواره یك منبع كمیاب در فضاپیماست. وی اضافه می‌كند ما هنوز نمی‌دانیم كه مینی مگنتوسفر می‌تواند ذراتی با انرژی بالاتر را منحرف كند یا خیر. او می‌گوید: "من فكر می‌كنم ذرات پرانرژی، از میان آن به سختی به طور مستقیم جلو می‌روند."

"تیتو مندونكا" از موسسه سوپریور تكنیكو در لندن، می‌گوید: "ما به خوبی می‌دانیم كه مگنتوسفر زمین به خوبی از ما در برابر باد خورشیدی محافظت می‌كند. اما پاسخ به این سوال كه مینی مگنتوسفر تا چه حد خاصیت حفاظتی دارد هنوز بسیار زود است." او می‌گوید مگنتوسفر ذرات خنثی از قبیل فوتون‌های پرانرژی را منحرف نمی‌كند.

بامفورد به خوبی از این مسائل آگاه است. اما او می‌داند كه یك مینی مگنتوسفر كه دارای گستردگی چندصدمتر است، می‌تواند در تركیب با محافظ‌های قوی استفاده شود تا پرتو‌های پرانرژی و خنثی را كه سبب سوختگی فضانوردان می‌شود، متوقف كند. او می‌گوید: "اگر شما در یك روز بارانی بیرون بروید، می‌توانید یك كت بپوشید. همچنین شما می‌توانید یك چتر هم به همراه خود ببرید. این چتر همان مینی مگنتوسفر است. در حقیقت مینی مگنتوسفر چتری از پلاسماست كه توسط میدان‌های مغناطیسی در بالا نگه داشته شده است. حتی اگر مینی مگنتوسفر تنها 50 درصد از ذرات خورشیدی را مسدود كند، در حقیقت توانسته نقش یك محافظ با جرم بزرگ را برای حفاظت از ما ایفا كند و این به فضانورد اجازه می‌دهد كه سوخت كمتری را حمل كند."

بامفورد در حال گفت‌وگو با سازمان فضایی اروپا و ناسا در ارتباط با این موضوع است. او می‌گوید آنها می‌خواهند با ما در مورد این موضوع كار كنند تا راه حلی برای بزرگ‌ترین مشكلشان برای فضانوردان بیابند.

آیا ما می‌توانیم محافظی بسازیم كه در مقابل طوفان‌های خورشیدی كه ذراتی با انرژی میلیون‌ها یا حتی میلیارد‌ها الكترون ولت را به بیرون پرتاب می‌كنند، مقاومت كند؟

آزمایش‌هایی كه توسط بامفورد و گروهش صورت گرفته، به همراه مدل‌های رایانه‌ای آنها، نشان می‌دهند كه میدان الكتریكی می‌تواند بیشتر یون‌های پرانرژی را منحرف كند. اما سوال اصلی این است كه چه مقدار پرانرژی‌تر؟

بامفورد می‌گوید: "ما هنوز نمی‌توانیم روی هر یك از آنها عدد بگذاریم. این چیزی است كه ما هم اكنون به طور دقیق به آن می‌پردازیم." ما می‌توانیم خوش‌بین باشیم كه آنها این اعداد را با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای و آزمایش‌های دقیق‌تر به دست می‌آورند.





نوع مطلب : نجوم، فیزیک، 
برچسب ها : چتری از پلاسما بر سر فضانوردان، پلاسما،
لینک های مرتبط :
علیرضا سیلسپور
چهارشنبه 29 تیر 1390
یکشنبه 26 شهریور 1396 08:38 ق.ظ
You need to take part in a contest for one of the best sites on the net.
I'm going to recommend this blog!
پنجشنبه 16 شهریور 1396 05:25 ق.ظ
We're a group of volunteers and opening a new scheme in our community.
Your site provided us with valuable information to work on. You've done a formidable job and our whole community will
be grateful to you.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی





Powered by WebGozar

به سایت ما خوش آمدید
نام و نام خانوادگی      
آدرس ایمیل      
کلیه حقوق این وبلاگ برای بانک بزرگ مقالات علمی محفوظ است