بزرگترین اتاقک خلأ ساخت بشر کجاست و چه چیزی را میآزماید؟
ناسا برای تست تجهیزات ارزشمند فضایی خود، بزرگترین اتاقک خلأ جهان را ساخت؛ سازهای غولپیکر که خشنترین شرایط کیهان را شبیهسازی میکند.
در سالنی بزرگ در اوهایو، یک توپ بولینگ و چند پر پرنده را کنار هم تا ارتفاعی بالا میبرند و سپس هر دو را همزمان رها میکنند. همهچیز همانطور پیش میرود که انتظارش را داریم. توپ سنگین بلافاصله به زمین کوبیده میشود و پرها آرام در هوا تاب میخورند تا به پایین برسند. همه ما از کودکی با این قوانین فیزیک آشناییم.
بعد ناگهان صدای پمپها بلند میشود و هوا را از درون ساختمانی ۲۲ هزارمترمکعبی بیرون میکشند. وقتی آزمایش را دوباره تکرار میکنند، توپ بولینگ و پر رها درست شانهبهشانه پایین میآیند تا در یک لحظهی واحد به کف سالن برخورد کنند.
وقتی برایان کاکس، فیزیکدان بریتانیایی با اجرای نمایش مشهور سقوط میلیونها نفر را به شگفتی واداشت، کمتر بینندهای فکر میکرد این صحنهها فقط برای چند دقیقه قدرت واقعی بزرگترین محفظه خلأ جهان را به تصویر میکشند.
خلاصه صوتی، ساختهشده با هوش مصنوعی
ولی ناسا اتاقک خلاء شبیهسازی فضا (Space Power Facility) را برای اثبات نظریهی سقوط آزاد گالیله نساخت! واقعاً چرا مهندسان باید ساختمانی ۳۷ متری بنا کنند که میتوان تقریباً تمام هوای داخلش را تخلیه کرد و فضایی تهی ساخت؟
آشنایی با بزرگترین محفظه خلأ ساخت بشر، ما را آزمایشهای تلویزیونی فراتر میبرد و به دنیای فضاپیماهایی میرساند که باید در تاریکی، میلیونها کیلومتر دورتر از خانه زنده بمانند.
ما انسانها بدون آنکه متوجه باشیم، در اعماق اقیانوسی نامرئی اما بهشدت سنگین از جنس هوا زندگی میکنیم؛ اتمسفر زمین با فشاری خردکننده، معادل دهها هزار کیلوگرم نیرو بر هر مترمربع، به تمام سطوح اطراف ما فشار وارد میکند.
حالا تصور کنید مهندسان بخواهند در میان این اقیانوس متراکم، فضایی خلق کنند که در آن مطلقاً هیچچیز وجود نداشته باشد. بیرونراندن این حجم گاز برای رسیدن به خلأ، صرفاً به معنی روشنکردن چند پمپ مکش نیست و به تدابیری چندلایه و محاسباتی پیشرفته نیاز دارد.
در ایالت اوهایو ایالات متحده، مهندسان ناسا به راهکار بینظیری برای غلبه بر این نیروی عظیم دست یافتهاند. در مرکز آزمایشی نیل آرمسترانگ، سازهای غولآسا به نام تأسیسات توان فضایی (SPF) دیده میشود که هسته اصلی شبیهسازهای فضایی ناسا به شمار میرود و رکورد جهانی بزرگترین محفظه خلأ ساخت بشر را در گینس دارد.
محفظه خلأ ناسا تنها پلتفرم روی کره زمین برای تست فضاپیماها در شرایط واقعی کیهان است
مرکز SPF با تصورات ما مبنی بر آزمایشگاهی منفرد یا سولهی بزرگ صنعتی، تفاوت زیادی دارد. این سازه با قطر ۳۰٫۴۸ متری و ۳۷٫۱۸ متر ارتفاع، یعنی ابعادی که بهراحتی یک ساختمان ده طبقه را در خود جای میدهد، یگانه پلتفرمی در تمام کره زمین محسوب میشود که مهندسان هوافضا را قادر میسازد عملکرد همزمان سیستمهای فضاپیماهای کامل و مونتاژشده را پیش از پرتاب در شرایط واقعی فضا بسنجند.
