بازگشت زیپلن‌ها به آسمان

انبوه پرسش‌ها به مغزش هجوم آورد که مهم‌ترین‌شان دلیل پرواز این پاکت کاغذی برای فرار از آتش بود. او که دوازدهمین فرزند یک خانواده صنعتگر 18 نفره بود از همان نخستین روزهای زندگی آموخته بود گوشه دنجی برای خود دست و پا کند و حالا این گوشه دنج شده بود آزمایشگاه او و برادرش جک مونت گلفیر که تلاش می‌کردند دریابند، چرا اگر یک پاکت بزرگ کاغذی را از دهانه رو به آتش نگاه دارند، پاکت راه آسمان را در پیش می‌گیرد.

جوزف و برادرش بعد از آزمایش‌های فراوان به این باور رسیدند که عنصری اسرارآمیز در دود حاصل از سوختن هیزم وجود دارد که اگر حجم داخلی یک پاکت سبک را پر کند، می‌تواند آن را به آسمان ببرد. جوزف آن را گاز مونت گلفیر نامید و پاکت‌های آنها بتدریج بزرگ‌تر شد تا جایی که دیگر در گوشه دنج آنها جا نمی‌شد. ‌

چنین شد که برادران مونت گلفیر برای نخستین بار پرواز با بالن را اختراع کردند و خیلی زود بزرگ‌ترین رویای بشر به واقعیت پیوست و پرواز بر فراز آسمان به تفریحی لوکس و گران‌قیمت و صدالبته خطرناک تبدیل شد.

از آن زمان تا وقتی هواپیما به خدمت گرفته شود، پرواز با وسیله سبک‌تر از هوا، تنها گزینه ماجراجویانی بود که پایشان روی زمین بند نمی‌شد.

قانون شناوری

چند صباحی پس از نخستین پرواز برادران مونت گلفیر که فکر می‌کردند برای به پرواز درآوردن بالن‌های کاغذیشان باید دود زیادی تولید کنند، دیگر بر همه معلوم شده بود که سبکی هوای داغ نسبت به هوای اطراف عامل اصلی پر کشیدن بالن‌هاست.

وسایل پرنده سبک‌تر از هوا از یک قانون فیزیکی خیلی ساده، اما بسیار حیاتی که اصل ارشمیدس یا قانون شناوری نیز نامیده می‌شود، پیروی می‌کند.

قانون شناوری می‌گوید اگر جسمی را در یک سیال مثل آب یا هوا غوطه‌ور کنیم به گونه‌ای که وزن جسم از وزن آن بخشی از سیال که جسم موردنظر ما جای آن را گرفته است، سبک‌تر باشد از طرف سیال نیرویی به طرف بالا به جسم وارد می‌شود که معادل اختلاف وزن بین آن دوست.

مثال ساده این قانون را همه ما موقعی که تلاش کرده‌ایم توپی را با خودمان به عمق استخر ببریم، تجربه کرده‌ایم. وزن توپ پر از هوا از وزن آبی که توسط توپ جابه‌جا می‌شود، خیلی کمتر است و به همین دلیل آب تلاش می‌کند توپ را به سطح آب ببرد.

قانون شناوری با همه سادگی ذاتی خود در زندگی روزمره ما نقش بسیار مهمی دارد. مثلا همین قانون باعث می‌شود آب موجود در کف یک قابلمه وقتی داغ، منبسط و طبیعتا سبک‌تر می‌شود، به بالای سطح دیگ حرکت کرده و آب سرد و سنگین جای آن را بگیرد.

همین حرکت ساده است که باعث توزیع یکنواخت گرما در قابلمه شده و جلوی سوختن خورش قرمه سبزی خوشمزه شما را می‌گیرد.

هواپیما و بالگرد وسایلی سنگین‌تر از هوای اطراف خود هستند که برای بلند شدن از سطح زمین به تولید نیروی بالابر احتیاج دارند. در هواپیما این کار با سرعت گرفتن و گذر باد از زیر و روی بال تامین می‌شود و در بالگردها این مهم با چرخش سریع ملخ‌هایی بزرگ محقق می‌گردد. اما در بالن‌ها کل جسم پرنده در مقایسه با حجمی که اشغال کرده از هوا سبک‌تر است و به همین دلیل بدون صرف هیچ انرژی به آسمان پر می‌کشد.

