نقش كامپيوترها در فن‌آوري فضانوردي
نوشته: جعفر سپهري
آيا فضانوردي بدون كامپيوتر، هيچ‌گونه معنا و مفهومي دارد؟
بدون اغراق كامپيوتر، موجب گسترش شگرف كليه علوم و به ويژه دانش فضا در رابطه‌اي تنگاتنگ و دوسويه بوده است. همان اندازه كه كامپيوتر در گسترش فضانوردي سهيم بوده، دانش فضا نيز در راستاي خود و براي نيل به اهداف خود و بيشتر از هر دانش ديگري، موجب پيشرفت كامپيوتر شده است. علوم و تكنولوژي فضانوردي و علوم كامپيوتر، دو روي يك سكه و مديون همديگر هستند.
نقش كامپيوترها در تكنولوژي فضانوردي، آنچنان مهم است كه اساسا بدون آن، اين فن‌آوري به هيچ وجه امكان رشد و پيشرفت نداشت. كامپيوترها كه در اواخر دهه 1940 ميلادي ساخته شدند، در آغاز به بزرگي يك ساختمان بوده و هزينه گزاف و مصرف برق بسيار بالايي داشتند. در دهه 1960 پس از سودجستن از ترانزيستور به مقدار زيادي از حجم، وزن و مصرف برق دستگاههاي كامپيوتري كاسته شد. تكنولوژي فضايي كه از پيشرفت تمام صنايع در جهت گسترش خود استفاده مي‌كرد، همزمان آن صنايع را در جهت پيشرفت نيازهاي خود رشد مي‌داد. مهمترين نياز اين تكنولوژي عبارت بود از كاستن از حجم، وزن و مصرف برق دستگاههايي كه موشكها و ماهواره‌ها، آنها را با خود حمل مي‌كردند. درحقيقت، در ارتباط با همين نياز بود كه در دهه 1970 مدارهاي مجتمع اختراع شده و تكامل پيدا كردند و امروزه كامپيوترها به صورت متكامل PC و ابررايانه درآمده‌اند. از جمله سودجستن از كامپيوتر در علوم فضايي مي‌توان موارد زير را بر شمرد:
پيدا كردن مختصات سفينه‌ها در فضا.
پيدا كردن مختصات يك سفينه در فضا و همچنين مختصات سيارات و ديگر اجرام شناور در فضا، نيازمند محاسبات پيچيده و سنگيني است. انجام اين محاسبات بدون استفاده از كامپيوتر، ماه‌ها طول مي‌كشد. در حاليكه با كمك كامپيوتر مي‌توانيم در ظرف چند دقيقه و با دقتي بسيار بالا، اطلاعات مورد نياز خود را در دست داشته باشيم.
كنترل راديوتلسكوپ‌ها و هماهنگي آنها با سفاين فضايي.
راديوتلسكوپ‌ها هميشه بايد همراه با سفاين حركت كنند و در صورت لزوم همراه با آنها تغيير جهت بدهند. انجام محاسبات مربوط به كنترل راديوتلسكوپ‌ها و هماهنگ كردن آنها با سفاين فضايي هم بر عهده كامپيوترهاست.
طراحي، ساخت و آزمايش سفاين فضايي.
پيش از ساختن يك سفينه فضايي، بايد مدلهايي از آن ساخته و آزمايش شود. ساختن مدلها نياز به هزينه گزافي داشته و زمان زيادي مي‌برد. با شبيه‌سازي به وسيله كامپيوتر، در زمان و هزينه به مقدار زيادي صرفه جويي شده و از خطرهايي كه در اين مسير وجود دارد جلوگيري مي‌شود.
كنترل سفاين با سرنشين و بدون سرنشين.