فرودآوردن یک مریخنورد روی سطح سیاره سرخ یا ارسال انسان به مدار ماه با کپسولهای نسل جدید، فرایندی نیست که با حدس و گمانهای تئوریک یا شبیهسازیهای نرمافزاری صرف پیش برود. وقتی موشک از سکوی پرتاب جدا میشود و به فضا میرسد، اعزام تعمیرکار یا تعویض قطعات درهمشکسته برنامههای مفصل و پرهزینهای میخواهد.
به همین دلیل، پیش از آنکه شعلههای آتش زیر موتورهای راکت زبانه بکشند، سختافزارهای چند صد میلیوندلاری باید درون این محفظه در معرض آزمایشهای بسیار سختی قرار بگیرند و ترکیبی از سرمای انجمادآور، تشعشعات سوزان خورشیدی و سکوت مطلق کیهانی را تاب بیاورند.
اواخر دهه ۱۹۶۰ میلادی، زمانیکه سایه رقابتهای فضایی و جنگ سرد بر سر جهان سنگینی میکرد، مهندسان ناسا در پایگاهی که آن زمان «ایستگاه پلام بروک» نامیده میشد، خود را برای مرحلهی بعد از آپولو آماده میکردند.
مهندسان میدانستند که برای سفرهای فضایی عمیقتر و رسیدن به سیارات دوردست منظومه شمسی، پیشرانههای شیمیایی سنتی خیلی زود نفس کم میآورند. راهحل غلبه بر این محدودیت استفاده از انرژی هستهای بود؛ آنها باید موتوری میساختند که بهجای سوزاندن سوخت شیمیایی، از گرمای راکتور هستهای برای ایجاد رانش استفاده کند.
اما روی زمین روشنکردن یک موتور هستهای و شبیهسازی پرواز در مدار، ریسکهای ایمنی زیادی داشت. اگر در جریان آزمایشها کوچکترین اشتباهی رخ میداد، نشت مواد رادیواکتیو میتوانست فاجعهای زیستمحیطی رقم بزند.
تأسیسات توان فضایی ناسا در ابتدا برای مهار خطرات راکتهای هستهای ساخته شد
به همین دلیل، وقتی در سال ۱۹۶۹ ساخت تأسیسات توان فضایی آغاز شد، متخصصان مجموعهای طراحی کردند که از نظر ایمنی به یک پناهگاه مقاوم در برابر حمله اتمی شباهت داشت. در اطراف سازه نیز منطقهای حائل به وسعت ۶۴۰۰ هکتار زمین خالی در نظر گرفته شد تا در صورت وقوع انفجار یا نشت مواد رادیواکتیو، خطر تا جای ممکن در محدوده تأسیسات مهار شود.
ولی با تغییر سیاستهای کلان فضایی ایالات متحده، کاهش شدید بودجههای تحقیقات هستهای و البته پررنگشدن نگرانیهای زیستمحیطی، پرونده موتورهای اتمی ناسا خیلی زود بسته شد و این سازه عظیم که با هزینهای سنگین برای مهار خطرات رادیواکتیو ساخته شده بود، ناگهان بیاستفاده ماند.
جالب اینکه در تمام طول تاریخ فعالیت پایگاه، حتی یک ماده رادیواکتیو هم به محفظه آن راه پیدا نکرد. اوایل دهه ۱۹۷۰، مهندسان تصمیم گرفتند از این فضای بکر و بیرقیب برای آزمایش سیستمهای تبدیل انرژی، مانند سیستمهای مبتنی بر چرخه برایتون استفاده کنند. این تغییر مسیر، جان دوبارهای به تأسیسات بخشید.
