بیگ بنگ: اکنون که بیش از ۵۰ سال از کاوش مخاطره‌آمیز فضا از سوی بشر می‌گذرد، شاید رفتار مواد و پدیده‌ها در میکروگرانش برای‌مان بدیهی باشد. اما همیشه مطمئن نبودیم که فضا چگونه ممکن است بر چیزهای خاصی نظیر آتش یا کرم‌های پهن و یا حتی گیاهان اثر بگذارد. از این‌‌رو، فقط با ترتیب دادن آزمایش در فضاست که می‌توانیم پاسخ این پرسش‌های جنجالی را درک کنیم.

به گزارش بیگ بنگ، تاکنون آزمایش‌های جالبی در فضا انجام شده که گاهی ناامیدکننده و گاهی صرفاً جنون‌آمیز جلوه می‌کردند. در زیر به هفت مورد از این آزمایش‌ها پرداخته‌ایم:

۱. لباس فضانوردی که از اتاقک هوا به بیرون پرتاب شد

البته نگران نباشید، چون در این آزمایش کسی آسیب ندید. لباس فضانوردی روسی Orlan که ایوان ایوانوویچ یا آقای اسمیت نیز نامیده می‌شد خالی بود و فقط آن را با لباس‌های کهنه پر کرده بودند و یک فرستنده رادیویی هم به آن متصل بود.

توضیح ویدئو: ویدئوی بالا صحنه‌هایی را نمایش می‌دهد که شاید کابوس هر فضانوردی باشد. یک لباس فضانوردی بی‌آنکه به جایی متصل باشد از ایستگاه فضایی بین‌المللی رها شد و در فراخناک تاریک و پهناور فضا شناور شد.

این آزمایش بر این ایده استوار بود که لباس‌های فضانوردی کهنه می‌توانند به عنوان ماهواره به کار روند. ماهواره SuitSat-1 که رسماً AMSAT-OSCAR 54 نامیده می‌شد در سوم فوریه ۲۰۰۶ در مدار قرار گرفت، اما آزمایش تا حدودی موفقیت‌آمیز بود، چون بنابر گزارش‌های پراکنده، ناسا ادعا کرد که فرستنده مدت کوتاهی پس از رها شدن لباس فضایی از کار افتاده و روسیه گزارش داد که آخرین سیگنال را دو هفته بعد دریافت کرده است. آخرین سیگنال تأیید شده در ۱۸ فوریه دریافت شد. ماهوارۀ SuitSat-1 پیش از آنکه در ۷ سپتامبر ۲۰۰۶ وارد اتمسفر زمین شود و بسوزد، چندین ماه آرام در مداری حول زمین می‌گشت.

۲. چکش و پَر

در اواخر قرن شانزدهم، گالیلئو گالیله دو گوی کروی با جرم نابرابر را از برج کج پیزا در ایتالیا رها کرد تا رابطه‌ی جرم و شتاب گرانش را محک بزند. هنگامی که هر دو گوی همزمان به زمین خوردند، گالیله موفق شد با نشان دادن اینکه جرم یک جسم ارتباطی با شتاب گرانش ندارد دیدگاه کلاسیک را بزداید. همه اجسام، فارغ از اینکه چه جرمی دارند، باید با آهنگ ثابتی سقوط کنند – حتّی اگر این جسم چکش یا پَر باشد.

انجام این آزمایش روی زمین به خاطر مقاومت هوا گول‌زننده است. اما تقریباً ۴۰۰ سال بعد، انسانی روی ماه ایستاد و همین آزمایش را تکرار کرد. در دوم آگوست ۱۹۷۱، فرمانده دیوید اسکات در مأموریت آپولو ۱۵ یک چکش را در یک دست و پَر شاهینی را در دست دیگرش گرفت. او چکش و پَر را تا ارتفاع 1.6 متری زمین بالا برد و سپس آن‌ها را همزمان رها کرد. چون فضانورد اساساً در خلاء بود، چکش و پَر بی‌آنکه مقاومت هوا مانع شود همزمان روی سطح ماه سقوط کردند.

