بخش‌های مختلف هواپیما و کارکرد آنها

بخش‌های مختلف هواپیما و کارکرد آنها

هواپیماها دارای شکل‌ها و اندازه‌های مختلفی بسته به ماموریت کاری خود هستند. هواپیمایی که در این عکس نشان داده شده یک هواپیمای مسافربری با دو موتور توربوفن است که به عنوان یک هواپیمای نوعی نشان داده شده است.

بال‌ها

بال‌ها بیشتر نیروی بالابر هواپیما را تولید می‌کنند. برای تولید نیروی بالابر، بالها باید در هوا به جلو رانده شوند. هوا در برابر حرکت هواپیما تولید نیروی مقاومتی به نام پسا (drag) می‌کند. موتورهای توربو (توربوجت یا توربوفن) که معمولا زیر بال قرار دارند تولید نیروی پیشرانه (thrust) برای غلبه بر پسا و جلو راندن هواپیما می‌کنند.

استبلایزرهای عمودی و افقی

برای کنترل هواپیما و مانور دادن آن، بالهای کوچکی در دم هواپیما نصب می شوند. دم تغلب دارای یک قسمت افقی ثابت است که استبلایزر افقی نامیده می شود. همچنین یک قطعه عمودی ثابت دارد که استبلایزر عمودی نامیده می شود. وظیفه استبلایزر تامین پایداری هواپیما و فراهم کردن امکان پرواز مستقیم است. استبلایزر عمودی باعث می شود نوک هواپیما از سویی به سوی دیگر نچرخد، گرایشی که حرکت جنبی یا (yaw) نامیده می شود. استبلایزر افقی مانع بالا و پایین شدن دماغه هواپیما می شود، حرکتی که  (pitch) نام دارد. در نخستین هواپیما که وسط برادران رایت ساخته شد، استبلایزر افقی جلوی بالهای اصلی نصب شده بود که در این پیکربندی نام آنها کانارد (canard) است.

در قسمت عقبی بالها و استبلایزرها بخش های متحرک کوچکی هستند که توسط لولا به قسمت ثابت بال یا دم نصب شده اند. در تصویر اینها با رنگ قهوه ای مشخص شده اند. تغییر زاویه این قسمتها میزان نیروی تولید شده توسط بال را تغییر می دهد. توانایی تغییر نیروی تولید شده توسط بال وسیله ای برای کنترل و مانور دادن هواپیما در اختیار ما قرار می دهد. بخش لولادار دم عمودی، سکان عمودی (rudder) نامیده می‌شود. این سطح متحرک برای منحرف کردن دم به چپ و راست محور اصلی بدنه استفاده می‌شود. بخش لولادار دم افقی بالابرنده (elevator) نامیده می‌شود که کارکرد آن بالا و پایین بردن دم است. بخش لولادار بیرونی بال ایلرون (aileron) نام دارد و باعث غلتیدن هواپیما به پهلوها می‌شود. بیشتر هواپیماهای مسافربری بخش های متحرکی روی بال به نام اسپویلر دارند که در مواقع لزوم باعث کاهش نیروی بالابر تولید شده توسط بالها می شوند.

فلپ ها و اسپویلرها

بالها دارای بخش های لولادار عقبی تضتفی هستند که فلپ (flap) نامیده می شوند. فلپ ها در هنگام برخاست و نشست به سمت پایین حرکت می کنند تا میزان نیروی بالابر را افزایش دهند. در برخی هواپیماها، بخش جلویی بال نیز از جای خود جابجا می شود. این بخش ها که اسلت (slat) نام دارند برای افزایش نیروی بالابر بال در هنگام برخاست و نشست استفاده می شوند. اسپویلرها نیز هنگام نشستن عمل می کنند تا از سرعت هواپیما بکاهند.

فلپ ها در عقب بال هواپیمای مسافربری

بدنه

بدنه (فیوزلاژ= fuselage) تمامی بخش های هواپیما را متصل به هم نگاه می‌دارد. خلبانها در کابین (cockpit) در جلوی بدنه می‌نشینند. مسافران و محموله نیز در بدنه قرار می گیرند. برخی هواپیماها سوخت را نیز در بدنه حمل می کنند و برخی نیز درون بالها.

منبع:

https://www1.grc.nasa.gov/beginners-guide-to-aeronautics/airplane-parts-function/

انسان بر لبه انقراض

انسان بر لبه انقراض

نوع انسان تقریبا 1 میلیون سال پیش بر لبه انقراض قرار گرفت، پدیده ای که دلیل آن هنوز روشن نیست.