خیلی زود، محفظهای که برای راکتهای اتمی طراحی شده بود، به میزبان امنی برای مهمترین پروژههای فضایی بشر تبدیل شد. اولین آزمونهای واقعی نیز با استقرار و بررسی پوششهای محافظ ایستگاه فضایی اسکایلب کلید خورد.
مهندسان بهسرعت متوجه شدند که هیچکجای دنیا نمیتواند فضایی به این وسعت را برای تست قطعات یکپارچه در اختیارشان بگذارد. مدتی بعد، کاوشگرهای افسانهای وایکینگ ۱ و ۲، پیش از آنکه راهی سفر تاریخی خود به مریخ شوند، دینامیک و سیستمهای کنترل خود را در همین سکوت و خلأ مهندسیشده تمرین کردند.
دسامبر ۲۰۲۰ ایستگاه پلام بروک با ادای احترام به نخستین انسانی که روی ماه قدم گذاشت، به تأسیسات آزمایش نیل آرمسترانگ تغییر نام داد. مجموعهی عظیمی که روزگاری برای آزمایش فناوریهای هستهای ساخته شده بود، حالا بستر بینظیری را برای آزمایش استقامت سختافزارهای فضایی فراهم میکند و راه را برای اکتشافات آینده هموار میسازد.
شاید ایجاد خلأ در یک لوله آزمایشگاهی کوچک کار چندان پیچیدهای نباشد، ولی اگر اتاقکی آلومینیومی در این ابعاد بسازید و پمپهای مکش را روشن کنید تا تمام هوا خارج شود، فشار اتمسفر از بیرون نیرویی معادل دهها میلیون کیلوگرم به سازه وارد میکند و محفظه عظیم در زمانی بسیار کوتاه زیر بار هوای اطراف فرومیریزد؛ تقریباً همانطور که یک قوطی خالی نوشابه زیر فشار دست مچاله میشود.
طراحان مجتمع محیطهای فضایی ناسا بهمنظور جلوگیری از این فروپاشی فاجعهبار، معماری دولایه و هوشمندانهای را پیادهسازی کردند. در مرکز این مجموعه، محفظهای تمامآلومینیومی با بدنهای استوانهای و سقفی گنبدیشکل قرار دارد که باید هم در برابر فشار عظیم بیرونی مقاومت کند و هم خلأ بسیار شدید داخل خود را حفظ نماید.
یک سپر بتنی بسیار ضخیم، بدنه آلومینیومی اتاقک خلأ را از خطر فشار اتمسفر نجات میدهد
پوسته این محفظه از ورقهای آلیاژ آلومینیوم ۵۰۸۳ ساخته شد و برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، تمام سطوح داخلیاش را با لایهای از آلومینیوم ۳۰۰۳ پوشاندند. دورتادور نمای بیرونی نیز تیرهای فلزی T شکلی که هر کدام نزدیک به یک متر عمق دارند، به بدنه جوش داده شدهاند تا استحکام سازه افزایش پیدا کند.
ولی اسکلت فلزی بهتنهایی حریف نیروی اتمسفر نمیشد. پس مهندسان در قدم بعدی پوستهای بتنی دور محفظه آلومینیومی کشیدند؛ سپری عظیم به قطر ۴۰ متر، ارتفاع ۴۶ متر و دیوارههایی که ضخامتشان به بیش از دو متر میرسد، سراسر محفظه را در برمیگیرد و بخش بزرگی از فشار واردشده از بیرون را تحمل میکند.
راز ماندگاری محفظهی خلأ به فاصله خالی میان دولایه آلومینیومی و بتنی برمیگردد. وقتی فرآیند شبیهسازی آغاز میشود، مهندسان صرفاً هوای داخل محفظه اصلی را تخلیه نمیکنند؛ بلکه بهصورت همزمان، هوای فضای خالی بین حصار بتنی و دیواره آلومینیومی را نیز تا رسیدن به فشاری بسیار پایین در حدود ۲۰ تُر بیرون میکشند.