يك موشك پيش از پرتاب از سكو، بايد در مسير از پيش تعيين شده‌اي حركت كرده به سوي مقصد برود. اين موشك به هردليلي ممكن است منحرف شود. كامپيوترهاي درون موشك و يا كامپيوترهاي ايستگاه‌هاي زميني وظيفه دارند تا ميزان خطا را بدست آورده و موشك را به مسير درست بازگردانند. همچنين سفاين بدون سرنشيني كه روي سيارات ديگر نشسته‌اند و يا در مدار آن قرار دارند و آزمايش‌هاي مربوط به كشف حيات و آب را انجام مي‌دهند، همگي به وسيله كامپيوترها كنترل مي‌شوند.
فرآهم كردن اطلاعات مورد نياز براي فضانوردان.
يك فضانورد بايد اطلاعات مورد نياز را همواره در دسترس داشته باشد. اين اطلاعات نيازمند محاسبات پيچيده‌اي است كه بايد در اسرع وقت و كمترين زمان فراهم شود. اين كار هم تنها از عهده كامپيوترها بر مي‌آيد كه داراي قدرت محاسباتي و توان پردازشي بسيار بالايي هستند.
ارتباطات به ويژه در رابطه با انتقال تصاوير از كرات ديگر.
براي درك شرايط محيطي سيارات ديگر، هيچ چيزي روشن‌كننده‌تر و بهتر از يك عكس نيست. وظيفه كامپيوترها گرفتن عكس، ارسال آنها به زمين، رتوش كردن و قابل رويت كردن آنها براي ماست. تصاويري كه توسط سفاين فضايي و تلسكوپ‌هاي فضايي ارسال شده‌اند، همگي به وسيله كامپيوترها پردازش مي‌شوند.
آزمايش‌هايي به ويژه در جهت پيداكردن حيات در كرات ديگر.
كشف حيات در سيارات ديگر مهمترين وظيفه‌اي است كه يك كامپيوتر مستقر در سفينه انجام مي‌دهد. سفايني كه در سيارات ديگر فرود مي‌آيند وظيفه دارند كه آن سياره را از جهت مواد معدني و همينطور امكان وجود حيات بررسي كنند، نتايج حاصله را براي پردازش به كامپيوترها داده و نتيجه نهايي را به زمين ارسال كنند. به اين ترتيب ما مي‌توانيم بفهميم كه چه كواد معدني و شايد هم آلي در آن سياره وجود دارد و آيا اصولا امكان ظهور حيات در آن سياره وجود دارد و يا خير.
شبيه‌سازي سفرهاي فضايي براي فضانوردان.
شبيه سازي يك سفر فضايي براي فضانوردان يكي از مهمترين وظايف كامپيوترها است. يك فضانورد نياز به تمرين دارد و در اين تمرينات، خطرهاي زيادي او را تهديد مي‌كند. اما در شبيه‌سازي كامپيوتري، يك فضانورد مي‌تواند به فضا برود، در ميان سيارات مسافرت كند، با انواع خطرات مواجه شود و بدون اينكه خطري او را واقعا تهديد كند، سر جاي نخست خود باز گردد.
حفظ ايمني پرواز به ويژه در رابطه با قدرت انفجاري موشك.
مسافرت به فضا نيازمند قدرت انفجاري زيادي براي خنثي كردن شتاب ثقل زمين است. اين قدرت انفجاري بالا، همواره با خطراتي همراه بوده كه مشهورترين آنها در سالهاي اخير انفجار فضاپيماهاي چالنجر است. همچنين انهدام فضاپيماي كلمبيا به هنگام بازگشت به زمين هم نمونه‌اي از نصرات فراواني است كه در كمين كيهان‌نوردان است. براي جلوگيري از بروز چنين حوادثي بايد هماهنگي لازم ميان تمام دستگاههاي سفينه بر قرار باشد و اين هماهنگي تنها از عهده كامپيوتر برمي‌آيد.
با توجه به اين مسايل و مشكلات است كه ما مي‌بينيم تكنولوژي فضانوردي تنها با كمك كامپيوتر امكان رشد و پيشرفت داشته و با كمك كامپيوتراست كه امروزه سفاين فضايي ساخت دست بشر توانسته‌اند از منظومه شمسي خارج شوند.