پژوهشی که در سال 2023 منتشر شد (نشریه ساینس) نشان می دهد که نوع انسان تقریبا 1 میلیون سال پیش به سوی انقراض رفت. این انقراض جمعی بالقوه با تحلیل داده های ژنتیکی 3145 انسان مدرن انجام شده است. پژوهشگران بر این باورند که جمعیت انسان در دوره ای پیش از تاریخ به 1200 نفر کاهش یافت.

زمانی بین 930 هزار تا 813 هزار سال پیش نوع انسان در اثر تغییرات اقلیمی بسرعت بسوی انقراض پیش رفت به طوری که حدود 98.7 درصد انشانها در تمامی سکونت گاههای کره زمین از میان رفتند.

دانشمندان در این اندیشه هستند که وقتی دنیای مسکون به میانه دوره پلیستوسین وارد شد، کره زمین بشدت سرد گردید. طولانی شدن این دوره یخبندان همراه با خشکسالی و قحطی گسترده، به ترکیب عواملی منجر شد که نتیجه آن انقراض جمعی نوع انسان بود.

این شرایط منجر به شکل گیری اجتماعات کوچکتر و منزوی انسانی شد که برای تسخیر منابع با هم رقابت می کردند. شوربختانه فسیل های این دوران بسیار اندک و پراکنده هستند و اطلاعات اندکی درباره دلایل و شیوه انقراض انسان در اختیار ما قرار می دهند.

اما مدتی پس از بهبود شرایط محیطی، انسان ها شروع به بالیدن و گسترده تر شدن نمودند و تعداد نسبی آنها افزایش یافت. دلایل این پدیده ها هر چه باشد، ما انسانهای مدرن وجود خود را مدیون تعداد اندکی از نیاکان شجاعمان هستیم که سخت ترین شرایط محیطی را تحمل کرده و به زندگی خود ادامه دادند.

 

جمعیت انسان از ده هزار سال پیش تاکنون - منبع:

 https://www.researchgate.net/figure/Estimated-human-population-growth-from-10-000-BC-until-year-2050-Population-grew-from_fig2_313251383

Source:

https://www.msn.com/en-us/news/technology/humans-nearly-went-extinct-1-million-years-ago-but-we-dont-know-why/ar-AA1GhcD2

ساخت بزرگترین هواپیمای حامل پهباد توسط چین

چین آماده است تا بزرگترین هواپیمای حامل پهباد را تا انتهای ژوئن سال جاری بکار گیرد. این هواپیما که "کشتی مادر حامل پهباد" (drone mothership) نام گرفته است، می تواند تا 100 هواپیمای بدون سرنشین کوچکتر را که مجموعه 6 تن وزن دارد تا فاصله 7000 کیلومتری حمل کند.

این هواپیمای مادر می تواند پهبادهای انتحاری را در تعداد بالا بسوی هدف گسیل کند. پهبادهای انتحاری تا زمانی به پرواز ادامه می‌دهند که هدف خود را یافته و ضمن رهگیری بر روی آن فرود آیند. بدین ترتیب هدف دشمن توسط ده ها پهباد انتحاری مجهز به ماده منفجره تحت هجوم قرار می گیرد.

روسیه در نبرد خود با اوکراین استفاده وسیعی از پهبادهای انتحاری کرده است. پاسخ تدافعی اوکراین استفاده از سیستم های دفاع ضدهوایی پیشرفته غربی و نیز ساختن فنس های فولادی به دور اهداف بالقوه بوده تا پهبادها را متوقف سازند.

توپ خودکار ضدهوایی گپارد (Gepard) ساخت آلمان بطور وسیعی توسط ارتش اوکراین برای ساقط کردن پهبادهای مهاجم مورد استفاده قرار گرفته است.

پهبادهای منفرد اغلب کارایی چندانی ندارند. در حالیکه هجوم انبوه آنها می تواند سیستم های دفاع ضدهوایی را دچار اختلال کرده و از آنها بگذرند.