تخلیه همزمان، اختلاف فشار داخل محفظه و محیط پیرامون را به حداقل ممکن میرساند. در عمل دیوار بتنی مستحکم بار اصلی فشار اتمسفر زمین را به دوش میکشد و اجازه میدهد اتاقک آلومینیومی خلأ موردنیاز آزمایشها را در درون خود حفظ کند.
فرایند ایجاد خلأ بهصورت گامبهگام در سه مرحله اجرا میشود و ۸ ساعت طول میکشد. در مرحله اول، پمپهای بزرگ مکانیکی، طی دو ساعت، فشار داخل محفظه را از سطح عادی اتمسفر به ۲۰ تُر کاهش میدهند.
فرآیند تخلیه کامل هوا در شبیهساز فضایی ناسا هشت ساعت زمان میبرد
در فاز دوم، پمپهای خلأ میانی وارد مدار میشوند تا در یک بازه سهساعته، فشار را باز هم پایینتر بیاورند و به یک هزارم تُر برسانند ولی. اوج عملیات در مرحله سوم رقم میخورد، جایی که شکارچیان مولکول به میدان میآیند.
ده پمپ کرایو (Cryopump) با قطرهایی بیش از یک متر، همراه با پنج پمپ توربو و صفحات جاذب که با جریان مداوم نیتروژن مایع بهشدت خنک شدهاند، روشن میشوند. این تجهیزات با سرعت ۵۰۰ هزار لیتر بر ثانیه، معدود مولکولهای سرگردان گاز را از محفظه جمعآوری میکنند.
پس از چند ساعت کار بیوقفه، فشار به کمتر از ده به توان منفی شش تُر سقوط میکند؛ سطحی از خلأ که میتواند شرایط مدار پایین زمین را شبیهسازی کند.
فضاپیما در جریان عملیات واقعی، فقط با خلأ فضا روبهرو نمیشود و باید اختلاف دمای بسیار شدیدی را هم تحمل کند. بخشی از بدنه که زیر نور مستقیم خورشید قرار دارد، میتواند بسیار گرم شود و بخش در سایه، سرمای شدیدی را تجربه میکند.
ناسا برای آزمایش فضاپیماها باید همین شرایط را روی زمین شبیهسازی کند، یعنی هم هوا را از محفظه بیرون بکشد و خلأ ایجاد کند و هم فضاپیما را در معرض گرما و سرمای شدید قرار دهد.
برای شبیهسازی سرمای عمیق فضا، تیمی از طراحان حرارتی دیوارهای به نام کرایوشرود (Cryoshroud) را درون محفظه اصلی نصب کردهاند. این پرده سردکننده فلزی، به طور پیوسته با دهها هزار گالن نیتروژن مایع و گازی تغذیه میشود و میتواند دمای محیط اطراف محموله را بهسرعت تا منفی ۱۶۰ درجه سانتیگراد کاهش دهد.
فضاپیماها نوسانات دمایی شدیدی را تجربه میکنند؛ از منفی ۱۶۰ تا مثبت ۸۰ درجه سانتیگراد
در نقطه مقابل برای شبیهسازی تابش سوزان خورشید، آرایهای از لامپهای حرارتی کوارتز با توان چهار مگاوات، در کنار یک لامپ قوس الکتریکی ۴۰۰ کیلوواتی وارد مدار میشوند. این سیستم نورپردازی قدرتمند، طیف نور خورشید را بازآفرینی میکند و دما را روی بدنه فضاپیما تا ۸۰ درجه سانتیگراد بالا میبرد.
