1397/07/02

نحوه عملکرد کیسه‌خواب فضایی چگونه است؟

در فضا رسیدن به وضعیتی مناسب برای خوابیدن، کار ساده‌ای نیست. عدم وجود نیروی جاذبه باعث می‌شود که تختخواب سفت و خشک نباشد و درنتیجه عضلات بدن نتواند به‌صورت راحت و افتاده قرار گیرد. نبود این نیرو همچنین باعث می‌شود وقتی چشم‌ها بسته شد، محل خوابیدن فرد، مشخص نباشد. بدن در این حالت، در هوا، به شکل شناور...
نحوه عملکرد کیسه‌خواب فضایی چگونه است؟

در فضا رسیدن به وضعیتی مناسب برای خوابیدن، کار ساده‌ای نیست. عدم وجود نیروی جاذبه باعث می‌شود که تختخواب سفت و خشک نباشد و درنتیجه عضلات بدن نتواند به‌صورت راحت و افتاده قرار گیرد.
نبود این نیرو همچنین باعث می‌شود وقتی چشم‌ها بسته شد، محل خوابیدن فرد، مشخص نباشد. بدن در این حالت، در هوا، به شکل شناور و یا معلق قرار می‌گیرد و هر آن ممکن است به‌طور ناخودآگاه و ناخواسته با درودیوار سفینه برخورد کند. فرد برروی زمین می‌تواند بدن و یا هر یک از اعضا بدن خود را در خواب به‌راحتی حرکت دهد و هر زمان که روکش‌ها ،لحاف، پتو یا هر چیز دیگری که در موقع خواب روی بدن قرار گیرد، کنار رود، کمبود آن حس می‌شود. استفاده از فشار ملایم در طول بدن، حالت آرام بخشی را در خواب به وجود می‌آورد. این حالت بدن در فضا، اهمیت خاصی دارد. فضانوردان اغلب خود را به درو دیوار می‌بندند، یا اینکه در گوشه‌ای چمباتمه می‌زنند، تا حالت آرام بخشی را برای خود به وجود آورند.
لزوم ایجاد شرایطی نظیر زمین، برای خواب فضانوردان، در سال۱۹۸۳ راه را برای طراحی و ساخت اولین کیسه‌خواب فضایی گشود. فکر اصلی در ساخت کیسه‌خواب، بر این پایه بود که کیسه بتواند فشار فنر مانندی را در طول بدن و اعضا آن، با توجه به تنگی جا و ایمنی، در مدار زمین به وجود آورد. اولین طرح‌ها بر مبنای ساخت تشک‌های بادی بود.
اصول طرحی که از مباحث اولیه در ساخت این وسیله به دست آمد، نشان می‌داد که باید کیسه از دولایه پارچه‌ای با استفاده از یک سامانه داخلی ساخته شود؛ لایه‌ای مانند تیوپ لاستیک که بتواند حالت فشار را به وجود آورد. لایه‌ها باید به‌اندازه‌ای باشند که فضانورد بتواند راحت به درون آن برود و یا از آن خارج شود. از آن گذشته این لایه‌ها باید بتوانند فشار واکنشی متناسب با تغییرات وضعیت بدن را به وجود آورند. نمونه‌ای از این طرح که پیش‌بینی می‌شد بتواند با توجه به اندازه‌ها و شکل آن، فشار مناسب را در داخل کیسه به وجود آورد، در ۲۸اکتبر سال۱۹۸۴ روی کاغذ آمد. بعد از آماده شدن نقشه، نمونه ساخته شد و برش پارچه‌ها و دوخت آن نیز انجام گرفت. در این نمونه از نوعی لاستیک به‌عنوان عامل ایجادکننده فشار، استفاده شد. نتیجه نهایی کاملاً مأیوس‌کننده بود و یکی از دلایل این شکست، انعطاف‌پذیری بیش‌ازحد لاستیک بود، اما کار ادامه یافت.
برای رسیدن به نتیجه مثبت از مراکز تحقیقاتی نساجی و تولیدکنندگان این رشته، تقاضای کمک شد. آن‌ها که قبلاً موفق شده بودند مواد نساجی موردنیاز آزمایشگاه فضایی اسکای لب (Skylab)  را بسازند، این بار نیز ظرف مدت کوتاهی، موفق شدند نمونه‌ای از طرح سفارش داده‌شده را بسازند. این اقدام آن‌ها در موفقیت نهایی طرح، اثر بسزایی داشت. مشکلات کار با مواد چندبعدی و قابل‌انعطاف، برای بیشتر دست‌اندرکاران طرح، جدید و ناآشنا بود، زیرا مهندسان فضایی بیشتر با مواد سبک‌وزن مانند آلومینیوم، فیبرهای کربنی و... کار می‌کنند.
کیسه‌خواب و طرح آن، چندین بار مورد اصلاح قرار گرفت تا به شکل نهایی درآمد. از روزی که اولین طرح روی کاغذ کشیده شد، تا روزی که طرح نهایی و قابل‌قبول آماده گردید، شش ماه طول کشید. یکی از عمده‌ترین مشکلات، انتخاب قطعات و مواد مناسب بود. از همان ابتدا نوعی پارچه جهت روکش انتخاب گردید که توانایی تبادل هوا را داشت و ضمناً غیرقابل اشتعال بود. انتخاب دریچه‌ها و لوله هوا نیز مشکل می‌نمود. بعد از جستجو و آزمایش‌های بسیار، لوله پلاستیکی آتش‌نشانی با قطر ۹سانتی‌متر، به علت سختی، قدرت و سهولت در تولید و ایجاد فشار مناسب، به‌عنوان لوله تأمین‌کننده هوای داخل کیسه، انتخاب شد. یکی دیگر از مشکلات، یافتن چسب قابل‌انعطافی بود که در طول مأموریت و با توجه به باد شدن و خالی شدن کیسه دوام آورده، از هم باز نشود. انتخاب دریچه‌های ورودی و خروجی هوا نیز دشوار به نظر می‌رسید.