جو آلن ، فضانورد ناسا عنوان کرد: «از آنجایی که چکش و پَر دقیقاً همزمان رها شدند، هر دو تحت شتابی یکسان بر سطح ماه سقوط کردند که نتیجه‌ی پیش‌بینی یک نظریه‌ی معتبر است، اما به هر حال با در نظر گرفتن شمار افرادی که شاهد این آزمایش بودند و این واقعیت که بازگشت فضانوردان به خانه تا درجه زیادی به اعتبار این نظریه‌ی مورد آزمون بستگی داشت، می‌توان آن را آزمایشی اطمینان‌بخش در نظر گرفت.» چکش و پَر هنوز در سطح ماه هستند.

۳. قرص جوشان در حباب آب

در شرایط میکروگرانش، اگر سرنگ آبی را فشار دهید، با کمی آب که به شکل حباب در می‌آید، می‌توان کلی سرگرم شد.

در سال ۲۰۱۵، “اسکات کلی” فضانورد  ناسا، حباب آب شفافی را با رنگ خوراکی رنگین کرد و سپس قرص‌های جوشان را در آن قرار داد تا در آب حل شوند و از خود گاز متساعد کنند. این نمایش مهیج با دوربین جدید 4K ایستگاه فضایی تصویربرداری شد و بنابراین می‌توانید چیزهای عجیبی شبیه تخم‌گذاری جلبک‌های بیگانه را با رزولوشنی فوق‌العاده ببینید.

۴. آتش در فضا

همانطور که رفتار آب در رشرایط میکروگرانش متفاوت است، آتش نیز در این شرایط متفاوت رفتار می‌کند. آتش‌سوزی ایستگاه فضایی میر در سال ۱۹۹۷ خوشبختانه تنها آتش‌سوزی فضایی است که تاکنون رخ داده، اما درک عملکرد آتش در میکروگرانش می‌تواند برای طرح ایمنی آتش در مأموریت‌های طولانی نظیر سفر انسان به مریخ یا اسکان دائمی روی ماه مفید باشد. لذا بررسی رفتار آتش در ریزگرانش برای بهبود پروتکل‌های ایمنی آتش روی زمین هم مفید است.

به همین منظور، پروژه‌های تحقیقاتی زیادی بر رفتار شعله در فضا تمرکز دارند. آزمایش‌های مربوط به سوختن و فرونشاندن آتش جامدات که در ایستگاه فضایی انجام می‌شوند، جملگی فرآیند سوختن و ویژگی‌های منحصر به فرد طیف وسیعی از انواع سوخت‌ها را در ریزگرانش بررسی می‌کردند.

در زمان شعله‌ور شدن آتش در زمین، گازهای داغ شده از آتش برخاسته،‌ اکسیژن را به داخل کشیده و محصولات حاصل احتراق را به بیرون می‌فرستد. اما در شرایط میکروگرانش، گازهای داغ از آتش بلند نشده، از این رو فرایند کاملا متفاوتی موسوم به انتشار مولکولی به هدایت رفتار شعله می‌پردازد. انتشار مولكولي در فضا اكسيژن را به سمت شعله جلب كرده و محصولات احتراقي را با سرعتي صد برابر آهسته‌تر از جريان شناور روي زمين از آن دور مي‌كند.  شعله‌هاي فضايي همچنين در دماي كمتر و با اكسيژن كمتري نسبت به زمين مي‌سوزد.