شبکهای پیچیده از صدها ترموکوپل که به بدنه فضاپیما متصل شدهاند، دادههای حرارتی را در لحظه پایش میکنند تا محققان مطمئن شوند قطعات حساس الکترونیکی در گرما و سرمای شدید، آسیب نمیبینند و تغییر شکل نمیدهند.
از طرف دیگر فضاپیماها در مدارهای خود با طوفانهای خورشیدی و پرتوهای الکترومغناطیسی مواجه میشوند که میتوانند سیستمهای ناوبری، ارتباطات رادیویی و رایانههای پرواز را بهکلی فلج کنند. در این مرحله معماری تمامآلومینیومی محفظه، نقش دوم و حیاتی خود را ایفا میکند.
دیوارههای آلومینیومی محفظه از ورود هرگونه نویز الکترومغناطیسی مزاحم جلوگیری میکنند
با بستهشدن درهای محفظه، پوسته فلزی سازه تا حد زیادی مانع ورود امواج رادیویی و نویزهای الکترومغناطیسی محیط اطراف میشود. این ایزولهسازی به دانشمندان اجازه میدهد تا محیط پیچیده الکترومغناطیسی فضا را مطابق با استانداردهای ضروری بازسازی کنند و پایداری سیستمها را بدون دخالت نویزهای مزاحم زمینی بسنجند.
هیچ ماهواره یا کپسول فضایی نمیتواند بدون تحمل خشنترین دقایق سفر خود، یعنی لحظه پرتاب موشک، به آرامش خلأ کیهانی دست یابد.
پرتابگرها در لحظه جداشدن از سکو، لرزشهای شدید و امواج صوتی مهیبی تولید میکنند که در صورت مهارنشدن، میتوانند تجهیزات الکترونیکی حساس و اتصالات این سازههای چند صد میلیوندلاری را پیش از رسیدن به مدار، نابود کنند یا از کار بیندازند.
در گذشته، جابهجایی این محمولههای گرانقیمت از یک ایالت به ایالت دیگر برای انجام تستهای مجزای لرزش و صدا، خطرات و هزینههای لجستیکی بسیار بالایی داشت. اما مرکز تحقیقات گلن ناسا با توسعه دو بازوی قدرتمند در مجاورت محفظه خلأ، کل چرخه آزمایشهای دینامیکی را زیر یک سقف آورد.
مهندسان برای شبیهسازی تکانهای موشک، به سراغ تأسیسات ارتعاش مکانیکی (MVF) میروند؛ سیستمی که قدرتمندترین پلتفرم ششدرجه آزادی (6-DOF) در جهان محسوب میشود.
قدرتمندترین پلتفرم هیدرولیک دنیا لرزشهای لحظه صعود موشک را بهدقت شبیهسازی میکند
پایهای مجهز به ۱۶ عملگر هیدرولیک عمودی، محمولهای به وزن ۳۴ هزار کیلوگرم (هموزن کپسولهای سنگین مسافربری) را روی خود نگه میدارد و لرزشهای شدید موشک در حال صعود را با فرکانسهایی بین ۵ تا ۱۵۰ هرتز روی آن پیاده میکند.
برای اینکه این تکانهای مکرر و شدید باعث فروپاشی فونداسیون خود ساختمان نشوند، طراحان یک بلوک بتنی و فولادی به وزن ۲٫۱ میلیون کیلوگرم را زیر دستگاه تعبیه کردهاند که بهعنوان جرم واکنشپذیر، تمام انرژی ارتعاشی به خود جذب میکند.
سازه فضایی پس از پشت سر گذاشتن تست لرزش، به اتاقک آزمون صوتی بازتابی (RATF) با حجمی بیش از صدهزار فوت مکعب منتقل میشود. روی دیوارههای این اتاقک ۳۶ شیپور صوتی بسیار بزرگ قرار دارد که با هدایت جریان پرفشار گاز نیتروژن، امواج صوتی را با سطح فشار ۱۶۳ دسیبل به سمت محموله روانه میکنند.