نحوه عملکرد کیسه‌خواب فضایی چگونه است؟
سخت‌افزارهایی که معمولاً در رشته فضانوردی مورداستفاده قرار می‌گیرند سنگین و پیچیده‌اند، به همین جهت طراحان کیسه‌خواب، به سراغ قطعات مورد مصرف در رشته پزشکی و آزمایشگاه‌های شیمی رفتند و معلوم شد دریچه‌هایی که در دستگاه اندازه‌گیری فشارخون به کار می‌روند، ازلحاظ جرم و وزن بسیار مناسب‌اند و گذشته از برخورداری از ویژگی‌های فنی، قیمت آن‌ها نیز مناسب است.
این دریچه‌ها با استفاده از یک ساچمه لاستیکی، به فضانوردان این امکان را می‌دهد که با تنظیم فشارهای مختلف، بهترین حالت را انتخاب کنند. تنها مشکلی که درراه استفاده از این دریچه‌ها وجود داشت، تنظیم میزان عبور جریان هوا و به دست آوردن زمان مناسبی برای پر و خالی شدن آن بود. این مشکل نیز با استفاده از یک فنر که با برق‌کار می‌کرد، حل شد. نمونه نهایی را در مه۱۹۸۵ آزمایش کردند. این کیسه‌خواب باهمه ملحقات آن از قبیل پمپ‌ها، بندها و محفظه مخصوص سر، وزنی برابر با دو کیلوگرم پیدا کرد. این کیسه‌خواب بدیع و جالب فضایی در ۱۰فوریه۱۹۸۷ با درخواست اسا (esa) به نام طراحان آن به ثبت رسید. امتیاز به ثبت رسیده، شامل طیف وسیعی از انواع کیسه‌خواب با فشار برگردان و نیروی جاذبه صفر است.
آزمایش کیسه‌خواب در فضا
کیسه‌خواب فضانوردان محصول اسا در دو مأموریت فضایی مورد آزمایش قرار گرفت: مأموریت آزمایشگاه فضایی آلمان به نام دی-‍۱ (D-1) از ۳۰اکتبر تا ۶نوامبر سال۱۹۸۵ و مأموریت ایستگاه میر  (Mir) شوروی از ۲۲ژوئیه تا ۲۹دسامبر۱۹۸۷. ووبو اوکلز (Wubbo Ockels) یکی از دانشمندان فضانورد عضو گروه خدمه دی-۱ یکی از کیسه‌خواب‌ها را به‌عنوان وسیله شخصی همراه خود به فضا برد و آن را در یکی از کمدهای فوقانی آزمایشگاه فضایی جای داد. فضانوردان مجاز بودند در وقت‌های اضافی خود آزمایش‌های دلخواهی را انجام دهند اگرچه کیسه‌خواب به‌عنوان یک تجربه شخصی به فضا برده شد، اما همین کیسه‌خواب در طول مأموریت دی-۱ که فضانوردان گرفتار مشکل کمبود جای خواب شده بودند، به کمک آن‌ها آمد.
در سفینه برای گروه هشت نفره، فقط چهار محل خواب بود. شش نفر از اعضای گروه در دو تیم سه نفره و در نوبت‌های دوازده‌ساعته کار می‌کردند و سومین دانشمند فضانورد در یک نوبت چرخشی کار می‌کرد. ازآنجاکه یکی از محل‌های خواب به‌طور دائمی برای فرمانده شاتل در نظر گرفته می‌شود، سه فضانورد دانشمند مجبور بودند یک محل خواب را بین خود تقسیم کنند. در اینجا بود که کیسه‌خواب اسا، محل خواب اضافی را در طول پرواز فراهم ساخت.
ووب اوکلز در گزارش‌های پرواز دی-۱ چنین می‌نویسد: «بعد از پایان یک روز طولانی و پر کار، تصمیم به استراحت گرفتم. درعین‌حال باید محل کار خود را برای جلوگیری از تداخل با نوبت بعدی، ترک می‌کردم. کیسه‌خواب را برداشتم و در جستجوی محلی برای خواب برآمدم. اتاقک مخصوص ورود به بخش باربری، محل تاریک و نسبتاً ساکتی است. باد کردن کیسه‌خواب کار ساده‌ای بود. بعد از باد کردن، آن را به دیوار جلویی بستم و سرم را نزدیک دریچه بالایی قراردادم و شش ساعت به‌راحتی خوابیدم. کیسه بسیار عالی بود و می‌توانستم به‌راحتی درون آن حرکت کنم. سرم را روی لوله لاستیکی گذاشتم، درست مثل‌اینکه بالشی زیر سر گذاشته باشم.  قبل از شروع پرواز من و راینهارد فورد (Reinhard FORD) موافقت کرده بودیم که به‌طور نوبتی کیسه و تختخواب را باهم عوض کنیم اما من در سومین شب، فقط یک‌بار از محل خواب سفینه استفاده کردم.»