منبع:

https://www.livescience.com/technology/engineering/china-has-developed-the-largest-drone-carrier-in-the-world-and-its-getting-ready-for-takeoff

چرا تمامی اشکال حیات به اکسیژن وابسته هستند؟

نیتروژن تقریبا 78 درصد جو زمین را می‌سازد. پس چرا بیشتر اشکال زندگی اکسیژن تنفس می‌کنند؟

ما به اکسیژن به عنوان زندگی، معاش و تنفس هوای تازه می اندیشیم. اما اکسیژن به واقع ماده ای بسیار فعال و واکنش دهنده است. هر کس که سوختن یک تکه چوب در هوای آزاد را دیده باشد بر این نکته واقف است. اما چرا بیشتر اشکال حیات اکسیژن تنفس می‌کنند؟

شاید هزاران نوع واکنش سوخت و ساز یا متابولیسم وجود دارد که نگهدارنده زندگی هستند. تقریبا تمامی یوکاریوت ها، موجوداتی که سلولهای آنها دارای هسته هستند، و تعداد زیادی از پروکاریوتها (موجوداتی با سلول فاقد هسته) از اکسیژن استفاده می‌کنند.

در اینجا درباره هتروتروفها صحبت می کنیم، سازواره هایی شامل انسانها که مواد غذایی خود را از طریق مصرف سایر مواد آلی بدست می‌آورند. در طرف مقابل اتوتروفها مانند گیاهان سبز هستند که کربن مورد نیاز خود را از دی اکسید کربن هوا بدست می آورند.

هتروتروفها ماده آلی موجود در غذا را با گرفتن الکترونهای مولکول آنها تجزیه می کنند. این الکترونها در غشای میتوکندری، اندامک مسئول تنفس سلولی، از آنزیمی به آنزیم دیگر عبور می کنند و یک جریان کوچک ایجاد می کنند که پروتونها را از غشای اندامک عبور می دهد. اکسیژن با الکترونگاتیوه بالای خود به عنوان ایستگاه پایانی در این زنجیره انتقال الکترون عمل می کند و با پذیرش الکترونها و گرفتن دو پروتون، یک مولکول آب تشکیل می دهد.

این فرایند منبعی از پروتونها ایجاد می کند که از طریق یک کانال پروتئینی در غشا جریان یافته و مانند یک سد برقابی کوچک عمل می کنند. و هماند یک توربین، پروتئین انرژی را به شکل مولکول آدنوزین تری فسفات (ATP)  سنتز می کند. سپی سلول می تواند از این بسته های انرژی استفاده کرده یا آنها را به سایر نقاط کالبد بفرستد تا کارهای مختلف متابولیسم انجام شود.

حیات می تواند از پذیرنده های الکترون دیگری مانند سولفات، نیترات و آهن نیز استفاده کند اما اکسیژن عالی ترین الکترون خواه موجود است. تنها فلوئور می تواند سطوح بالاتری از انرژی فراهم کند لیکن فلوئور در تماس با ماده آلی بطور انفجاری عمل می‌کند و قابل تنفس نیست. این ماده سمی نیز هست. تنفس هوازی هیچ ماده سمی تولید نمی کند و محصول آن آب و دی اکسید کربن است. اما اکسیژن می تواند اجزای سلولی هم مانند DNA را تخریب کند. به همین دلیل آنتی اکسیدانها برای سلامتی مناسب هستند.

بنابراین اکسیژن مناسب ترین ماده برای جذب الکترون مواد آلی و شکستن آنهاست. در طول تکامل حیات، برخی سلولها دارای قابلیت فتوسنتز شده و بر میزان اکسیژن هوا افزوده اند. مقدار اکسیژن اتمسفر در سالهای نخستین پیدایش حیات بر روی زمین تنها 0.001 درصد بوده ولی با ظهور سیانوباکتری های دارای قابلیت فتوسنتز به تدریج فزونی گرفته تا به میزان کنونی، یعنی 21 درصد هوای موجود برسد.

منبع: 

https://www.livescience.com/chemistry/why-does-nearly-all-life-breathe-oxygen

رایانش کوانتومی چیست؟

کامپیوتری را در نظر بگیرید که بتواند با شبیه سازی رفتار مولکولهای جداگانه، داروهای نیرومند نوینی طراحی کند و محاسباتی را در مدت چند ثانیه انجام دهد که حتی ابرکامپیوترهای موجود برای انجام آنها به هزاران سال زمان نیاز داشته باشند.

اینها، همه مثالهایی از یک فناوری نوظهور هستند: کامپیوترهای کوانتومی که می توانند دنیای ما را زیر و زبر سازند.

