هفت آزمايش عجيب انسان در فضا

پس از اقامت تقريبا پنجاه ساله‌ي انسان در فضا، اطلاعات زيادي از تأثير ريزگرانش بر انسان و ديگر موجودات زنده به دست آمده است؛ اما هميشه تأثير فضا بر برخي چيزها مثل آتش، كرم‌هاي پلاناريا يا حتي گياهان كاملا قطعي و مشخص نيست و تنها با انجام آزمايش‌هايي مي‌توان به پاسخ قطعي رسيد. در ادامه به برخي از عجيب‌ترين آزمايش‌هايي كه انسان تاكنون در فضا انجام داده اشاره شده است.

ويدئوي زير يك كابوس را شبيه‌سازي مي‌كند. لباسي فضايي خالي روسي بدون هيچ اتصالي از ايستگاه فضايي بين‌المللي (ISS) در فضاي خلاء رها مي‌شود. بر اساس ايده‌ي اين آزمايش، مي‌توان از لباس‌هاي فضايي قديمي به‌عنوان ماهواره استفاده كرد. آزمايش SuitSat 1 در تاريخ ۳ فوريه‌ي ۲۰۰۶ اجرا شد. گزارش‌هاي متناقضي درباره‌ي اين آزمايش وجود دارد. به گزارش ناسا اتصال راديويي در فاصله‌ي كوتاهي پس از رها كردن لباس فضايي از بين رفت اما به گزارش روسيه ارتباط دو هفته بعد قطع شد. آخرين سيگنال در تاريخ ۱۸ فوريه دريافت شد. لباس SuitSat 1 چند ماه در مدار بود و در تاريخ ۷ سپتامبر ۲۰۰۶ با ورود به جو زمين سوخت.

در اواخر قرن شانزدهم، گاليلئو گاليله دو كره با جرم نابرابر را از برج پيزاي ايتاليا به زمين انداخت. هر دو كره هم‌زمان به زمين رسيدند؛ او با اين آزمايش ثابت كرد جرم تأثيري بر شتاب گرانشي ندارد. تمام اشياء صرف‌انديشه متخصصين از جرم با سرعت يكساني سقوط مي‌كنند، حتي اگر دو شيء مورد مقايسه پر و چكش باشند.

انجام آزمايش گاليله روي زمين به دليل مقاومت هوا دشوار است؛ اما نزديك به ۴۰۰ سال بعد انسان‌ها با فرود روي ماه اين آزمايش را تكرار كردند. در دوم آگوست ۱۹۷۱، ديويد اسكات فرماندار آپولو ۱۵ آزمايش گاليله را با يك چكش و پر شاهين انجام داد. او دو شيء را تا ارتفاع تقريب ۱.۶ متري بالا برد و سپس آن‌ها را رها كرد. ازآنجاكه فضانورد كاملا در خلاء بود و مقاومت هوايي وجود نداشت دو شيء كاملا هم‌زمان روي زمين سقوط كردند. چكش و پر اين آزمايش هنوز در ماه هستند.

در شرايط ريزگرانش، اگر مقداري آب را از نازل رها كنيد به‌صورت حبابي و لرزان در فضا معلق مي‌شود. آزمايش‌هاي متعددي روي حباب آب در فضا انجام شدند: آزمايش روي حباب آب در هواپيماي خلاء و ايستگاه فضايي بين‌المللي، اتصال حباب آب به حباب بزرگ داخل بلندگو براي مشاهده‌ي نوسان‌هاي صوتي و قرار دادن دوربين GoPro در حباب آب و فيلم‌برداري از داخل آن.

در سال ۲۰۱۵، اسكات كلي به رنگ‌آميزي حباب آب با رنگ‌هاي خوراكي پرداخت سپس قرص‌هاي جوشان را وارد حباب كرد و به مطالعه انتشار گاز در حباب پرداخت. اين آزمايش با استفاده از دوربين جديد 4K ايستگاه فضايي فيلم‌برداري شد.

آتش هم مانند آب در ريزگرانش رفتار عجيبي دارد. ايستگاه فضايي مير در سال ۱۹۹۷ دچار آتش‌سوزي شد و خوشبختانه اين حادثه تاكنون تكرار نشده است اما با مطالعه رفتار آتش در ريزگرانش مي‌توان به امنيت مأموريت‌هاي طولاني‌مدتي مثل مأموريت‌ سرنشين دار به مريخ و ساخت پايگاه‌هاي فضايي دائمي در ماه كمك كرد. همچنين مي‌توان با استفاده از اين آزمايش‌ها، پروتكل‌هاي امنيتي روي زمين را بهبود داد.