نحوه عملکرد کیسه‌خواب فضایی چگونه است؟
دیگر فضانوردان نیز آن را آزمایش کردند. نتیجه بسیار موفقیت‌آمیز بود. بر اساس تجربیات فضانوردان، چند پیشنهاد اصلاحی مطرح شد، مانند: سوراخ تهویه بالای لوله هوایی و یک‌بند که هر دو لوله هوا را برای ایجاد فشار، در زیر به هم وصل کند.
کیسه‌خواب فضایی بعداً به یک هیئت روسی نیز نشان داده شد.  در این هیئت الکساندر الکساندروف (Aleksandr Danilovich Aleksandrov) فضانورد شوروی نیز حضور داشت و علاقه خاصی نسبت به کیسه‌خواب ابراز کرد. متعاقباً یک نمونه از کیسه‌خواب به مسکو فرستاده شد. بعدها قرار شد کیسه‌خواب در ایستگاه فضایی میر مورداستفاده و آزمایش قرار بگیرد.
الکساندروف، در طول اقامت خود در ایستگاه میر، ۱۲ژوئیه تا ۲۹دسامبر۱۹۸۶ کیسه‌خواب را مورد آزمایش قرارداد. نتیجه مثبت بود. طی این آزمایش مشخص شد که روکش سفت کیسه‌خواب گرمای بدن را به‌خوبی حفظ می‌کند و انسان احساس می‌کند در خانه خودش خوابیده است و درمجموع به اثبات رسیدن کیسه‌خواب می‌تواند در ایستگاه‌های فضایی مورداستفاده قرار گیرد.
آزمایش‌هایی که روی کیسه‌خواب اسا به عمل آمد و نتایجی که در طول مأموریت‌های میر و دی-۱ به دست آمد، بسیار امیدوارکننده بود و به‌روشنی نشان داد که با تکمیل آن می‌توان در مأموریت‌های فضایی یک کیسه‌خواب بسیار مناسب همراه داشت.