این نوع کامپیوترها فیزیک کوانتومی را بکار می گیرند – قوانین غریب و اغلب مخالف تجربه عینی انسانها که بر دنیا در ریزترین مقیاس ها و پایین ترین دماها حکومت می کنند. کامپیوترهای کوانتومی امروزین ابتدایی و خطاپذیر هستند. اما اگر نسخه های پیشرفته تر و نیرومندتری ساخته شوند خواهند توانست بسیاری مسایل دنیای کنونی را حل کنند. کامپیوترهای کوانتومی جایگزین انواع کلاسیک نخواهند شد، بلکه به همزیستی با یکدیگر برای حل برخی مسایل بغرنج علمی و نیز تقویت صنعت و امنیت سایبری ادامه خواهند داد.

کوانتوم چیست؟

فیزیک کوانتومی توصیف کننده جهان در کوچکترین و بنیادی ترین مقیاس هاست. اشیا در مقیاس زیراتمی بسیار متفاوت تر از دنیای آشنای ما رفتار می کنند. یکی از مهمترین این تفاوت ها برهم نهی (superposition) است. اجازه دهید با شیئی در مقیاس های معمول مانند انسانی بر روی یک نردبان شروع کنیم. بسته به اینکه این فرد بر روی کدام پله ایستاده است، دارای انرژی پتانسیل معینی است. فردی که بر روی زمین قرار گرفته دارای کمترین انرژی پتانسیل در این سیستم است. هرچه از نردبان بالاتر برود انرژی پتانسیل بیشتری خواهد داشت.

در طرف مقابل، اشیای ریز مانند اتمها می توانند به گونه ای رفتار کنند که گویی دو یا چند سطح انرژی مجزا در یک زمان دارند. مانند اینکه یک فرد بتواند همزمان بر پایین ترین و بالاترین پله نردبان بایستد.

به محض اینکه یک اتم در چنین حالت انرژی آمیخته ای قرار داده شود که به برهم نهی کوانتومی موسوم است، در آن وضعیت باقی خواهد ماند تا اینکه توسط دنیای خارج تحت اندازه گیری قرار گرفته یا برانگیخته شود. در این صورت اتم به یک وضعیت انرژی مجزا فرو خواهد ریخت مانند اینکه فقط بر روی یک پله نردبان مثال ما بایستد.

 

تصویر یک – ذره ای که در برهم نهی کوانتومی حالت انرژی صفر و یک قرار گرفته است. وقتی ذره تحت اندازه گیری قرار می گیرد (که با ظهور خط کش نشان داده شده است) بطور آنی و تصادفی به وضعیت انرژی صفر یا یک "فرو می ریزد".

برای اینکه این ایده به عباراتی روشن تر بیان شود، اروین شرودینگر فیزیکدان معروف یک آزمایش ذهنی بیادماندنی، و گرچه قدری غریب، ارائه داد.: یک جعبه کاملا مهر و موم شده را تصور کنید که شامل یک گربه و تله سمی است که توسط تلاشی یک اتم رادیواکتیو می تواند بکار افتد. از آنجایی که تلاشی اتم در هر زمانی دارای عدم قطعیت است گربه در موقعیت برهم نهی زنده یا مرده است. تنها زمانی که فردی درب جعبه را باز کند موقعیت گربه به موقعیت قطعی زنده یا مرده تنزل می کند. گربه های واقعی نمی توانند همزمان زنده و مرده باشند اما گربه تخیلی شرودینگر کمک می کند مفهوم عجیب برهم نهی کوانتومی را دریابیم.

برپایه مفهوم برهم نهی، اتمهای متعدد می توانند با یکدیگر در هم تنیده شوند تا حالت کوانتومی یگانه ای را داشته باشند (entanglement). حالا چندین گربه را در جعبه شرودینگر فرض کنید که قربانیان احتمالی همان تله سمی هستند. این گربه ها همگی در یک برهم نهی در هم تنیده شده اند و می توانند همگی زنده یا مرده باشند. وقتی فردی جعبه را باز می کند وضعیت تمامی گربه ها به مرده یا زنده فرو می پاشد. به گفته اندرو ویلسون فیزیکدان NIST در هم تنیدگی یعنی حداقل دو شیء به هم وابسته اند و وجود مستقل از یکدیگر ندارند.

 

تصویر دو – یک جفت ذره در یک برهم نهی کوانتومی حالت انرژی صفر یا یک قرار دارند. از آنجایی که ذرات در هم تنیده شده اند، وقتی یکی تحت اندازه گیری قرار می گیرد (که با ظهور خظ کش نشان داده شده است) هر دو بطور تصادفی به وضعیت صفر و دیگری یک فرو می پاشند. فروپاشی برای هر دو ذره بطور آنی صورت می پذیرد، هرقدر از هم دور باشند.

