پرواز نخستین آزمایشگاه هوابرد بر فراز اقیانوس‌ها

این روزها مرزهای دانش بشری در راه درک و شناخت هر چه بیشتر سیاره در حال تجربه‌ای منحصر به فرد و ورود به حوزه‌های کمتر شناخته شده پیرامون خود است تا جایی که اکنون و به اعتقاد دانشمندان با عزیمت یکی دیگر از مظاهر فناوری پیشرفته حوزه هوانوردی به سفری با هدف رصد اقیانوس جو زمین، مرحله نوینی از شناخت و توسعه دانش جوی در حال وقوع است. البته صحبت از ساخت یک هواپیمای پیشرفته یا صرفا رباتیک در کار نیست، بلکه این موضوع مهم تلاش گروهی از خلبانان و مهندسان پرواز و دانشمندان رشته‌های مختلف برای تکمیل و به سامان رساندن نخستین پرواز علمی یک پرنده بدون سرنشین بر فراز اقیانوس آرام موسوم به گلوبال هاوک است که ماموریت اصلی آن اجرای نخستین مطالعه هوابرد دانش جوی بر فراز اقیانوس‌های آرام و منجمد شمالی است.

کد خبر: ۳۵۴۰۰۸

گلوبال هاوک، پرنده‌ای در کلاس هواپیماهای رباتیک است که می‌تواند به طور خودکار تا ارتفاع بالای 60 هزار پایی (3/18 کیلومتری) یعنی تقریبا 2 برابر ارتفاع پروازی یک هواپیمای خطوط تجاری به پرواز درآمده و برد پروازی معادل 11 هزار مایل دریایی (20 هزار کیلومتر) یعنی نصف محیط زمین را درنوردد. مسیر پروازی این پرنده خودکار خاص توسط خدمه اپراتور زمینی از پیش برنامه‌ریزی می‌شود و از آن پس هواپیما قادر است به تنهایی خود را به مدت 30 ساعت ناوبری کند. البته این ماموریت خطیر را با حفظ ارتباط از طریق ماهواره و همچنین اتصال مخابراتی با پایگاه کنترل زمینی خود انجام می‌دهد که در مرکز تحقیقات پروازی درایدن ناسا در صحرای موهاوی کالیفرنیا مستقر است؛ همان مکانی که به قطب یکه‌تازی آخرین دستاوردهای فناورانه شرکت‌های پیشگام در عرصه هوا‌فضا بدل شده است.

برای توصیف ساده و خلاصه این پرنده خاص بهتر است به نظر پل نیومن، همکار برجسته این پروژه و دانشمند مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا مراجعه کرد که معتقد است گلوبال هاوک به دلیل برد عملیاتی و توان پروازی فوق‌العاده بالایش، هواپیمایی ساختارشکن است و انقلابی برای قلمروی دانش و فناوری به شمار می‌آید. بخصوص این که هیچ برنامه و خط مشی علمی دیگری نمی‌تواند چنین برد عملیاتی و زمانی بالا را برای نمونه‌برداری سریع از پدیده‌های جوی در حال شکل‌گیری فراهم کند. در واقع این ماموریت ویژه نخستین فرصت طراحان آن برای به اثبات رساندن توانمندی‌های منحصر به فرد این هواپیما و ـ‌ البته مهم‌تر از همه ـ گردآوری داده‌های جوی در منطقه‌ای است که سابقه نمونه‌برداری ضعیف و غیرقابل توجهی برای اهالی تمامی رشته‌های علمی مرتبط از خود نشان داده است.

به عنوان نمونه، محققان پروژه ماموریت اقیانوس پیمای گلوبال هاک (GloPac) می‌توانند برای نخستین بار دست به سنجش مستقیم نمونه‌های با ارزشی از گازهای گلخانه‌ای، مواد اصلی تقلیل‌دهنده لایه ازن، ائروسول‌ها (ترکیبات کلوئیدی ذرات بسیار ریزمایع یا جامد در مخلوط گازی هوا) و همچنین اجزای متشکله کیفیت هوا در پایین‌ترین بخش اتمسفر (تروپوسفر) و استراتوسفر زیرین بزنند.

از طرفی به اعتقاد دیوید فاهی، یکی دیگر از دانشمندان همکار این ماموریت و محقق فیزیکدان آزمایشگاه تحقیقات سامانه زمین در سازمان ملی جوی و اقیانوسی (NOAA)‌، گلوبال هاوک یک برنامه الگویی خیالی و خارق‌العاده محسوب می‌شود، چون که امکان دسترسی جو را بیشتر از آنچه هواپیماهای سرنشین‌دار می‌توانند رقم بزنند، برای ما به ارمغان می‌آورد. ما با این پرنده رباتیک پیشرفته می‌توانیم گام در مناطق از پیش کشف شده‌ای بگذاریم که امکان دستیابی یا عزیمت واقعی به آنها را نداشتیم و همچنین آنها را برای دوره‌های ممتدی که با هواپیماهای متعارف فعلی امکانش وجود ندارد، مورد مطالعه قرار دهیم.