فضانوردی و سرنشین‌دار |

نظر شما
اخبار مرتبط

کوتاه و خواندنی از فضا: سافت‌بال با لباس فضانوردی!

1397/05/12
حتما با دیدن این عکس تعجب می‌کنید و از خود می‌پرسید چرا بازیکن سافت‌بال لباس فضایی پوشیده است. اما جالب است بدانید ایشان نه بازیکن سافت‌بال بلکه یک مهندس آزمایشگر کارخانه‌ای است که برای...

رونمایی از لباس فضانوردان هندی و پرتاب ماهواره ردیابی یخ در بین داغ‌ترین‌ها

1397/06/28
پایگاه خبری اسپیس، منتخبی از اخبار فضایی روزهای اخیر را منتشر کرد.

پربازدیدکننده ترین خبر

فرانسه سومین ماهواره سیراکیوس ۴ را به ناوگان مخابرات ماهواره‌ای نظامی آینده خود اضافه می‌کند

بر اساس اعلام یک مقام وزارت دفاع فرانسه در ۱۶ آبان ۹۷، این کشور ماهواره جدیدی را به نسل نوین منظومه ماهواره‌ای زمین ثابت خود که در آینده به مدار زمین می‌رود اضافه می‌کند. مسئول برنامه ارتباط‌های ماهواره‌ای در اداره کل ارتش فرانسه، که پشتیبانی نیروهای مسلح این کشور را برعهده دارد، اعلام کرد که لزوم ارتباط ماهواره‌ای پهبادها و هواپیماهای نظامی نیاز به ماهواره سیراکیوس۴ (Syracuse 4) متفاوتی را ایجاد کرده است که حداکثر تا سال ۲۰۳۰ به فضا فرستاده خواهد شد. در ناوگان نوین مخابرات ماهواره‌ای نظامی فرانسه ابتدا دو ماهواره پیش‌بینی شده بود. ماهواره‌های سیراکیوس۴آ و ۴بی برای حمل بارهای مفیدی که در باند X و کا-بند (Ka-band) کار می‌کنند طراحی‌شده‌اند و قابلیت مقاومت در برابر تهدیدهای گوناگون را ازجمله حمله‌های سایبری، پارازیت و حملات هسته‌ای در ارتفاع‌های بالا دارد. موضوعی که باعث شده است فرانسه در اندیشه اضافه کردن ماهواره دیگری بیفتد این است که ماهواره‌های سیراکیوس۴آ و ۴بی دارای پرتوهای نقطه‌ای هستند که سیگنال‌های ماهواره را روی یک منطقه جغرافیایی محدود متمرکز می‌کند. این نوع پرتوهای متمرکز معمولا برای نیروهای زمینی که نسبتا آرام حرکت می‌کنند و تا هنگام رسیدن به محدوده درگیری نیاز به ارتباط ماهواره‌ای ندارند مناسب است، اما برای هواپیماهای نظامی که ممکن است صدها یا حتی هزاران کیلومتر را حین عملیات طی کنند مناسب نیست.