مثلاً: «معنای وجود چیست؟»، «آیا ما در این جهان تنها هستیم؟» یا حتی «اگر از ایستگاه فضایی بینالمللی یک هواپیمای کاغذی پرتاب کنید چه میشود؟»
خوشبختانه، پاسخ سؤال سوم بالاخره پیدا شده — چون معلوم است که بالاخره کسی باید آن را امتحان میکرد. مقالهای جدید از «ماکسیمیلیان برته» و «کوجیرو سوزوکی» از دانشگاه توکیو به بررسی «دینامیک یک هواپیمای کاغذی اُریگامی در هنگام ورود دوباره به جو زمین» پرداخته است — یعنی همان لحظهای که یک هواپیمای کاغذی از ایستگاه فضایی رها میشود.
اول بیایید چند نکته فنی را بررسی کنیم که درک این مفهوم به ظاهر ساده را ممکن میکند. اُریگامی در زبان ژاپنی به معنی «کاغذ تاخورده» است، و در این پژوهش، نویسندگان هواپیمای کاغذیشان را از یک برگ معمولی A4 سفید ساختهاند. نتیجهی کار شبیه هواپیمایی است که یک دانشآموز کلاس سومی برای اذیت کردن دوستش در کلاس میسازد — با این تفاوت که این یکی کلی مدلسازی آیرودینامیکی پشتش بوده!
وقتی مدلسازی نرمافزاری تمام شد، نوبت آزمایش رسید. ایستگاه فضایی در ارتفاع حدود ۴۰۰ کیلومتری زمین حرکت میکند. بنابراین نویسندگان تصمیم گرفتند هواپیما را از همین ارتفاع و با سرعتی در حدود ۷۸۰۰ متر بر ثانیه — یعنی تقریباً برابر با سرعت خود ایستگاه — پرتاب کنند. شاید این سرعت طوری به نظر برسد که هر هواپیمای کاغذی را متلاشی کند، اما در ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری، چگالی جو آنقدر پایین است که هنوز آسیبی وارد نمیشود… فعلاً!
این سؤال البته مدتهاست ذهنها را مشغول کرده — حتی ۵ سال پیش هم ویدیویی دربارهاش منتشر شده بود.
واقعیت این است که بیشتر مسیر سقوط تا سطح زمین، هواپیما نسبتاً پایدار میماند، چون هوا وجود ندارد که مزاحمش شود. اما چون ضریب بالستیک آن پایین است — یعنی توانایی کمی برای عبور از مقاومت هوا دارد — خیلی سریع کاهش سرعت پیدا میکند و طی حدود ۳.۵ روز به ارتفاع ۱۲۰ کیلومتری میرسد.
از سوی دیگر، همین ضریب بالستیک پایین باعث میشود پس از ورود به جو، سرعت نهایی آن از اجسامی مانند گلولهی توپ هم کمتر باشد. متأسفانه، طبق شبیهسازیها، در ارتفاع حدود ۱۲۰ کیلومتر، هوا به اندازه کافی چگال میشود که هواپیما به تلاطم غیرقابلکنترلی بیفتد؛ همانطور که در زمین هم گاهی پیش میآید و هواپیما مسیر خودش را گم میکند!
اما چرا فقط به شبیهسازی اکتفا کنیم، وقتی میتوانیم با مدرک دکترای مهندسی هوافضا، واقعاً یک هواپیمای کاغذی بسازیم؟! و چرا یکی؟ وقتی میشود آن را در یک تونل باد فوقپیشرفته در محوطهی دانشگاه تست کرد؟ جواب این است که دست از کار نمیکشیم — به همین دلیل نویسندگان یک مدل واقعی از هواپیما (البته با دم آلومینیومی) ساختند و آن را در تونل باد «کاشیوا» در دانشگاه توکیو قرار دادند تا مقاومتش در برابر نیروهای آیرودینامیکی را آزمایش کنند.
در این آزمایش، آنها سختگیری هم کردند. مدل یکسوم هواپیما را در معرض بادهایی با سرعت ماخ ۷ (هفت برابر سرعت صوت) به مدت ۷ ثانیه قرار دادند — مشابه شرایط واقعی ورود به جو. همانطور که انتظار میرفت، نوک هواپیما کمی خم شد، اما نکتهی جالب اینجاست که کاملاً از هم نپاشید — حداقل در همان مدت زمان کوتاه. همچنین، آثار سوختگی روی نوک و نوک بالها دیده شد، که نشان میدهد اگر مدت بیشتری ادامه پیدا میکرد، هواپیما احتمالاً میسوخت.
در نهایت، اثبات همین مسئله هم یکی از اهداف این آزمایش بود. مأموریتهای علمی زیادی هستند که میتوانند از مدلهای سبک و سادهای شبیه این هواپیمای کاغذی استفاده کنند — مثلاً در مأموریت LEAVES برای کاوش زهره، یا حتی برای مشاهدههای زمین، که به سکوی سبک و پایداری نیاز دارند تا داده جمعآوری کنند و در نهایت در جو بسوزند.
البته راهاندازی چنین مأموریتی نیازمند نصب تجهیزات الکترونیکی و ملحقات دیگری است که سادگی مدل کاغذی را از بین میبرد. اما گاهی علم فقط برای کاوش نیست، بلکه برای الهامبخشی هم هست — و نتایج این مقاله، ترکیبی جذاب از هر دو را به نمایش میگذارد.