جت‌پک‌ چیست و نحوه کار آن به چه صورت است؟

0

ریچارد براونینگ و دبی براونینگ: در ۱۲ آپریل ۱۹۶۱، فضانورد روسی، یوری گاگارین یک فضاپیما ۲,۴۰۰ کیلوگرمی را در اولین پرواز فضایی سرنشین‌دار تاریخ هدایت کرد. یک هفته بعد، شرکت «بِل اِروسیستم» پیشرفت تازه‌ای در صنعت فضانوردی آغاز کرد: کوله‌پشتی پرنده با سوخت گاز. که قادر بود ۳۵ متر را تنها در ۱۳ ثانیه طی کند، این محصول تماشاچیان را به وجد آورد. اما مهندسان پروژه اشتیاق کمتری داشتند. چون علی‌رغم سال‌ها کار کردن بر روی این تکنولوژی جدید، می‌دانستند پرواز در ارتفاع کم تمام چیزی است که این کوله می‌توانست ارائه دهد. پس چرا به پرواز در آوردن یک فضاپیمای عظیم آسان‌تر از یک وسیله تک خلبانی است؟

با توجه به قوانین حرکت نیوتن، (مبانی) فیزیک پرواز در واقع بسیار ساده است. تنها چیزی که نیاز دارید یک نیروی رو به بالای به اندازه کافی قدرتمند است تا بر نیروی جاذبه رو به پایین مقابله کند. و از آنجایی که اجسام سنگین‌تر نیروی جاذبه قوی‌تری را متحمل می‌شوند، پس اجسام سبک‌تر باید آسان‌تر از سطح زمین جدا شوند. اگرچه موتورهای جت کنونی که ابزار اولیه ما برای پرواز هستند، در واقع هر چه بزرگ‌تر باشند کارامدیشان افزایش می‌یابد.

نحوه کار موتورهای جت به این شکل است که حجم بسیاری هوا را مکش کرده و سپس با سرعت هر چه ممکن آن‌ها را خارج می‌کنند. در واقع، در حالی که بیشتر آن‌ها از کنار قطعات داخلی عبور می‌کنند، هنوز هم نیروی پیشران زیادی به اجزای موتور می‌رسانند. اما هوایی که وارد هسته مرکزی موتور شده به وسیله تیغه‌های نزدیک‌به‌هم و محکمی فشرده می‌شود. هوای فشرده سپس وارد محفظه احتراق، (جایی که سوخت جت در آن آتش گرفته)، وارد می‌شود. گرمای به وجود آمده باعث می‌شود تا هوای فشرده سریعاً منبسط شده و پخش شود، و با فشار زیاد از اگزوز خارج شده و موتور به سمت جلو رانده شود. هوای خارج شده از موتور همچنین توربین تعبیه شده در انتهای اگزوز را می‌چرخاند. این توربین به فن و پره‌های کمپرسور نیرو می‌دهد، و چرخه‌ای ایجاد می‌کند که تا زمان وجود سوخت برای سوختن،نیروی پیشران را حفظ می‌کند

هرچه یک موتور هوای بیشتری دریافت کند، نیروی پیشران بیشتری می‌تواند تولید کند. در جت‌های امروزی، قطر یک فن جلویی بیشتر از یک کامیون است. و حتی این موتورها با چرخشی با سرعت نسبتاً پایین، نیروی پیشران بیش از حد کافی برای حفظ سرعت لازم برای پرواز یک هواپیمای مسافربری را فراهم می‌کنند. اما موتورهای کوچکتر نمی‌توانند به سادگی این مقدار هوا را دریافت کنند. تا اواخر قرن بیستم، مهندسان هنوز قادر نبودند موتوری بسازند که برای حمل یک نفر به اندازه کافی کوچک و سبک باشد، و به اندازه‌ای قدرتمند باشد تا خلبان و سوخت را به همراه هم از زمین بلند کند. طرح‌های آن زمان فقط می‌توانستند سوخت کافی برای ۳۰ ثانیه پرواز را حمل کنند، و در هنگام پرواز، نیروی قدرتمند پیشران در یک جهت مشخص کنترل جت‌پک(کوله‌جت) را بسیار دشوار و خطرناک می‌کرد.

اما در هزاره جدید دستاوردهای شگرفی در زمینه‌های مواد، ساخت، و تکنولوژی محاسباتی رخ داد که شامل سیستم‌هایی بودند که می‌توانستند تزریق سوخت را با دقت بی‌نظیری انجام دهند. همه اینها با هم، راندمان سوخت و نسبت نیرو به وزن موتورهای جت را به طرز چشمگیری بهبود بخشید. در سال ۲۰۱۶، موتورهای میکروجت که به اندازه یک قوطی قهوه بودند و جرمی کمتر از ۲ کیلوگرم داشتند، توانستند به نیروی ۲۲۰ نیوتنی دست یابند. همین موقع بود که مهندس انگلیسی به نام ریچارد براونینگ، فرصت را برای ساختن نسل جدیدی از جت‌پک‌های سبک‌وزن غنیمت شمرد. علاوه‌بر یک موتوری که در پشت سر قرار گرفته شده بود، در این محصول که به لباس‌جت معروف بود، یک جفت میکرو موتور کنار هر بازو برای تقسیم‌بندی و بالانس نیروی پیشران تعبیه شده بود. با پرواز با موتور پشتی، سه نقطه پایداری شکل می‌گرفت که برخی خلبانان آن را به راحت تکیه دادن به عصا در هنگامی که یک دوست از پشت هوایتان را دارد، توصیف کردند.

ممکن است کنترل همزمان همه این موتورها پیچیده به نظر برسد، اما بسیاری از خلبانان در کمتر از یک روز به کمک سیستم محاسبه‌گر پیشرفته دیگری یعنی مغز خودشان بر آن تسلط پیدا کردند. مناطق مختلف مغز و حواس چندگانه متعدد حس تعادل و تعیین موقعیت مکانی ما را کالیبره و تنظیم می‌کنند. که خلبانان به کمک آنها به آرامی پروازهایشان را هدایت می‌کنند. سرنشین می‌تواند با کمک حرکات جزئی دستانش ارتفاعش از زمین را افزایش و یا کاهش دهد، در همان حالت به سرعت بچرخد و یا بدون حرکت خاصی تا ۵ دقیقه رو به جلو پرواز کند. این تکنولوژی هنوز هم نسبتاً جدید است، و بدون پیشرفت‌های عمده در بهره‌وری سوخت و فناوری موتور، به این زودی‌ها انتظار داشتن جت‌پک شخصی خودتان را نداشته باشید. اما اگر هدف رسیدن به آسمان ما را تابه‌حال به اینجا رسانده است، چه کسی می‌داند که در آینده به کجاها پرواز خواهیم کرد؟

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.