براي رسيدن به اهداف فوق، پروژه‌هاي پژوهشي متعددي به مطالعه رفتار شعله‌هاي آتش در فضا اختصاص يافتند. آزمايش‌هاي مربوط به سوختن و فرونشاني جامدات در ايستگاه‌ فضايي بين‌المللي به مطالعه ويژگي‌هاي سوخت و نابودي طيف وسيعي از انواع سوخت در ريزگرانش اختصاص يافته‌اند. از داده‌هاي اين آزمايش‌ها مي‌توان براي ساخت مدل‌هاي پيچيد‌ه‌تر و درك جزئيات دقيق‌تر احتراق در گرانش زمين استفاده كرد. براي مثال دانشمندان در خارج از فضاپيماي محموله‌ي سيگنوس به مطالعه رفتار شعله‌ها تحت شرايط مختلف پرداختند. پژوهش طراحي شعله‌ي ناسا هم به مطالعه توليد و كنترل دود اختصاص دارد.

دانشمندان در سال ۲۰۱۱ سعي كردند به اين پرسش پاسخ دهند: آيا عنكبوت‌ها مي‌توانند خود را با شرايط فضا تطبيق دهند؟ آن‌ها دو عنكبوت گردباف طلايي (Trichonephila clavipes) به نام‌هاي اسمرالدا و گلاديس را به مدت ۴۵ روز در ايستگاه فضايي بين‌المللي نگه‌ داشتند.

عنكبوت‌ها در زيستگاهي با شرايط نوري مناسب و شبيه‌سازي چرخه‌ي شب و روز، دما و كنترل رطوبت و رژيم غذايي سالم مگس‌هاي ميوه‌خوار نگه‌داري شدند. هر دو عنكبوت به خوبي با شرايط تطبيق يافتند تارهاي خود را بافتند و به شكار غذا پرداختند. گردباف‌ها معمولا در انتهاي روز براي جذب پروتئين، تارهاي خود را مي‌خورند و دوباره هنگام صبح تار مي‌بافند؛ عنكبوت‌ها در فضا همچنين عادتي را حفظ كردند.

اما همه چيز طبق شرايط عادي پيش نمي‌رفت. شكل تار عنكبوت‌ها در ريزگرانش مسطح‌تر و گردتر از ساختارهاي نامتقارن و سه‌بعدي روي زمين بود. دو عنكبوت در نهايت به زمين بازگردانده شدند. اسمرالدا در سفر بازگشت تلف شد. گلاديس سالم بازگشت اما مشخص شد مذكر است و نام آن به گلادستون تغيير پيدا كرد.

در دهه‌ي ۱۹۶۰ و قبل از فرود انسان روي ماه، آثار فيزيك سفر به ماه مشخص نبودند. در نتيجه برنامه‌ي فضايي شوروي در سال ۱۹۶۸ دو لاك پشت روسي را به مدار ماه فرستاد. در كنار لاك‌پشت‌ها موجودات زنده‌ي ديگري مثل شپشك آرد، مگس‌هاي ميوه‌خوار، دانه‌ها گياهان، جلبك‌‌ها و باكتري‌ها هم به ماه فرستاده شدند. بر اساس گزارش ۱۹۶۹ دليل انتخاب لاك‌پشت‌ها كنترل آسان‌تر آن‌ها بود.

ازآنجاكه تأثير فضا بر گياهان هم مانند حيوانات نامشخص بود، ۵۰۰ بذر گياه همراه‌با محموله‌ي آپولو ۱۴ به فضا فرستاده شد. دانشمندان به‌دنبال تأثير ريزگرانش و پرتوهاي فضايي بر رشد دانه‌ها بودند. پنج گونه‌ي مختلف گياهان اين محموله به اين شرح بودند: كاج كندر (Pinus taeda)، درخت سكويا (sequoia semperrvirens)، افرا (Platanus occidentalis)، كاج داگلاس (Pseudotsuga menziesii) و گياه عنبر (Liquidambar styracifula). اين گياهان در مدار ۳۴ ماه قرار گرفتند و سپس به زمين بازگردانده شدند.

بخش زيادي از گياهان پس از بازگشت به زمين كاشته شدند و در كنار نمونه‌هاي كنترلي كه هرگز از زمين خارج نشده بودند به رشد خود ادامه دادند. مهم‌تر از هر چيز تفاوت چشمگيري بين دو نمونه ديده نشد.