آيا فضانوردي بدون كامپيوتر، هيچ‌گونه معنا و مفهومي دارد؟
بدون اغراق كامپيوتر، موجب گسترش شگرف كليه علوم و به ويژه دانش فضا در رابطه‌اي تنگاتنگ و دوسويه بوده است. همان اندازه كه كامپيوتر در گسترش فضانوردي سهيم بوده، دانش فضا نيز در راستاي خود و براي نيل به اهداف خود و بيشتر از هر دانش ديگري، موجب پيشرفت كامپيوتر شده است. علوم و تكنولوژي فضانوردي و علوم كامپيوتر، دو روي يك سكه و مديون همديگر هستند.
نقش كامپيوترها در تكنولوژي فضانوردي، آنچنان مهم است كه اساسا بدون آن، اين فن‌آوري به هيچ وجه امكان رشد و پيشرفت نداشت. كامپيوترها كه در اواخر دهه 1940 ميلادي ساخته شدند، در آغاز به بزرگي يك ساختمان بوده و هزينه گزاف و مصرف برق بسيار بالايي داشتند. در دهه 1960 پس از سودجستن از ترانزيستور به مقدار زيادي از حجم، وزن و مصرف برق دستگاههاي كامپيوتري كاسته شد. تكنولوژي فضايي كه از پيشرفت تمام صنايع در جهت گسترش خود استفاده مي‌كرد، همزمان آن صنايع را در جهت پيشرفت نيازهاي خود رشد مي‌داد. مهمترين نياز اين تكنولوژي عبارت بود از كاستن از حجم، وزن و مصرف برق دستگاههايي كه موشكها و ماهواره‌ها، آنها را با خود حمل مي‌كردند. درحقيقت، در ارتباط با همين نياز بود كه در دهه 1970 مدارهاي مجتمع اختراع شده و تكامل پيدا كردند و امروزه كامپيوترها به صورت متكامل PC و ابررايانه درآمده‌اند. از جمله سودجستن از كامپيوتر در علوم فضايي مي‌توان موارد زير را بر شمرد:
پيدا كردن مختصات سفينه‌ها در فضا.
پيدا كردن مختصات يك سفينه در فضا و همچنين مختصات سيارات و ديگر اجرام شناور در فضا، نيازمند محاسبات پيچيده و سنگيني است. انجام اين محاسبات بدون استفاده از كامپيوتر، ماه‌ها طول مي‌كشد. در حاليكه با كمك كامپيوتر مي‌توانيم در ظرف چند دقيقه و با دقتي بسيار بالا، اطلاعات مورد نياز خود را در دست داشته باشيم.
كنترل راديوتلسكوپ‌ها و هماهنگي آنها با سفاين فضايي.
راديوتلسكوپ‌ها هميشه بايد همراه با سفاين حركت كنند و در صورت لزوم همراه با آنها تغيير جهت بدهند. انجام محاسبات مربوط به كنترل راديوتلسكوپ‌ها و هماهنگ كردن آنها با سفاين فضايي هم بر عهده كامپيوترهاست.
طراحي، ساخت و آزمايش سفاين فضايي.
پيش از ساختن يك سفينه فضايي، بايد مدلهايي از آن ساخته و آزمايش شود. ساختن مدلها نياز به هزينه گزافي داشته و زمان زيادي مي‌برد. با شبيه‌سازي به وسيله كامپيوتر، در زمان و هزينه به مقدار زيادي صرفه جويي شده و از خطرهايي كه در اين مسير وجود دارد جلوگيري مي‌شود.
كنترل سفاين با سرنشين و بدون سرنشين.