این سناریوها وقتی در مورد گربه مثال زده شوند بسیار غریب بنظر می رسند و لی در ابعاد اتمی همان چیزی است که واقعا وجود دارد. ذرات بسیار خرد مانند اتمها می توانند همزمان در حالت های متعدد وجود داشته باشند. و این حالت ها می توانند با حالت های سایر اشیا هرقدر هم از یکدیگر دور باشند در هم تنیده باشند. برای مثال اگر یکی از دو ذره در هم تنیده کوانتومی بر روی ماه و دیگری بر روی زمین قرار داشته باشد، هر تغییری در وضعیت یکی باعث تغییر آنی در وضعیت دیگری خواهد شد.

کیوبیت ها

کامپیوترهای کوانتومی همانند کامپیوترهای معمولی، دارای ورودی، خروجی، پردازش اطلاعات و حافظ هستند. اما بجای بیت های معمولی که مقدار صفر یا یک را می توانند اختیار کنند دارای بیت های کوانتومی یا کیوبیت (qubit) هستند. همانند گربه های شرودینگر کیوبیت ها می توانند در برهم نهی حالت های متعددی قرار داده شوند. به عبارت دیگر، یک کیوبیت می تواند در حالت صفر، حالت یک یا آمیزه ای از هر دو باشد. و حالت های کوانتومی کیوبیت های منفرد می تواند با یکدیگر در هم تنیده شود.

این قابلیت ها به کامپیوترهای کوانتومی قدرت های خارق العاده می بخشند. در حالی که دو بیت معمولی تنها دو تکه اطلاعات 0 یا 1 یا برعکس می توانند داشته باشند، دو کیوبیت می توانند حاوی بر هم نهی چهار ترکیب 0 ها و 1 ها بطور همزمان باشند. سه کیوبیت می توانند حاوی هشت ترکیب باشند، چهار کیوبیت 16 ترکیب و ... داشته باشند. هر کیوبیت اضافی تعداد ترکیب ها را دو برابر می‌کند: یک افزایش نمایی.

کسی که از یک کامپیوتر کوانتومی استفاده می کند ابتدا باید توان محاسباتی نمایی آنها را به خدمت بگیرد. بر حسب نوع کامپیوتر کوانتومی، سیگنالهای الکترومغناطیسی یا لیزر برای ایجاد در هم تنیدگی میان کیوبیت ها و اجرای عملیات محاسباتی استفاده می‌شود.

کامپیوترهای کوانتومی گرچه قادر به محاسبات نمایی هستند، اما توان آنها در استخراج داده از این محاسبات محدود است. از این گذشته کوچکترین اغتشاشات بیرونی مانند میدان مغناطیسی یا الکتریکی مزاحم یا یک پرتو کیهانی می تواند در هم تنیدگی کوانتومی را بر هم زده و کیوبیت ها را وادار به پذیرش مقدار قطعی 0 یا 1 کند که در این صورت فرقی با بیت های معمولی نخواهند داشت. بنابراین اولین قدم در ساخت کامپیوترهای کوانتومی حفاظت آنها در برابر اغتشاشات بیرونی است.

علاوه براین، یک کیوبیت منفرد به تنهایی دارای ارزش کمی است. برای اینکه یک کامپیوتر کوانتومی مفید واقع شود باید تعداد زیادی کیوبیت در هم تنیده شوند در عین اینکه برهم نهی خود را حفظ می کنند. بهترین کامپیوترهای کوانتومی حال حاضر شامل صدها کیوبیت مرتبط با هم هستند و تقریبا در هر هزار محاسبه یک خطا مرتکب می شوند. یک خطا وضعیت یک کیوبیت را تغییر داده و اطلاعات حمل شده توسط آن را تخریب می کند. در مقام مقایسه یک کامپیوتر کلاسیک در هر کوینتیلیون (عدد یک و بدنبال آن 18 صفر!) محاسبه دچار یک خطا می شود و اصلاح خطا در کامپیوترهای کلاسیک بسیار ساده تر است.

گرچه هم اکنون به کامپیوترهای کوانتومی قابل اعتماد و کارآمد دسترسی نداریم، پیشرفت های آینده تحولات بزرگی در این زمینه ایجاد خواهند کرد و انقلاب نوینی در عصر اطلاعات به وقوع خواهد پیوست.

منبع:

https://www.nist.gov/quantum-information-science/quantum-computing-explained