حجم انرژی صوتی آزمایش را میتوانید با غرش همزمان بیست موتور جت هواپیمای مسافربری در یک اتاق بسته مقایسه کنید. اگر پنلهای خورشیدی، آنتنها و اتصالات ظریف فضاپیما بتوانند از این طوفان صوتی جان سالم به در ببرند، مهر تأیید پرواز را دریافت میکنند و برای سفر به فضا آماده میشوند.
در جدول زیر، مشخصات فنی تجهیزات تکمیلی محفظه خلأ ناسا را مشاهده میکنید.
تجهیزات شبیهسازی سازهای
ویژگیهای فنی و ظرفیت مهندسی
کاربرد و دستاورد عملیاتی
سیستم ارتعاش مکانیکی (MVF)
قدرتمندترین و پرظرفیتترین سیستم لرزش سینوسی فضاپیما در جهان؛ سیستمی هیدرولیکی با شش درجه آزادی، ۱۶ عملگر عمودی و ۴ عملگر افقی
قادر به لرزاندن محمولههای ۳۴ هزار کیلوگرمی برای بازآفرینی لرزشهای موشک حامل
جرم واکنشپذیر ارتعاشی
۲٫۱ میلیون کیلوگرم بتن و فولاد تعبیه شده در پایه سیستم
مقاومت در برابر نیروهای تولیدشده توسط عملگرها و انتقال انرژی ارتعاشی را به بستر سنگی زیر تأسیسات
اتاقک آزمایش آکوستیک (RATF)
مجهز به ۳۶ شیپور غولپیکر هدایتشده با جریان پرفشار گاز نیتروژن
تولید توان صوتی تا ۱۶۳ دسیبل برای تست مقاومت پنلها
فضای بازتابی اتاقک صوتی
۲٬۸۷۴ مترمکعب حجم خالص
بازسازی میدان صوتی پرتاب با بازتاب چندباره امواج
یکی از مهمترین موانعی که تیمهای مهندسی ناسا در مسیر دستیابی به خلأ فوقبالا با آن روبرو شدند، پدیدهای پنهان به نام آلودگی پسروی روغن بود.
همانطور که پیشتر دیدیم، پمپهای عظیم دیفیوژن محور اصلی مکش این تأسیساتاند. پمپها برای رسیدن به حداکثر توان خود، از نوع خاصی از روغنهای سیلیکونی (DC 705) استفاده میکنند. همواره این ریسک وجود دارد که بخار میکروسکوپی روغنها، بهجای خروج از سیستم، به داخل محفظه اصلی بازگردد.
نشستن لایهای روغن روی تجهیزات حساس، میتواند لنز تلسکوپهای فضایی، رادیاتورهای حرارتی و سنسورهای اپتیکال را کور کند.
سیستمهای سرمایشی پیشرفته مانع از رسوب قطرات روغن روی قطعات حساس میشوند
تیمهای تحقیقاتی برای غلبه بر آلودگی پسروانی روغن، از حسگرهای ویفر سیلیکونی فوقتمیز و فناوری الیپسومتری استفاده کردند. آنها با مطالعه پلاریزاسیون نور روی این سطوح دریافتند که روغنها به شکل لایهای یکنواخت رسوب نمیکنند، بلکه جزایری مینیاتوری تشکیل میدهند.
درک فیزیکی فرم رسوب به طراحان اجازه داد تلههای سرمایشی ویژهای طراحی کنند که مولکولهای فراری روغن را پیش از رسیدن به محموله اصلی فضاپیما، منجمد میکنند و به دام میاندازند.
در بخش تستهای دینامیکی نیز خطای بیشآزمایی هزینههای پروژههای فضایی را بهشدت بالا میبرد. مهندسان متوجه شدند که تستهای روی زمین، رفتاری بسیار خشنتر از واقعیت پرواز دارند. وقتی فضاپیمای واقعی روی موشک قرار میگیرد، انرژی در شش جهت مختلف توزیع میشود و سازهها با هم در تعاملاند.