۵. عنکبوت‌های فضایی

در سال ۲۰۱۱، دانشمندان تلاش کردند تا به این پرسش چالش‌برانگیز پاسخ دهند: آیا عنکبوت‌ها می‌توانند با سفر فضایی کنار بیایند؟ آن‌ها دو عنکبوت گردبافِ ابریشم طلایی( تریکونفیلا کلاویپس) بنام‌های “اسمرالدا” و “گلادیس” را برای اقامتی ۴۵ روزه به ایستگاه فضایی فرستادند. آنها در محیطی مناسب با شرایط نوری ویژه نگه‌داری می‌شدند تا چرخۀ شب و روز، کنترل دما و رطوبت، و رژیم غذایی سالمی سرشار از مگس‌های میوه‌ خوشمزه برای‌‌شان فراهم شود. (حالا تصور کنید عنکبوت‌‌ها در ایستگاه فضایی رها شوند)

هر دو عنکبوت به زیبایی خود را با محیط سازگار کردند، تنیدن تار را ادامه دادند و غذای خود را شکار کردند. عنکبوت‌های گردباف در انتهای روز تارهای خود را می‌خورند تا دوباره پروتئین به دست آورند و صبح روز بعد باز شروع به تنیدن تار می‌کنند. این دو عنکبوت نیز درست مطابق برنامه رفتار می‌کردند که جای شگفتی داشت چون سایر گونه‌های گردبافان در ایستگاه فضایی در تمام طول روز مشغول تاربافی بودند. (این دو عنکبوت در مقایسه با گردبافانی که در مأموریت‌های قبلی در ایستگاه فضایی حضور داشتند ترجیح می‌دادند با برنامه‌ای منظم‌تر فقط در اوایل صبح تاربافی کنند – مترجم).

اما همه چیز کاملاً عادی نبود. در میکروگرانش، عنکبوت‌ها تارهایی تخت‌تر و گردتر می‌بافتند، در حالی که تارهای گردبافان روی زمین ساختاری سه بعدی‌تر و غیرمتقارن‌تر داشت. هر دو عنکبوت سرانجام به خانه بازگشتند. “اسمرالدا” در حالی که طول عمر طبیعی عنکبوتی خود را سپری کرده بود در حین بازگشت به زمین تلف شد و “گلادیس” سالم به خانه بازگشت، اما سرانجام مشخص شد که عنکبوتی نر است. بنابراین نام آن را “گلادستون” گذاشتند.

۶. لاک‌پشت‌ها حول ماه گردش می‌کنند

در دهه‌ی ۱۹۶۰، قبل از آنکه بشر قدم روی ماه بگذارد، هنوز دقیقاً مشخص نبود که نزدیک شدن به ماه از نظر فیزیکی چه تأثیرات احتمالی می‌توانست روی انسان بگذارد. بنابراین، در سال ۱۹۶۸، سازمان فضایی شوروی دو لاک‌پشت روسی (آگریونمیس هورسفیلدی) را به فضا فرستاد تا دور ماه گردش کنند.

در این مأموریت لاک‌پشت‌ها تنها نبودند بلکه مگس‌های سرکه، لیسه‌های شپشک آرد، بذرها، گیاهان، جلبک‌ها و باکتری‌ها نیز آن‌ها را همراهی می‌کردند. همچنین یک آدمک مجهز به سنسورهای تابشی نیز در فضاپیما نصب شده بود. به هر حال هیچ کدام از این ارگانیسم‌های زنده کمترین شباهتی به انسان نداشتند. بر اساس گزارشی که در سال ۱۹۶۹ منتشر شد، لاک‌پشت‌ها برای این انتخاب شدند که بند کردن آن‌ها به بدنه‌ی فضاپیما نسبتاً آسان بود.

در دوم سپتامبر ۱۹۶۸، دو کیهان‌نورد خزنده در فضاپیمای زوند-۵ قرار گرفتند و از آن زمان به بعد دیگر هیچ خوراکی به آن‌ها داده نشد. در ۱۵ سپتامبر ۱۹۶۸ فضاپیما به فضا پرتاب شد و در ۲۱ سپتامبر به زمین بازگشت و در اقیانوس هند فرود آمد. لاک‌پشت‌ها سرانجام در ۷ اکتبر به مسکو بازگردانده شدند.