ماموریت اصلی نخستین پرواز علمی پرنده بدون سرنشین به نام گلوبال هاوک مطالعه هوابرد دانش جوی برفراز اقیانوس های آرام و منجمد شمالی است

بنابراین باید دید این محقق پرنده چه امکاناتی دارد. هواپیمای گلوبال هاوک حامل 11 دستگاه دقیق است که کار نمونه‌برداری از ترکیب شیمیایی 2 بخش از پایین‌ترین لایه‌های جوی، آنالیز نمودار خصوصیات دینامیک و هواشناسی هر دو لایه و همچنین رصد توزیع و پراکنش ابرها و ذرات معلق جامد و مایع موجود در مخلوط گازی هوا را به عهده دارند. دانشمندان پروژه با توجه به برد عملیاتی وسیع آن انتظار برداشت مشاهداتی از خط استوا تا مدار قطب شمال و غرب هاوایی را دارند. زمان‌بندی پروازهای این ماموریت به دانشمندان اجازه مشاهده انحلال و گسست ورتکس قطبی را می‌دهد که نوعی سیکلون ـ‌ چرخه‌ای با مختصات فشار و باد منحصر به فرد ـ‌ در مقیاس وسیع است و شناخت آن بخصوص برای درک بهتر تحلیل لایه ازن در نیمکره شمالی زمین از اهمیت زیادی برخوردار است. دانشمندان همچنین انتظار جمع‌آوری داده‌هایی از بین ارتفاعات 14 تا 20 هزار متری را دارند که در آنجا بسیاری از گازهای گلخانه‌ای و مواد اصلی تحلیل‌دهنده لایه ازن تخریب می‌شوند. تعدادی از ابزارآلات نیز کار سنجش ریز ترکیبات معلق مخلوط گازی هوا یا همان ائروسول‌ها را انجام می‌دهند که نقش مهم، اما کمتر شناخته‌شده‌ای را در پخش تابشی زمین ایفا می‌کنند. برخی از این مواد جاذب نور گرما بخش خورشید هستند در حالی که بقیه آنها نور خورشید را به سوی فضا بازتاب می‌دهند و از این رو جزو خنک‌کننده‌های سیاره محسوب می‌شوند. از طرفی ذرات موجود در ارتفاعات بالا می‌توانند به عنوان هسته‌ای برای تشکیل ابرها عمل کنند و شناخت انواع و ترکیبات آنها سودمند است.

مرکز عملیاتی گلوبال هاوک مستقر در مرکز تحقیقات پروازی درایدن ناسا به عنوان کابین خلبان این پرنده رباتیک انجام وظیفه می‌کند. خلبان‌های زمینی که کار پایش و کنترل هواپیما از مرکز فرماندهی و کنترل زمینی را انجام می‌دهند، مجهز به نمایشگرهایی از تمامی پارامترهای هواپیما هستند و حتی قادرند با دخل و تصرف در سامانه کنترل خودکار پرواز هواپیما، تصحیحاتی را در خط سیر پروازی و تنظیمات ارتفاع هواپیما عملی سازند. این مرکز فرماندهی زمینی در واقع جایی است که رایانه‌ها و تجهیزات مخابراتی یک پرواز زمین محور جزو لاینفک سامانه پروازی به حساب می‌آیند. خلبان‌ها ابتدا مسیر پروازی را طراحی کرده و سپس خط سیر از پیش برنامه‌ریزی شده را برای رایانه هواپیما آپلود می‌کنند.

از این پس هواپیما می‌تواند برای پرواز ماموریتی‌اش از زمین برخاسته و بدون مداخله هر خدمه اضافی اعم از خلبان یا دانشمند بر زمین بنشیند. در این میان هر چند هواپیما برای پرواز خودکار طراحی می‌شود، ولی خلبان‌ها می‌توانند براساس پدیده جوی پیش‌رو دست به تغییراتی در مسیر یا ارتفاع آن بزنند. بعلاوه محققان توانایی فرماندهی و کنترل تجهیزات و ابزارآلاتشان از روی زمین را نیز دارند.

پروژه پرواز اقیانوس پیمای گلوبال هاوک برای انجام چند پرواز مستقیم در مسیرهایی ازجمله ماهواره آئورای ناسا و سایر ماهواره‌های رصدکننده زمین هدف‌گذاری شده است و امکان واسنجی، درجه‌بندی و تایید آنچه از فضا می‌بینیم را برای دانشمندان فراهم می‌کند. این ماموریت منحصر به فرد بیش از 130 محقق و تکنیسین از مراکز تحقیقات هوا فضای ناسا ازجمله آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا، مرکز تحقیقات آمس ناسا، مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا و همچنین آزمایشگاه تحقیقات سامانه زمین، دانشگاه‌های کالیفرنیا و دنور را شامل می‌شود که در نوع خود پروژه‌ای نادر و جامع به شمار می‌رود.