يك موشك پيش از پرتاب از سكو، بايد در مسير از پيش تعيين شده‌اي حركت كرده به سوي مقصد برود. اين موشك به هردليلي ممكن است منحرف شود. كامپيوترهاي درون موشك و يا كامپيوترهاي ايستگاه‌هاي زميني وظيفه دارند تا ميزان خطا را بدست آورده و موشك را به مسير درست بازگردانند. همچنين سفاين بدون سرنشيني كه روي سيارات ديگر نشسته‌اند و يا در مدار آن قرار دارند و آزمايش‌هاي مربوط به كشف حيات و آب را انجام مي‌دهند، همگي به وسيله كامپيوترها كنترل مي‌شوند.
فرآهم كردن اطلاعات مورد نياز براي فضانوردان.
يك فضانورد بايد اطلاعات مورد نياز را همواره در دسترس داشته باشد. اين اطلاعات نيازمند محاسبات پيچيده‌اي است كه بايد در اسرع وقت و كمترين زمان فراهم شود. اين كار هم تنها از عهده كامپيوترها بر مي‌آيد كه داراي قدرت محاسباتي و توان پردازشي بسيار بالايي هستند.
ارتباطات به ويژه در رابطه با انتقال تصاوير از كرات ديگر.
براي درك شرايط محيطي سيارات ديگر، هيچ چيزي روشن‌كننده‌تر و بهتر از يك عكس نيست. وظيفه كامپيوترها گرفتن عكس، ارسال آنها به زمين، رتوش كردن و قابل رويت كردن آنها براي ماست. تصاويري كه توسط سفاين فضايي و تلسكوپ‌هاي فضايي ارسال شده‌اند، همگي به وسيله كامپيوترها پردازش مي‌شوند.
آزمايش‌هايي به ويژه در جهت پيداكردن حيات در كرات ديگر.
كشف حيات در سيارات ديگر مهمترين وظيفه‌اي است كه يك كامپيوتر مستقر در سفينه انجام مي‌دهد. سفايني كه در سيارات ديگر فرود مي‌آيند وظيفه دارند كه آن سياره را از جهت مواد معدني و همينطور امكان وجود حيات بررسي كنند، نتايج حاصله را براي پردازش به كامپيوترها داده و نتيجه نهايي را به زمين ارسال كنند. به اين ترتيب ما مي‌توانيم بفهميم كه چه كواد معدني و شايد هم آلي در آن سياره وجود دارد و آيا اصولا امكان ظهور حيات در آن سياره وجود دارد و يا خير.
شبيه‌سازي سفرهاي فضايي براي فضانوردان.
شبيه سازي يك سفر فضايي براي فضانوردان يكي از مهمترين وظايف كامپيوترها است. يك فضانورد نياز به تمرين دارد و در اين تمرينات، خطرهاي زيادي او را تهديد مي‌كند. اما در شبيه‌سازي كامپيوتري، يك فضانورد مي‌تواند به فضا برود، در ميان سيارات مسافرت كند، با انواع خطرات مواجه شود و بدون اينكه خطري او را واقعا تهديد كند، سر جاي نخست خود باز گردد.
حفظ ايمني پرواز به ويژه در رابطه با قدرت انفجاري موشك.
مسافرت به فضا نيازمند قدرت انفجاري زيادي براي خنثي كردن شتاب ثقل زمين است. اين قدرت انفجاري بالا، همواره با خطراتي همراه بوده كه مشهورترين آنها در سالهاي اخير انفجار فضاپيماهاي چالنجر است. همچنين انهدام فضاپيماي كلمبيا به هنگام بازگشت به زمين هم نمونه‌اي از نصرات فراواني است كه در كمين كيهان‌نوردان است. براي جلوگيري از بروز چنين حوادثي بايد هماهنگي لازم ميان تمام دستگاههاي سفينه بر قرار باشد و اين هماهنگي تنها از عهده كامپيوتر برمي‌آيد.
با توجه به اين مسايل و مشكلات است كه ما مي‌بينيم تكنولوژي فضانوردي تنها با كمك كامپيوتر امكان رشد و پيشرفت داشته و با كمك كامپيوتراست كه امروزه سفاين فضايي ساخت دست بشر توانسته‌اند از منظومه شمسي خارج شوند.
منبع : www.hupaa.com