سفر لاک‌پشت‌ها شامل ۷ روز فضانوردی، چندین روز اقامت در آب و هوای استوایی (منجمله سرگردانی در اقیانوس برای تکمیل عملیات بازیابی) و انتقال به روسیه می‌شد. در نهایت لاک‌پشت‌های بخت‌برگشته ۳۹ روز را بدون غذا سپری کردند. سفر طاقت‌فرسایی که هر کسی را به ستوه می‌آورد. لاک‌پشت‌های شاهدی که روی زمین مانده بودند نیز به همین مدت از دریافت غذا محروم شدند. مقایسه این دو سری لاک‌پشت آشکار کرد هر تغییری که در لاک‌پشت‌های فضانورد روی داده بود بیشتر نتیجه‌ی گرسنگی بود تا لاغری ناشی از پرواز فضایی.

شاید دیگر کسی نباید لاک‌پشت‌ها را به فضا فرستاد، اما متاسفانه، دو مأموریت لاک‌پشتی دیگر نیز انجام شده است. فضاپیمای زوند-۷ در سال ۱۹۶۹ دوباره لاک‌پشت‌ها را به فضا ارسال کرد. در سال ۱۹۷۵، فضاپیمای سویوز ۲۰ نیز لاک‌پشتی را به مدت ۹۰ روز در مدار گرداند و دو لاک‌پشت دیگر نیز در سال ۱۹۷۶ با ایستگاه فضایی سالیوت پرواز کردند.

۷. درختان ماه

همانطور که اول نمی‌دانستیم فضا چه تأثیری بر حیوانات می‌گذارد، تأثیر آن بر گیاهان نیز برای‌مان نا‌شناخته بود. بنابراین، هنگامی که فضاپیمای آپلو ۱۴ در ۳۱ ژانویه ۱۹۷۱ به فضا پرتاب شد، چیزی را حمل می‌کرد که امروزه شاید کمی عجیب به نظر برسد: ۵۰۰ دانه بذر درخت. دانشمندان اداره جنگل‌بانی آمریکا مایل بودند بدانند آیا بذر درختانی که در میکروگرانش شناور بودند و با تابش کیهانی بمباران شده بودند می‌توانستند مانند بذرهایی که هرگز زمین را ترک نکرده بودند جوانه بزنند، رشد کنند و بزرگ شوند.

پنج گونه‌ی مختلف درخت در محفظه‌ی مخصوص نگه‌داری می‌شدند: کاج لجن‌زار (Pinus taeda)، سکویای همیشه‌سبز بومی کالیفرنیا (Sequoia sempervirens)، چنار آمریکایی (Platanus occidentalis)، صنوبر داگلاس (Pseudotsuga menziesii) و شیرین‌ژد آمریکایی (Liquidambar styraciflua). بذر این درختان همراه با خلبان ماژول فرماندهی، استوارت روسا، قبل از بازگشت به زمین ۳۴ بار در مداری حول ماه گردش کردند.

سپس این بذرها به همراه بذرهای شاهدی که روی زمین باقی مانده بودند در زمین کاشته شدند و از آن‌ها مراقبت شد تا اینکه بیشترشان تبدیل به نهال شدند. همانطور که انتظار می‌رفت تفاوت محسوسی بین این دو سری بذر مشاهده نشد. در سال ۱۹۷۵، درختان ماه که حالا به این نام مشهور بودند، به‌قدری رشد کردند که می‌شد آن‌ها را قلمه زد و در سرتاسر آمریکا کاشت. بر اساس گزارش سایت ناسا، تاکنون کمتر از ۱۰۰ درخت ماه شمارش شده‌اند و از آن تعداد فقط ۵۷ درخت تا زمان نوشتن این مقاله هنوز در حال رشد هستند. بدین معنی که احتمالاً هنوز صدها درخت ماه در سرتاسر آمریکا به حیات پنهانی خود ادامه می‌دهند. یادگار گمشدۀ برهه‌ای از زمان که انسان‌های کنجکاو بذرهای فسقلی را با سرعت در فضا شناور می‌کردند. رویدادی زیبا و شگفت‌انگیز.

ترجمه: محمد نوده فراهانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com