ولی در سالن آزمایش، فضاپیما به پایه فولادی بسته میشود و لرزشهایی بسیار خشنتر و غیرطبیعیتر از شرایط واقعی را تحمل میکند، چالشی که پیشازاین به طراحیهای سنگین و محافظهکارانه منجر میشد.
در رویکرد نوین تست لرزاننده مجازی، محققان با استخراج دادههای واقعی سنسورها و استفاده از مدلسازی کامپیوتری، رفتار متقابل فضاپیما و تجهیزات آزمایش را شبیهسازی میکنند تا پیش از روشنکردن دستگاههای فیزیکی، از اعمال فشارهای مخرب به سختافزار جلوگیری شود.
بزرگترین محفظهی خلأ تنها در انحصار پژوهشگران و دانشگاهیان باقی نماند و خیلی زود راهش را به فرهنگ عامه آموزش همگانی باز کرد.وقتی بزرگترین سالن خالی از هوای جهان را در اختیار داشته باشید، میتوانید به پرسشهایی پاسخ دهید که قرنها فقط روی کاغذ مطرح میشدند.
ابعاد عظیم محفظه خلأ ناسا امکان اثبات عملی قانون سقوط آزاد گالیله را در مقیاسی بیسابقه فراهم کرد
در قرن شانزدهم میلادی، گالیله استدلال کرد که تمامی اجسام، فارغ از جرم و وزنشان، با شتاب کاملاً یکسانی سقوط میکنند و تأخیر سقوط اجسام سبک، به مقاومت هوا برمیگردد.
در جریان مأموریت تاریخی آپولو ۱۵، فضانورد دیوید اسکات با رهاکردن یک چکش و یک پر شاهین روی سطح ماه، این قانون را به زیباترین شکل به تصویر کشید. اما آیا میشد این صحنه را روی زمین هم تکرار کرد؟
برایان کاکس، فیزیکدان سرشناس، تصمیم گرفت این اصل را در مقیاسی حماسی به تصویر بکشد. تیم مستندساز بیبیسی با تأمین هزینههای پمپاژ این محفظه، خلأیی مشابه سطح ماه ایجاد کردند. یک پر شترمرغ و یک توپ بولینگ از سقف محفظه رها شدند و در نمایشی خیرهکننده، بدون کوچکترین اختلافی به طور همزمان به کف سازه برخورد کردند.
فراتر از مستندهای علمی، معماری جذاب محفظه خلا، پای استودیوهای مارول را نیز به اوهایو باز کرد. در سال ۲۰۱۱، جاس ویدون، کارگردان نامآشنای هالیوود، در جستجوی مکانی واقعی بود که عظمت و پیچیدگی کافی برای بهتصویرکشیدن پایگاه تحقیقاتی فوقسری سازمان S.H.I.E.L.D را داشته باشد.
سازندگان فیلم انتقامجویان برای طراحی لوکیشنهای تحقیقاتی، دکورهایشان را داخل پایگاه خلأ بنا کردند
ناسا در یک همکاری بیسابقه، درهای این محفظه را به روی طراحان دکور هالیوود گشود. در مدتزمان کوتاه یک تعطیلات آخر هفته و با کار شبانهروزی، دکوراتورهای برنده اسکار، پلتفرم نگهداری مکعب قدرتبخش «تسرکت» و ایستگاههای کاری دکتر سلویگ را مستقیماً درون همین خلأ مهندسیشده برپا کردند.
در سکانسهای آغازین فیلم انتقامجویان (۲۰۱۲)، کاراکترهای نیک فیوری و هاکای در همین مکان نظارهگر باز شدن پورتال ورود لوکی به زمین هستند. ناسا پیش از اکران جهانی فیلم روی زمین، نسخه ویژهای از آن را برای فضانوردان مستقر در ایستگاه فضایی بینالمللی ارسال کرد تا از تماشای پایگاه زمینی خود روی پرده سینما لذت ببرند.