هیدروژن، ناجی یا ویرانگر؟

از وقتی پرواز با بالن‌ها متداول گردید و کار کارخانه‌های بالن‌سازی به قول معروف سکه شد تا سال‌ها تنها عامل این‌گونه پروازها مشعل‌های زغالی یا نفتی بود تا این ‌که کم‌کم سر و کله گاز هیدروژن و بعد هم هلیوم پیدا شد.

هیدروژن سبک‌ترین ماده‌ای است که ما می‌شناسیم و راستش را بخواهید از نظر شیمیایی ساخت ماده‌ای سبک‌تر از آن امکان ندارد.

سبکی ذاتی این گاز باعث می‌شد پرواز بالن‌ها یک مرحله جدی‌تر شده و بسیاری از تجهیزات تولید حرارت که خیلی هم دست و پا گیر بودند از فرآیند ساخت و نگهداری بالن‌ها حذف شود. اما هیدروژن علاوه بر سبکی، یک ویژگی دیگر نیز داشت که کار پرنده‌های سبک‌تر از هوا را برای همیشه یکسره کرد.

هیدروژن برای ترکیب با اکسیژن و آتش گرفتن به بهانه خیلی کوچکی که می‌تواند جرقه ناچیزی باشد، نیاز دارد. آتش‌سوزی‌های پی‌درپی و مخصوصا فاجعه انفجار یک زیپلن غول‌پیکر مسافربری به نام هیندنبرگ ـ‌که باعث مرگ 36 نفر شد‌ ـ در کنار توفیق روزافزون هواپیما ـ که در آن روزگار سال‌های نخست روزگار پرافتخار خود را طی می‌کرد‌ ـ باعث شد تا پرونده ساخت پرنده‌های سبک‌تر از هوا برای مدتی بسته شود؛ مدتی که لازم بود فناوری‌ها آنقدر پیشرفت کنند که دوباره بتوان شاهد پرواز غول‌ها در آسمان شد.

بازگشت بالن‌ها

هنوز مدت زمان زیادی از خبر هیجان‌انگیز سفر فلیکس بامگارتنر، ماجراجوی اتریشی به ارتفاع 40 کیلومتری و پرش آزاد او به سمت زمین نمی‌گذرد. این مرد جسور سفر ماجراجویانه خود را سوار بر یک بالن قرن بیست و یکمی به انجام رساند. بالنی که برای پرواز در ارتفاعات خیلی زیاد طراحی شده بود. این تنها خبر جالب این روزها درباره صنعت ساخت وسایل سبک‌تر از هوا نبود.

حالا مشخص شده پس از حدود 80 سال بشر بار دیگر گوشه چشمی جدی به صنعت ساخت وسایل پرنده سبک‌تر از هوا دارد.

کمپانی بزرگ لاکهیدمارتین ـ که یکی از شرکت‌های پیشرو در زمینه ساخت انواع هواپیما و بالگرد است ـ حالا و پس از سال‌ها تلاش برای ساخت پیشرفته‌ترین پرنده‌های سیاره زمین مشغول ساخت پرنده‌ای عجیب به کمک یک فناوری قدیمی است.

کشتی هوایی 791-P این شرکت ترکیبی از بالن‌های برادران مونت گلفیر فرانسوی و ایده بی‌نظیر هواپیماهای برادران رایت آمریکایی است؛ یک دورگه مدرن با ظاهری غول‌آسا که می‌تواند حداقل 20 تن محموله را در هر منطقه‌ای از جهان بار زده و در سخت‌ترین محل‌های فرود که فکرش هم ترسناک است به شما تحویل دهد، آن هم در شرایطی که با توجه به سرعت 150 کیلومتر بر ساعت آن هیچ عجله‌ای برای فرود ندارد. 791-P می‌تواند سه هفته پشت‌ سرهم پرواز کند. این بالن هیبریدی دیگر واقعا یک پرنده سبک‌تر از هوا نیست.

مخازن بزرگ مملو از گاز هلیوم که به این پرنده ظاهری عظیم و مهیب داده‌ است بخش قابل توجهی از نیروی بالابر موردنیاز را تامین می‌کند و برای تامین بخش اندک باقیمانده، 791-P مجبور است همچنان مثل هواپیما کمی روی باند سرعت گیرد. صد البته که سرعت و مسافت مورد نیاز برای کنده شدن این کشتی هوایی هیبریدی خیلی کمتر از یک هواپیمای معمولی است.

شهرام یزدان‌پناه - گروه دانش