استفاده از بادبانهای خورشیدی یکی از ایدههای جذاب برای سفر در منظومه شمسی به شمار میرود؛ فضاپیماهایی که بدون نیاز به سوخت شیمیایی و تنها با دریافت تکانه فوتونهای تابیده شده از خورشید، در فضا حرکت میکنند. ولی غشاهای بادبانها بسیار ظریفاند و باز کردنشان در اتمسفر زمین و تحت گرانش، باعث پاره شدن فوریشان میشود.
محفظه خلأ آلومینیومی ناسا تنها مکانی بود که به مهندسان اجازه داد بادبانهای خورشیدی ۲۰ متری را با موفقیت مستقر کنند. آنها توانستند روند باز شدن این بادبانها را در محیطی بدون مقاومت هوا و به کمک تکنیکهای پیشرفته فتوگرامتری اعتبارسنجی کنند.
اتاق بدون هوای ناسا تنها محیط امن برای بازکردن غشاهای ظریف بادبانهای خورشیدی بود
کمی بعد، ساخت ایستگاه فضایی بینالمللی مأموریت تازهای برای محفظه رقم زد. تجهیزات الکترونیکی و بخشهای مسکونی ISS پیوسته گرما تولید میکنند و چون در فضا هوایی وجود ندارد، ایستگاه باید گرما را از طریق رادیاتورهای بزرگی به فضا پس بدهد.
ناسا بین سالهای ۱۹۹۶ تا ۱۹۹۹ نمونههای سیستم دفع حرارت را به محفظه آورد و در خلأ، زیر تابش حرارتی و سرمای شدید، عملکردشان را آزمود. آزمایشها باید نشان میدادند رادیاتورها و سیستم خنککننده مبتنی بر آمونیاک میتوانند در شرایط سخت مدار به کار خود ادامه دهند.
حتی مریخنوردهای افسانهای ناسا نظیر اسپیریت و آپورچونیتی نیز پیش از لمس خاک سرخ مریخ، سیستمهای فرود مبتنی بر کیسه هوای خود را ابتدا در اتمسفر رقیقسازیشده همین محفظه آزمودند و بارها به صخرههای شبیهسازیشده برخورد کردند تا از استحکام آنها اطمینان حاصل شود.
با آغاز برنامههای بازگشت انسان به ماه در قالب مأموریتهای آرتمیس، محفظه خلأ بار دیگر به یکی از مراکز مهم آزمایش فضاپیماهای ناسا تبدیل شد. کپسولهای اوریون در فازهای مختلف توسعه، ماهها درون این تأسیسات محبوس شدهاند و تحت تستهای سخت و متعددی قرار گرفتهاند.
سال ۲۰۱۳ اسپیساکس فیرینگ ۵٫۲ متری فالکون ۹ را به همین مجموعه آورد. فیرینگ در اتاقکهای آکوستیک، زیر امواج صوتی بسیار شدید قرار گرفت و سپس در محفظه خلأ آزمایش شد تا مهندسان مطمئن شوند پوسته محافظ محموله میتواند فشارهای پرتاب و شرایط سفر فضایی را تحمل کند.
بزرگترین خلأ ساخت بشر، هرگز رؤیای اولیه مهندسانش را در زمینه آزمایش موتورهای هستهای محقق نکرد، ولی امروز برخی از پیشرفتهترین فضاپیماها را پیش از پرتاب محک میزند.
محفظه ناسا دوام فلز، کابل، سیستم و همچنین فاصله میان محاسبات مهندسی و واقعیت را میسنجد و باید همه مسیرهای احتمالی شکست را آشکار کند؛ آنهم وقتی فضاپیما هنوز روی زمین و در دسترس مهندسان قرار دارد.
خانواده ما
ارسال دیدگاه
دیدگاهها